содержание      ..     12      13      14      15     ..

2.8 Производство битумов

Общие сведения

Целью процесса является получение битумов. Проведение процесса заключается в окислении сырья кислородом воздуха (тяжелые остатки переработки нефти, их смеси с различными экстрактами, смолами или другими тяжелыми продуктами нефтепереработки) до битума. Реакция протекает по радикальному механизму в двух основных направлениях при температуре 180 - 300 °С, расходе воздуха 2,8-5,5 м3/(м2*мин) и давлении 0,3 - 0,8 Мпа:

На протекание процесса окисления существенное влияние оказывают следующие факторы:

1) Природа сырья (Чем больше содержаниие в исходной нефти асфальтосмолистых компонентов, чем выше отношение асфальтенов к смолам и меньше содержание твердых парафинов, тем выше качество получаемых битумов).

2) Исходная условная вязкость гудрона, зависящая от содержания в нем масел, смолистых соединений и асфальтенов.

3) Температура окисления (Чем выше температура, при которой проходит процесс окисления, тем больше реакция идет по линии образования асфальтенов, карбенов, карбоидов).

4) Расход воздуха (Увеличение расхода воздуха до определенного предела ведет к пропорциональному повышению скорости окисления).

5) Давление в зоне реакции (Повышенное давления в зоне реакции сокращает продолжительность окисления, улучшает диффузию кислорода в жидкую фазу, в результате увеличивается интервал пластичности получаемых битумов).

6) Подогрев сжатого воздуха, подаваемого на окисление.

7) Уровень жидкой фазы в окислительной колонне (Увеличение столба жидкости в окислителе повышает температуру размягчения битума и эффективность процесса).



Продукты

Основными продуктами являются дорожные и строительные битумы, побочными продуктами - газы окисления, жидкий отгон («черный соляр»).

Таблица 2.20 - Материальный баланс процесса окисления гудрона в пустотелой колонне

Технологические схемы процесса

Окисление гудрона до битума путем продувки воздуха через слой жидкости осуществляется в окислительных аппаратах различного типа:

а) кубах (из-за низкой производительности, высокой металлоемкости и повышенной пожароопасности применение окислительных кубов неэкономично и бесперспективно);

б) необогреваемых трубчатых (змеевиковых) реакторах (предпочтительно для производства строительных битумов);

в) производство битумов методом окисления с применением в качестве окислительного аппарата трубчатого реактора;

г) пустотелой колонне. На рисунке 2.25 представлена технологическая схема установки по окислению гудрона в битумы.

Рисунок 2.25 - Технологическая схема установки по окислению гудрона в битумы

 

Гудрон с установок АВТ через регулирующий клапан подается в реактор К-1, где происходит его окисление кислородом воздуха. Воздух в колонну подается через влагоотделитель Е-2. Не вступивший в реакцию воздух, газообразные и жидкие продукты окисления поступают в среднюю часть колонн К-2, работающую как выносная секция сепарации, где происходит отделение газообразной фазы от жидкой. Газовая фаза (легкие продукты окисления, не вступивший в реакцию воздух и водяные пары) выводится с верха колонн К-2 и поступает в сепаратор КС-1, а затем на блок обезвреживания газов окисления. Битум из колонны К-1 поступает в колонну К-2 с температурой не более 290 °С. Битум с низа колонны К-2 откачивается насосом Н-2, Н-3 в битумораздаточники битумной эстакады. Температура битума при закачке в битумораздаточники должна быть в пределах 180-210 °С. Взрывобезопасность процесса окисления битума может быть обеспечена либо путем поддержания температуры поверхности жидкой фазы ниже безопасной, либо путем поддержания концентрации кислорода ниже допустимой (в горячих газах не более 8%, в охлажденных газах окисления не более 10%).

Комбинированное применение на одной битумной установке реакторов двух типов позволяет одновременно получать разные марки битумов и более полно использовать тепло реакции и отходящих потоков.

Аппаратура и оборудование

Окислитель колонного типа имеет диаметр 3358 мм и высоту 23200 мм. Диаметр более 3,5 м нецелесообразен, так как в большом сечении трудно осуществить равномерное диспергирование воздуха. Воздух вводится через маточник в нижней части аппарата, продукт подается в середину колонны и выводится снизу (рисунок 2.26).

Рисунок 2.26 - Окислитель колонного типа. 1 - корпус; 2 - штуцер для ввода гудрона; 3 - штуцер для ввода воздуха с распределителем; 4 - штуцер для вывода продукта; 5 - штуцер для вывода газов окисления

В последние годы на некоторых НПЗ проведена модернизация и переобвязка действующих окислительных колонн с целью повышения степени использования кислорода воздуха при получении высокоплавких битумов. Сюда следует отнести создание колонн с внутренним или наружным разделением зон реакции и сепарации и колонн с квенчинг-секцией (рисунок 2.27).

Технико-экономические показатели процесса окисления с квенчинг-секцией превосходят соответствующие показатели, характерные для других окислительных аппаратов.

Трубчатый реактор- аппарат с вертикально расположенными трубками, соединенными «калачами» в непрерывный змеевик. Окисление в реакторе протекает в условиях интенсивного перемешивания сырья с воздухом за счет высоких скоростей реакционной смеси. Вертикальное расположение труб препятствует расслоению газовой и жидкой фаз, следовательно, улучшает условия их контакта (рисунок 2.28).

Рисунок 2.27 - Схемы модернизационных колонн: с одной и двумя квенчинг-секциями; с ситчатыми тарелками; с перемешивающим устройством; с внутренним стаканом

Рисунок 2.28 - Двухпоточный четырехсекционный трубчатый реактор, реакционные трубы; 2 - кожух; 3 -распределительный воздушный короб; 4 - вентилятор; 5 - опорные конструкции

Съем тепла, выделяющегося при окислении, производится воздухом, подаваемым вентиляторами. Для обеспечения направленного движения воздуха трубы реактора помещают в общий металлический кожух (для реактора с трубами диаметром 150 мм) либо каждую трубу отдельно помещают в кожух (для реактора с трубами диаметром 200 мм).


 

содержание      ..     12      13      14      15     ..