Дошлов И.О¹, Сивак Н.С².

¹Магистрант первого года обучения ИРНИТУ

²Оператор технологических установок Хабаровского НПЗ

(Научный руководитель: профессор Дошлов О.И)

Влияние состава топливных брикетов из нефтекоксовой мелочи на их водопоглощение и на экологическую среду

Повышение водоустойчивости нефтекоксовых брикетов — одна из актуальных задач энергетической промышленности. Недостаточная водоустойчивость брикетов затрудняет их хранение и транспортировку, понижает теплоту сгорания и механическую прочность.

Цель данной работы — исследование влияния состава нефтекоксовых брикетов на их водопоглощение и поиск веществ, способных изолировать поверхность брикетов от атмосферного воздействия.

Влагопоглощение брикетов обусловлено физико-химическими свойствами поверхности компонентов, входящих в состав брикета. В качестве защитного пленкообразующего покрытия брикетов предложен ГАЧ — продукт депарафинизации нефти. Брикеты, покрытые пленкой ГАЧа, характеризуются достаточно высокой прочностью на истирание, ударной прочностью, низким влагопоглощением и могут храниться под навесом в естественных (условиях практически без изменений в течение 6 мес).

Исследования по брикетированию нефтекоксовой мелочи Ангарского НПЗ с добавками 10—50% лигнина показали, что качество получаемых брикетов и способность к хранению определяются в основном их смачиваемостью и водопоглощением.

Результаты дериватографического анализа указывают на то, что при хранении брикетов из смеси в течение 1—6 мес на 5—10% увеличивается прочность связи воды с брикетами, что может свидетельствовать о повышении водопоглощения и ухудшении сохранности брикетов с добавками лигнина [1].

В работе использовали нефтекоксовую мелочь Ангарского НПЗ (62,3; 5,2; 27,2; 0,6; 4,5; Wᵃ = 9,8; = 20,7; 66,0%.

Брикеты получали на прессе марки СИ-2-100-УХЛ 4,2 под давлением 1000 кг/см². Испытания водопоглощения проводили по ГОСТ 21290-75 [2], механической прочности брикетов на сжатие, истирание и сбрасывание (ударная Прочность) — по ГОСТ 21289-75 [3].

Испытания на водопоглощение показали, что увеличение количества ТЛ в брикете от 0 до 50% приводит к увеличению влагопоглощения от 13,9 до 39,3%. Влагопоглощение W прямо пропорционально работе смачивания Р_с (рис. 2). Зависимость между этими величинами описывается уравнением с коэффициентом корреляции 0,993:

W = 0,828 Р_с — 6,0 = 0,828 ơ cosɵ — 6,0;

где ơ — поверхностное натяжение жидкости, кн/м; ɵ — краевой угол смачивания, град.

Полученные данные свидетельствуют о том, что влагопоглощение обусловлено физико-химическими свойствами поверхности компонентов, входящих в состав брикета. Это позволяет по результатам смачиваемости его поверхности установить величину влагопоглощения по вышеприведенной формуле или по данным о влагопоглощении определить физико-химические свойства поверхности.

Из этого следует, что снижение влагопоглощения, а, следовательно, повышения качества брикетов можно добиться, изменяя физико-химические свойства поверхности компонентов, из которых приготовлены брикеты, или осуществляя гидроизоляцию внутренней части брикета.

Были приведены исследования по нанесению пленкообразующих покрытий на поверхность брикетов. Испытан ряд отходов промышленности. Как видно из табл. 2, водопоглощение брикетов с нанесенными пленками составляет 0,8—7,2%, что значительно ниже аналогичного показателя для брикетов без покрытия (21,6%).

Лучшим показателем обладают ГАЧ и петролатум — продукты депарафинизации нефти, являющиеся отходами производства Ангарского нефтеперерабатывающего завода. ГАЧ отличается от петролатума большим содержанием парафинонафтеновых углеводородов, меньшим содержанием кислорода, меньшей молекулярной массой, вязкостью, температурами плавления и кипения.

Показатели прочности на истирание и ударной прочности брикетов с нанесенным покрытием ГАЧем или петролатумом несколько выше или примерно такие же, как у необработанных брикетов (табл. 3).

Брикеты из нефтекоксовой мелочи, лигнина и нефтекоксовой мелочи с добавками лигнина от 10 до 50% а также брикеты с покрытием ГАЧем и петролатумом были заложены на хранение в лабораторных и естественных условиях. Наблюдения в течение 6 мес показали, что в лабораторных условиях все брикеты сохранили свою первоначальную форму. При хранении на открытом воздухе брикеты из нефтекоксовой мелочи и лигнина претерпели существенные изменения: потеря массы составила 30—40%, не меньше всех подверглись атмосферной эрозии нефтекоксово-лигниновые брикеты с содержанием лигнина 20%. Брикеты же, обработанные ГАЧем или петролатумом из расплава, практически не подверглись разрушительному действию атмосферы. Данные табл.3 свидетельствуют о том, что парафиновая пленка на брикете в значительной степени предохраняет его от воздействий атмосферной влаги: ударная прочность необработанных буроугольных брикетов после 2 мес (хранения значительно снизилась (на 34%) и составила 65,8%, а покрытых пленками — 95,0—97,2%, т. е. практически не изменилась. Лучшие показатели при этом имеет ГАЧ.

Полученные данные свидетельствуют о том, что гидроизоляция брикетов с помощью пленки, нанесенной методом погружения в расплав веществ, предохраняет от разрушения при атмосферном воздействии и брикеты могут храниться на открытом воздухе под навесом до 6 мес.

Таким образом, в брикетах с нанесенным слоем покровного вещества преобладают пластические деформации, что приводит к увеличению сопротивляемости ударным воздействиям в отличие от брикетов без покрытия, в которых преобладают хрупкие деформации.

Из исследованных веществ-пленкообразователей лучшими показателями для нанесения защитного покрытия на нефтекоксовые брикеты обладает ГАЧ. Брикеты, покрытые пленкой ГАЧа, имеют достаточно высокую прочность на истирание, ударную прочность и низкое влагопоглощение и могут храниться под навесом в естественных условиях практически без изменений.

Таким образом, проведенный расчет, расход ГАЧа на покрытие брикетов различной конфигурации составляет, кг/т БУ: для одиночных – 10, сдвоенных – 8,8, строенных – 8,4%.

Литература

1. В.П. Окладников, О.И. Дошлов, Н.П. Коновалов. Адгезия и адгезивы / Иркут. гос. техн. ун-т. - Иркутск: ИрГТУ, 1998. - 253 с. : а-ил..

2. Сюняев 3. И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. - М.: Химия, 1973. - 296 с.

3. Походенко Н. Т., Брондз Б. И. Получение и обработка нефтяного кокса. - М.: Химия, 1986.-312 с.

4. Красюков А. Ф. Нефтяной кокс. - М.: Химия, 1966. - 264 с.