Патент на изобретение №2256695

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВА (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Настоящее изобретение относится к области производства водо-топливных эмульсий различного назначения с утилизацией промышленных отходов, а также нефтяных остатков, углеводородных компонентов и водосодержащих компонентов (замазученных вод, отработанных СОЖ – смазочно-охлаждающих жидкостей и др.) и может найти применение для переработки и использования отходов жидких и загустевших углеводородов (нефть, мазут, дизельное топливо, растительные и минеральные масла, нефтешламы, шламы мазута, парафины, асфальтены и т.п.). Способ получения топлива из нефтяных остатков и углеводородного компонента заключается в их подогреве, очистке от механических примесей с последующим смешиванием в турбулентном режиме таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5. При этом температура смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента отличается друг от друга не более чем на 10°С. Продукт смешивания затем подвергают гомогенизации в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм. Затем в объем гомогенизированной смеси вводят воду или водосодержащий компонент в турбулентном режиме с распределением их в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, гомогенизацией в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в годовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм. Суммарное содержание воды в топливе может колебаться в интервале 5-60%. В качестве воды можно использовать замазученные воды, энергонесущие водные стоки, отработанные СОЖ, техническую воду. Описан также способ получения топлива из дистиллятных фракций, выкипающих при температуре 180°С и выше, путем их подогрева, очистки от механических примесей, перемешивания и гомогенизации в турбулентном режиме, заключающийся в том, что в объем гомогенизированной смеси вводят компонент, содержащий воду и поверхностно-активное вещество, в турбулентном режиме с распределением воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 100°С, с последующей гомогенизацией в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-10 мкм. В качестве компонента, содержащего воду и поверхностно-активное вещество, используют отработанную смазочно-охлаждающую жидкость. Изобретение позволяет получать топлива с высоким содержанием воды (до 70%) и высокой степенью ее дисперсности, обладающих при этом высокой стабильностью. 2 н. и 7 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к области производства водо-топливных эмульсий различного назначения с утилизацией промышленных отходов, а также нефтяных остатков, углеводородных компонентов и водосодержащих компонентов (замазученных вод, отработанных СОЖ – смазочно-охлаждающих жидкостей и др.) и может найти применение для переработки и использования отходов жидких и загустевших углеводородов (нефть, мазут, дизельное топливо, растительные и минеральные масла, нефтешламы, шламы мазута, парафины, асфальтены и т.п.).

Известен способ получения водо-топливных эмульсий путем переработки и использования отходов углеводородов, включающий разогрев отходов, добавление воды, смешивание отходов с тяжелым жидким топливом, диспергирование получаемой смеси для образования водо-топливной эмульсии и подачу водо-топливной эмульсии на сжигание. Разогрев отходов углеводородов осуществляют до температуры 20-90°С с добавлением либо без добавления воды, смешивание отходов углеводородов с топливом и диспергирование этой смеси выполняют одновременно в роторно-пульсационном смесителе-гомогенизаторе с рабочим зазором 50-250 мкм и скоростью сдвига не менее 10 м/с, обеспечивая подачу отходов углеводородов и топлива в смеситель-гомогенизатор в соотношении 1:15-1:1,5.

Процесс гомогенизации контролируют либо с помощью измерительного микроскопа по пробам водо-топливной эмульсии, либо визуально по виду факела горения при размере частиц дисперсной фазы в пробах водо-топливной эмульсии более 10 мкм, либо при уменьшении яркости и прозрачности свечения факела горения и при появлении копоти в хвостовой части факела горения повышают число оборотов двигателя смесителя-гомогенизатора или подают часть водо-топливной эмульсии с выхода смесителя-гомогенизатора на его вход, или увеличивают подачу топлива в смеситель-гомогенизатор, или уменьшают подачу на его вход отходов углеводородов (RU 2204761, 20.05.2003).

Недостатком этого способа является наличие в целевых продуктах значительного содержания нежелательных примесей, отрицательно влияющих на их качество.

Известен способ получения топлива путем смешивания отработанного масла с водой или водосодержащим компонентом и нефтяным остатком, их гомогенизацию, причем отработанные масла предварительно подвергают механообработке (RU 2150489, 10.06.2000, C 10 L 1/32).

Известен способ получения топлива из смеси нефтяных остатков и углеводородных компонентов путем их подогрева, очистки от механических примесей и последующего смешивания в турбулентном режиме (PL 131427, C 10 L 1/04, 30.12.1985).

Однако этот способ не предусматривает возможность получения топлив с высоким содержанием воды, обладающих высокой устойчивостью к расслоению.

Известен способ получения топлив смешиванием дистиллятных фракций, выкипающих выше 180°С, с водой (до 20%) с последующей их гомогенизацией в турбулентном режиме в роторно-механическом диспергаторе (US 4394131, C 10 L 1/32, 19.07.1983).

Задачей данного изобретения является получение топлив с высоким содержанием воды (до 70%) и высокой степенью ее дисперсности, обладающих при этом высокой стабильностью.

Данная задача решается способом получения топлива из нефтяных остатков и углеводородного компонента путем подогрева их, очистки от механических примесей, последующего смешивания в турбулентном режиме таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5. При этом температура смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента отличается друг от друга не более чем на 10°С. Продукт смешивания затем подвергают гомогенизации в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм с последующим вводом в объем гомогенизированной смеси воды или водосодержащего компонента в турбулентном режиме с распределением их в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, гомогенизацией, предпочтительно в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм.

Вязкость полученного топлива желательно регулировать на первой стадии при смешении нефтяного остатка и углеводородного компонента, а на второй стадии при добавлении воды.

В качестве воды можно использовать замазученные воды, энергонесущие водные стоки, отработанные СОЖ, техническую воду и др.

В случае использования обводненного мазута, содержащего более 2% маc. воды, его рекомендуется подвергать в турбулентном режиме грубой гомогенизации в объеме трубопровода до среднего размера частиц воды 50-100 мкм, а только затем диспергировать до среднего размера частиц воды 1-15 мкм.

В качестве нефтяных остатков можно использовать мазуты марок М-40, М-100, Ф-5, Ф-12, мазуты длительного хранения, отработанные нефтепродукты и т.д.

В качестве углеводородных компонентов могут быть использованы некондиционное дизельное топливо, керосин, тяжелый бензин и др.

Другим вариантом способа получения топлива является использование в качестве исходного сырья для его получения дистиллятных фракций, выкипающих при температуре 180°С и выше, путем их подогрева, очистки от механических примесей, добавления водосодержащего компонента, перемешивания и гомогенизации в турбулентном режиме, причем в качестве водосодержащего компонента используют компонент, содержащий дополнительно поверхностно-активное вещество, и перемешивание ведут с распределением воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией, предпочтительно в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-10 мкм.

В качестве компонента, содержащего воду и поверхностно-активное вещество, предпочтительно использовать отработанную смазочно-охлаждающую жидкость.

Способ осуществляют следующим образом.

Нефтяные остатки, отработанные нефтепродукты, углеводородные компоненты, воду или водосодержащие компоненты по отдельности подвергают предварительной подготовке, включающей разогрев до требуемой температуры (40-120°С), причем температуры потоков должны отличаться друг от друг не более чем на 10°С, и фильтрацию от мехпримесей. Затем полученные необходимого качества нефтяные остатки, углеводородный компонент, а также в случае необходимости и отработанные нефтепродукты дозируют в необходимых количествах и подают в узел подготовки сырьевой смеси для последующего смешивания в турбулентном режиме таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5 (оптимально не менее 0,85). При этом температура смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента отличается друг от друга не более чем на 10°С. Продукт смешивания затем подвергают гомогенизации в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм (оптимально 3-10 мкм).

Подготовленную на этой стадии гомогенизированную смесь, а также нагретую воду или водосодержащий компонент вводят в узел смешивания и гомогенизации, где в турбулентном режиме происходит распределение их в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 (оптимально не менее 0,85) и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, и гомогенизация в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм (оптимально 3-10 мкм).

В результате получают композиционное водо-мазутное топливо (КВМТ), в случае добавления к нефтяным остаткам водосодержащих продуктов водо-мазутное топливо (ВМТ), которые можно использовать, например, в качестве котельных, печных, судовых и других топлив.

В случае получения топлива по второму варианту берут дистиллятные фракции, выкипающие при температуре 180°С и выше, подогревают их до температуры 40-120°С, подвергают очистке от механических примесей, добавляют нагретый водосодержащий компонент, содержащий также ПАВ (поверхностно-активные вещества), в частности отработанные СОЖ, перемешивают и гомогенизируют в турбулентном режиме, причем перемешивание ведут с распределением воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 (оптимально не менее 0,85) и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-10 мкм (оптимально 3-6 мкм). В результате получают котельное топливо на основе дистиллятных фракций.

Способ иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1.

Берут мазут М-40, отработанное минеральное масло, некондиционное дизельное топливо и техническую воду. Каждый компонент по отдельности подвергают разогреву, фильтрации и дозированию. Мазут, отработанное масло и дизельное топливо, отфильтрованные от мехпримесей и нагретые до температуры около 90°С (±5°С), в массовом соотношении 1:1:1 подают в узел подготовки сырьевой смеси, где происходит их смешивание в турбулентном режиме при распределении отработанного масла в объеме мазута при факторе однородности 0,92 и гомогенизация в роторно-механическом диспергаторе до достижения максимального размера частиц дисперсной фазы 30 мкм при среднем их размере 3-10 мкм. Затем полученную гомогенную смесь подают в узел смешивания и гомогенизации, куда также подают СОЖ после предварительной подготовки (разогрева до 90°С и фильтрации) в количестве 40% маc. В этом узле происходит гомогенизация смеси в роторно-механическом диспергаторе до максимального размера частиц воды в готовом топливе 30 мкм при среднем размере ее частиц 3-10 мкм и факторе однородности 0,92.

В результате получают высокодисперсное КВМТ, обладающее высокой стабильностью к расслоению при длительном хранении (не менее 30 суток).

Пример 2.

Берут обводненный мазут, содержащий 10% маc. воды. Затем его подвергают в турбулентном режиме грубой гомогенизации в объеме трубопровода до среднего размера частиц воды 75 мкм. В качестве углеводородного компонента используют тяжелое дизельное топливо, а в качестве воды – замазученную воду. Дальше процесс ведут так же, как в примере 1, но при факторе однородности тяжелого дизельного топлива в мазуте, равном 0,9, и температуре подогрева всех компонентов около 100°С (±5°С). Количество добавленной воды в последний узел смешивания и гомогенизации составляет 30% маc. с получением эмульсии с фактором однородности воды в топливе, равном 0,9. В результате получают высокодисперсное ВМТ, обладающее высокой стабильностью к расслоению при длительном хранении (50 суток).

Пример 3.

Берут мазут марки М-100 и тяжелый бензин. Каждый компонент по отдельности подвергают разогреву, фильтрации и дозированию. Мазут и тяжелый бензин, отфильтрованные от мехпримесей и нагретые до температуры около 50°С (±5°С), в массовом соотношении 1:2 подают в узел подготовки сырьевой смеси, где происходит их смешивание в турбулентном режиме при распределении бензина в объеме мазута при факторе однородности 0,95 и гомогенизация в роторно-механическом диспергаторе до достижения максимального размера частиц дисперсной фазы 30 мкм при среднем их размере 3-10 мкм. Затем полученную гомогенную смесь подают в узел смешивания и гомогенизации, куда также подают воду после предварительной подготовки (разогрева до 50°С и фильтрации) в количестве 50% маc. В этом узле происходит гомогенизация смеси в роторно-механическом диспергаторе до максимального размера частиц воды в готовом топливе 30 мкм при среднем размере ее частиц 3-10 мкм и факторе однородности 0,95. В результате получают высокодисперсное ВМТ, обладающее высокой стабильностью к расслоению при длительном хранении (50 суток).

Пример 4.

Берут дистиллятную фракцию, выкипающую в интервале 180-350°С, и СОЖ, содержащую ПАВ, по отдельности подогревают их до температуры 85°С, подвергают очистке от механических примесей. Затем в углеводородную фракцию добавляют отработанную СОЖ, перемешивают и гомогенизируют в турбулентном режиме, причем перемешивание ведут с распределением воды в объеме смеси при факторе однородности 0,87 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 30 мкм при среднем размере 3-6 мкм. В результате получают высокодисперсное котельное топливо, обладающее высокой стабильностью к расслоению при длительном хранении (90 суток).

Таким образом, данное изобретение позволяет получать ценные продукты высокого качества из дешевого исходного сырья.

Формула изобретения

1. Способ получения топлива из нефтяных остатков и углеводородного компонента путем их подогрева, очистки от механических примесей и их смешиванием в турбулентном режиме, отличающийся тем, что смешивание ведут таким образом, чтобы углеводородный компонент был распределен в объеме нефтяного остатка при факторе однородности не менее 0,5, при температурах смешивания нефтяного остатка и углеводородного компонента, отличающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией продукта смешивания в роторно-механическом диспергаторе так, чтобы максимальный размер частиц дисперсной фазы не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм, вводом в объем гомогенизированной смеси воды или водосодержащего компонента в турбулентном режиме с распределением частиц воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 100°С, и гомогенизацией так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-15 мкм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вязкость полученного топлива регулируют на первой стадии при смешении нефтяного остатка и углеводородного компонента, а на второй стадии при добавлении воды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородного компонента используют отработанные нефтепродукты, некондиционное дизельное топливо, керосин или тяжелый бензин.

4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве воды или водосодержащего компонента используют замазученные воды, энергонесущие водные стоки, отработанные смазочно-охлаждающие жидкости, техническую воду.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в качестве нефтяного остатка обводненного мазута, содержащего более 2 маc.% воды, его подвергают в турбулентном режиме грубой гомогенизации в объеме трубопровода до среднего размера частиц воды 50-100 мкм, а только затем диспергируют до среднего размера частиц воды 1-15 мкм.

6. Способ получения топлива из дистиллятных фракций, выкипающих при температуре 180°С и выше, добавления водосодержащего компонента, перемешивания и гомогенизации в турбулентном режиме, отличающийся тем, что дистиллятные фракции и водосодержащий компонент раздельно подогревают и очищают от мехпримесей с использованием в качестве водосодержащего компонента компонент, содержащий дополнительно поверхностно-активное вещество, и перемешивание ведут с распределением воды в объеме смеси при факторе однородности не менее 0,5 и при температуре потоков, различающихся друг от друга не более чем на 10°С, с последующей гомогенизацией так, чтобы максимальный размер частиц воды в готовом топливе не превышал 50 мкм при среднем размере 1-10 мкм.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего воду и поверхностно-активное вещество, используют отработанную смазочно-охлаждающую жидкость.

8. Способ по пп.1 и 6, отличающийся тем, что суммарное содержание воды в готовом топливе поддерживают в интервале 5-60%.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что потоки компонентов топлива подогревают до температуры 40-120°С.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.02.2007

Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008