Wykorzystanie komponentów biogennych do wytwarzania paliw pozostałościowych

• Autorzy: Duda Anna

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2019.05.07

Warianty tytułu

EN

The use of biogenic components for the production of residual fuels

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej publikacji przeprowadzono badania wpływu komponentów biogennych na jakość paliw pozostałościowych. Zastosowanie komponentów biogennych do wytwarzania paliw pozostałościowych umożliwiłoby uzyskanie paliw żeglugowych oraz ciężkiego oleju opałowego o poprawionych walorach ekologicznych, tj. o niższej zawartości siarki oraz mniejszej emisji GHG (greenhouse gas). Badania prowadzono dla jednego rodzaju bazowego paliwa ciężkiego oraz dwóch komponentów lekkich: FAME (fatty acid methyl ester) i biowęglowodorów z procesu ETG (ethanol to gasoline). Zakres destylacji komponentu z procesu ETG mieścił się w przedziale od 172°C do około 318°C. Był on produktem stabilnym, o charakterze aromatycznym, bardzo niskiej temperaturze płynięcia i śladowej zawartości siarki. Komponent FAME charakteryzował się jakością typową dla tego typu komponentu z wyjątkiem stabilności oksydacyjnej. Komponent pozostałościowy wykazywał wysoką lepkość, wysoką zawartość wanadu i siarki oraz dobrą stabilność. Badania paliw z udziałem komponentów biogennych obejmowały analizę w zakresie parametrów typowych dla paliw pozostałościowych oraz stabilności po okresie długotrwałego przechowywania, jak również badania wpływu na elastomery. Uzyskano paliwa o poprawionych właściwościach reologicznych, tj. o znacznie niższej lepkości i temperaturze płynięcia, co umożliwia zmianę warunków przechowywania, dystrybucji i eksploatacji na mniej energochłonne. Paliwa pozostałościowe z udziałem komponentów biogennych w zakresie przebadanych parametrów spełniają wymagania jakościowe dla paliw żeglugowych. Przekroczenie wymagań dla ciężkiego oleju opałowego dotyczących zawartości wanadu wynika z jakości komponentu pozostałościowego. Badane komponenty biogenne nie pogarszają stabilności paliw finalnych nawet w trakcie długotrwałego przechowywania, co jest bardzo istotne w aspekcie warunków eksploatacji tego typu produktów. Wyniki badania wpływu paliw na elastomery wskazują na konieczność wymiany uszczelnień nitrylowych na fluorowe w instalacjach zasilania paliwa.

EN

In this article, research was carried out on the influence of biogenic components on the quality of residual fuels. The use of biogenic components for composing residual fuels, would allow obtaining marine fuels and heavy fuel oil with improved ecological values, i.e. lower sulfur content and reduced GHG emissions. The research was conducted for one type of heavy fuel base and two light components: FAME and biohydrocarbons from the ETG process. The distillation range of the component from the ETG process was from 172°C to approx. 318°C. It was a stable product of aromatic character, very low pour point and trace sulfur content. The FAME component was characterized by the quality typical for this type of component, with the exception of oxidative stability. The residual component showed high viscosity, high vanadium content, high sulfur content and good stability. The research included analysis of parameters typical for residual fuels and stability during long-term storage as well as the impact of fuels on elastomers. The obtained fuels improved rheological properties, i.e. a much lower viscosity and pour point, which makes it possible to change storage, distribution and exploitation conditions to less energyconsuming ones. Residual fuels with the use of biogenic components, in terms of the parameters tested, meet the quality requirements for marine fuels. Exceeding the requirements for heavy fuel oil in terms of vanadium content results from the quality of the residual component. The biogenic components tested do not deteriorate the stability of final fuels, even during long-term storage, which is very important in terms of the operating conditions of this type of products. Introduction of the tested biogenic components to the composition of residual fuels will involve the need to replace the seals from nitrile to fluorine in the fuel installations.

Słowa kluczowe

PL

paliwo pozostałościowe; biowęglowodory; FAME; olej opałowy; paliwo żeglugowe; komponenty biogenne

EN

residual fuel; biohydrocarbons; FAME; fuel oil; marine fuel; biogenic components

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 75, nr 5
• Strony: 293--299
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Duda Anna

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Łukasiewicza 1, 31-429 Kraków

Bibliografia

• Literatura
• Bazooyar B., Ghorbani A., Shariati A., 2011. Combustion performance and emissions of petrodiesel and biodiesels based on various vegetable oils in a semi industrial boiler. Fuel, 90: 3078–3092. DOI: 10.1016/j.fuel.2011.05.025.
• Bohon M.D., Metzger B.A., Linak W.P., King C.J., Roberts W.L., 2011. Glycerol combustion and emissions. Proc. Combust. Inst., 33(2): 2717–2724. DOI: 10.1016/j.proci.2010.06.154.
• Daho T., Vaitilingom G., Sanogo O., Ouiminga S.K., Zongo A.S., Piriou B., Koulidiati J., 2014. Combustion of vegetable oils under optimized conditions of atomization and granulometry in a modified fuel oil burner. Fuel, 118: 329–334. DOI: 10.1016/j.fuel.2013.11.009.
• Duda A., 2014. Prawne i jakościowe aspekty stosowania paliw żeglugowych. Nafta-Gaz, 12: 968–973.
• Duda A., Berdechowski K., Żak G., 2017. Wpływ pakietu dodatków na właściwości paliwa pozostałościowego w trakcie przechowywania. Nafta-Gaz, 2: 105–108. DOI: 10.18668/NG.2017.02.05.
• González-González J.F., Alkassir A., San José J., González J., Gómez-Landero A., 2014. Study of combustion process of biodiesel/gasoil mixture in a domestic heating boiler of 26.7 kW. Biomass Bioenergy, 60: 178–188. DOI: 10.1016/j.biombioe.2013.10.024.
• Jiru T.E., Kaufman B.G., Ileleji K.E., Ess D.R., Gibson H.G., Maier D.E., 2010. Testing the performance and compatibility of degummed soybean heating oil blends for use in residential furnaces. Fuel, 89: 105–113. DOI: 10.1016/j.fuel.2009.07.028.
• Maksimuk Y., Buglak A.F., Kruk V.S., Antonova Z.A., 2013. Rheological properties of residual fuel oil containing fuel blends with bioadditives. Part 2. Bioadditives based on methyl esters of rapeseed oil. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 49(2): 108–114. DOI:10.1007/s10553-013-0420-1.
• Park J.-K., Park S., Kim M., Ryu C., Baek S.H., Kim Y.J., Kim H.H., Park H.Y., 2015. CFD analysis of combustion characteristics for fuel switching to bioliquid in oil-fired power plant. Fuel, 159: 324–333. DOI: 10.1016/j.fuel.2015.06.079.
• Park J.-K., Park S., Ryu C., Baek S.H., Kim Y.J., Park H.Y., 2017. CFD analysis on bioliquid co-firing with heavy fuel oil in a 400 MWe power plant with a wall-firing boiler. Applied Thermal Engineering, 124: 1247–1256. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.06.104.
• Pawlak-Kruczek H., Ostrycharczyk M., Zgóra J., 2013. Co-combustion of liquid biofuels in PC boilers of 200 MW utility unit. Proc. Combust. Inst., 34(2): 2769–2777. DOI: 10.1016/j.proci.2012.08.010.
• Reda A.A., Schnelle-Kreis J., Orasche J., Abbaszade G., Lintelmann J., Arteaga-Salas J.M., Stengel B., Rabe R., Harndorf H., Sippula O., Streibel T., Zimmermann R., 2015. Gas phase carbonyl compounds in ship emissions: Differences between diesel fuel and heavy fuel oil operation, Atmospheric Environment, 112: 370–380, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2015.03.057.
• San José Alonso J.F., Romero-Ávila C., San José Hernández L.M., Al-Kassir Awf., 2012. Characterising biofuels and selecting the most appropriate burner for their combustion. Fuel Process Technol.: 103: 39–44. DOI: 10.1016/j.fuproc.2011.07.023.
• Steinmetz S.A., Herrington J.S., Winterrowd C.K., Roberts W.L., Wendt J.O.L., Linak W.P., 2013. Crude glycerol combustion: particulate, acrolein, and other volatile organic emissions. Proc. Combust. Inst., 34(2): 2749–2757. DOI: 10.1016/j.proci.2012.07.050.
• Ushakov S., Valland H., Nielsen J.B., Hennie E., 2013. Effects of high sulphur content in marine fuels on particulate matter emission characteristics. J. Mar. Eng. Technol., 12: 30–39.
• Akty normatywne
• International Organization for Standardization, 2017. Petroleum products – Fuels (class F) – Specifications of marine fuels. ISO 8217:2017.
• Polski Komitet Normalizacyjny, 2011. Przetwory naftowe. Oleje opałowe. PN-C-96024:2011.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).