Альтернативне паливо і спосіб його приготування

1. Спосіб приготування альтернативного палива, що включає змішування вихідних компонентів палива, який відрізняється тим, що як вихідні компоненти палива використовують рідкі вуглеводні, воду або водне середовище та дрібнодисперсну тверду гідрофільну фазу органічних речовин, а змішування здійснюють в гідродинамічному диспергаторі при одночасній подачі вихідних компонентів з утворенням твердої дисперсної фази з C2 2 UA 1 3 83980 Істотним недоліком цього палива є необхідність підігріву компонентів суміші перед приготуванням, що приводить до додаткових енерговитрат. Отримане рідке паливо нестабільне і швидко розшаровується, що обумовлює приготування палива безпосередньо перед використанням. Відоме рідке безсірчисте органічне паливо випарений до концентрації 65-80мас.% гідролізат з відходів, що утвориться після очищення господарсько-побутови х і промислових стічних вод, таких як осад первинних відстійників і надлишковий активний мул, отримане в результаті використання способу одержання рідкого безсірчистого органічного палива [Патент РФ №02115697, МПК6 C10L 1/00, C02F11/14, опубл. 1998.07.20]. Істотним недоліком відомого безсірчистого органічного палива є складність процесу виготовлення при істотних капітальних витрата х на спеціальне устаткування, а також значні затрати на капітальні експлуатаційні витрати, що позначається на додаткових витратах електроенергії і теплової енергії. Крім цього, при спалюванні палива відбувається забруднення навколишнього середовища золою, що утвориться, яка не піддається утилізації, і димовими газами, що містять токсичні речовини. Відомий винахід паливна композиція [Патент України №76911 МПК C10L7/30, C10L1/32, 310L7/04, опубл. Бюл. №9, 2006.09.15], що містить суміш вуглеводневого палива і води чи водяного середовища у виді господарсько-побутових і промислових стічних вод при такому співвідношенні компонентів, мас. %: суміш нафтопродуктів 25,00-65,00 муловий осад, утворений після очищення промислових і господарсько-побутових стічних 25,99-75,00 вод вода чи водне середовище залишок. емульгатор у кількості 0,05-5,00 Розглянута паливна композиція має ряд істотних недоліків, зв'язаних з використанням мулових осадів очисних споруд промислових і господарсько-побутових стічних вод невідомої сполуки, одним із яких є те, що при згоранні такого палива виділяються газоподібні продукти, що містять сполуки сірки, а зола містить цілий ряд токсичних чи металів їхніх оксидів, у тому числі ртуті, нікелю, міді і т.д. Іншим істотним недоліком є нестабільність палива, що веде до його швидкого поділу. Для стабілізації палива необхідно вводити емульгатор. Ще одним недоліком є те, що запропонована паливна композиція має обмеження по нижній межі кількості використовуваної суміші нафтопродуктів (мас.%, 25). Ця паливна композиція не може бути використана для котельних теплоцентралей, розташованих у житлових районах через токсичність продуктів згорання, що утворяться. Найбільш близьким по технічній сутності і результатам, що досягаються, є паливна композиція [Патент Російської Федерації №2205864 МПК С10L1/32 опубл. 10.06.2003], що являє собою суміш важкого нафтового залишку (вуглеводневе 4 паливо) зі здрібненою органо-мінеральною добавкою і водою чи водним середовищем, при такому співвідношенні компонентів, мас.%: суміш важкого нафтового залишку зі здрібненою органо-мінеральною добавкою 80-70 вода чи водне середовище 20-30. До недоліків цього палива відноситься нестабільність одержуваної паливної емульсії, що може зберігатися не більш 30 діб. Крім цього, запропонована сполука паливної композиції не передбачає введення осадів, що утворюються на очисних спорудах. В основу пропонованого винаходу покладене технічне рішення задачі створення альтернативного палива, яке за своїм фізико-хімічним станом та складом відноситься до класу композиційних палив. У ньому рідкі вуглеводні змішуються з дрібнодисперсною твердою гідрофільною фазою органічних сполук, на поверхні й в об'ємі яких адсорбована вода, отримана з будь-яких джерел. Ця задача вирішена таким чином. У альтернативному паливі, що містить суміш нафтопродуктів і води чи водного середовища у виді стічних вод промислових підприємств і/чи побуто вих стічних вод, відповідно до винаходу, містить будь-які рідкі вуглеводні і додатково містить дрібнодисперсну тверду гідрофільну фазу органічних сполук (речовин), при співвідношенні компонентів, мас.%: рідкі вуглеводні 5-80 дрібнодисперсна тверда гідрофільна фаза органічних сполук (речовин) 50-5 вода чи водні розчини 45-15 Як прототип способу по виготовленню альтернативного палива узятий спосіб по виготовленню паливної композиції [Патент Російської Федерації №2205864 МПК С10L1/32 опубл. 10.06.2003], що створюється в результаті змішування в дезінтеграторі залишків термічного крекінгу з відпрацьованими мастилами з одержанням емульсії типу вода в мастилі з розміром часточок водної фази не більш 3мкм, що одержують шляхом змішування залишків термічного крекінгу суміші важкого нафтового залишку (вуглеводневе паливо) з органомінеральною добавкою з водою чи водним середовищем з наступним їх диспергуванням. Недоліком цього способу є те, що введена в паливну композицію вода емульгується до розміру часток порядку 3мкм, що не забезпечує достатню стабільність цієї емульсії при збереженні палива. Технічною задачею при створенні способу нового альтернативного палива є забезпечення дрібнодисперсної гідрофільної фази органічних сполук у цьому паливі. Ця задача вирішена таким чином. У способі приготування альтернативного палива, що полягає в змішуванні компонентів, відповідно до пропонованого винаходу, виготовлення альтернативного палива здійснюється в гідродинамічному диспергаторі при одночасній подачі утворюючих компонентів з утворенням дисперсної фази з розмірами часток 0,5-250мкм і адсорбованої на їх поверхні й в обсязі води, причому, для забезпечення необхідного ступеня диспергування твердої фази здійснюється режим циклічної обробки. 5 83980 Розглянемо більш докладно пропонований спосіб. Пропонований спосіб виготовлення альтернативного палива полягає в одночасній подачі в гідродинамічний диспергатор усіх компонентів з наступним циклічним режимом обробки у випадку недостатнього диспергування твердої фази. У результаті обробки відбувається утворення альтернативного палива у виді композиції, що містить тверду дисперсну фазу з розмірами часток від 0,5 до 250мкм, покритими водяною оболонкою. Таке альтернативне паливо зберігається у вихідному стані до півроку. Уведення емульгаторів у відомих межах забезпечує стабільність палива до року. Контроль і управління приготуванням альтернативного палива здійснюють за допомогою автоматизованої системи, що забезпечує температурний режим і задане співвідношення вихідних компонентів в альтернативному паливі. Альтернативне паливо може бути використане як у в'язко-текучому, так і в рідкому стані для застосування як альтернативного палива в котлах різного типу. Собівартість виробництва такого палива нижче традиційного котельного рідкого палива в 1,5-3 рази в залежності від відстані до сировинної бази. Приведемо приклади одержання і результати випробувань альтернативного палива. Приклад 1. Альтернативне паливо містить компоненти, мас.%: рідкі вуглеводні 35 дрібнодисперсна тверда гідрофільна фаза органічних сполук 20 вода 45. Адсорбція води на поверхні твердої фази створює умови для інтенсивного переходу її під дією інфрачервоного випромінювання палаючого смолоскипа палива в пароподібний стан по вибуховому механізмові, що забезпечує інтенсифікацію процесу розпилення рідких вугле воднів і їх нагрівання в результаті перерозподілу енергії між молекулами води і вуглеводнів, а також збільшення обсягу дисперсної фази і рідких вуглеводнів, що у свою чергу сприяє їх інтенсивному перемішуванню з повітряним потоком і ефективним згоранням. Вогневі випробування альтернативного палива, а також калориметричні вимірювання, виконані за стандартною методикою, показали, що теплота згорання знаходиться в межах 9230-9300ккал/кг, що тро хи нижче теплоти згорання топкового мазуту М-100 (9560ккал/кг). Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 6 Приклад 2. Альтернативне паливо містить компоненти, мас.%: рідкі вуглеводні 40 дрібнодисперсна тверда гідрофільна фаза органічних сполук 15 вода 45 Вогневі випробування альтернативного палива і калориметричні вимірювання показали, що теплота згорання дорівнює 9560ккал/кг, що відповідає теплоті згорання мазуту М-100. Наявність 45мас.% води практично в два рази перевищує процентний вміст вологи в мазуті М-100. Збільшення кількості рідких вуглеводнів на 5% привело до підвищення теплоти згорання практично на 400ккал/кг, що свідчить про ефективність горіння альтернативного палива. Приклад 3. Альтернативне паливо містить компоненти, мас.%: рідкі вуглеводні 5 дрібнодисперсна тверда гідрофільна фаза органічних сполук 50 вода 45. З метою визначення горючості альтернативного палива з мінімальним вмістом рідких вуглеводнів (не більш 5мас.%) були проведені вогневі дослідження, які показали, що теплота згорання знаходиться в межах 4280-4600ккал/кг. Цей варіант палива може бути рекомендований для одержання тепла в теплоутворюючи х системах парникових і тепличних господарств. Для виготовлення альтернативного палива в запропонованих співвідношеннях використовують гідродинамічний диспергатор, що забезпечує утворення твердої гідрофільної фази органічних сполук, на поверхні якої закріплюється в адсорбованому стані вода. У диспергатор одночасно подаються компоненти альтернативного палива. В результаті утвориться дисперсна фаза з розмірами часток 0,5-250мкм. З огляду на різну механічну міцність і структурні особливості речовин, що утворять дрібнодисперсну гідрофільну фазу, можливе утворення часток з розмірами більше 250мкм, що оцінюється як недостатній ступінь диспергування. Досягнення необхідного ступеня диспергування здійснюється шляхом введення режиму циклічної обробки в гідродинамічному диспергаторі. Товщина водяної оболонки на поверхні гідрофільної твердої фази залежить від ступеня дисперсності твердої фази і від концентрації води в альтернативному паливі. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601