Спосіб термічного зневоднення мазуту

Винахід відноситься до способу зневоднення мазуту і мазутних обводнених шламів. Обводнених мазут піддають місцевому нагріванню в резервуарі за допомогою нагрівачів з температурою поверхні 150 - 190 o C. Нагрівання ведуть до досягнення заданого змісту води в мазуті. При цьому відношення поверхні нагрівача до маси мазуту становить 0,2-0,4 м 2 / т. Технічний результат полягає в тому, що запропонований спосіб можна реалізувати на нафтобазах та нафтопереробних заво-дах з використанням існуючих резервуарів і устаткування. 2 мул.

Винахід відноситься до нафтопереробної промисловості і може бути використано при зневодненні мазуту і переробці обводнених мазутних шламів в паливний мазут.

Відомо зневоднення мазуту шляхом відстоювання води при нагріванні мазуту до 70 - 90 o C. Отстой виробляють при вимкнених нагрівачах, так як включені підігрівачі викликають конвекційні потоки рідин і ускладнюють відстій (Правила технічної експлуатації нафтобаз, М, надра, 1986) Недоліки цього способу наступні.

1. При щільності мазуту 0,99 - 1,01 г / см 3. близькою до щільності води (1,0 г / см 3), метод неприйнятний, так як швидкість седиментації (v) частинок води, відповідно до рівняння Стокса зменшується до нульового значення.

де r - радіус частинок води; D1 - щільність води; D2 - щільність мазуту; g - прискорення сили тяжіння; - в'язкість мазуту.

2. Мазут містить від 8,12 до 16,6% смол, від 0,94 до 14,5% асфальтенов, від 0,03 до 1,32% карбенів і карбоїдів, а також парафінові, нафтенові, ароматичні вуглеводи та інші сполуки . В результаті взаємодії молекул деяких органічних сполук з водою відбувається гідратація, освіта кристалогідратів. Утворюються також колоїдні системи - міцели, сорбційно зв'язують на своїй поверхні воду.

Пов'язана вода набуває властивостей відмінні від вільної води. Відомо, наприклад, що кристаллогидрат сульфату міді CuSO4 5H2 O - мідний купорос, повністю зневоднюється вище 258 o C. (Коротка хімічна енциклопедія, М. Сов. Енциклопедія, 1963).

З гідратованого мазуту шляхом відстоювання воду видалити неможливо.

3. При тривалому зберіганні обводненного мазуту розвиваються колонії мікроорганізмів. Розвиток мікроорганізмів сприяє емульгування палив, утворення слизу. Це призводить до стабілізації дисперсної системи вода-мазут і ускладнень при відділенні води від мазуту методом відстоювання.

Метою винаходу є розробка такого способу зневоднення мазуту і мазутних обводнених шламів тривалого зберігання, який можна реалізувати на нафтобазах та нафтопереробних заводах, з використанням існуючих резервуарів і устаткування.

Дане завдання досягається тим, що в ємність з обводнених мазут поміщають нагрівачі з температурою поверхні стінки 150 - 190 o C.

За рахунок місцевого нагріву мазуту до температури нагрівачів (150 - 190 o C) руйнуються кристалогідрати і міцели на складові - воду і органічні сполуки. Для перемішування мазуту немає необхідності в мешалках - він перемішується конвективним потоком нагрітого мазуту за рахунок нагрівачів, а також виділяються парами води. Пари води видаляються з мазуту в результаті випаровування. Одночасно, при наявності, гинуть колонії мікроорганізмів - мазут пастеризується.

Температура спалаху топкового мазуту М100 у відкритому тиглі не нижче 110 o C. Для уникнення займання парів мазуту від зовнішнього впливу, наприклад іскри, необхідно щоб температура мазуту на поверхні була менше 110 o C.

З іншого боку, для видалення зв'язаної води з обводненного мазуту його необхідно нагріти до 150 - 190 o C, в залежності від вимоги за кінцевим змістом води в мазуті. Зазначене вище протиріччя вирішується за рахунок розміщення в донної частини резервуара трубчастих нагрівачів з температурою поверхні 150 - 190 o C.

Ставлення поверхні нагрівача до маси мазуту визначається виходячи з наступного: - середня температура мазуту під час термічного зневоднення повинна бути в межах 100 - 110 o C, що забезпечує з умов безпеки процесу википання води при температурі нижче температури спалаху мазуту; - нагрів мазуту до температури 100 - 110 o C не повинен бути тривалим; За результатами досліджень обрана оптимальна швидкість нагріву мазуту до 100 o C, рівна 8 - 16 градусів за годину.

Виходячи з забезпечення цих умов експериментально встановлено відношення поверхні нагрівача до маси мазуту в теплоизолированном горизонтальному резервуарі об'ємом 60 м 3. Це відношення дорівнює 0,2 - 0,4 м 2 нагрівача на 1 тонну мазуту при заповненні резервуара на 70% від загального обсягу резервуара.

Здійснюється спосіб наступним чином. Для зневоднення мазуту використовують вертикальні і горизонтальні резервуари, призначені для зберігання нафтопродуктів, і обігріваються в нижній частині нагрівачами, наприклад трубчастими, з температурою поверхні 150 - 190 o C. Резервуар заповнюється обводнених мазут.

Кількість випаровується води за одну годину (М) можна оцінити за такою формулою:

де m - маса обводненного мазуту, кг;
c - теплоємність обводненного мазуту, ккал / кг-град .;
t1 - температура на початку нагріву, град .;
t2 - температура обводненного мазуту близька до температурі кипіння води, o C (наприклад 95 o C);
- час нагрівання обводненного мазуту від температури t1 до t2. година;
Qисп. - теплота випаровування води, ккал / кг.

Для визначення температури, до якої слід нагрівати зневоднений мазут, щоб видалити воду, проводилися такі експерименти.

Літровий хімічний стакан, що містить 300 мл зневодненого мазуту і термометр для вимірювання температури рідини ставили на електроплитку ЕЛГА-1 і знімали криву залежності температури (T) мазуту від часу () при його постійному нагріванні. Темп нагріву під час експериментів не змінювали. На малюнку 1 дана залежність T () для двох видів мазуту - обводненного мазутного шламу тривалого зберігання (понад 5 років) містить 50% води, не відділяється методом відстоювання, і мазуту, що містить 2% води.

При включенні підігріву мазут, який містить 2% води, нагрівається з меншою швидкістю ніж обводнених мазут містить 50% води (фіг. 1). Через 30 хв крива T () виходить на ділянку незалежності T () аж до 40 хв. Ділянка незалежності T () спостерігається і при температурі 170 o C протягом 6 хв. Мазут нагрівали до 180 o C. При нагріванні мазуту було чутно потріскування, при цьому на поверхні виділялися газові бульбашки. Почалося потріскування при T = 40 o C з інтервалом близько 1 хв, а при 95 o C тріск чується через кожну секунду, при 175 o C потріскування рідкісне, а при 180 o C потріскування зникло.

Потріскування з виділенням бульбашок на поверхні спостерігалося і при нагріванні обводненного мазуту з 50% води. На 110 хвилині був значний викид мазуту зі склянки - близько 5 грам.

Для повного видалення води з мазуту його необхідно локально нагрівати до температури не менше 180 o C. При використанні трубчастих паронагревателей температура пара повинна бути на рівні 190 o C для забезпечення гарантованого локального нагріву мазуту до 180 o C.

Нагрівачі в резервуарах бажано використовувати трубчасті. Вони можуть обігріватися паром, високотемпературним носієм, електричними нагрівачами.

Пропонований спосіб термічного зневоднення мазуту реалізований на Московській нафтобазі.

Спосіб дозволив збезводнити 200 тонн обвідного мазутного шламу, що містить 50% води. Шлам був однорідну желеподібну масу. Спроби збезводнити мазутовий шлам методом відстоювання результатів не дали - вода не була вилучена.

Заявлений спосіб може бути промислово застосуємо на нафтобазах, нафтопереробних заводах, теплоелектростанціях, які працюють на мазутному паливі та інших об'єктах, де використовується мазут.

Спосіб термічного зневоднення мазуту шляхом нагрівання обводненного мазуту з подальшим випаровуванням вологи, що відрізняється тим, що здійснюють локальний нагрів мазуту за допомогою встановленого в нижній частині резервуара нагрівача з температурою поверхні 150 - 190 o C протягом часу до досягнення заданого змісту води в мазуті, причому відношення поверхні нагрівача до маси мазуту становить 0,2 - 0,4 м 2 / т.