Модификация котельных топлив отходами спиртопроизводства

Разновидности и основные характеристики жидких котельных топлив. Способы промышленного производства пищевого этилового спирта. Отходы производства этилового спирта и способы их утилизация. Виды котельных топлив. Технический анализ модифицированных топлив.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 15.06.2010
Размер файла 1,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

г) Этиловый эфир или петролейный эфир.

д) Спирт этиловый по ГОСТ 17299-78, ГОСТ 11547-76 или ГОСТ 18300-72.

1-внутренняя ёмкость; 2-внешняя ёмкость; 3-нижняя мерка; 4-стержень; 5-колибровочное отверстие; 6-образец; 7-отверстие для внутреннего термометра; 8-крыльчатая мешалка и отверстие для внешнего термометра; 9-опора; 10-регулеровка уровня; 11-держатель.

Рисунок 4 - Вискозиметр для тёмных нефтепродуктов

Подготовка к испытанию:

Определение постоянной вискозиметра (водного числа). Постоянной вискозиметра (водным числом) типа ВУ называют время истечения из него 200 см3 дистиллированной воды при температуре 20°С.

Перед определением водного числа внутренний резервуар вискозиметра промывают последовательно петролейным или этиловым эфиром этиловым спиртом и дистиллированной водой. Высушивают воздухом. Затем вискозиметр вставляют ножками в прорези треножника и закрепляют зажимными винтами. В верхнее отверстие сточной, трубочки вставляют чистый сухой стержень, не употребляемый для испытания нефтепродуктов.

Во внутренний резервуар вискозиметра наливают из предварительно тщательно вымытой последовательно хромовой смесью, водой и дистиллированной водой измерительной колбы профильтрованную дистиллированную воду, имеющую температуру 20°С, до уровня, при котором острия трех штифтов едва лишь выдаются над зеркальной поверхностью воды.

Водой такой же температуры - заполняют и ванну вискозиметра до расширенной верхней части внутреннего резервуара.

Положение вискозиметра, при котором острия всех трех - штифтов, указывающих высоту налива, находятся в одной горизонтальной плоскости, достигается вращением установочных винтов треножника.

Опорожненную, еще мокрую колбу подставляют под сточную трубочку внутреннего резервуара и, приподняв стержень несколько выше устройства, задерживающего его опускание, спускают всю воду из резервуара в колбу, не замеряя времени ее истечения; при этом водой наполняется и вся сточная трубочка, на нижнем конце которой повисает крупная капля воды.

Опустив конец стержня в сточную трубочку, вновь осторожно выливают воду из колбы в резервуар по стеклянной палочке, избегая разбрызгивания: опорожненную колбу держат 1--2 мин над резервуаром в опрокинутом положении, чтобы дать свободно стечь содержащейся в ней воде, и затем колбу вновь подставляют под сточную трубочку резервуара.

Воду во внутреннем резервуаре и водяной бане тщательно перемешивают: в первом -- вращением крышки (с вставленным в нее термометром) вокруг стержня, во второй -- установленной в ней крыльчатой мешалкой. Убедившись, что температура воды в обоих резервуарах равна 20°С, что в течение 5 мин отклонение температуры не превышает 0,5°С и что уровень воды во внутреннем резервуаре установлен строго горизонтально так, что острия всех трех штифтов лишь едва заметно выдаются над его поверхностью, приподнимают коротким движением стержень, пуская одновременно в ход секундомер, и наблюдают вытекание воды из резервуара, улавливая момент, когда нижний край мениска достигнет кольцевой метки на колбе, соответствующей вместимости 200 см3; в этот момент останавливают секундомер.

Наблюдения времени истечения 200 см3 дистиллированной воды производят последовательно четыре раза; если их результаты различаются от среднего арифметического не более чем на 0,5с, выводят из них среднюю величину. Произведя в том же последовательном порядке еще одну серию из четырех наблюдений, выводят из них свою среднюю величину. Если обе средние величины времени истечения воды в обеих сериях наблюдений расходятся между собой не более чем на 0,5 с, то среднее арифметическое результатов обеих серий и выражает искомую водяную константу данного прибора, которая обозначается ?20Н2О

Перед определением условной вязкости внутренний резервуар вискозиметра и его сточную трубочку тщательно промывают чистым профильтрованным легким бензином и просушивают воздухом (вытирать внутренний резервуар нельзя, допускается снимать оставшиеся капли фильтровальной бумагой, всё края которой ровно обрезаны).

При определении условной вязкости испытуемого нефтепродукта, при заданной температуре, закрывают плотно стержнем сточное отверстие вискозиметра и наполняют внутренний резервуар испытуемым топливом, предварительно подогретым несколько выше заданной температуры определения. Необходимо следить за тем, чтобы при этом не образовывалось пузырьков воздуха. Уровень налитого топлива должен быть немного выше остриев штифтов.

В ванну вискозиметра наливают воду (при определении вязкости до 80°С) или масло (при определении вязкости при 80-- 100°С), нагретые до температуры несколько выше заданной температуры определения. Для того, чтобы во все время опыта температура испытуемого топлива была одна и та же и соответствовала температуре определения, поступают следующим образом: температуру нефтепродукта, налитого во внутренний резервуар, доводят точно до заданной температуры, выдерживают ее в течение 5 мин с отклонениями, не превышающими 0,5°С; замечают соответствующую температуру жидкости в ванне (обычно на 0,2--0,5°С выше температуры нефтепродукта) и поддерживают ее на этом уровне с погрешностью не более 0,5°С во все время опыта, перемешивая содержимое ванны мешалкой, и, когда нужно, слегка подогревая горелкой или электрическим прибором.

Подняв немного стержень, дают стечь излишку топлива с тем, чтобы острия всех трех штифтов лишь едва заметно выдавались над уровнем нефтепродукта.

В том случае, если топлива вытечет больше, чем нужно, следует добавить его по каплям до конца остриев, следя за тем, чтобы в нём не оставалось пузырьков воздуха.

Установив вискозиметр, закрывают его крышкой и под сточное отверстие ставят чистую сухую измерительную колбу. Нефтепродукт непрерывно перемешивают термометром, осторожно вращая вокруг стержня крышку прибора, в которую вставлен термометр.

Когда находящийся в нефтепродукте термометр будет показывать точно заданную температуру определения, следует выждать еще 5 мин, быстро вынуть стержень и одновременно нажать кнопку секундомера. Когда топливо в измерительной колбе дойдет точно до метки, соответствующей 200см3 (пена в расчет не принимается), секундомер останавливают и отсчитывают время истечения нефтепродукта с точностью до 0,2 с.

Условную вязкость испытуемого топлива при температуре t (ВУt) в условных градусах вычисляют по формуле

ВУ = ?t / (?20Н2О);

где ?t -- время истечения из вискозиметра 200 см3 испытуемого нефтепродукта при температуре испытания t, С.

?20 Н2О-- водное число вискозиметра, С

За результат испытания принимаем среднее арифметическое двух параллельных определений. Полученные показатели вязкости сведены в таблицу 11

Таблица 11 -Вязкость промышленных отходов модифицированных сивушным маслом.

Образец топлива

Вязкость условная при 500С, ВУ50

после введения сивушного масла

ДМ

1,20

Ф5(1 партия)

1,40

Ф5 (2 партия)

1,28

По этому показателю качества композиционные топлива имеют более приемлемые значения, которые так же отвечают вышеперечисленным требованиям, предусмотренные в ГОСТ 10585-99, ГОСТ 1667-68.

3.2.4 Определение коксуемости композиционных топлив по методу Конрадсона (ГОСТ 19932-99)

Испытание на коксообразование имеет целью в данном случае выявить способность композиционного топлива отлагать углистый нагар. Широкое распространение получил прибор, предложенный Конрадсоном и принятый в качестве стандартного почти во всех странах. Устройство прибора рассмотрено на рисунке 5.

1-фарфоровой тигель емкостью около 30 мл (низкий, широкий) для исследуемого топлива; 2-железный тигель с крышкой, имеющей отверстие для выхода паров нефтепродукта; 3-железный тигель с крышкой; 4-железный муфель с прорезом для вставки тиглей; 5-железный колпак с трубкой; 6-фарфоровый треугольник

Рисунок 5 - Прибор Конрадсона

Проведение испытания:

В прокаленный и доведенный до постоянного веса фарфоровый тигель (1) на аналитических весах берут навеску топлива 5+0,5 г с точность до 0,01г. помещают его в центр железного тигля (2) и накрывают крышкой.

Этот тигель вставляют внутрь другого тигля (3), дно которого покрыто тонким слоем кварцевого песка. Тигель также накрывают крышкой.

Систему тиглей ставят на фарфоровый треугольник (6), лежащий на треножнике внутри муфеля (4), и накрывают колпаком (5).

После этого под дно наружного тигля подставляют газовую горелку и дают такое пламя, чтобы оно охватывало бока тигля внутри муфеля.

Пламя горелки должно быть высоким (не коптящим) и такой силы, чтобы Нагревание до начала горения паров под колпаком продолжалось 11±3 мин.

Как только из трубы колпака покажется пламя горящих летучих продуктов разложения, пламя горелки несколько уменьшают и регулируют его так, чтобы пламя горящих продуктов разложения поднималось над трубой колпака не выше ручки трубки колпака. Если пламя перестает показываться над колпаком, усиливают нагрев.

Когда горение паров нефтепродукта прекратится и не наблюдается большое образование синего дыма над колпаком, период горения считается законченным. Период горения должен длиться 17±3 мин.

С прекращением выделения горящих газов сильно увеличиваем пламя горелки и накаливаем докрасна дно и нижнюю часть наружного тигля в течение 7 мин.

По окончании прокаливания горелку удаляем и через 3 мин. снимают колпак и крышку наружного тигля, а затем по истечении 15 мин. переносят фарфоровый тигель в эксикатор и охлаждают 40 мин. После взвешиваем с точностью до 0,0002 г.

Количество кокса (X) в процентах вычисляют по формуле

100 а

X =

А

где а - масса кокса, г;

А - масса навески испытуемого продукта, г.

Коксуемость топлива рассчитываем как среднее арифметическое результатов двух параллельных определений. Все полученные значения занесены в таблицу 12

Таблица 12 -Коксуемость топлив модифицированных

Марка топлива

Коксуемость, %, масс. после введения сивушного масла

ДМ

1,2

Ф5(1 партия)

1,6

Ф5 (2 партия)

1,4

Эти образцы удовлетворяют эксплуатационным требованиям потребителя и требованиям ГОСТ 10585-99, ГОСТ 1667-68 для этих топлив соответственно.

3.2.5 Определение температуры вспышки композиционных топлив в закрытом тигле (ГОСТ 6356-75)

Температурой вспышки называется температура, при которой пары нефтепродукта образуют с окружающим воздухом смесь, способную к кратковременному образованию пламени при внесении в нее внешнего источника воспламенения (пламени, электрической искры и т.п.)

Вспышка представляет собой слабый взрыв, который возможен в строго определенных концентрационных пределах углеводородов в смеси с воздухом.

Известно, что различаются два концентрационных предела воспламенения -верхний и нижний. Верхний предел характеризуется такой концентрацией паров органического вещества с воздухом, выше которой воспламенение и горение при внесении внешнего источника воспламенения невозможно из-за недостатка кислорода. Нижний предел взрываемости находится при такой концентрации органического вещества в воздухе, когда выделившегося тепла в месте локального воспламенения недостаточно, чтобы реакция протекала во всем объеме.

Температурой воспламенения называется такая температура, при которой пары испытуемого продукта при внесении внешнего источника воспламенения образуют устойчивое несамозатухающее пламя. Температура воспламенения всегда выше температуры вспышки, при этом часто, довольно значительно, на несколько градусов. В данном случае, при определении температуры вспышки мы характеризуем нижний предел взрываемости.

Как всякая условная характеристика, температура вспышки зависит от конструкции прибора и условия определения. Кроме того, на ее величину влияют внешние условия - атмосферное давление и влажность воздуха.

Температура вспышки сильно зависит от конструкции аппарат, методики определения. Поэтому величина температуры вспышки без указания метода определения ничего не говорит. В этой работе использовался прибор закрытого типа, рисунок 6. Применяемый прибор для определения температуры вспышки в закрытом тигле представляет собой латунный тигель с крышкой.

На крышке имеется механическая мешалка с гибким валом, отверстие для термометра и смонтированное открывающее устройство с двумя окнами и зажигающее устройство, которое в момент открывания окон наклоняет пламя в открывшееся отверстие. Тигель помещается в электрическое нагревательное устройство, которое соединяется с сетью через реостат или ЛАТР. На внутренней стороне стенок тигля имеется метка, до которой наливается нефтепродукт. Для извлечения тигля из нагревательного устройства имеется специальный захват.

1-сосуд; 2-баня; 3-рубашка; 4-зажигательное приспособление;5-мешалка; 6-пружинный рычаг; 7-держатель

Рисунок 6 - Прибор для определения температуры вспышки

Перед началом работы тигель, термометр, мешалку и крышку тщательно промывают бензином и сушат. В сухой и чистый тигель заливают до метки на внутренних стенках тигля композиционное топливо. Устанавливают тигель в нагревательное устройство, закрывают крышкой, вставляют термометр и, убедившись, что механическая мешалка и зажигающее устройство в исправное - включают обогрев и зажигают пламя в зажигающем устройстве.

При периодическом перемешивании регулируют обогрев так, чтоб температура поднималась на 5-3 0С в мин.

За 300С градусов до ожидаемой температуры вспышки уменьшают скорость обогрева до 20С в мин. За 100С до предполагаемой температуры вспышки начинаем определение через каждый градус. Для этого поворачивают рычаг и смотрят за появлением синего быстро исчезающего пламени. Температура появления пламени считается температурой вспышки. Если при повышении температуры на 10С вспышка повторяется, ее определение верно. Если не повторятся, опыт бракуется и повторяется на свежей порции продукта. В момент определения температуры вспышки перемешивание не производится.

Температура вспышки тесно связана с температурой кипения исследуемого вещества. Для индивидуальных углеводородов имеется формула Орманди и Кревина связывающая температуру вспышки с температурой кипения:

Твсп = К * Ткип,

Где, К - коэффициент равный 0,736;

Твсп - температура вспышки, 0С;

Ткип - температура кипения 0С.

Температура вспышки величина неаддитивная. Опытные значения температуры вспышки всегда ниже рассчитанной. В процессе проведения испытаний, полученные значения занесены в таблицу 13.

Таблица 13 - Температура вспышки в зарытом тигле для образцов модифицированного топлива.

Марка топлива

Температура вспышки в закрытом тигле, 0С после введения сивушного масла

ДМ

56

Ф5(1 партия)

77

Ф5 (2 партия)

56

Анализируя вышеприведённую таблицу 13 нужно выделить важный момент в том, что температура вспышки сильно влияет на условия хранения топлива и возможность непосредственного его использования. В нашем случае, температура вспышки, из-за введения легколетучего компонента - сивушного масла, не удовлетворяет требованиям ГОСТ 10585-99, ГОСТ 1667-68. Но эти образцы удовлетворяют эксплуатационным требованиям потребителя. Поэтому, при дальнейшем изучении этого вопроса следует обратить внимание на этот показатель.

Сравнительный анализ физико-химических свойств исследуемых топлив, с требованиями, предусмотренными ГОСТ 1667-68 на судовое маловязкое топливо (таблица 8) и ГОСТ 10585-99 на флотский мазут марки Ф5 (таблица 8,13), показал, что параметры, на которые нужно обратить внимание и которые ограничивают содержание сивушного масла в составе котельного топлива, являются: низкая температура вспышки в закрытом тигле для готовых смесей (ДМс.м. - 560С, для Ф5 с.м.(1я партия) - 77 и Ф5 с.м.(2я партия) - 560С соответственно) и снижение теплотворной способности композиционного топлива, о которой говорилось ранее. По остальным показателям данные топлива имеют большой запас качества.

3.3 Модификация котельного топлива

3.3.1 Приготовление и исследование композиций топлив

На основании проведенных исследований готовых композиций топлив, нами были созданы следующие модификации с сивушным маслом, на основе некондиционных топлив марок: флотский мазут Ф5 (лёгкое топливо) и топочный мазут марки 100 (тяжёлое топливо). В данных образцах топлив содержание серы превышает норму ГОСТ 10585-99.

Получение лабораторных образцов топлива осуществлялся прямым компаундированием вышеуказанных компонентов, кроме топлива печного марки 100, т.к. его вязкость и температура застывания (+250С) при комнатной температуре не позволяют проводить данный процесс. Поэтому смешение производилось при температуре 800С, обеспечивая хорошее перемешивание и предотвращая тем самым испарение значительного объёма легколетучих компонентов сивушного масла.

Для полученных композиций был проведён технический анализ, все полученные данные занесены в сводную таблицу 14.

Таблица 14 - Сводная техническая характеристика композиционных топлив

Наименование показателя

Марка топлива

Композиции топлив

Ф5

Печное 100

Ф5(80%) и сивушное масло(20%)

Печное 100 (80%) и сивушное масло(20%)

Температура вспышки в закрытом тигле, 0С

55

151

35

42

Содержание серы, %, масс

1,6

2,0

1,02

1,48

Коксуемость, %, масс

5,9

6,8

4,4

4,9

Теплота сгорания низшая в пересчёте на сухое топливо, кДж/кг

42910

42000

40850

39990

Техника эксперимента для первых трёх пунктов таблицы 14 описана ранее.

3.3.2 Определение низшей теплоты сгорания

Низшей теплотой сгорания Qpн топлива называется количество теплоты, выделяемое при полном сгорании единицы количества топлива, охлаждении продуктов сгорания до начальной температуры топлива, но в предположении, что влага остается в продуктах горения в парообразном состоянии.

Точные данные о теплоте сгорания получаются экспериментальным путем при помощи сжигания определенной навески топлива в специальных калориметрах, принцип действия которых заключается в измерении изменения темперы калориметрической системы с заранее известной эффективной теплоемкостью и сжигании строго определенного количества исследуемого топлива.

1 -- ручка откидная; 2 -- змеевик; 3 -- крышка; 4 -- мешалка оболочки; 5 -- крышка; 6 -- крышка сосуда; " -- сосуд калориметрический; 8 -- плита верхняя; 9 -- гнездо сосуда: 10 -- бомба калориметрическая; 11 -- опора металлическая; 12 -- подставка; 13 -- ножки; 14 -- поддон; 15 -- плита; 16 -- кожух; 17 -- оболочка

Рисунок 7 - Калориметр В-08М (общий вид)

Внутреннее конструктивное устройство калориметра представлено на рисунке 7. Оболочка 17 калориметра представляет собой тонкостенный цилиндрический латунный бак, на внутренней поверхности которого расположен змеевик 2, предназначенный для прокачивания воды из водопроводной сети при необходимости охлаждения воды в оболочке. Для создания большей изотермичности дистиллированной воды, заполняющей внутренний объем, служит мешалка оболочки 4.

Сверху калориметр закрыт металлической декоративной крышкой 3 с отверстием для доступа в полость гнезда сосуда, закрывающимся легкосъемной крышкой 5, на которой имеются два отверстия для метастатического термометра или двух термометров сопротивления.

Калориметрический сосуд

Устройство калориметрического сосуда представлено на рисунке 8. Металлическая опора 11 предназначена для крепления калориметрической бомбы 10. Сверху горловина калориметрического сосуда закрывается крышкой 6 с токоподводами цепи зажигания.

На дне калориметрического сосуда имеется подпятник 1 для оси мешалки 2. На оси закреплены две крыльчатки 3. Между крыльчатками находится нагреватель электрический 4 сосуда, закрепленный специальными планками на верхней крышке. Электропитание нагревателя осуществляется через клемму штырьковую 7.

1-- корпус; 2 -- крышка; 3 -- гайка накидная; 4 -- прокладка; 5 -- кольцо металлическое; 5 -- гайка; 7-- шайба; 8 -- прокладка.

Рисунок 8 - Калориметрический сосуд I типа

Через фторопластовую втулку 5 ось мешалки выходит за пределы калориметрического сосуда. На верхней крышке сосуда расположены два ушка б для извлечения его из гнезда и переноски посредством ручки, а также два отверстия для установки термометров сопротивления.

Ход работы.

Испытуемое топливо выдерживают 30 мин при температуре 40-50°С в сушильном шкафу или на водяной бане. Затем пробу испытуемого нефтепродукта хорошо перемешивают встряхиванием в течение 5 мин в склянке, заполненной не более чем на 3/4 ее вместимости. После перемешивания пробы из нее берут в предварительно взвешенную чашечку для сжигания 0.6 - 0.8 г топлива с погрешностью не более 0.0002 г.

Отрезок запальной проволоки, длиной 65 - 70 мм взвешивают на аналитических весах с погрешностью не более 0.0002 г. Затем проволоку прикрепляют к внутренней арматуре бомбы, плотно присоединяя один конец ее к кислородоподводящей трубке, а другой -- к токоведущему штифту (рисунок 8) и вытягивают среднюю часть отрезка проволоки, не свертывая ее в петлю.

Чашечку с навеской топлива помещают в кольцо токоведущего штифта. Вытянутая средняя часть укрепленного отрезка проволоки погружается в нефтепродукт, находящийся в чашечке.

Для испытаний корпус бомбы типа I (рисунок 8) наливают дистиллированную воду. Бомбу устанавливают в подставку и медленно наполняют кислородом, не вытесняя из нее воздух. Для этого следует закрыть выходной клапан «2», а входной клапан «1» открыть ключом на половину оборота и присоединить к нему кислородопроводную трубку с накидной гайкой от стойки с манометром. После этого открывают вентиль на баллоне с кислородом и устанавливают на выходе редуктора давление 2.9 МПа (30 кгс/см2).

Когда стрелка манометра остановится на требуемом делении, впускной вентиль закрывают, затем закрывают вентиль баллона и отключают кислородоподводящую трубку от бомбы. На клапаны бомбы надевают колпачки.

Бомбу проверяют на герметичность, погружая ее в прозрачный сосуд с водой. Выделение пузырьков кислорода из бомбы не допускается.

К токовым выводам подготовленной бомбы присоединяют контактные провода, другие концы которых подсоединяют к клеммам крышки калориметрического сосуда. При этом изолированный контакт на корпусе бомбы замыкается на изолированный контакт на крышке. Затем бомбу с помощью специального винта устанавливают в калориметрический сосуд таким образом, чтобы провода не препятствовали вращению мешалки сосуда.

Калориметрический сосуд заполняют дистиллированной водой с таким расчетом, чтобы верхние части бомбы были погружены в воду. Масса воды, заливаемой в сосуд должна находиться в пределах от 3000 до 3100 г. Для точного определения массы воды калориметрический сосуд следует взвесить до и после заполнения его водой с точностью 0.5 г.

Подготовленный калориметрический сосуд закрывают крышкой и ставят в оболочку калориметра на подставку (рисунок 7). К сосуду подключают электроразьем нагревателя и два штырьковых контакта цепи зажигания. Оболочку закрывают крышкой. Ось мешалки сосуда соединяют с ведущим валом двигателя, для чего рычажок привода переводят до упора вправо.

По достижении устойчивого температурного режима оболочки калориметра включают нагреватель калориметрического сосуда нажатием кнопки нагреватель сосуда. При достижении температуры воды в калориметрическом сосуде значения (24 ± 0.2) °С (отметка 0.4 по шкале метастатического термометра или 0.000 В по шкале цифрового вольтметра) нагреватель выключают. Через 30 мин нагреватель вновь включают. Окончательное отключение нагревателя сосуда производят при значении температуры 24.9 °С (отметка 0.720 В по шкале цифрового вольтметра). Выдержка производится с целью уменьшения ошибки измерения от опыта к опыту, возникающей из-за различия собственных температур бомбы в каждом опыте.

При стабилизации температуры в калориметрическом сосуде производят замер температуры (нулевой отсчет) с погрешностью не более ±0.001 деления по шкале метастатического термометра (±1 мВ по шкале цифрового вольтметра).

При сжигании топлива калориметрическое испытание условно подразделяется на три периода:

начальный-- предшествующий сжиганию навески и служащий для учёта теплообмена калориметрической системы с окружающей средой в условиях на-1альной температуры испытания;

главный -- в течение, которого происходит сгорание навески вещества, передача выделившейся теплоты калориметрической системе и выравнивание температуры всех ее частей;

конечный -- служащий для учета теплообмена калориметрической системы с окружающей средой в условиях конечной температуры испытания.

Показания термометра снимают по сигналу зуммера или по секундомеру.

По окончании испытания выключают электродвигатель. Низшую удельную теплоту сгорания вычисляют по формуле:

QHa = QBa - ?*(9*Ha + Wa);

Где ? - коэффициент, учитывающий теплоту парообразования и охлаждения воды, выделившейся при сгорании топлива в калориметрической бомбе, численно равный 25 кДж/кг на 1% или на 1 кг выделившей воды;

9 - коэффициент пересчёта содержания водорода в воду;

Ha - содержание водорода в испытуемом топливе, масс %

Wa - содержание воды в пробе испытуемого топлива, масс %

Полученные значения теплоты сгорания для композиций Ф5 и Топочный 100 с сивушным маслом занесены в таблицу 14. Как и ожидалось, этот параметр снизился не на много, что благоприятно скажется на теплотворной способности.

Как видно из таблицы 14, температура вспышки в закрытом тигле очень низка, и не отвечает нормативам хранения и эксплуатации таких топлив, без специальных внедрений для обеспечения безопасности. Чтобы выяснить причину такого низкого показателя, был проведён анализ сивушного масла и его компонентов. Результаты сведены в таблицу 15 и 16.

Таблица 15 - Фракционный состав сивушного масла

Объём жидкости, %

Температура выкипания, 0С

Начало кипения

83

5% перегоняется при температуре, 0С

91

10% то же

100

20% - '' -

112

30% - '' -

120

40% - '' -

125

50% - '' -

128

60% - '' -

129

70% - '' -

130

80% - '' -

130,5

85% - '' -

131

90% - '' -

131,5

Конец кипения

132

Выход, %

98

Как видно из таблицы 15, в составе сивушного масла содержатся довольно таки лёгкие компоненты, а 50% этого модификатора выкипает в очень узком диапазоне. Судя по этим данным, можно предположить, что причина низкой температуры вспышки в лёгких компонентах сивушного масла

Определив наименьшую температуру вспышки компонентов сивушного масла (таблица 1), было выявлено, что причиной этого низкого показателя является влияние компонента с низкой температурой кипения сивушного масла - пропанола (н-пропиловый спирт). Измеренная температура вспышки внесена в таблицу 16.

Таблица 16 - Температура вспышки компонентов сивушного масла

Наименование показателя

Компонент сивушного масла

изоамиловый спирт

изобутиловый спирт

н-пропиловый спирт

Температура вспышки в закрытом тигле, 0С

47

35

25

Установив первопричину такого низкого показателя, можно предложить несколько способов решения данной проблемы. Одним из них является смешение сивушного масла и котельного топлива при температуре кипения пропанола (830С), с перемешиванием этой композиции в течение примерно 2х часов, поддерживая заданную температуру. Способствуя, таким образом, испарению вредного компонента - пропанола. В этом случае, полученные композиции, можно, будет хранить в товарных парках или использовать по назначению без опасения. Другим способом является введение в полученное композиционное топливо специальной присадки, увеличивающей температуру вспышки. Её введение, по заявлению изготовителя, повышает температуру вспышки на 150С. Кроме этого можно непосредственно вводить сивушное масло, перед сжиганием на форсунках, с помощью коллоидных мельниц, исключив, таким образом, этапы хранения полученных модифицированных топлив.

4. Результаты и обсуждения

В этой работе был сделан технический анализ модифицированных котельных топлив, на предмет возможности использования в качестве модификатора, отход производства этилового спирта - сивушное масло. Для смесей было проведено определение содержания серы, коксуемости, вязкости, фракционный состав, температура вспышки, смешиваемость. Было установлено, что введение 20% сивушного масла заметно улучшает выше перечисленные показатели, кроме температуры вспышки.

Чтобы выяснить причину такого явления, нами было сделано несколько композиций, с разными марками топлива для сравнения. Для них тоже был произведён технический анализ. Оказалось, что температура вспышки не отвечает требованиям техники безопасности (350С для Ф5) при хранении, и без специального оборудования не рекомендуется использовать такую композицию в южных широтах. Причина была найдена при изучении отдельных компонентов сивушного масла. В нём содержаться компоненты, имеющие очень большую летучесть и низкую температуру вспышки (порядка 250С). Попадая в топливо, они при значительном нагревании создают легковоспламеняющуюся смесь. Судя по полученным данным, можно говорить о том, что причиной такого низкого показателя является пропанол.

В результате проведенных исследований были получены компонентные составы котельного топлива с содержанием серы от 0,5 и до 1,5 %(масс.), позволяющие не только утилизировать отход производства этилового спирта - сивушное масло, но и расширить ресурсы сырья для производства котельных топлив, в том числе и для малооборотных дизельных топлив, а так же расширить рынок их сбыта.

5. Выводы

В результате проведенной работы были исследованы физико-химические свойства тяжёлых и лёгких котельных топлив, сивушного масла, с целью их рационального использования в составе модифицированного топлива.

Установлено, что улучшается ряд характеристик топлива: уменьшается содержание серы, уменьшается коксуемость, вязкость и температура застывания. Так же, обнаружено негативное влияние сивушного масла: уменьшаются показатели температуры вспышки и теплотворной способности топлива.

Разработана технология модификации топлива с образованием устойчивой системы котельное топливо - сивушное масло. Причём смешение компонентов следует проводить при температуре не менее 830С для увеличения температуры вспышки модифицированного топлива.

В итоге, модификацию топлив можно рекомендовать для уменьшения таких показателей, как содержание серы, коксуемости и вязкости. А необходимое соотношение компонентов может варьироваться в зависимости от требований потребителя.

Список использованных источников

1. Леффлер, У. Л. Переработка нефти / Пер. с англ., У. Л. Леффлер. -- М.: ЗАО «Олимп--Бизнес», 1999. -- 224 с.

2. Волковыский, Е. Г. Экономия топлива в котельных установках/ Е. Г. Волковыский, А. Г. Шустер. - М.: «Энергия», 1973. - 304 с.

3. Яровенко, В. Л. Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль/В. Л. Яровенко и др.-- М.: «Легкая и пищевая промышленность», 1981. -- 336 с.

4. Глухов И.В., Кондрашев Д.О., Вильданов С.Г. Разработка компонентного состава судового маловязкого топлива/ И.В. Глухов, Д.О. Кондрашев, С.Г. Вильданов - Тезисы доклада 52-ой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ. - Уфа, 2001. - с. 101-102.

5. Кондрашева, Н.К. Судовые топлива/ Н.К. Кондрашева, А.Ф. Ахметов. - Уфа.: Гилем, 2001. - 143с.

6. Пальгунов, П.П. Утилизация промышленных отходов/ П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков -- М.: Стройиздат, 1990. -352с.

7. Иванов, В. М. Парогазовые процессы их применение в народном хозяйстве/ В. М. Иванов. - М.: Изд-во «Наука», 1970.--320с.

8. Папок, К.К. Моторные, реактивные и ракетные топлива/ К.К. Папок. - М.: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горно-топливной литературы, 1962. - 743с.

9. Лосиков, Б.В. Нефтепродукты свойства, качество, применение: справочник/ Б.В. Лосиков. - М.: изд. «Химия», 1966. - 777с.

10. Торочешников, Н.С. Техника защиты окружающей среды: учебное пособие для вузов/ Н.С. Торочеижиков и др. -- М.: Химия, 1981. -- 368 с.

11. Десяткин, А.А. Разработка технологии утилизации нефтяных шламов: автореферат/ А.А. Десяткин; Уфимский государственный нефтяной технический университет. - «Институт нефтехимии и катализа», 2004.- 24с.

12. Немченко, А.Г. Обезвреживание и переработка нефтяных шламов/ А.Г. Немченко и др. - М.: ЦНИИТ Энефтехим, 1974. - 40с.

13. Стабников, В.Н. Этиловый спирт/ В.Н. Стабников. - М.: «Пищевая промышленность», 1976.-273с.

14. Грязнов, В.П. Практическое руководство по ректификации спирта/ В.П. Грязнов. - М.: «Пищевая промышленность» 1968.-193с.

15. Кондрашева Н.К. Разработка и внедрение новых технологий производства унифицированных видов судовых топлив и осевых масел. Дисс…докт.техн.наук. - Уфа: 1996. - 436 с.

16. Исследование и разработка топлива печного композиционного/Доценко С.П, О.Н. Третьякова, Н.Я. Губанова // Научный журнал КубГАУ.- 2007. - №25.

17. ГОСТ 17071-91. Масло сивушное. Технические условия. - Введ. 1992-01-01.- М.: Изд-во стандартов, 1991. - 14 с.

18. ГОСТ 1667-68. Топливо моторное для среднеоборотных и малооборотных дизелей. Технические условия. - Введ. 1968-01-07.-М.: Изд-во стандартов, 2003. -20с.

19. ГОСТ 10585-99. Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия. - Введ. 2001-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2005. - 18с.

20. ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава. - Введ. 2001-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2008. - 23с.

21. ГОСТ Р 51947-2002. Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии. Введ. 2003- 01.07.- М.: Госстандарт Росси: Изд-во стандартов, 2006. - 16с.

22. ГОСТ 6258-85. Нефтепродукты. Метод определения условной вязкости. Введ. 1986- 01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 6с.

23. ГОСТ 19932-99. Нефтепродукты. Определение коксуемности методом Конрадсона. Введ. 2001-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2006. -8с.

24. ГОСТ 6356-75. Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле. 1977-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1977. -5с

25. ГОСТ 21261-91. Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания. 1992-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2006. - 15с.

26. ГОСТ 12.0.003 - 74. Система стандартов безопасности труда. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - Введ. 1976-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1974. - 15с.

27. ГОСТ 7.32 - 91. Отчёт о научно-исследовательской работе. Общие требования и правила оформления. - Взамен ГОСТ 7.32 - 81 ; введ. 1992-01-01. -М. : Изд-во стандартов, 1992. - 17с.

28. ГОСТ 12.1.005 - 88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. Взамен ГОСТ 12.1.005 - 76 ; введ. 1989-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1989. - 12с.

29. Баратов, А. Н. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения: справ. изд. в 2-х книгах / под ред. А. Н. Баратова, А. Я. Корольченко. - М. : Химия, 1990. - 496с.

30. Лазарев, Н. В. Вредные вещества в промышленности. Т.1,2 Органические вещества / под. ред. Н.В.Лазарева и Э.Н.Левиновой. - М.: Химия, 1976, - 592

31. НПБ - 1 05-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности: утв. ГУГПС и ФГУ ВНИИПО МЧС России 18.06.2003. -М. : МЧС России, 2003.

32. Правила устройства электроустановок. - М.: Главгосэнергонадзор России. 1998, 607с.

33. ГОСТ 12.4.021 - 75. Система стандартов безопасности труда. Системы вентиляционные. Общие требования. - Введ. 1977-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1977. - 13с.

34. СНиП 23-05-95. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования: М - вом стр - ва Рос. Федерации 02.08.95; введ. В действие 01.01.96. - М. : Стройиздат, 1995. -25c.

35. Захаров, Л. Н. Техника безопасности в химической лаборатории / Л. Н. Захаров. - Л.: Химия, 1991, -336с.

Приложение А

Стандартизация

Данная дипломная работа выполнена в соответствии с основными требованиями и рекомендациями, изложенными в стандарте предприятия.

Оформление дипломной работы выполнено с учётом требований к оформлению отчёта о научно - исследовательской работе по.

При написании раздела "Охрана труда и окружающей среды" использованы нормативно - технические документы, входящие в систему стандартов безопасности труда (ССБТ).

По ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. «Общие санитарно-технические требования к воздуху рабочей зоны». ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация», ГОСТ 12.4.021-75. «Системы вентиляционные. Общие требования». По ним были определены ПДК и классы опасности применяемых веществ, их пожаро - и взрывоопасные свойства.

ГОСТ 2177-99. Нефтепродукты. Методы определения фракционного состава. ГОСТ Р 51947-2002. Нефть и нефтепродукты. Определение серы методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии. ГОСТ 6258-85. Нефтепродукты. Метод определения условной вязкости. ГОСТ 19932-99. Нефтепродукты. Определение коксуемности методом Конрадсона. ГОСТ 6356-75. Нефтепродукты. Метод определения температуры вспышки в закрытом тигле. ГОСТ 21261-91. Нефтепродукты. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.


Подобные документы

  • Общая характеристика реактивных топлив, их назначение и физико-химические свойства. Технология получения и перспективы производства реактивных топлив, их марки и классификация сырья. Особенности топлив, применяемых жидкостных ракетных двигателей.

    контрольная работа [26,4 K], добавлен 11.06.2013

  • Промышленные способы производства этилового спирта, основные направления их развития и усовершенствования. Характеристика сырья, материалов, полупродуктов и готовой продукции. Технологический расчет и выбор оборудования. Экономическое обоснование проекта.

    дипломная работа [542,8 K], добавлен 27.11.2014

  • Общие сведения о методах контроля качества жидкого топлива. Классификация и оценка качества топлив. Основные методы оценки качества топлив. Стандартизация и аттестация качества топлив, организация контроля качества. Цетановое число и фракционный состав.

    курсовая работа [75,0 K], добавлен 20.08.2012

  • Группы лесных товаров как строительных материалов. Сортность лесоматериалов и стойкость пород древесины к поражению и растрескиванию. Виды жидких и газообразных топлив, их характеристика и области применения. Физико-химические свойства природных газов.

    контрольная работа [167,8 K], добавлен 17.09.2009

  • Физико-химическое обоснование основных процессов производства этилового спирта. Сернокислая гидратация этилена. Структурная и операторская схема процесса спиртового брожения. Материальный баланс ХТС производства этанола на 7900 кг этиленэтановой фракции.

    реферат [172,6 K], добавлен 03.10.2014

  • Изучение этапов производства основных мономеров для синтетического каучука - группы разнообразных по химическому составу высокомолекулярных соединений, обладающих высокой эластичностью. Параметры производства дивинила из этилового спирта по Лебедеву.

    реферат [5,8 M], добавлен 01.02.2011

  • Характеристика сырья, осахаривающих и вспомогательных материалов. Технология производства этилового спирта с применением механико-ферментативной крахмалистой массы. Показатели качества готового продукта. Послеспиртовая барда и варианты её реализации.

    отчет по практике [588,7 K], добавлен 22.03.2015

  • Основы процесса каталитического крекинга. Совершенствование катализаторов процесса каталитического крекинга. Соответствие качества отечественных и зарубежных моторных топлив требованиям европейских стандартов. Автомобильные бензины, дизельные топлива.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 11.12.2014

  • Использование этилового спирта в пищевой промышленности при изготовлении ликерно-водочных изделий, плодово-ягодных вин, пищевых ароматизаторов. Технология производства спирта: использование катализаторов (ферментов), имеющих биологическое происхождение.

    контрольная работа [24,5 K], добавлен 30.07.2010

  • Гидродеароматизация — каталитический процесс, предназначенный для получения высококачественных реактивных топлив из прямогонных керосиновых фракций с ограниченным содержанием ароматических углеводородов. Установки для депарафинизации дизельных топлив.

    реферат [1,2 M], добавлен 26.12.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.