Меню Рубрики

Установки для получения окисленного битума

Установки для получения окисленного битума

Нефть на заводах подвергается фракционной перегонке с целью получения светлых продуктов (бензина, лигроина, керосина) смазочных масел и других видов нефтепродуктов. Нефтяные остатки после отбора более легких по массе фракций — гудрон, крекинг — в дальнейшем используют в качестве сырья для получения нефтяных битумов заданных свойств. В настоящее время нефтяные битумы получают при атмосферно-вакуумной перегонке нефти (остаточные битумы); окислением нефтяных остатков (окисленные битумы) и смешением остатков, образующихся при перегонке нефти (компаундированные битумы).

В промышленности битумы получают: глубоким отгоном масляных фракций из гудрона (остаточные битумы); окислением гудронов кислородом воздуха , крекинг-остатков или экстрактов от селективной очистки масел и их смесей (окисленные битумы). Остаточные битумы — мягкие легкоплавкие продукты, окисленные — эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг -остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

Непосредственно битум получают несколькими способами, при которых применяются различные схемы производства битума. Наиболее распространенный способ – продувка воздухом гудронов, в результате чего получается окисленный битум. Повсеместная распространенность такого битума определяется экономичностью аппаратов непрерывного действия, участвующих в процессе производства. Также битум (остаточный и осажденный) получают в результате вакуумной перегонки мазутов и деасфальтизации гудронов пропаном. Кроме того, используют и компаундирование битумов, полученных с помощью разных процессов.

Для производства нефтяных битумов используют процессы вакуумной перегонки, окисления и деасфальтизации. Сырьем вакуумной перегонки обычно является мазут; для окисления и деасфальтизации применяют гудрон. Товарные битумы получают как непосредственный продукт того или иного процесса либо компаундированием продуктов разных процессов, либо одного и того же процесса. Качество готовых битумов зависит в первую очередь от качества сырья, а для окисленных битумов еще и от температуры, продолжительности окисления и расхода воздуха.

Гудро́н (фр. goudron) — остаток, образующийся в результате отгонки из нефти при атмосферном давлении и под вакуумом фракций, выкипающих до 450—600 °C (в зависимости от природы нефти).

Выход гудрона — от 10 до 45 % от массы нефти. Гудрон — вязкая жидкость или твердый асфальтоподобный продукт черного цвета с блестящим изломом. Содержит парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды (45-95 %), асфальтены (3-17 %), а также нефтяные смолы (2-38 %), адсорбируемые силикагелем из деасфальтизированного продукта.

Зольность гудрона обычно менее 0,5 %. Элементный состав (в % по массе):

Кроме того, в гудроне концентрируются практически все присутствующие в нефти металлы; так, содержание ванадия может достигать 0,046 %, никеля — 0,014 %.

В зависимости от природы нефти и степени извлечения газойлевых фракций плотность гудрона составляет от 0,95 до 1,03 г/см³, коксуемость от 8 до 26 % по массе, температура плавления 12—55 °C, температура вспышки от 290—350 °C. Гудрон используют для производства дорожных, кровельных и строительных битумов, малозольного кокса, смазочных масел, мазута, горючих газов и моторного топлива.

Кислый гудрон — это отходы, которые образуются при очистке некоторых нефтепродуктов (например, смазочных масел) концентрированной серной кислотой; вязкая жидкость черного цвета, содержащая наряду с органическими веществами 15-70 % серной кислоты.

Основным сырьём для производства битума в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций и др.

Различают три основных способа получения нефтяных битумов:

1. Концентрированием нефтяных остатков путём перегонки их в вакууме получают остаточные битумы. Для получения остаточных битумов может быть использовано только сырьё с большим содержанием асфальтосмолистых веществ, которые в достаточном количестве присутствуют в тяжёлых высокосмолистых сернистых нефтях. В процессах вакуумной перегонки и деасфальтизации получают остаточные и осаждённые битумы. Главное назначение этих процессов – извлечение дистиллятных фракций для выработки моторных топлив – в случае первого, подготовка сырья для производства базовых масел (начальный этап) – в случае второго. В то же время побочные продукты этих процессов – гудрон перегонки и асфальт деасфальтизации – соответствуют требованиям по сырью в производстве битумов или их используют в качестве сырья в производстве окисленных битумов.

Основным процессом производства битумов является окисление – продувка гудронов воздухом. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия. Последние более экономичные и простые в обслуживании. Принцип получения окисленных битумов основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах в присутствии воздуха, приводящих к увеличению концентрации асфальтенов, способствующих повышению температуры размягчения битумов, и смол, улучшающих адгезионные и эластичные свойства товарного продукта.

Читайте также:  Установка люков на opel astra

Аппараты, используемые в производстве битумов – трубчатые реактора или окислительные колонны. При получении строительных битумов предпочтительны первые, дорожных – вторые.

3. Смешением различных окисленных и остаточных битумов, а также нефтяных остатков и дистиллятов между собой получают компаундированные битумы. Остаточные битумы – мягкие легкоплавкие продукты, окисленные – эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства.

Остаточные битумы вырабатывают из мазутов с высокой концентрацией асфальтосмолистых веществ вакуумной перегонкой как остаток этой перегонки. Напомним, что мазут является остатком от атмосферной перегонки нефти.
Более подробно остановимся на 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 получения окисленного битума показана на рисунке ниже.

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.

Основным аппаратом является окислительная колонна диаметром 3400 мм и высотой 21 500 мм.

Технологический режим процесса следующий:

в окислительной колонне, не выше

битума на выходе из холодильника

давление в окислительной колонне, МПа

расход воздуха, м 3 / т битума

тепловой эффект процесса, кДж / кг битума

содержание кислорода в газообразных продуктах окисления, %

отношение рециркулят : сырьё

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

Принципиальная технологическая схема установки получения окисленного битума. Применение битумов.

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.

Читайте также:  Установки для подачи корма

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.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9931 — | 7720 — или читать все.

источник

Установка производства битума
из мазута УПБ-1

Описание установки УПБ-1

Установка УПБ-1 предназначена для получения окисленных битумов различных марок из гудрона. В установке УПБ-1, по производству дорожного или строительного битума реализована технология получения продукта из гудрона путём окисления кислородом воздуха в проточном реакторе и аппаратах колонного типа. Установка может использоваться в составе МИНИ НПЗ с привязкой к другим установкам (первичной переработки нефти) или как самостоятельное производство.

Нагрев сырья осуществляется рекуперативным теплообменном в теплообменниках и автоматизированным нагревателем углеводородов АНУ-1.2.

Оборудование (теплообменные аппараты, окислительные емкости, насосы) размещается под и на технологической этажерке, состоящей из 3-х уровней. Технологическая этажерка по правилам и нормам ПБ проектируется как железобетонная конструкция.

Перерабатываемое сырье:

Получаемые продукты

  • Битум (дорожный БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, строительный БН 90/10, БН 70/30, кровельный БНК 40/180, БНК 45/190, БНК 90/30)
  • Вакуумный газойль (фракция 360-450)
  • Черный соляр (фракция нк-360)

Габаритные размеры установки УПБ-1

Установка состоит из 2-х основных блоков: блок рекуперации- окисления и блок нагрева сырья. Разделение блоков обуславливается противопожарными требованиями. Расстояние между блоками должно быть не менее 15м.

Блок рекуперации-окисления, представляющий собой трехэтажную технологическую этажерку на которой расположены теплообменное оборудование, , реактор окисления, окислительные емкости, вакуумный блок, насосное оборудование.

  • Ширина — 12 м,
  • Длина — 14 м,
  • Высота колон с фундаментом — до 14 м.

Блок нагрева сырья состоит из печи АНУ -1.2

Габаритные размеры площадки под печью АНУ-1.2

  • Ширина — 4 м,
  • Длина — 8 м,
  • Высота дымовой трубы — до 16 м.

Техническая характеристика МИНИ НПЗ с комплектацией установкой УПБ-1

Таблица 1: Техническая характеристика УПБ-1

Наименование характеристики

средняя производительность по сырью

потребление пара всего НПЗ на базе УПБ-1

температура насыщенного пара

максимальная температура нагрева сырья

общая установленная мощность эл/дв

расход мазута на огневой нагрев

количество оборотной охлаждающей воды

Расход на переработку 1 тн сырья

время выхода установки на режим

Материальный баланс установки

Материальный баланс рассчитан на производство дорожного битума из гудрона тяжелых нефтей. В процессе окисления гудрона в окислительных колоннах, от гудрона с газами окисления отделяется так называемый черный соляр, который может использоваться в качестве печного топлива. Количество черного соляра очень сильно зависит от состава сырья.

Таблица 2: Материальный баланс установки УПБ-1 при получении битума дорожных марок высокосмолистого сырья в расчете времени окисления 8 часов

Принципиальная схема переработки

Описание принципиальной схемы переработки

Сырьё (гудрон) подаётся насосом в блок рекуперации, где нагревается в теплообменных аппаратах за счёт тепла выходящего из блока окисления битума. После сырье направляется в печь, где нагревается до температуры начала окисления 220-260 С. Затем сырье, поступает на окисление в предокислитель и затем в окислительные колонны. Готовый битум из окислительных емкостей поступает в товарно-сырьевой парк или в технологические емкости расположенные рядом с установкой. В процессе окисления вместе с газами окисления из гудрона выделяется черный соляр, который поступает в блок охлаждения и сепарации и далее в продуктовые емкости.

В зависимости от схемы переработки (непрерывная или полу-периодическая) битум охлаждается в процессе откачки через теплообменный аппарат при помощи теплофикационного масла, которое может использоваться для обогрева трубопроводов подаваемое в рубашки вместо пара.. Отсутствие прямого контакта битум-гудрон позволяет избежать всплесков температур на линии гудрона связанных с периодической откачкой битума из буферных емкостей.

Читайте также:  Установка win 10 на диск mbr

Требования к сырью

Производство битума является одним из наиболее сложных процессов с точки зрения технологии. В процессе используется кислород для окисления гудрона и от тонкости регулирования зависит качество получаемого битума.

Для производства наиболее распространенной марки битума – дорожного подходит не каждый гудрон. Требуется, чтобы в сырье содержалось малое количество парафинов и высокое количество смол, только при этом соотношении возможно достижение необходимых характеристик для сертификации готовой продукции. Это объясняется тем, что парафины не способны окисляться или как то видоизменяться и их присутствие ухудшает соотношение основных параметров битума.

При получении других марок битумов(строительных, кровельных, изоляционных) количество парафинов в сырье не так влияет на качество получаемых продуктов.

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