- •Общая характеристика производственного объекта
- •Характеристика исходного сырья, материалов, реагентов, полуфабрикатов и готовой продукции
- •Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта
- •Теоретические основы процесса
- •Описание технологического процесса
- •Описание технологической схемы
- •3.3.1 Схема первой технологической линии
- •3.3.2 Схема второй технологической линии
- •3.3.3 Описание схемы узла компремирования и подачи сжатого технологического воздуха на окисление
- •3.3.4 Описание схемы утилизации газов окисления
- •3.3.5 Описание схемы отгрузки товарных продуктов
- •3.3.6 Описание схемы теплоносителя
- •3.3.7 Описание схемы аварийного освобождения
- •3.3.8 Описание схемы топливного газа
- •3.3.9 Описание схемы факельной системы
- •3.3.10 Описание схемы прокачки
- •3.3.11 Описание схемы газоуравнительной системы
- •3.3.12 Описание схемы подачи раствора присадки пмс-200а
- •3.3.13 Описание схемы сброса с предохранительных клапанов
- •3.3.14 Описание схем дренажа и локальной очистки стоков
- •3.3.15 Описание системы воздуха кип
- •3.3.16 Описание системы пено- и водотушения
- •3.3.17 Система электрообогрева технологических трубопроводов
- •Нормы технологического режима
- •Контроль технологического процесса
- •Аналитический контроль технологического процесса
- •Перечень блокировок и сигнализаций
- •5.3 Возможные инциденты, аварийные ситуации, способы их предупреждения и устранения
- •Основные положения пуска и остановки производственого объекта при нормальных условиях. Особенности остановки и пуска в зимнее время
- •Основные положения подготовки установки к пуску
- •Пуск компрессора кип и а, прием на установку воздуха кип и а
- •Прием водяного пара на установку
- •Прием электроэнергии на установку
- •Прием технического воздуха на установку
- •Прием инертного газа (азота) на установку
- •Прием оборотной воды на установку
- •Прием речной воды на установку
- •Прием вспомогательных материалов
- •Пуск системы теплоносителя
- •Включение системы электрообогрева
- •Обкатка оборудования
- •Пуск установки по первой технологической линии
- •Пуск второй технологической линии
- •При пуске установки по второй технологической линии необходимо обеспечить соблюдение режима работ.
- •При несоблюдении режима выполнения пусковых работ возможны следующие последствия их нарушения:
- •Отгрузка товарного битума
- •Остановка установки
- •Особенности пуска, эксплуатации и останова установки в зимнее время
- •Безопасная эксплуатация производства
- •Характеристика опасностей производства
- •7.1.1 Характеристика пожаро-, взрывоопасных и токсических свойств сырья, полупродуктов, готовой продукции и отходов производства
- •7.1.2 Классификация по взрывоопасности технологических блоков
- •7.1.3 Взрывопожарная и пожарная опасность, санитарная характеристика производственных зданий, помещений, зон и наружных установок
- •Защита технологических процессов и оборудования от аварий
- •Меры безопасности при эксплуатации производства
- •7.4.1 Требования безопасности при пуске и остановке технологических систем и отдельных видов оборудования, вывода их в резерв, нахождении в резерве и при вводе из резерва в работу
- •7.4.2 Перечень оборудования, которое необходимо продувать инертным газом при пуске в работу (перед заполнением гж, гг, лвж)
- •7.4.3 Пожарная безопасность производства
- •Методы и средства защиты работающих от производственных опасностей
- •Меры безопасности при ведении технологического процесса
- •7.6.1 Безопасные методы обращения с пирофорными отложениями и другими продуктами, способными к разложению с взрывом
- •7.6.2 Способы обезвреживания и нейтрализации продуктов производства при разливах и авариях
- •7.6.3 Средства индивидуальной защиты работающих
- •7.6.4 Возможность накапливания зарядов статического электричества, их опасность и способы нейтрализации
- •7.6.5 Безопасный метод удаления продуктов производства из технологических систем и отдельных видов оборудования
- •7.6.6 Основные потенциальные опасности применяемого оборудования и трубопроводов, их ответственных узлов и меры по предупреждению аварийной разгерметизации технологических схем
- •7.6.7 Требования безопасности при складировании и хранении сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, обращении с ними, а также при установке и перевозке готовой продукции
- •Отходы, образующиеся при производстве продукции, сточные воды, выбросы в атмосферу, методы их утилизации, переработки
- •Меры по снижению негативного воздействия на окружающую среду
- •Твердые и жидкие отходы
- •Сточные воды
- •Выбросы в атмосферу
- •Нормы и требования, ограничивающие вредное воздействие процессов производства и выпускаемой продукции на окружающую среду
- •Краткая характеристика технологического оборудования, регулирующих и предохранительных клапанов
- •Краткая характеристика технологического оборудования
- •Краткая характеристика регулирующих и отсечных клапанов
- •Краткая характеристика предохранительных клапанов
- •Перечень обязательных инструкций, нормативной и технической документации
- •Технологическая схема производства продукции: графическая часть, компановка оборудования по объектам
- •11.1 Графическая часть
- •11.2 План расположения аппаратуры и оборудования, вводов и выводов основных материалопроводов
- •Зоны, электрооборудование и вид защиты
Описание технологического процесса и технологической схемы производственного объекта
Теоретические основы процесса
Битумы представляют собой сложную смесь высокомолекулярных углеводородов нефти и их гетеропроизводных, содержащих кислород, серу, азот и металлы (ванадий, железо, никель, натрий и др.). Элементный состав битумов следующий (% масс.): углерода 80-85, водорода 8,0 -11,5, кислорода 0,2 - 4,0 , серы 0,5 - 7,0 , азота 0,2 - 0,5.
Компоненты битумов получают из нефтяных остатков: гудронов, полугудронов и тяжелых мазутов. Химическое изменение состава нефтяных остатков осуществляется в процессе окисления кислородом воздуха.
В виду сложного строения высокомолекулярных углеводородов, в производстве битумов химизм процесса окисления представляют по изменению соотношения основных групп нефтяных остатков: масел, смол и асфальтенов.
В процессе окисления нефтяных остатков в результате протекания параллельно-последовательных реакций, в том числе присоединения, крекинга и уплотнения, а также за счет отгона образующихся легких фракций изменяется соотношение масел, смол и асфальтенов, и изменяется консистенция продукта. Основная часть кислорода идет на образование воды, 10-20% на образование углекислого газа, и незначительная часть на образование кислородсодержащих соединений.
Основное количество кислорода (60%) связывается в битуме в сложноэфирные группы, остальные 40% распределены примерно поровну между гидроксильными, карбоксильными и карбонильными группами.
Реакции окисления остаточного нефтяного сырья идут в основном по цепному механизму и сопровождаются экзотермическим эффектом, с выделением 9200±920 кДж тепла на 1 кг вступившего в реакцию кислорода.
Процесс окисления проводится в гетерогенных условиях и его эффективность в значительной степени зависит от поверхности раздела реагирующих фаз.
Увеличение поверхности раздела реагирующих фаз позволяет уменьшить время окисления, и в окислительных аппаратах колонного типа достигается применением диспергаторов.
Основными факторами влияющими на процесс окисления и качество окисленного битума являются природа сырья, температура окисления и расход воздуха.
Природа сырья. В зависимости от природы сырья меняется качество окисленного битума и, прежде всего зависимость «температура размягчения - пенетрация». При одной и той же температуре размягчения, пенетрация и растяжимость битумов, полученных окислением остатка из одной и той же нефти, зависят от содержания масел в остатке. Пенетрация тем меньше, а растяжимость тем больше, чем выше глубина отбора масляных фракций из мазута.
На свойства битумов влияет состав сырья. Так, повышенное содержание твердых парафинов (выше 3 % вес.) в сырье понижает растяжимость битумов, а в ходе процесса приводит к повышению расхода воздуха и продолжительности окисления.
Температура. При окислении остатков протекает множество реакций, температурные коэффициенты констант которых различны. Температура неодинаково ускоряет различные процессы, поэтому получаются разные по составу и свойствам битумы. Повышение температуры реакции сопровождается приростом температуры размягчения битума в единицу времени вследствие как увеличения скорости реакции, так и более интенсивного отгона барботируемым воздухом легких фракций.
С повышением температуры увеличиваются также константы диффузии и уменьшается поверхностное натяжение, возрастают размеры пузырьков газа вследствие уменьшения вязкости жидкой фазы, преобладают побочные реакции, не способствующие росту температуры размягчения окисленных битумов (происходят преимущественно реакции дегидрирования с образованием высокомолекулярных асфальтенов и более жестких структур). В результате многие битумы, полученные при высокой температуре, характеризуются низкой пенетрацией. По мере повышения температуры процесса ее влияние на скорость реакции постепенно понижается.
С повышением температуры доля кислорода в окисленном битуме снижается. Также возрастает доля кислорода, участвующего в образовании воды. Оптимальной является температура 250°С. С повышением температуры выше этого значения температура размягчения и температура хрупкости битума повышаются, а пенетрация, растяжимость, теплостойкость и интервал пластичности окисленных битумов понижаются. При увеличении температуры выше 270 °С понижается степень использования кислорода воздуха.
Расход воздуха. Расход сжатого воздуха, степень его диспергирования и распределения по сечению окислительной колонны существенно влияют на интенсивность процесса и свойства битумов. Увеличение расхода воздуха до определенного предела при прочих равных условиях ведет к пропорциональному повышению скорости окисления; последняя определяется температурой процесса, конструкцией окислительной колонны и природой исходного сырья.
Битумы, окисленные в короткий промежуток времени, имеют более высокую пенетрацию, чем битумы той же температуры размягчения, окисленные при небольшом расходе воздуха и при большей продолжительности окисления.
Конечной стадией получения товарных битумов является компаундирование окисленного битума с неокисленным остатком и пластификаторами дистиллятного или остаточного происхождения. Компаундирование позволяет оптимизировать соотношение масел, смол и афсальтенов в битумах и улучшить их стабильность, хрупкость и другие свойства.