close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY15556

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 15556
(13) C1
(19)
C 10L 1/19
(2006.01)
ПРИСАДКА К ВЫСОКОВЯЗКИМ МАЗУТАМ И/ИЛИ ОТХОДАМ
ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ, СНИЖАЮЩАЯ ИХ
ВЯЗКОСТЬ
(21) Номер заявки: a 20100949
(22) 2010.06.23
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского государственного университета
"Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(72) Авторы: Антонова Зоя Арсеньевна
(BY); Максимук Юрий Леонидович
(BY); Крук Владимир Сергеевич
(BY); Курсевич Вера Николаевна
(BY); Буглак Анастасия Федоровна
(BY); Голубовский Александр Владимирович (BY); Ринк Рауль (EE)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем"
(BY)
(56) ДАНИЛОВ А.М. и др. Химия и технология топлив и масел. - 2003. - № 1-2. С. 6-8.
BY 12275 C1, 2009.
EN 14213:2003.
SU 791769, 1981.
SU 1818838 A1, 1996.
US 5730029 A, 1998.
ДАНИЛОВ А.М. Химия и технология
топлив и масел. - 2001. - № 6. - С. 43-50.
СТБ 1658-2006.
BY 15556 C1 2012.02.28
(57)
Применение смеси метиловых эфиров высших жирных кислот фракции C12-C24 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
BY 15556 C1 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 °C, 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 °C 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 °C, 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 °C 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 (C12-C24), 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 °C 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 %.
2
BY 15556 C1 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
°C
образца ко- кость при 20 °C, Па⋅с
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 M100
21,7
15,7
40,09
40,04
162
163
Мазут с со2 держанием
201
112
31,25
31,22
153
155
воды 20 %
Мазут с со3 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 M100, 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 °C.
Таблица 2
Динамическая вязкость, Па·с
Температура,
мазут M100 мазут M100 с снижение
мазут M100 с снижение вяз°C
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 °C и механически перемешиваем. Измеряем зависимость
скорости сдвига от напряжения сдвига и рассчитываем динамическую вязкость.
3
BY 15556 C1 2012.02.28
Таблица 3
Скорость сдвига, с-1
0,600
1,000
3,000
5,40
9,00
Результаты опыта № 1
Динамическая вязкость при 20 °C, Па⋅с
без МЭЖК
с 0,1 % МЭЖК
347
241
328
225
222
180
178
152
147
128
Снижение вязкости, %
30,5
31,4
18,9
14,6
12,9
Таблица 4
Скорость сдвига, с-1
0,600
1,000
3,000
5,40
9,00
Результаты опыта № 2
Динамическая вязкость при 20 °C, Па⋅с
без МЭЖК
с 0,5 % МЭЖК
347
194
328
179
222
147
178
126
147
106
Снижение вязкости, %
44,1
45,4
33,8
29,2
27,9
Таблица 5
Скорость сдвига, с-1
0,600
1,000
3,000
5,40
9,00
Результаты опыта № 3
Динамическая вязкость при 20 °C, Па⋅с
без МЭЖК
с 1 % МЭЖК
347
162
328
154
222
129
178
103
147
87,0
Снижение вязкости, %
53,3
53,1
41,9
42,1
40,8
Таблица 6
Скорость сдвига, с-1
0,600
1,000
3,000
5,40
9,00
Результаты опыта № 4
Динамическая вязкость при 20 °C, Па⋅с
без МЭЖК
с 2 % МЭЖК
347
105
328
99,2
222
76,4
178
69,2
147
55,9
Снижение вязкости, %
69,7
69,8
65,6
61,1
62,0
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
BY 15556 C1 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 A.M., 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 10L 1/32, B 01F 3/08, B 06B 3/00, 2004
8. Патент РФ 2256695, МПК С 10L1/32, 2005.
9. Патент РФ 2021329, МПК C 10 L1/32, 1994.
10. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Метиловые эфиры жирных кислот
(FAME) для дизельных двигателей. Технические требования и методы испытаний.
СТБ 1657-2006 (EH 14214:2003).
11. Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Топливо дизельное. Технические
требования и методы испытаний. СТБ 1658-2006 (EH 590:2004).
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
101 Кб
Теги
by15556, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа