ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2237082
СОСТАВ ДЛЯ БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА
Имя изобретателя: Ручкинова О.И. (RU); Вайсман Я.И. (RU); Коротаев В.Н. (RU)
Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" (RU)
Адрес для переписки: 614000, г.Пермь, Комсомольский пр., 29а, Пермский государственный технический университет, патентно- информационный отдел
Дата начала действия патента: 2003.04.29
Изобретение относится к составам брикетированного топлива и может быть
использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд. Состав
содержит 72-78% угля и 22-28% асфальтосмолопарафиновых отложений /АСПО/. Использование
топливных брикетов этого состава расширяет возможности использования отходов местной
промышленности и способствует защите окружающей среды.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к технологии получения твердого углеродсодержащего
топлива, в частности к составам брикетированного топлива, и может быть использовано в
топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд.
Известен состав для брикетированного топлива (патент РФ №2010842 МПК С 10 L 5/44, 5/48,
1991), содержащий нефтешлам, технический углерод, древесные отходы при следующем
соотношении компонентов, мас.%:
Нефтешлам 15-20
Технический углерод 10-20
Древесные отходы До 100
Недостатком известного состава является низкая теплотворная способность топлива от
4760 до 6286 ккал/кг, обусловленная низкой теплотворной способностью древесных отходов.
Наиболее близким к заявляемому решению составом того же назначения по совокупности
признаков является состав для брикетированного топлива (угля, кокса, сажи и т.д.),
включающий измельченный углеродистый материал и в качестве органического связующего
отходы производства нефтяных масел с содержанием воды 7-30% при массовом соотношении
углеродистого материала к отходам от 10:1 до 1:2 (US, патент №3592779, кл. С 01 В 31/08, 1971).
Пересчет отношений углеродистого материала к отходам производства нефтяных масел
дает следующий состав, мас.%:
Углеродистый материал 33,3-91
Отходы производства нефтяных масел 9-66,7
Данный состав принят в качестве прототипа.
Признаки прототипа, совпадающие с признаками заявляемого изобретения - уголь,
органическое связующее. Для оценки качества брикетированного топлива, полученного согласно составу,
авторами патента РФ №2109797 (МПК С 10 L 5/48, 5/16, 1996) был осуществлен следующий опыт. 100 г
антрацитового штыба Аш ГОФ “Красная звезда” крупностью 0-6 мм и влажностью 5% смешали с
22 г отходов производства нефтяных масел следующего состава, мас.%: органическая масса
77,20; серная кислота 1,90; вода 7,20; механические примеси 13,70 и водой в количестве 9,5 г.
Указанные ингредиенты перемешивали при 95ºС.
Получили шихту следующего состава, мас.%:
Антрацитовый штыб 82,0
Отходы производства нефтяных масел 18,0 Затем полученную шихту прессовали при температуре 65ºС
и давлении 175 кг/см2. В результате было получено твердое топливо, обладающее
механической прочностью - прочностью на сжатие 73,5 кг/см2; прочностью на
сбрасывание 70,9% термоустойчивостью 1,7 кгс; при достижении теплотворной способности, Qвыс
- 8180 ккал/кг.
Как следует из представленных характеристик брикетированного топлива, основным
недостатком брикетов, изготовленных из этого состава, является их низкое качество, что
выражается в низких значениях механической прочности (на сжатие и сбрасывание). Это
приводит к большим потерям при транспортировке брикетов и их использовании, а также к
загрязнению окружающей среды. Кроме того, брикеты, полученные из данного состава, имеют
недостаточно высокую теплотворную способность, что приводит к необходимости сжигать
большее количество топливных брикетов и увеличению массы выбросов в атмосферный
воздух.
Задача заявляемого изобретения - повышение качества брикетированного топлива за
счет увеличения механической прочности и теплотворной способности.
Поставленная задача решается за счет того, что известный состав для брикетированного
топлива, включающий уголь и органическое связующее, в качестве органического
связующего содержит отход нефтедобычи -асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) при
следующем соотношении компонентов, мас.%:
Уголь 72-78
АСПО 22-28
Отличительными признаками заявляемого состава от состава по прототипу является
использование в качестве органического связующего отхода нефтедобычи - АСПО, а также
количественное соотношение используемых ингредиентов, мас.%: уголь – 72-78, АСПО – 22-28.
АСПО - нефтяной отход предприятий нефтедобывающего комплекса, образующийся при
зачистках технологического оборудования резервуаров хранения нефти, буллитов,
канализационных колодцев, пропарке насосно-компрессорных труб с использованием
специальных установок для депарафинизации. АСПО в настоящее время скапливаются в
местах добычи нефти в больших количествах, не находя применения. В отличие от других
твердых отходов добычи нефти АСПО представляют собой чистый органический продукт, не
смешанный с землей и содержащий, мас.%:
Углеводородов 85-95
Механических примесей 1-5
Воды 1-5
Серы 1-3
В химическом отношении АСПО представляют собой гетероорганические
высокомолекулярные соединения. Они имеют сложный состав и структуру, образованную из
углеводородов. Групповой химический состав АСПО определяют углеводородные комплексы -
масла, смолы, асфальтены, содержание которых составляет, мас.%: 3-8 асфальтенов; 11-16 смол;
71-81 масел.
АСПО играют роль связующего при получении брикетов, а также повышают
теплотехнические характеристики брикетированного топлива за счет высокой
теплотворной способности - 9650 ккал/кг.
Установлено, что при смешении угля с органическим связующим - отходами нефтедобычи
АСПО в нагретом состоянии с последующим механическим воздействием – прессованием под
давлением - происходит физико-химическое взаимодействие компонентов связующего с
твердыми частицами угля, что приводит к резкому увеличению сил сцепления во всем
объеме массы и, как следствие, к значительному повышению механической прочности и
теплотворной способности брикетов.
Состав для брикетированного топлива готовят следующим образом. Берут угольный концентрат с влажностью 6% и отходы нефтедобычи - АСПО в заявляемых
соотношениях. Компоненты смешивают при температуре плавления АСПО 60-65ºС.
Затем полученную смесь прессуют в пресс-форме при давлении 18 МПа и температуре 60ºС.
Изготовленные брикеты подвергают естественному охлаждению.
В качестве органического связующего были использованы АСПО, качественные показатели
которых представлены в табл. 1.
В качестве твердого углеродистого материала использован угольный концентрат марки
“Г” Кизеловского месторождения крупностью 0,14-2,0 мм, технический анализ которого
представлен в табл. 2.
Опытную партию брикетов испытывали на механическую прочность (ГОСТ 21289-75) - прочность
на сжатие и прочность на сбрасывание (остаток +25 мм); водопоглощение (ГОСТ 21290-75);
зольность (ГОСТ 11022-75); содержание серы (ГОСТ 8606-72) и теплотворную способность (ГОСТ 147-95).
В табл. 3 приведены составы для брикетированного топлива для предлагаемых пределов
содержания компонентов (примеры 1-5) и при выходе за эти пределы (примеры 6, 7), состав по
прототипу (пример 8), а также характеристики брикетированного топлива.
Установлено, что количественный и качественный состав для брикетированного топлива
выбран из условий, обеспечивающих повышенное качество твердого топлива,
характеризующееся высокими показателями теплотворной способности и механической
прочности (табл. 3, примеры 1-5). Оптимальными с точки зрения достижения технического
результата является содержание в составе для брикетированного топлива АСПО в
диапазоне 22-28% и угля в диапазоне 72-78%.
Содержание в составе брикетированного топлива АСПО ниже заявляемого предела при
запредельном увеличении содержания угля не обеспечивает топливу высокой механической
прочности: прочность на сжатие достигает всего лишь 81 кг/см2, прочность на
сбрасывание - 75,7%, теплота сгорания - 8371 ккал/кг (табл. 3, пример 6).
При запредельном повышении содержания АСПО, возможном при запредельном снижении
содержания угля в заявленном составе, не происходит дальнейшего увеличения
механической прочности брикетов на сжатие и на сбрасывание, однако при этом брикеты
имеют высокую теплоту сгорания, наименьшие зольность и содержание серы, но повышенное
водопоглащение (табл. 3, пример 7). Водопоглощение таких брикетов превышает 6%, величину
характеризующую брикеты высокого качества.
Преимущества предложенного состава для брикетированного топлива по сравнению с
известным, взятым за прототип, подтверждаются данными, представленными в табл. 3.
Как следует из сопоставительного анализа характеристик брикетированного топлива,
предложенный состав превосходит известный состав для брикетированного топлива, что
выражается повышенным качеством брикетов из предложенного состава путем увеличения
механической прочности на сжатие с 73,5 до 97,1-116,4 кг/см2, т.е. в 1,3-1,6 раза;
механической прочности на сбрасывание с 70,9 до 89,9-91,7%, т.е. в 1,3 раза; повышение
теплотворной способности с 8180 ккал/кг до 8401 - 8500 ккал/кг, т.е. в 1,04 раза, при этом
водопоглощение находится на уровне известного состава, а зольность выше, чем у
известного состава в 1,5 раза.
Использование топливных брикетов из предложенного состава расширяет возможности
использования отходов местной промышленности и вносит вклад в решение задачи защиты
окружающей среды.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Состав для брикетированного топлива, включающий уголь и органическое связующее,
отличающийся тем, что в качестве органического связующего он содержит отход
нефтедобычи - асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО) при следующем соотношении
компонентов, мас.%:
Уголь 72-78
АСПО 22-28
Версия для печати
Дата публикации 16.01.2007гг
вверх
|
