Установка получения окислен битум

Остаточные битумы вырабатывают из мазутов с высокой концентрацией асфальтосмолистых веществ вакуумной перегонкой как остаток этой перегонки. Мазут является остатком от атмосферной перегонки нефти.

Окислении гудронов или остаточных битумов кислородом воздуха-. основными параметрами процесса являются температура, расход воздуха и давление. Чем выше температура, тем быстрее протекает процесс окисления, но при слишком высокой температуре ускоряется образование карбенов и карбоидов, которые предают битумам нежелательную повышенную хрупкость. Обычно температуру поддерживают на уровне 250 – 280 0С.

Чем больше расход воздуха, тем меньше требуется времени на окисление. При чрезмерно большом расходе воздуха температура в окислительной колонне может возрасти выше допустимой. Поэтому расход воздуха является основным регулирующим параметром для поддержания нужной температуры. Общий расход воздуха зависит от химического состава сырья и качества получаемого битума и составляет от 50 до 400 м3 / т битума.

Давление в зоне реакции при его повышении интенсифицирует процесс, и качество окисленного битума улучшается. В частности, повышается пенетрация битума при неизменной температуре размягчения. Обычно давление колеблется от 0,3 до 0,8 МПа.

Принципиальная схема установки получения окисленных битумов

1 – окислительная колонна; 2 – отпарная колонна (промежуточный сепаратор); 3 – сборник соляра (сепаратор); 4 – скруббер; 5 – печь; 6 – теплообменник; 7 – насосы;

потоки: I — гудрон, II – лёгкие продукты окисления с отработанным воздухом, III – битум на отпарку, IV – готовый битум, V – пары стабилизации битума, VI – отработанный воздух, VII – очищенный отработанный воздух, VIII – свежий воздух, IX — соляр, X — вода, XI – загрязнённая нефтепродуктом вода, XII – водяной пар, XIII – рециркулят

Способ получения битумов – это компаундирование. Способ этот является завершающей стадией получения битумов и использует в качестве компонентов как битумы, полученные в виде остатков вакуумной перегонки, так и окисленные битумы. Кроме того, одними из важных компонентов компаундов являются экстракты селективной очистки дистиллятных масел и деасфальтизаты, так как, являясь концентратом полициклической многокольчатой ароматики, они придают битуму эластичность и хорошую растяжимость.

источник

Установка производства нефтяного битума

Битумная установка предназначена для производства битума различных марок из гудрона, поступающего с установок АВТ. Основным процессом производства битумов является окисление, продувка гудронов воздухом в вертикальном цилиндрическом сосуде – колонне окисления.

Принцип получения основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах, приводящих к повышению концентрации асфальтенов.

Технологическая схема

Принципиальная технологическая схема.

Производство дорожного (БНД-60/90, БНД-90/130) и кровельного битума (БНК-40/180)

Рассмотрим технологическую схему производства битума нефтяного кровельного (БНК-40/180), битума нефтяного дорожного (БНД-60/90 и БНД-90/130).

Марка выходного продукта зависит от температуры в зоне реакции, которая может составлять от 150-280°С и времени протекания реакции от 3-7 часов.

Рис. 2 Подача гудрона в окислительную колонну

Гудрон подается специализированным поршневым насосом в среднюю часть окислительной колонны. Уровень заполнения колонны поддерживается в районе 70% от объема аппарата. Воздух прокачивается компрессором через опускную трубу, которая проходит по всей длине аппарата, где нагревается отходящим продуктом.

Рис.3 Закачка воздуха в колонну компрессором

Далее, воздух поступает в маточник, который равномерно распределяет воздух по сечению колонны. При контакте сырья с техническим воздухом происходит реакция окисления.

Рис. 4 Подача в маточник

Легкие компоненты окиси углерода, азота, водяной пар и другие примеси, поднимаются вверх колонны, откуда по шлемовой трубе выводятся в сепаратор, где разделяются на газообразную и жидкую фазы.

Жидкая фаза, черный соляр, который составляет не более 2 % объема от общей продукции, насосами откачивается с установки в товарно-сырьевой цех (ТСЦ).

Газообразная фаза дожигается в котле-утилизаторе.

Рис.6 Процесс разделения на фазы

Битум, по окончанию реакции, выводится с низа колонны, поршневым насосом прокачивается через погружные холодильники.

Часть охлажденного битума возвращается обратно в колонну в качестве рецеркулята. А балансовое количество продукта поступает в емкости хранения, с последующей отгрузкой на авто- и железнодорожный транспорт.

Рис. 7 Прокачка битума через погружные холодильники

Производство битума марки БН-90/10

Для производства битума нефтяного марки БН-90/10, используется следующая схема: технологический воздух подается в окислительную колонну аналогичным образом, а сырье подается в тройник смешения, который находится в шлемовой части колонны.

В емкости тройника гудрон смешивается с частью не прореагировавшего битума, который выносится газами окисления из окислительной колонны.

В данной схеме колонна поддерживается полностью заполненной. Затем, смесь по линии перетока поступает в выносную емкость сепарации, где происходит разделение газожидкостной смеси на газовую и жидкую фазы.

Газовая фаза поступает в нефтегазовый сепаратор, в котором происходит отделение унесенного черного соляра от газов окисления, окиси углерода, азота, водяного пара и других примесей.

Жидкая фаза, черный соляр, откачивается насосом в товарно-сырьевой цех. А газ уходит на дожег в котел-утилизатор.

Смесь гудрона и битума, из выносной емкости сепарации прокачивается насосами через погружные холодильники, откуда подается в качестве рециркулята в окислительную колонну.

Битум с низа окислительной колонны откачивается насосами в погружные холодильники, после чего поступает в емкости хранения с последующей отгрузкой потребителю.

Производство строительного битума

Принципиальное отличие схемы производства строительного битума, в том, что соотношение сырья к рециркуляту составляет 1/5, то есть объем рециркулята в 5 раз больше объема поступающего сырья. Таким образом увеличивается количество воздуха на окисление и время его контакта с сырьем.

источник

Реализация проекта строительства комплекса по производству битума из мазута.на Сейдинском НПЗ в Туркменистане

На Сейдинском НПЗ в Туркменистане в феврале 2015 г российско -американский консорциум внедрил проект производства высококачественного битума из остатка атмосферной переработки сырой нефти — мазута.

— Westport Trading Europe Ltd — инвестор проекта ,

— ЗАО «ЦТК-ЕВРО» — разработчик технологии и базового проекта (FEED) совместно с Уфимским институтом нефти и газа .

Комплекс установок компактно расположен на площади 1,5 га и оснащен современным оборудованием.

Высокий уровень автоматизации объекта, контроль и управление технологическими процессами осуществляется с помощью компьютеров со специальным программным обеспечением.

Проектная мощность переработки — 118 тыс т/год прямогонного мазута, производственная мощность — 37,2 тыс т/год нефтяного битума марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.

В Туркменистане это первая установка, работа которой основана на процессе висбрекинга нефтяного сырья, позволяющего перерабатывать тяжелые остатки атмосферной дистилляции.

Включение висбрекинга в технологическую схему Сейдинского НПЗ позволило освоить производство высококачественного битума и повысить глубину переработки нефти.

Технологические и технические разработки для этого проекта выполнены ООО «Информ-технология» (Уфа, Башкортостан), дочки ЗАО «ЦТК-ЕВРО», под руководством Г. Валявина и А.Каримова.

Исходные данные на создание установки по производству дорожного битума на Сейдинском НПЗ разработаны по Договору №.01 от 18 мая 2012 г с компанией «Westport Trading Europe Limited» (США).

Учитывая, что качество поступающих на завод нефтей может изменяться, исходные данные были разработаны для получения 2 х видов битума: остаточного и окисленного, по технологической схеме: перегонка мазута → висбрекинг гудрона → перегонка остатка висбрекинга → окисление Висбита.

Эта схема является предпочтительной из-за универсальности.

Рисунок 1. Принципиальная схема установки получения окисленного битума по технологии ВИСБИТ на Сейдинском НПЗ

Схема получения остаточного битума и остатка, выкипающего выше 500 ºС

Сырье из емкости Е-1 поступает на прием насоса Н-1, прокачивается через теплообменники Т-1,2,3 и подается в печь П-1.

В теплообменниках Т-2 и Т-3 сырье подогревается за счет тепла отходящего потока тяжелого вакуумного газойля, в теплообменнике Т-1 — за счет тепла отходящего потока легкого вакуумного газойля.

В печи П-1 сырье нагревается до температуры 340-380 °С и по трансферной линии направляется в нижнюю часть вакуумной колонны К-1 на верхнюю ситчатую тарелку.

На входе в печь П-1 подается турбулизатор — вода в количестве 30 кг/ч.

Вакуумная колонна К-1 (Рисунок 2) предназначена для отделения от остатка (гудрона) газойлевых фракций.

Вакуумная колонна К-1 разделена на четыре секции (счет сверху):

1 я секция служит для сбора легкого вакуумного газойля;

2 я секция — для разделения легкого вакуумного газойля (ЛВГ) и тяжелого вакуумного газойля (ТВГ);

3 я секция — для регулирования цвета тяжелого вакуумного газойля;

4 я отгонная секция — для увеличения выхода газойлевых фракций.

В вакуумной колонне К-1 смонтированы следующие внутренние устройства:

— сборная тарелка ЛВГ с переточными трубами для перетока избыточного горячего ЛВГ в нижерасположенный низконапорный желобчатый распределитель над второй секцией;

— 1 секция регулярной насадки, состоящая из 5 рядов;

— распределитель верхнего циркуляционного орошения ЛВГ.

— аккумулятор для сбора тяжелого газойля;

-1 секция регулярной насадки, состоящая из 4 рядов.

— слой насадки из 2 рядов выше ввода сырья для регулирования цвета тяжелого вакуумного газойля;

— распределитель промывной жидкости (ТВГ).

— распределитель ввода сырья.

— распределитель ввода водяного пара;

Рисунок . Вакуумная колонна К-1 для Сейдинского НПЗ

В колонне К-1 за счет разряжения и подачи водяного пара из мазута отпариваются газойлевые фракции, накапливающиеся в 1 й (легкого вакуумного газойля) и 2 й (тяжелого вакуумного газойля) секциях.

Со сборной тарелки 1 й секции ЛВГ поступает на прием насоса Н-2 и далее прокачивается через теплообменник Т-1 и холодильник, где охлаждается до 60 0 С.

Необходимое количество холодного ЛВГ подается через распределитель верхнего циркуляционного орошения наверх регулярной насадки в 1 й секции, балансовая часть выводится с установки.

Вакуумный газойль из аккумулятора поступает на прием насоса Н-3. Часть его прокачивается через теплообменники Т-2 и Т-3. После теплообменников поток вакуумного газойля вновь разделяется. Часть потока охлажденного газойля смешивается с горячим вакуумным газойлем и в виде орошения подается под аккумулятор на распределительное устройство в 3 й секции. Балансовая часть охлаждается в холодильнике и выводится с установки.

Пары сверху колонны К-1 поступают в вакуум создающую аппаратуру.

Поскольку секция должна обеспечить работу на 2 х режимах отбора вакуумного газойля, печь предлагается рассчитать на максимальную температуру (380 0С), при которой обеспечивается отбор газойля с концом кипения 525 °С.

Вакуумная колонна должна обеспечивать работу в 2 х режимах — отбор вакуумного газойля с концом кипения 500 °С и 525 °С.

В режиме получения остаточного битума, гудрон снизу К-1 забирается насосом Н-4, охлаждается в погружном холодильнике Т-7 и выводится в кубы готовой продукции. В режиме получения окисленного битума, гудрон снизу К-1 забирается насосом Н-4 и подается в печь висбрекинга П-2.

Схема получения окисленного битума

Со сборной тарелки первой секции ЛВГ поступает на прием насоса Н-2. Часть ЛВГ подается под аккумулятор на распределительное устройство в третьей секции, другая часть прокачивается через теплообменник Т-1 и холодильник, где охлаждается до 600С. Необходимое количество холодного ЛВГ подается через распределитель верхнего циркуляционного орошения наверх регулярной насадки в первой секции, балансовая часть выводится с установки.

Вакуумный газойль из аккумулятора поступает на прием насоса Н-3 и далее прокачивается теплообменники Т-2 и Т-3, холодильник и выводится с установки.

Гудрон (остаток, выкипающий выше 500 °С) снизу вакуумной колонны К-1 забирается насосом Н-4 и подается в печь висбрекинга П-2. Для снижения коксообразования на вход в змеевик печи подается турбулизатор — вода. В печи происходит нагрев сырья (от 300 до 450 °С) и его частичное разложение на газ, бензиновую и дизельную фракции.

Из печи поток направляется в реакционную камеру (сокинг-камеру) К-5. Реакционная камера К-5 служит для увеличения времени пребывания реакционной смеси в зоне реакции. Продукты реакции из сокинг-камеры после смешения с кулингом (квенчем) по штуцеру ввода сырья, с температурой 380 ºС, по распределительному устройству поступают в колонну К-2. Тяжелокипящие продукты реакции стекают на ниже лежащие тарелки и далее в кубовую часть ректификационной колонны. Легкокипящие продукты реакции поднимаются вверх по колонне.

Дистиллят, выводимый с верха К-2, охлаждается и конденсируется в холодильнике Х-4, поступает в сепаратор С-1, где разделяется на газ, конденсат и бензин. Бензин откачивается насосом Н-11, часть его возвращается в К-2 в качестве острого орошения, а балансовое количество выводится с установки.

Из аккумулятора колонны К-2 фракция дизельного топлива забирается насосом Н-5, охлаждается в теплообменнике Т-5 и возвращается в колонну в качестве орошения под аккумулятор.

Балансовое количество дизельного топлива забирается из аккумулятора колонны К-2 и поступает в отпарную колонну К-3, в которую подается водяной пар для отпарки легкокипящих компонентов. Из отпарной колонны дизельная фракция забирается насосом Н-6, проходит пароперегреватель Т-4, холодильник Х-5 и далее делится на два потока. Один поток подается в качестве кулинга на выход из сокинг-камеры, второй поток идет на смешение с легким вакуумным газойлем К-1 и выводится с установки.

Под нижней тарелкой выше уровня жидкости установлен маточник для подачи перегретого водяного пара. Вследствие снижения парциального давления из кубового остатка дополнительно испаряются легкокипящие продукты.

Остаток висбрекинга с низа колонны под собственным давлением, через редуктор подается в вакуумную колонну К-4 (Рисунок 3), где происходит его разделение на вакуумные газойли и вакуумный остаток.

Вакуумная колонна К-4 разделена на 4 секции (счет сверху):

1 я секция служит для сбора легкого вакуумного газойля;

2 я секция служит для разделения ЛВГ и ТВГ;

3 я секция служит для регулирования цвета тяжелого вакуумного газойля;

4 я отгонная секция служит для увеличения выхода газойлевых фракция.

В вакуумной колонне К-4 смонтированы внутренние устройства аналогичные колонне К-1 за исключением секции 3, где вместо 2 рядов насадки используется 1 ряд.

Пары сверху колонны К-4 поступают в вакуум создающую аппаратуру.

В колонне К-4 за счет разряжения и подачи водяного пара из остатка висбрекинга отпариваются газойлевые фракции, накапливающиеся в первой (легкого вакуумного газойля) и второй (тяжелого вакуумного газойля) секциях.

Рисунок 3. Вакуумная колонна К-4 для Сейдинского НПЗ

Со сборной тарелки первой секции ЛВГ поступает на прием насоса Н-9. Часть его подается под аккумулятор на распределительное устройство в третьей секции, другая часть прокачивается через холодильник Х-3, где охлаждается до 600С. Необходимое количество холодного ЛВГ подается через распределитель верхнего циркуляционного орошения наверх регулярной насадки в первой секции, балансовая часть выводится с установки.

Тяжелый вакуумный газойль из аккумулятора колонны К-4 поступает на прием насоса Н-7 и направляется на смешение с тяжелым вакуумным газойлем колонны К-1, и далее через холодильник Х-1 выводится с установки.

Гудрон снизу колонны забирается насосом Н-8 и подается на окисление.

Принципиальная технологическая схема окисления
Пуск.

Сырье температурой не выше 260 °С из блока вакуумирования непрерывно забирается насосом Н-8 и подается в окислительную колонну через боковой штуцер. После достижения уровня в колонне 1/3 рабочего уровня в нее через ресивер подается воздух с давлением не менее 3-4 кг/см² воздух в количестве 1/3 от оптимального количества.

Количество подаваемого воздуха в первые 15 минут не должно быть более 100 нм³/час.

Затем по мере заполнения колонны расход воздуха увеличивается до 400 нм³/час. Изменение количества подаваемого воздуха производится изменением автоматического задания в программе управления.

Окисление сырья продолжается до достижения редуктором температуры размягчения по КиШ в пределах нужного параметра. После этого перевести процесс окисления в режим эксплуатации.

Сырье по патрубку поступает во встроенный ГЖКВА (газо-жидкостной кавитационно-вихревой аппарат) колонны К-6 (Рисунок 4), который состоит из двух функциональных камер.

В первой камере смешения происходит взаимодействие закрученного газового потока с образованием газожидкостной смеси. Во второй камере происходит образование мелкодисперсной фазы — пенной.

В пенной камере происходит образование мелкодисперсной пены за счет контакта потока воздуха и пузырьков жидкой фазы скоростной газожидкостной струи. Образовавшаяся мелкодисперсная пена поступает в камеру «пеногаситель». Из пеногасителя газожидкостная смесь восходящим потоком по всей высоте колонны К-6 поступает в зону сепарации колонны.

При движении газожидкостной смеси вверх проходит дополнительная реакция окисления с дальнейшим контактом жидкостной фазы и кислородом воздуха.

Необходимый для процесса окисления воздух забирается из атмосферы компрессорами через фильтры и подается в колонну К-6 через ресивер воздуха. Расход воздуха во встроенный ГЖКВА регулируется прибором FRC.

Температура окисления регистрируется прибором TJRSAH.

По максимальной температуре окисления сырья в колонне К-6 260 °С имеется сигнализация, по максимальной температуре окисления 275 °С блокировка по отсеку воздуха, подаваемого на окисление отсечными клапанами.

Окисленный продукт (битум) с температурой не выше 260 °С сбоку колонны К-6 откачивается насосом Н-10 через погружной холодильник Т-7 в кубы готовой продукции Р-1-3.

Рисунок 4. Сборочный чертеж колонны окисления

Для достижения показателей соответствующих нормам требований откачка производится с верхнего или с нижнего уровня. Нижний патрубок колонны предусмотрен для полной разгрузки колонны. Из кубов Р-1-3 готовый продукт наливается по сливному коллектору в автоцистерны или ж.д.

При не достижении показателей качества битума установка переключается на работу с рециркулятом в режим периодического действия. Задвижка на линии подачи сырья закрывается, также закрывается линия откачки битума в кубы готовой продукции. Задвижка на линии рецикла открывается.

Во избежание вскипания готового продукта перед наливом его в цистерны добавляют антипенную присадку ПМС 200А.

Уровень битума в кубах для готовой продукции Р-1-3 измеряется и по максимальному уровню имеется сигнализация.

Температура окисленного битума на выходе из Р-1-3 регистрируется соответственно. По минимальной температуре окисленного битума на выходе из Р- 1-3 имеется сигнализация (1300С).

Уровень продукта в окислительной колонне К-6 регулируется прибором, клапан которого установлен на линии откачки продукта с низы колонны К-6 в кубы Р-1÷3. По максимальному уровню в К-6 (85%) и по минимальному уровню (55%) имеется сигнализация, по минимальному уровню (51%) имеется блокировка отсечки воздуха, подаваемого на окисление сырья в колонну К-6.

Давление в окислительной колонне К-6 регулируется прибором, клапан которого находится на линии выхода газов окисления из колонны К-6 в С-2, и должно быть не выше 0,6 кгс/см2 (изб.).

Содержание кислорода в газах окисления не должно превышать 4% объемных. По максимальному содержанию кислорода 3,9% в газах окисления на выходе из колонны К-6 имеется сигнализация и 4,0% блокировка на отсечку воздуха, подаваемого на окисление в колонну К-6.

Газы окисления, пары отгона сверху из колонны К-6 поступают в сепаратор С-2, который служит для разделения газов окисления от сконденсировавшихся паров воды и углеродов.

Газы окисления, отработанный воздух и не сконденсировавшаяся часть отгона отводятся сверху из С-2 через огнепреградитель в печь дожига газов окисления.

Температура в камере сгорания печи регулируется прибором, клапаны которого находятся на линии подачи топливного газа и жидкого топлива к форсункам печей. По максимальной температуре в камере дожига печи 11000С имеется сигнализация.

Температура дымовых газов на выходе из печи измеряется прибором и не должна превышать 10000С.

Сконденсировавшаяся часть паров отгона (черный соляр) собирается в нижней части сепаратора С-2. Черный соляр периодически откачивается через погружной холодильник Т-7 в мазутопровод.

Для поддержания необходимой температуры (120-230 °С) в кубах для готовой продукции Р-1÷3 имеется электрический или паровой подогрев.

Температура в кубах для готовой продукции Р-1÷3 регистрируется соответственно вверху и внизу.

При отсутствии места в кубах готовой продукции Р-1÷3 битум откачивается в мазутопровод или парк насосной.

Паспортные данные на мазут Сейдинского НПЗ