Присадка к высоковязким мазутам и/или отходам продуктов переработки нефти, снижающая их вязкость
Номер патента: 15556
Опубликовано: 28.02.2012
Авторы: Антонова Зоя Арсеньевна, Курсевич Вера Николаевна, Ринк Рауль, Буглак Анастасия Федоровна, Крук Владимир Сергеевич, Максимук Юрий Леонидович, Голубовский Александр Владимирович
Текст
(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ПРИСАДКА К ВЫСОКОВЯЗКИМ МАЗУТАМ И/ИЛИ ОТХОДАМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ, СНИЖАЮЩАЯ ИХ ВЯЗКОСТЬ(71) Заявитель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(72) Авторы Антонова Зоя Арсеньевна Голубовский Александр ВладимировичРинк Рауль(73) Патентообладатель Учреждение Белорусского государственного университета Научно-исследовательский институт физико-химических проблем(57) Применение смеси метиловых эфиров высших жирных кислот фракции 12-24 в количестве 0,1-3,0 мас.в качестве присадки к высоковязким мазутам и/или отходам продуктов переработки нефти, снижающей их вязкость. Изобретение относится к технологии использования жидких котельных топлив, включая нефтяные отходы, и может быть использовано для уменьшения вязкости котельного топлива. В последнее время наблюдается тенденция увеличения использования в качестве котельных топлив высоковязких и/или обводненных мазутов, жидких нефтесодержащих отходов и их смесей с битумами и гудронами с целью более полного использования продуктов нефтепереработки и утилизации отходов. Такие топлива, как правило, обводнены и/или обогащены тяжелыми нефтяными фракциями, вследствие чего возникают проблемы при их транспортировке, хранении и сжигании. Для улучшения эксплуатационных свойств таких топлив предлагается ряд технических решений, направленных на снижение их вязкости. Наиболее распространенный способ использования высоковязких и обводненных котельных топлив состоит в получении из них водных дисперсий с различными добавками или без них 1-5. Причем водно-мазутная эмульсия без присадок обычно имеет более высокую вязкость, чем исходный мазут. По мнению авторов работы 6, основной причиной 15556 1 2012.02.28 аномалии вязкости эмульсий является деформация диспергированных частиц, возникающая в процессе увеличения напряжения сдвига. С возрастанием приложенной силы капли эмульгированной жидкости удлиняются, превращаясь из шариков в эллипсоиды, что затрудняет течение и приводит к повышению кажущейся вязкости эмульсии. Известен способ получения гидростабилизированного мазута, представляющий собой дисперсию 3-30 воды в мазуте 7. За счет образования водной эмульсии достигается улучшение экологичности топлива. Однако введение воды в мазут приводит к увеличению кажущейся вязкости топлива по сравнению с исходным мазутом. Поэтому для достижения заявляемой степени дисперсности предлагается подогревать исходное сырье до 90-110 , использовать специальные ультразвуковые диспергаторы повышенной мощности и проводить процесс в несколько стадий. Другой способ получения топлива из нефтяных остатков и углеводородного компонента заключается в их подогреве, очистке от механических примесей и последующем смешивании в турбулентном режиме таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5 8. После этого продукт смешивания подвергается гомогенизации в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм. Основным недостатком предлагаемого способа является необходимость в предварительной подготовке углеводородного сырья, заключающейся в удалении избыточной влаги, механических примесей и разогреве сырья. Наиболее близким по своему техническому решению к заявляемой присадке, снижающей вязкость, является котельное топливо на основе высоковязких мазутов, описанное в патенте 9, послужившее прототипом. Изобретение относится к способам получения маловязких стабильных эмульсий с размером капель не более 15 мкм и динамической вязкостью около 1500 сП при скорости сдвига 1 с-1 и температуре 26,7 на основе вязкого углеводорода с добавлением 20-30 воды и 0,1-5,0 эмульгатора, содержащего смесь неионогенного или анионного ПАВ с 1,0-5,0 фенолформальдегидной этоксилированной смолы. Получают эмульсию смешиванием с эмульгатором и водой в количестве, обеспечивающем ее содержание в смеси до 15 . Полученную смесь нагревают до 49-93 , перемешивают до получения концентрированной эмульсии с размером масляных капель до 4 мкм. Далее эту эмульсию разбавляют до содержания воды в целевом продукте 20-30 ,нагревают до 60-104 и перемешивают до размера капель 15 мкм. Недостатком предлагаемого способа является то, что для достижения высокой устойчивости эмульсии при относительно большом размере капель необходимо в нее вводить несколько дорогостоящих присадок и при этом сохраняется достаточно высокая вязкость топлива. Кроме того, для получения такой эмульсии используется 4-стадийный процесс с последовательным увеличением концентрации эмульсии, что, несомненно, усложняет и удорожает технологический процесс. Задачей настоящего изобретения является разработка присадки, снижающей значения кажущейся вязкости котельных топлив с целью обеспечения оптимальных реологических характеристик, облегчающих их использование (транспортировку, хранение и сжигание и т.д.). Поставленная задача решается тем, что в качестве присадки используют смесь метиловых эфиров высших жирных кислот (12-24), получаемых переэтерификацией растительных масел (подсолнечного, соевого, кукурузного, горчичного, суперного, редьки масличной и др.), в основном рапсового масла, метанолом. В исходное котельное топливо добавляют снижающую вязкость присадку в количестве 0,1-3,0 при ручном или механическом перемешивании смеси с подогревом (для равномерного распределения присадки) до максимум 60 или без него. Необходимый эффект для обводненных тяжелых мазутных эмульсий достигается при использовании предлагаемой присадки в количестве 0,1-1 , а для безводных мазутов - 1-3 . 15556 1 2012.02.28 Метиловые эфиры высших жирных кислот (МЭЖК) с содержанием основного компонента 96,5 мас.и выше используются в качестве дизельного биотоплива 10 или добавки к нефтяному дизельному топливу 11 с целью улучшения экологических характерихарактеристик. В литературе отсутствуют сведения о применении МЭЖК в качестве присадки, снижающей вязкость высоковязких и/или обводненных мазутов и отходов продуктов переработки нефти, используемых в качестве котельных топлив. В качестве предлагаемой присадки к высоковязким котельным топливам могут быть использованы не только чистые МЖЭК, но и отходы их производства с содержанием основного компонента менее 96,5 мас. , т.е. не соответствующие требованиям СТБ 1657 и являющиеся в настоящее время отходами производства. Основные топливные характеристики исследованных образцов котельного топлива приведены в табл. 1. Таблица 1 Низшая теплота сго- Температура вспышки,Наименование Динамическая вяз рания, МДж/кг образца ко- кость при 20 , Пас п/ тельного топ- без при- с 2 мас. , без при- с 2 мас. , без при- с 2 мас. ,п лива садки присадки садки присадки садки присадки 1 Мазут 100 21,7 15,7 40,09 40,04 162 163 Мазут с со 2 держанием 201 112 31,25 31,22 153 155 воды 20 Мазут с со 3 держанием 262 87,0 18,18 18,15 214 214 воды 50 Как следует из данных таблицы 1, динамическая вязкость исследуемых образцов при добавлении присадки уменьшается примерно в 1,4-3,0 раза. При этом основные топливные характеристики практически не изменяются. Уменьшение низшей теплоты сгорания составляет не более 0,3 , температура вспышки практически не изменяется. Пример 1. К 9,98 кг мазута 100, содержащего 0,4 воды при комнатной температуре, добавляем 99,8 г (1 мас. ) или 299,4 г (3 мас. ) МЭЖК, смесь механически перемешиваем. Измеряем зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига и рассчитываем динамическую вязкость в температурном интервале 20-80 . Таблица 2 Динамическая вязкость, Пас Температура,мазут 100 мазут 100 с снижение мазут 100 с снижение вяз без МЭЖК 1 МЭЖК вязкости,3 МЭЖК кости,20 21,7 19,9 8,2 12,87 40,7 40 2,61 2,23 14,6 1,71 34,5 60 0,545 0,448 17,8 0,369 32,3 80 0,176 0,155 11,9 0,131 25,6 Пример 2. К 9,68 кг высоковязкого мазута, содержащего 47,7 воды и являющегося нефтяными отходами при температуре окружающей среды, добавляем 9,68 г. (0,1 мас. ), 48,4 г.(0,5 мас. ), 96,8 г (1 мас. ) или 193,9 г (2 мас. ) МЭЖК, смесь медленно нагреваем до температуры не более чем 60 и механически перемешиваем. Измеряем зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига и рассчитываем динамическую вязкость. 3 Результаты опыта 1 Динамическая вязкость при 20 , Пас без МЭЖК с 0,1 МЭЖК 347 241 328 225 222 180 178 152 147 128 Результаты опыта 2 Динамическая вязкость при 20 , Пас без МЭЖК с 0,5 МЭЖК 347 194 328 179 222 147 178 126 147 106 Результаты опыта 3 Динамическая вязкость при 20 , Пас без МЭЖК с 1 МЭЖК 347 162 328 154 222 129 178 103 147 87,0 Результаты опыта 4 Динамическая вязкость при 20 , Пас без МЭЖК с 2 МЭЖК 347 105 328 99,2 222 76,4 178 69,2 147 55,9 В приведенных опытах первоначальные значения динамической вязкости исследованных образцов при всех заданных скоростях сдвига снижаются при добавлении предлагаемой жидкой присадки, обеспечивая снижение временных и энергетических затрат на перекачку, слив, подачу и прочих технологических операций с тяжелыми котельными топливами. МЭЖК, используемые в качестве присадки, выпускаются предприятиями РБ и легко доступны. Использование данной присадки возможно на любых химических, нефтехимических предприятиях, в организациях, имеющих хранилища и/или котельные установки, промы 4 15556 1 2012.02.28 вочно-пропарочных станциях железных дорог и т.п., производящих, перерабатывающих или использующих нефтепродукты. Источники информации 1. Биглер В.И., Зимин А.И., Сопин А.И., Юдаев В.Ф. Экспериментальная и промышленная практика применения роторных аппаратов с прерыванием потока в процессах приготовления топливно-дисперсных смесей для промышленных котельных. Актуальные проблемы теории, практики и создания роторных аппаратов. Мат-лы Межресп. научнопракт. совещания. - М., 1999. - СПб. ИТИ-Центр, 1999. - С. 21-22. 2. Балабышко , Зимин А.И., Ружицкий В.П. Гидромеханическое диспергирование. - М. Наука, 1998. - С. 331. 3. Ивченко В.М., Кулагин В.А., Немчин А.Ф. Кавитационная технология / Под ред. Г.В. Логвиновича. - Красноярск Изд-во КГУ, 1990. - С. 200. 4. Кулагин В.А. Суперкавитация в энергетике и гидротехнике. - Красноярск ИПЦ КГТУ, 2000. - С. 107. 5. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Подготовка мазута к сжиганию для улучшения технико-экономических и экологических характеристик котельных установок // Новости теплоснабжения. - 2000. -4. - С. 19-21. 6. Абдо Х.М., Колесников И.М., Колесников С.И. Вязкость эмульсии вода-мазут с разной концентрацией воды // Химия и технология топлив и масел. - 2007. -5. - С. 33-35. 7. Патент РБ 9342, МПК С 10 1/32,01 3/08,06 3/00, 2004 8. Патент РФ 2256695, МПК С 101/32, 2005. 9. Патент РФ 2021329, МПК 10 1/32, 1994. 10. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Метиловые эфиры жирных кислот для дизельных двигателей. Технические требования и методы испытаний. СТБ 1657-2006 ( 142142003). 11. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Топливо дизельное. Технические требования и методы испытаний. СТБ 1658-2006 ( 5902004). Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
МПК / Метки
МПК: C10L 1/19
Метки: вязкость, высоковязким, снижающая, мазутам, переработки, отходам, нефти, присадка, продуктов
Код ссылки
<a href="https://by.patents.su/5-15556-prisadka-k-vysokovyazkim-mazutam-i-ili-othodam-produktov-pererabotki-nefti-snizhayushhaya-ih-vyazkost.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Присадка к высоковязким мазутам и/или отходам продуктов переработки нефти, снижающая их вязкость</a>
Предыдущий патент: Способ выплавки чугуна
Следующий патент: Способ изготовления полупроводниковых пластин кремния
Случайный патент: Устройство для разделения мясокостного сырья