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, Q_выс- 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 и 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 и 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 и 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 и 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

---

---