Размещено на http://www.allbest.ru/

Улучшение эксплуатационных свойств мазутов присадками

Э.Р. Зверева, к.х.н., профессор;

И.А. Мутугуллина, к.т.н., доцент;

Р.В. Зиннатуллина, аспирант,

Казанский государственный энергетический университет, г. Казань

«Новости теплоснабжения»

№08 (156) 2013 г., http://www.ntsn.ru/8_2013.html

Россия располагает значительными запасами природных энергетических ресурсов (прогнозные ресурсы нефти оцениваются в 44 млрд т, газа - в 127 трлн м³, углей в 4450 млрд т) и крупным топливно-энергетическим комплексом, который является основой развития экономики, инструментом проведения политики государства.

В последние годы наметилась тенденция к ухудшению свойств жидкого котельного топлива, что вызвано углублением переработки нефти, с ростом объемов получения высококачественных легких нефтепродуктов, при этом доля гудрона и тяжелых нефтепродуктов в котельном топливе растет [1].

Снижение качества мазута для потребителя означает ухудшение его физической стабильности и уменьшение эффективности горения.

Необходимость решения взаимосвязанных задач экономии топлива, улучшения технико-экономических показателей котельных агрегатов, уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу требует изыскания эффективных способов воздействия на процесс горения топлива.

Показателем повышения качества низкосортного топлива является активизация и интенсификация процесса его сжигания в котлах.

При перегрузке и хранении мазута традиционными способами потребитель получает мазут с повышенным содержанием влаги. Наличие небольшого количества влаги, находящейся в мазуте в мелкодисперсном состоянии, способствует процессу горения, хотя теплота сгорания топлива снижается. Допустимое содержание влаги в мазуте - 0,3-1,5% (ГОСТ 10585-99).

При повышенном содержании влаги ухудшаются условия сжигания мазута, факел становится нестабильным, выгорание мазута - неполным, увеличивается количество вредных веществ в продуктах сгорания, снижается теплота сгорания мазута.

Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом обезвоживания мазутов. Однако, отстаивание возможно только для легких мазутов, плотность которых ниже плотности воды. Для тяжелых топочных мазутов (например, М100, М200 и т.д.) такой способ обезвоживания неприемлем.

Одним из распространенных методов обезвоживания нефтяных видов топлива является разрушение эмульсий с применением деэмульгаторов.

Деэмульгаторы - поверхностно-активные вещества, способные вытеснить с поверхности глобул воды, диспергированной в нефти, бронирующую оболочку, состоящую из полярных (входящих в ее состав) компонентов, а также частиц парафина и механических примесей.

Одним из основных преимуществ деэмульгаторов является простота их применения. Для некоторых, особенно эффективных препаратов все необходимое оборудование установок ограничивается бачком для хранения и дозировки деэмульгатора и насосом для подкачки его в эмульсию. Наряду с этим достигается хорошее обезвоживание и обессоливание нефти, даже без применения промывки водой. нефтяной топливо мазут влага

Любое органическое вещество, обладающее моющими свойствами, может с той или иной эффективностью использоваться в качестве деэмульгатора. Существует большое количество деэмульгирующих композиций для обезвоживания и обессоливания водонефтяных эмульсий на основе алкилбензосульфоната кальция и алкансульфоната натрия [2, 3], азотсодержащих соединений [4], оксиэтилированного алкилфенола и тримеров пропилена [5], блоксополимераоки- сиэтилена и пропилена, а также глутарового альдегида [6], продуктов оксиалкилирования с подвижным атомом водорода и метилдиэтилал- коксиметилом аммония метилсульфатом [7].

При определенных соотношениях с эмульсией деэмульгаторы должны создавать на месте вытесненной защитной оболочки новую, но с низкими структурно-механическими свойствами, слабо противодействующую слиянию (коалесценции) капель воды, т.е. являться нестойкими стабилизаторами эмульсии.

В данной статье приведены результаты исследования по влиянию на эксплуатационные свойства топочных мазутов марки М-100 присадки на основе деэмульгатора дипроксамина-157 (табл. 1). Исследования проводились при различных концентрациях присадки (0,1-5% масс.) в широком диапазоне температур (55-90 ^ОС).

Дипроксамин применяется в качестве активной основы деэмульгаторов и ингибиторов парафиноотложений для нефтяной промышленности, а также в качестве присадки к турбинным маслам.

Таблица 1. Физико-химические свойства дипроксамина [8].

Дипроксамин плохо растворяется в воде, хорошо растворим в ароматических углеводородах и в нефти. Имеет низкую температуру застывания (-38 ^ОС), поэтому его можно транспортировать в чистом виде в бочках или в обычных цистернах.

Расчетные уравнения и результаты экспериментальных исследований с учетом погрешности эксперимента в графическом виде представлены на рисунках 1-4.

Соединения присадки сорбируются на поверхности зарождающихся кристаллов парафиновых углеводородов и препятствуют их росту и ассоциации, тем самым оказывая положительное действие на реологические свойства мазута: снижается вязкость и температура застывания топочного мазута [9]. В связи с этим уменьшаются энергетические затраты на подогрев мазута и на его перекачку по трубопроводам.

В соответствии со структурно-групповым составом топочный мазут марки М100 представлен на 49,2% масс. парафиновыми углеводородами (табл. 2).

Таблица 2. Структурно-групповой состав топочного мазута марки М100.

Согласно полученным экспериментальным данным, можно предположить, что содержащиеся в топочном мазуте парафины (49,2%) при понижении температуры легко кристаллизуются, и при определенных размерах и концентрации кристаллы образуют пространственную структуру, в результате чего топливо теряет подвижность.

Результаты экспериментальных исследований влияния деэмульгаторов на скорость и полноту обезвоживания мазута при различных температурах в присутствии присадки в количестве 3-5% (масс.) представлены на рисунках 3, 4.

Механизм действия отделения влаги в мазуте можно объяснить следующим - заключается во внедрении в межфазовое пространство деэмульгатора и в вытеснении присутствующих там веществ - стабилизаторов, таких как асфальте- ны и природные ПАВ, тем самым происходит изменение поверхностного натяжения и соответственно разрушение микроэмульсии.

Для наиболее эффективной деэмульсации необходимо использовать комплекс мер, среди которых и использование деэмульгаторов, и нагревание (с применением подогревателей различных типов), и отстаивание (в специальных отстойниках или емкостях промежуточного хранения) [10].

Литература

1. Гумеров А.Г., Карамышев В.Г., Тогашева А.Р., Хазипов Р.Х. Применение деэмульгаторов в процессах подготовки нефти к транспорту // Тр. ин-та проблем транспорта энергоресурсов. 2006. вып. 66. С. 27-54.

2. Багиев Г.Л., Златпольский А.Н. Организация, Планирование и управление промышленной энергетикой: Учебник для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 240 с.: ил.

3. Организация производства на предприятиях отрасли: Методические указания к выполнению курсовой работы. Для студентов очной, очно-заочной, заочной форм обучения / сост.: З.В. Шацких, Н.З. Бахтеева - Казань: Казан. Гос. Энерг. Ун-т, 2009. - 44 с.

4. Иванов В.М. Топливные эмульсии. -- М.: Изд-во АН СССР, 1962.

5. Павлов Б.П., Батуев С.П., Шевелев К.В. Подготовка водомазутных эмульсий для сжигания в топочных устройствах. -- В кн.: Повышение эффективности использования газообразного и жидкого топлива в печах и отопительных котлах. Л.: ЛИСИ 1984. -- (Меж- вуз. тематич. сб. тр.).

6. Ляховецкий М.С., Павлова И.А., Кренев А.Я. Уменьшение обводненности мазута, подаваемого в котлы. -- Энергетик, 1983, № 7.

7. Гловацкий Е.А. Влияние промежуточного слоя на эффективность обезвоживания нефти в резервуарах //Тр. СибНИИНП, 1980. Тюмень. Вып. 17. С. 104-107.

8. Данилов А.М. Применение присадок в топливах. М.: Мир, 2005. 288 с.

9. Башкатова С.Т., Гришина И.Н., Смирнова Л.А., Колесников И.М., Винокуров В.А. О механизме действия присадок в топливной дисперсной системе// Химия и технология топлив и масел. 2009. № 5. С. 11-13.

10. Зверева Э.Р., Мутугуллина И.А., Зиннатуллина Р.В., Фат- хиева З.Ф. Улучшение реологических свойств топочных мазутов// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2012. № 7-8. С. 28-33.

Размещено на Allbest.ru