CS267777B1 - Emulsion fuel from heavier oil fractions - Google Patents

Description

CS 267.777 D1 1

Vynález sa týlca emulznóho paliva z tažáioh ropných podiolov vo formo emulzie typuolej vó vodo, vhodného pro epaíovaoio zariadonia používájáco kvapalnó pálivá, ŤažSio ropné materiály sa vyznačujá velkou viskozitou často i vysokým bodom tuhnu-tia, ktoró svažuje ioh používáni©. Husia sa pri skladovaní, dopravo a prod spalovánímzahrievat na vySžiu teplotu, aby sa dosiahla ich požadovaná tekutost a tak umožnila ichekonomická doprava potrubím a dostatočnó rozpráSenie v horákoch kúrenísk. Mnohé tažšieropné podiely ako napr. destilačné zvyžky z vákuovej dostiláoie olejov alobo zo žtiep-nych prooesov raajú tak vysoká viskozitu, že pre Jej znížonie na hodnotu požadovanáv dýzach horákov sa musia riodit lehčími podielmi alobo sa zníženie viskozity dosahujeStiepnymi prooesmi. Takáto proměna na monej viskózno produkty vSak Je spojená s energe-tickými stratami i etratami na hmotě a je ekonomicky' nákladná. Při spalovaní tažkýehvykurovacíoh olejov sa vyžaduje dobré rozpráSenie (atomizáoia) horékmi tlakovými aleboza použitia vodnoj páry. Dokonalost spalovania sa dosahuje s relativné velkými prebyt-kami vzduchu. V dosledku toho sa snižuje teplota horenia, resp. pri nalom přebytkuvzduchu sa zvySujo dymivost a zanáSonie dodatkových ploch. So zvnčSujácou sa hodnotoukoeficientu přebytku vzduohu sa podstatné zhorSujá parametre, od ktorých závisí celkovátepelná áčinnost káreniska. V sáčasnosti sa z týchto dovodov zlepSenia dosahujá zaemul-govaním vody do vykurovaoíoh olejov. Podlá čsl. Λ0 266578 vykurovaoi olej s upravenýmispalovacími vlastnostami obsahuje 0,5 až 20 % hmot. znomulgovanej vody o priemere kva-piok-pod 20 yura. Pri nastreknuti takéhoto paliva do károniska sa voda rýchle odpaří asposobi Salšie následné delenie kvapiek paliva na monáie, v dosledku čoho nastáva doko-nalejšie rozpráSenie paliva, jeho intenzivnější styk so vzduchom, čo všetko umožňujepracovat v spalovacích znriadoniach 3 nižSim koefleientora přebytku vzduchu. V tomto pří-pade jedná sa o stabilná emulziu typu voda v oleji / v/o /, kde viskozita výslednéjemulzie je daná tokovými vlastnostem! vonkajSej fázy, disperzného prostredia, teda rop-ným podiolom emulzie. Takýto typ emulzie aj keá umožňuje dokonalej5ie spaíovanie vyku-rovaoíoh olejov nerieSl zníženie viskozity paliva. Jo známe, že zníženie viskozity taž-Síoh ropnýoh podielov sa dá dosiahnut aj vytvořením emulzi! typu olej vo vodě ( o/v ), ktoréviskozitou sa približujá k dlsperznému prostrediu - vodě. Tieto emulzie sá čerpatelnéaj pri teplotách, ktoré sá hlboko pod bodom tuhnutia ropného podielu, májá dobrá teku-tost pri 20 °C, proto při skladovaní, dopravě a prod spalováním sa nemusia zahrievatna vySšiu teplotu. Dajá sa dokonale rozpraSovat v horákoch kárenisk. I napriek týmtovýhodám leh používáni© je závislé od dostupnosti a ceny povrohovo-aktívnyoh látok po-třebných na vytvorenie a stabilizáoiu emulzi!. Použivajá sa kationoktivne, anionaktivnealebo neionogónne typy povrchovo—aktívnych látok alobo ich vyvážené zmesi při ktorýchsa dosahuje požadovaný typ emulzie o/v a vyhovujáca stabilita emulzie, ĎalSie rieSenieje popísanó v U.S. patente 4,6l8.3á8, kde emulzie typu o/v sa vytvárajá y. tažkýeh rop-ných produktov alebo tažkýeh rop pomocou prirodných bakteriálnych eystémov, ktoré pro-dukujá potřebné bioomulgátory. Na přípravu emulznóho paliva označovaného ako "preatomi-zováné palivo" sa použivajá v emulgačnora systéme biopolyméry, bioemulgátoy a klasicképovrchovooktivne látky. Koňže pro energetické áčely sa vyžadujá velké množstvá vykuro-vacich olejov, pri přípravě ioh emulzi! typu o/v sa tiož naráža na problém dostupnostirelativné velkého množstva oraulgátorov a ich cenu, tak aby výsledná cena paliva pro vý-robou a spotřebitele spínala ekonomické ukazovatelo.

Vyžšie uvedené nedostatky sá odstránené emulzným palivom z tažeich ropnýoh podiolov vo formo emulzie typu olej vo vodo, ktoróho podstatou jo, že obsahuje 50 až 75 hmot. die-lov ropných podielov o viskozite pri 100 °C vačžoj ako 20 mm2,s~1, 25 až 50 hmot. dielovvody a 1,5 až 15 hmot. dielov zmesnóho emulgátora, ktorý 3a skládá z amonných solí vod-lajžioho produktu z kotalytiokej oxidácie cyklohexánu na cyklohoxanol α/alebo cyklohe-xonón, izolovaného ako destilačný zvySok zo stupňa "hydrolyzáoie" o čísle kyslosti 100až 350 mg KOH/g a číslo zraydelnenia 250 až 500 mg KOH/g a 0,03 až 1 diolu amonných solívySSÍch mastnýoh kyselin a/alobo emulgátora s hodnotou HLB vySSou ako 3. 2 CS 267 777 Bi

Podlá vynálezu se na přípravu emulzie typu o/v a jej atabilizáoiu používá zmesnýemulgátor, ktorého základnou zložkou sú amonná aoli vedíajšieho produktu z oxidácie cyklo-hoxánu. Pro přípravu amínnyoh solí vyššíoh mastných kyselin sa možu použil Jednotlivémastné kyseliny, toohnioké produkty, obsahujúoe viaceré mastné a živičné kyseliny aleboioh estery,' destilačné zbytky z výroby mastných kyselin alebo ioh zmesi, V zmesnom emul-gátore sa tiež uplatňujú aj syntetické emulgétory alebo zmesi amulgátorov s hodnotou HLBvyššou ako 3, Výhoda zmesnóho emulgátora Jo v tom, že amonné soli vedíajšieho produktuz katalytiokej oxidéole oyklohexánu v kombináoii a menším množatvom cLalžioh emulgátorovumožnia vyrébal palivo z lažšíoh ropných podielov 3 dobrou čerpateínoslou, bez nutnostiioh zahriovania na vyššie teploty pri skladovaní, dopravě a pri spalovaní, aby sa dosiahlapožadovaná viskozota pre horáky pri tlakovom alebo parnom rozprašovaní paliva cez dýzy ho-rákov. ĎalSia výhoda zmesného emulgátora Je v Jeho vyššom účinku, tj, že vytvorenio emul-zi o typu o/v z lažšíoh ropných podielov sa dosiahne pri nižžom množstvo zložiek v zmesnomemulgátoro v porovnaní s množstvami potřebnými na vytvorenie emulzie typu o/v za použitiaemulgátora samostatné. Zjednodušuje sa tiež příprava emulzie typu o/v, Zmesný emulgátorsa može tiež vytvéral aj v procese emulgácie, například tým, že sa použijú amonné solivedíajšieho produktu z oxidáoie oyklohexánu rozpuštěného vo vodě spolu so steohionetrio-kým alebo nadstechiometrickým nmožstvom amoniaku počítaného na mastné kyseliny a mastnékyseliny sa rozpustia priamo v ropnom podiele a následné sa potom za intenzívneho mieša-nia pri teploto, kedy sú ropné podiely dostatočne tekuté, vytvoří emulzia typu o/v. Výho-da roešenia podlá vynálezu je aj v tom, že v palivo z lažšíoh ropných podielov vo forměemulzie typu o/v sa možu používal vodorozpustnó aditlvy napr. na zníženie nízkoteplotněja vysokoteplotnej korízie zariadenia, přísady znižujúoe teplotu zamrznutia vody, zlúče-niny zlepšujúoe čistotu spalovania, zlúčeniny potláčajúce mikrobiálně bujnenie na roz-hraní vodnéj a ropnej fáze, zlúčeniny potláčajúce tvorbu hrdze pri styku emulzie so že-lezom a Salšie přísady, pričom přísady sa možu přidával každá zvlášl, ak sa sleduje lenjediné zušlaohtenie alebo v zmesi, ak sa má dooielil komplexný účinok, pričom zlúčeninysa volia tak, aby modzi nimi neprebehli reakoie, ktoró by sposobili stratu vodorozpust-nosti niektorej z přísad alebo narušeniu stability emulzie. Palivo podlá vynálezu má ajňalšiu výhodu v tom, že v dosledku přítomnosti vody v pálivé znižuje sa jeho teplotaspalovania a tým sa znižuje aj tvorba oxidov dusíka. Emisie exidov siry z paliva podlávynálezu závislá od obsahu siry vo východiskovom lažkom ropnom podiele, pričom na přípra-vu sa može použil aj zmesi ropných podielov s roznym obsahom síry, čo umožňuje připravilpalivo tak, aby vyhovovalo lokálnym normám na emisie exidov siry. Množstvo vody v palivosa može měnil v širokých hranioiaoh. Pri použiti menšieho množstva sa dosahuje vyžšiavýhrevnosl paliva ale na úkor vyššej viskosity. Pri použiti vačšieho množstva vody jetomu naopak a hranioa maximálneho množstva vody je daná požadovanou viskozitou pre pre—vádzkové účely, Nezanedbatelné je aj to, že amonné soli v zmesnom emulgátore plnia úlohuintenzifikátora horenia.

Vlastnosti paliva z lažšíoh ropnýoh podielov sú detailnejšie uvedené v príkladoeh,ktoré neobmedzujú, ale iba ilustrujú vo vynáleze popísáné možnosti.

Na přípravu paliv, uvedenýoh v príkladoeh sa použili: a) ložkó ropné podiely o vlastnostiaoh podlá náslodujúooj tabulky: Ťažký ropný podiol 1 2 3 Viskozita pri 100 °C, 47 70 105 Bod vzplanutia podlá Haroussona, °C 15Ο 205 263 Bod tuhnutia, °C 4o - - Bod maknutla, °C - 35 4o Obsah síry, hmot. 2,8 3,1 3,7 CS 267 777 B1 b) vedlajel produkt z katalytickej oxidácie oyklohexánu na cyklohaxanol a/alebo cyklo-hexanon izolovaný nko dostilačný zvySok zo a tupila "hydrolyzáoie" charakterizovanýnásledujícími údajmi: Číslo kyslostiČíslo zmydolnoniaBod vzplanutiaObsah vodyBromová číslo

256,3 mgKOH/g412,8 mgKOH/g204 °C 6,9 hmot. 23,1 g Br/100 g Přiklad 1 Pálivá z íažálch ropnýoh podielov vo formě emulzie typu o/v sa připravili za použi-tia rozneho obsahu emulgátora, ktorý tvořila amonná sol kyseliny olejovej a nali naslodujúce zloženio:

Palivo Ťažký ropný podiel /0 vlskozite při 1OO °C47 hmot.

Voda, £ hmot.

Amonná sol kyseliny olejovej, hmot. Λ B C 63,5 59 55 35 35 35 1,5 6 to Získaná pálivá sa skladovali pri 80 °C po dobu 30 dni. Pálivá B, Chom eraulgátorov pri skladovaní boli stabilně> nodoálo k oddoleniu vody.skladovania sa oddělilo 20 % hmot. z celkovej zaemulgovanej vody. s vysokým obsa-Z paliva Λ počas Přiklad 2 Připravili sa pálivá vo formě emulzie typu o/v s nasledovným zloženlm: A Palivo B c Ťažký ropný produkt /0 viskozite pri 1OO °C 47 mrn^.s-1/, % hmot. 62 59 45 Voda, 9» hmot. 35 35 35 Amónna sol vedlajáioho produktu z katalytickejoxidácie cyklohexánu na oyklohexonol, hmot. 3 6 20

Zlskanó pálivá sa skladovali pri 80 °C po dobu 30 dni. Palivo A a B počas skladova-nia vydolovalo vodu. Palivo C bolo stabilně, nedoSlo k oddoleniu vody. Přiklad 3 Připravili sa pálivá vo formo emulzie typu o/v s nasledovným zložonlm:

I CS 2Ó7 777 D1

Palivo A B C Ťažký ropný podiol /0 viskozite pri 100 0 C 70 nnn^,s~1/, hmot. 57,5 55,5 53,5 Voda, "ó hmot. 35 35 35 Amonné sol vodlajSiolio produktu z kntalytickej oxidáoio cyklohexánu nn cyklohoxanol, hmot. 6 8 10 Amonná sol kyseliny olojovoj, hmot. ’,5 1,5 1,5 Připravené pálivá při skladovaná při 80 °C za dobu 30 dni nevylučovali vodu. kosí čiastočiek emulgovaného íažčioho ropného podielu v omulzii bolo v rozmodzl 1,5 až10 /Um, Paliva vykazujú dobré tokové vlastnosti pri 35 °C, viskozita paliva je v rozmed-zi 20 až 25 nni*\a“\ Přiklad h Připravilo sa palivo vo formo emulzi© typu o/v s naslodovným zloáenim:

Palivo A B C Ťažký ropný podiel 0 viskozite pri 100 °C: 70 % hmot. 62,5 - - 2 — 1 , 105 mm ,s , J> hmot. - 57,5 51 Voda, ?» hmot. 30 35 40 Amonné sol vedlajSieho produktu z katalytiokej oxidécie oyklohexánu na oyklohexanol, hmot. 6 7 8 Amonné sol zmesi mastnýoh kyselin, jí hmot. 1,5 - - Syntetický emulgétor - oxyetylovaný nonyl- fonol s 12 molami etylenoxidu, ji hmot. - 0,5 - Připravené pálivá pri skladovaná při laboratámej teploto a pri 80 °C za dobu 30 dni nevylučovali vodu, Veíkosí čiastočiek emulgovaného íažkóho ropného podielu v omulzii bola v rozmodzi 1,5 až 16 ,um, Viskozita paliva A pri 50 °C bola 36 mm .3"' a viskozity pni iv2—1 B a C v rozmedzi 12 až 20 mm . s , Přiklad 5 Připravilo sa palivo vo formě emulzie typu o/v ako v přiklade 3 s tým rozdiolom, ževo vodě boli rozpuštěné vodorozpustné látky ako aditivy. V pálivé A 1 peroento z množstvavody destilačnýoh zvySkov z výroby tri- a tetraetylenglýkolov, V pálivé B 0,8 percentaz množstva vody dusičnanu horečnatého ako aditivu vysokoteplotněJ vanádovej korézie, V palivo C 3 peroenté z množstva vody dusičnanu amonného ako aditivu podporujúoeho spa-lováni o a monžou tvorbou sadzi.

Claims (2)

1. cs 267 777 B1 5 PŘED MET VYNÁLEZU
2. 1. Bmulzné palivo z lažšich ropných podielov vo formo emulzie typu olej vo vodo vyzna-čené tým, že obsahuje 50 až 75 hmot. dielov ropných podielov o viskozite pri 100 °Cvačšej ako 20 mm , s , 25 až 50 hmot, dielov vody a 1,5 až 15 hmot. dielov zmesnéhoemulgátora, ktorý sa skládá z 1 dielu amonných solí vedíajSieho produktu z katalytic-ké j oxidáoie cyklohexánu na oyklohexanol a/alebo oyklohexanón, izolovaného ako desti-lačný zvysok zo 3tupna "hydrolyzáoie" o čísle kyslosti 100 až 35° mgKOH/g a číslezmydelnonia 250 až 500 mg KOH/g a 0,03 až 1 dielu amonných solí vyšších mastných ky-selin a/alebo emulgátorov s hodnotou IILB vyššou ako 3.