Паливна композиція

Паливна композиція, що містить продукти коксування вугільної шихти, у вигляді гомогенної суміші полімерів бензольного відділення, сольвентнафти чорної, антраценової фракції, яка відрізняється тим, що до складу суміші додатково вводяться поглинальне масло та легке масло при наступному співвідношенні вихідних компонентів (% мас.): полімери бензольного відділення 15-30; антраценова фракція 30-45; сольвент-нафта чорна 10-15; легке масло 5-7; поглинальне масло 15-20. (19) (21) u200909199 (22) 07.09.2009 (24) 26.07.2010 (46) 26.07.2010, Бюл.№ 14, 2010 р. (72) ВОЙТЕНКО БОРИС ІВАНОВИЧ, РУБЧЕВСЬКИЙ ВАЛЕРІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, ЧЕРНИШОВ ЮРІЙ ОЛЕКСІЙОВИЧ, ОВЧИННІКОВА СВІТЛАНА ОЛЕКСАНДРІВНА, ТКАЛИЧ ГРИГОРІЙ МИХАЙЛОВИЧ, ВОЛОХ ВІКТОР МИХАЙЛОВИЧ, БИЛКОВ ВАЛЕНТИН ГРИГОРОВИЧ, КОВАЛЬОВ ЄВГЕН ТИХОНОВИЧ, ПІТЮЛІН ІГОР НАРКИССОВИЧ (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ЗАПОРОЖКОКС" 3 51491 4 Таблиця 1 Паливо котельне коксохімічне сумішне ТУ У 322-00190443-042-97 Найменування показника 1. Масова частка сірки, %, не більш 2. В'язкість умовна при 80°С, не більш 3. Температура застигання, °С, не більш 4. Температура спалаху у відкритому тиглі неосушеного палива, °С, не менш 5. Масова частка механічних домішок, %, не більш 6. Зольність, %, не більш 7. Масова частка води, % не більш 8. Теплота згоряння нижча в перерахуванні на сухе паливо, ккал/кг, не менш Поставлена задача вирішується наступним чином. Паливна композиція як суміш компонентів коксохімічного виробництва - антраценової фракції, полімерів бензольного відділення і сольвентнафти чорної відрізняється тим, що має в своєму складі легке і поглинальне масла. При цьому створювана паливна композиція - котельне паливо містить побічні і попутні продукти хімічних цехів коксохімічного виробництва в такому масовому співвідношенні компонентів, %: полімери бензольного відділення 15-30; антраценова фракція 30-45; сольвент-нафта чорна 10-15; легке масло 5-7; поглинальне масло 15-20. Отримання коксохімічного сумішного котельного палива слід розглядати з точки зору фізикохімічної механіки, що вивчає закономірності молекулярного механізму утворення просторових структур в багатокомпонентних дисперсних системах, до яких належать продукти переробки кам'яновугільної смоли і сирого бензолу, в залежності від фізико-хімічних властивостей компонентів, механічних та температурно-тимчасових факторів їх змішування і застосування. При компаундірованні з'єднання, що входять у продукти переробки смоли і бензолу, утворюють три види молекулярних систем - евтектики, тверді розчини та азеотропи. Не можна також не враховувати можливість існування поліевтектичних сумішей. Найбільша кількість бінарних евтектик утворює нафталін і флуорен. Крім того, бінарні евтектики утворюють аценафтен, фенантрен; флуорантен; антрацен, карбазол і ряд інших многокольчатих сполук. Як випливає з теорії, температура плавлення (застигання) бінарних евтектік нижче температури плавлення (застигання) більш низкоплавкого компоненту. Таким чином, зміна концентрації компонентів паливної суміші (в першу чергу нафталіна, метілнафталіна, утворюючого бінарні евтектики з негативною температурою плавлення (застигання), а також високоплавких аценафтена, флуорена, антрацена, фенантрена та ін.) призводить до зміни складу поліевтектики та перерозподілу їх між ТККС-1 2,0 3,0 +10 Норма по маркам ТККС-2 ТККС-3 3,0 3,5 5,0 8,0 +15 +15 70 80 85 1,0 0,5 5,0 1,5 0,8 8,0 2,0 1,0 10,0 7500 7500 7500 рідкою і твердою фазами. Низькі температури випадіння осадку (температура застигання) паливної суміші при великому вмісті в них високоплавких компонентів знаходить задовільне пояснення тільки з позиції утворення поліевтектичних сумішей, температура плавлення яких нижче не тільки індивідуальних сполук, але й утворених ними бінарних евтектик. Зазвичай високі температури випадіння осадку характерні для багатокомпонентних систем, які характеризуються низьким вмістом монометілнафталінів і високим вмістом високоплавких багатокільчатих ароматичних сполук. Температура спалаху котельних палив, так само як і температура загоряння, перебувають у тісній залежності від термохімічних характеристик складових компонентів, як, наприклад, температура кипіння, парціальний тиск пари, випаровуваність та ін. Температура кипіння продуктів переробки кам'яновугільної смоли визначається наявністю молекулярних комплексних сполук азеотропних сумішей. При їх утворенні беруть участь всі класи сполук, представлених в смолі. Утворення азеотропних сумішей визначається в основному наявністю дипольної взаємодії і водневого зв'язку між молекулами. Різноманіття бінарних азеотропів зумовлює ймовірність існування потрійних і чотирьохкомпонентних поліазеотропних систем. Наявність в паливній композиції, в першу чергу, поглинального масла - продукту, що містить широкий спектр карбоциклічних і гетероциклічних сполук, призводить до утворення багатокомпонентних евтектик, які, по-перше, знижують температуру застигання, так як температура плавлення (застигання) евтектики нижча, ніж відповідна температура компоненту із самою низькою температурою плавлення. По-друге, введення в рецептуру масел - легкого та поглинального дозволяє декілька знизити в'язкість паливної композиції. Крім того, утворюються і поліевтектики, які також знижують температуру плавлення кінцевого продукту. Фізико-хімічні властивості компонентів паливної композиції наведені в таблицях 2-6. 5 51491 6 Таблиця 2 Полімерів бензольного відділення (ТУ У 322-00190443-093-2000) Показники 1. Щільність, кг/м 2. Молекулярна маса 3.Температура початку кипіння, °С 4. Об'ємна частка відгону, %, при температурі, °С: - 270 - 280 - 290 - 300 5. В'язкість умовна при 80°С 6. Температура, °С: - застигання - спалаху 7. Компонентный склад, % мас: - толуол - ксилоли - метілстірол - інден - тетралін - нафталін - ацетофенон - -метілнафталин - диметілнафталіни - аценафтен - дифеніленоксид - флуорен Значення 1140-1155 390-410 265-267 10-11 26-29 40-49 55-60 1.2-2.3 +3 105 1.0 0.1 0.2 0.5 0.5 0.2 1.0 10.0 26.0 30.0 30.0 Таблиця 3 Масло легке кам'яновугільне (ТУ У 322-00190443-012-97) Показники 1. Щільність, кг/м3 2. Молекулярна маса 3.Температура початку кипіння, °С 4. Об'ємна частка відгону, %, при температурі 180°С, не менш: 5. В'язкість умовна при 80°С 6. Температура, °С: - застигання - спалаху 7. Компонентный склад, % мас: - бензольні вуглеводні - індан - інден - бензонітрил - нафталін - тионафтен - феноли Значення 1140-1155 390-410 880-920 65 0.96-1.06 (-25)-(-27) 35 43-84 3.7-10.0 3.1-9.5 0.3-2.5 2.8-22.7 0.2-1.0 3.6-11.2 7 51491 8 Таблиця 4 Фракція антраценова (ГОСТ 11126-88) Показники 1. Щільність, кг/м 2. В'язкість умовна при 80°С 3. Температура, °С - застигання - спалаху 4. Масова доля механічних домішок, % 5. Характеристика розгонки: - початок кипіння, °С - викіпає, %, до °С: 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 6. Компонентный склад, % мас: - нафталін - монометилнафталіни - диметилнафталіни - аценафтен - дифеніленоксид - флуорен - фенантрен - антрацен - карбазол - флуорантен - пирен - хризен Значення 1130 1.17 +15 123 0.03 232 306 320 336 348 354 358 368 382 396 406 4,8-5,1 0,7-0,8 0,2-0,3 1,8-2,0 1,0-1,2 1,9-2,0 10,6-11,0 3,8-4,0 2,1-1,2 7,4-7,7 4,1-4,5 0,4-0,6 Таблиця 5 Масло кам’яновугільне поглинальне (ТУ У 322-00190443-117-97) Показники 1. Щільність, кг/м3 2. Молекулярна маса 3.Температура початку кипіння, °С 4. Об'ємна частка відгону, %, при температурі, °С: - 230 - 285 5. В'язкість умовна при 80°С 6. Температура, °С: - застигання - спалаху 7. Компонентный склад, % мас: - низькокиплячі, викіпаючі до нафталіну - нафталін + тионафтен - ( + )-метилнафталіни - дифеніл - диметілнафталіни - аценафтен - дифеніленоксид - флуорен - фенантрен + антрацен Значення 1054-1073 14-160 3 95 1.0 +1 96 0.8-2.2 11-24 9.0-17.2 7.5-9.2 7.5-12.0 12.4-17.0 9.7-11.5 11.7-12.9 3.6-13.4 9 51491 10 Таблиця 6 Сольвент-нафта чорна (ТУ У 322-00190443-019-98) Показники Значення 1. Температура, °С: - кипіння - спалаху 2. Компонентний склад, % мас: - бензольні вуглеводні - інден - бензонітрил - нафталін - -метилнафталін - -метилнафталін - аценафтен - дифеніленоксид - ксиленоли 3. Масова доля води, % 190-250 73 2-2,5 13-13 4-6 50-58 7-7,5 3-4 1-1,1 0,2-0,3 0,8-1,1 4 Як випливає з наведених вище фізико-хімічних властивостей компонентів, склад паливної композиції повністю відповідає умовам утворення поліевтектик, бінарних евтектик, які поліпшують споживчі властивості котельного палива. У табл. 7 наведено порівняльні показники властивостей паливних композицій згідно з ТУ У 32200190443-042-97, патентом України №58043, який є прототипом, і пропонуємим складом. Таблиця 7 Показники 1. Масова частка сірки, %, не більш 2. В'язкість умовна при 80°С, не більш 3. Температура засигання, °С, не більш 4. Температура спалаху у відкритому тиглі неосушенного палива, °С, не менш 5. Масова частка механічних домішок, %, не більш 6. Зольність, %, не більш 7. Масова частка води, % не більш 8. Теплота згоряння нижча в перерахунку на сухе паливо, ккал/кг, не менш Значення згідно з: ТУ У 322Патентом №8043 00190443-042-97 2,0-3,5 1,1-1,5 3,0-8,0 1,0-1,1 (+10)-(+15) (-10,0)-(-15) З наведених даних випливає, що заміна пекових дистилятів, кубових залишків ректифікації сирого бензолу і нафталінмістких мастил на легке та поглинальне масла і збільшення кількості антраценової фракції практично не погіршує фізикохімічних властивостей паливної композиції. Паливну композицію згідно з винаходом, готують у вигляді суміші наступним чином: - в окремих сховищах складу масел підігрівають: полімери бензольного відділення до температури ~60°С; антраценову фракцію до температури 70-80°С; сольвент-нафту чорну до температури 65-75°С; поглинальне масло до температури 5060°С; - в окрему ємність у заданому ваговому співвідношенні подаються антраценова фракція, поглинальне масло та легке масло. Після введення Пропонуємою композицією 0,57 1,5 0 70-85 90-100 101 1,0-2,0 0,57-0,62 0,062 0,5-1,0 5,0-10,0 4,2-4,4 Немає даних 0,049 0,2 7500 7500-7600 7600 всіх компонентів суміш перемішуються за допомогою циркуляційного насосу протягом не менше 2-х годин; - у другій ємності готується суміш полімерів бензольного відділення і сольвент-нафти чорної в заданому ваговому співвідношенні. Усереднення суміші здійснюється циркуляцією за допомогою центробіжного насосу протягом не менше 3-х годин, при цьому температура суміші підтримується на рівні не нижче 65°С; - підготовлені вказаним вище способом суміші перекачується в сховище готової продукції після циркуляційного усереднення протягом не менш однієї години. Отримана товарна паливна композиція витримується в сховищі протягом 6-8 годин для відстою води і відвантажується споживачам. 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 51491 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601