Модификация котельных топлив отходами спиртопроизводства (стр. 5 из 10)
| Наименование показателя | Норма |
| 1. Цветность по платиново-кобальтовой шкале, не более | |
| 2. Плотность, r420, г/см3 | 0,801-0,803 |
| 3. Массовая доля изобутилового спирта, % не менее | 98,5 |
| 4. Массовая доля кислот, в пересчёта на уксусную кислоту, %, не более | 0,005 |
| 5. Бромное число, г брома на 100г спирта, не более | 0,10 |
| 6. Массовая доля карбонильных соединений, в пересчёте на масляный альдегид, %, не более | 0,10 |
| 7. Массовая доля не летучего остатка, %, не более | 0,003 |
| 8. Массовая доля воды, %, не более | 0,2 |
Таблица 6 – Техническая характеристика н-пропилового спирта по ТУ 2630-106-44493179-07
| Наименование показателя | Норма |
| 1. Внешний вид | Бесцветная прозрачная жидкость |
| 2. Массовая доля н-пропанола, %, не менее | 98 |
| 3. Показатель преломления, hD20 | 1,3850-1,3860 |
| 4. Массовая доля не летучего остатка, %, не более | 0,001 |
| 5. Массовая доля воды, %, не более | 0,5 |
| 6. Плотность, r420, г/см3 | 1,01-1,02 |
| 7. Массовая доля кислот, в пересчёта на уксусную кислоту, %, не более | 0,01 |
3.2 Технический анализ модифицированных топлив
Для исследования свойств композиционного котельного топлива от введения сивушного масла, первоначально нами были взяты пробы уже модифицированного котельного топлива с производства.
И для этих образцов был выполнен полный технический анализ, чтобы сравнить и выявить ограничения по эксплуатации. Данные полученные в процессе исследования занесены в таблицы 7, 8.
Таблица 7 – Сравнительная характеристика эксплуатационных данных
| Наименование показателя | Значение | ||
| ДМ | ДМ + сивушное масло | ||
| Плотность, r420, г/см3 | 0,970 | 0,910 | |
| Фракционный состав:до 2500С перегоняется в %, не более | 10 | 55 | |
| Вязкость при 500С:а) кинематическая в сСт, не более б) соответствующая ей условная, 0ВУ, не более | 29,64,0 | 8,91,2 | |
| Коксуемость в %, не более | 10 | 1,2 | |
| Зольность в %, не более | 0,15 | - | |
| Содержание серы в %, не более | 3,0 | 1,5 | |
| Содержание сероводорода | Отсутствие | - | |
| Содержание водорастворимых кислот и щёлочей | Отсутствие | - | |
| Содержание механических примесей в %, не более | 0,2 | - | |
| Наименование показателя | Значение | ||
| ДМ | ДМ + сивушное масло | ||
| Содержание воды в %, не более | 1,5 | Не обнаружено | |
| Температура вспышки (определяемая в закрытом тигле) в 0С, не ниже | 85 | 56 | |
| Температура застывания, 0С, не выше | 10 | - | |
Таблица 8 – сравнительная характеристика эксплуатационных данных
| Наименование показателя | Значение для марки | ||||
| Ф5 | Ф5 с сивушным маслом, 1-я партия | Ф5 с сивушным маслом, 2-я партия | |||
| Вязкость при 500С:а) кинематическая в сСт, не более б) соответствующая ей условная, 0ВУ, не более | 36,25,0 | 10,41,4 | 8,91,2 | ||
| Зольность в %, не более | 0,05 | - | - | ||
| Содержание механических примесей в %, не более | 0,10 | - | - | ||
| Содержание воды в %, не более | 0,3 | - | - | ||
| Наименование показателя | Значение для марки | ||||
| Ф5 | Ф5 с сивушным маслом, 1-я партия | Ф5 с сивушным маслом, 1-я партия | |||
| Содержание водорастворимых кислот и щёлочей | Отсутствие | - | - | ||
| Содержание серы, %, масс | 1,6 | 0,045 | 0,045 | ||
| Коксуемость, %, масс | 6,1 | 1,6 | 1,4 | ||
| Содержание смолистых веществ, %, не более | 50 | - | - | ||
| Содержание сероводорода | Отсутствие | - | - | ||
| Температура вспышки (определяемая в закрытом тигле) в 0С, не ниже | 80 | 77 | 56 | ||
| Температура застывания, 0С, не выше | -5 | - | - | ||
| Теплота сгорания низшая в пересчёте на сухое топливо, кДж/кг | 41760 | - | - | ||
| Плотность, r420, г/см3 | 0,898 | 0,815 | 0,804 | ||
Из приведённых характеристик, для модифицированных топлив видно, что технически параметры, такие как: содержание серы, вязкость, плотность и коксуемость снизились, экологически улучшив тем самым продукты сгорания данных топлив, а так же это дало нам повод исследовать данную область, чтобы модифицировать некондиционные топлива и улучшать их до соответствующих ГОСТов. Но стоит отметить, что улучшая, таким образом, одни параметры, ухудшается важный эксплуатационный показатель - температура вспышки (в закрытом тигле). Поэтому при создании таких композиций нужно контролировать соотношение сивушного масла и котельного топлива.
Вдобавок, одним из важнейших эксплуатационных свойств для котельного топлива, является теплота сгорания. Жидкие котельные топлива товарных марок имеют теплоту сгорания не менее 41000 кДж/кг. Такая высокая величина топлива способствует его широкому использованию в котельных и нагревательных установках с высокими тепловыми напряжениями. А средняя теплотворная способность сивушного масла 32 ± 2 МДж/кг.
Поэтому, необходимо подобрать оптимальное соотношение между этими двумя компонентами, таким образом, чтобы минимизировать потери по теплоте сгорания, уменьшить воздействие на температуру вспышки и при этом оставить приемлемое процентное содержание сивушного масла.
Посчитать оптимальное соотношение компонентов можно таким образом:
Рассчитаем потери при соотношении 10:90 (сивушное масло: котельное топливо)
Qн.р.(котельное топливо)*0,9 + Qн.р.(сивушное масло)*0,1=
Qн.р.(композиционное топливо);
42000*0,9 + 32000*0,1 = 41000 кДж/кг
В процентах: 42000 – 100%
41000 – Х% Х = (41000*100)/42000 = 97,8%
Т.е. при разбавлении теряется 2,2% теплотворной способности.
Рассчитаем потери при соотношении 20:80 (сивушное масло: котельное топливо)
42000*0,8 + 32000*0,2 = 40000 кДж/кг
В процентах: 42000 – 100%
40000 – Х% Х = (40000*100)/42000 = 95,2%
При разбавлении теряется 4,8%теплотворной способности.
Рассчитаем потери при соотношении 30:70 (сивушное масло: котельное топливо)
42000*0,7 + 32000*0,3 = 39000 кДж/кг
В процентах: 42000 – 100%
39000 – Х% Х = (39000*100)/42000 =92,8%
При разбавлении теряется 7,2%теплотворной способности.
Учитывая полученные значения, результаты работ Кубанского аграрного университета на предмет расслаивания подобных смесей [16], а так же экономические соображения было решено выбрать оптимальным соотношением компонентов 20:80 (сивушное масло: котельное топливо соответственно). Т.к. дальнейшее увеличение содержания сивушного масла приведёт к расслаиванию полученной композиции, уменьшению температуры вспышки и теплотворной способности топлива.
3.2.1 Определение фракционного состава по ГОСТ 2177-99
Обычно под фракционный составом нефтепродуктов понимают разделение нефти или различных видов жидкого топлива (бензин, лигроин, керосин, газойль) на фракции. Процесс ведут в стандартной аппаратуре (рисунок 2) с соблюдением стандартных условий, так как в противном случае получатся несопоставимые результаты.
I - колба; 2 - термометр; 3 - трубка холодильника; 4-, 6 - патрубки для ввода и вывода воды; 5 - ванна холодильника; 7- мерный цилиндр; 8 - асбестовая прокладка; 9 - кожух.
Рисунок 2 -Стандартный аппарат для разгонки нефтепродуктов
Установка состоит из стандартной колбы Энглера из термостойкого стекла, помещенной в разборный металлический кожух. Для удобства работы верхняя часть кожуха, которая прикрывает колбу, снимается. Нижняя часть кожуха служит для подогрева колбы с помощью газовой горелки или электронагревателя, снабженного устройством для регулировки напряжения тока. В горло колбы на хорошо пригнанной корковой пробке вставляется термометр со шкалой от 0 до 360°С, с ценой деления 1°. Ртутный шарик термометра должен находиться в горле колбы на уровне бокового отвода.
Боковой отвод колбы, также с помощью корковой пробки соединяется со стандартным металлическим водяным холодильником. Боковой отвод колбы должен входить в трубу холодильника на 25 - 50 мм.
Под выходной конец трубки холодильника подставляется цилиндр на 100 мл так, чтобы срез трубы был погружен в цилиндр не менее чем на 25 мм, но на несколько миллиметров выше деления 100 мл. Сверху цилиндр накрывается ватным тампоном.
Порядок проведения определения фракционного состава: в сухую колбу Энглера с помощью мерного цилиндра заливается 100 мл испытуемого нефтепродукта при температуре 20 ± 30С
Пускаем воду в холодильник. Температура отходящей воды не должна (в момент опыта) превышать 30°С. Вставляем в горло колбы термометр, а боковой отвод соединяем с трубой холодильника, так, чтобы он не касался трубы. Включаем обогрев. Обогрев регулируется так, чтобы до момента падения первой капли в приемник после начала обогрева прошло не менее 10, но не более 15 мин. Температуру падения первой капли в приемник считают температурой начала кипения. Дальнейший обогрев регулируем так, чтобы в приемник поступало 4-5 мл в мин. (20-25 капель в 10 с).
Запись ведём, отмечая температуры выкипания определенного объема жидкости (10, 50, 90, 97,5 или 98%).После выкипания 98% нефтепродукта или достижения предельной температуры (не более 300°С) убираем обогрев, разбираем установку, неперегнавшийся остаток выливаем из колбы в мерный цилиндр на 10 мл. Посла охлаждения до 20 ± 3°С замеряем объем остатка и дистиллята и по разности их суммы и первоначально взятого объема нефтепродукта определяем потери.