книги / 46

Секция 2

Технология переработки нефти, газа и нефтехимического синтеза

ÓÄÊ 665.637.8

А.А. Абишев, С.Х. Загидуллин

Пермский государственный технический университет

СОВРЕМЕННЫЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ СПОСОБЫ УЛУЧШЕНИЯ РАБОТЫ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ КОЛОНН ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЕБИТУМОВ

Представлены последние отечественные технические решения в области инженерного оформления процесса непрерывного производства нефтяного окисленного битума в колонных аппаратах. Даны описания приведенных конструкций и сведения об их промышленном внедрении.

Âпоследнее время при производстве нефтяных окисленных битумов в качестве аппаратов для совмещения сырья и оксиданта – кислорода воздуха – все большее распространение получают пустотелые колонны. Они представляют собой цилиндрические сосуды, оборудованные патрубками для подачи сырья, пара, выхода газообразных и жидких продуктов окисления, входа циркуляционного потока. Внутри колонны размещаются различные устройства для распределения и диспергирования воздуха.

Âсвязи с увеличением темпов дорожного, гражданского и промышленного строительства актуальной становится проблема повышения производительности битумных установок и улучшения качества получаемого продукта. Ряд ведущих специалистов в этой области выделяют один из наиболее действенных способов ее решения [1, 2], который заключается в совершенствовании гидродинамики взаимодействия газовой и жидкой фаз в аппаратах окисления за счет увеличения межфазной поверхности контакта реагентов. Достижение подобного результата без значительных капитальных вложений возможно на базе модернизации существующих окислительных колонн.

Âданной работе рассмотрены последние отечественные инже- нерно-технические разработки, позволяющие улучшить основные

123

показатели процесса получения битума и представляющие интерес при реконструкции существующих и строительстве новых установок окисления нефтяных остатков.

потоков обеспечивается поддержание относительно низкой температуры в газовом пространстве, исключающей его закоксовывание, и относительно высокой температуры в реакционной зоне, за счет чего практически полностью используется кислород воздуха.

Более эффективной модификацией данной конструкции является вариант с тремя разделенными секциями [5], помимо двух вышеназванных добавляется отдельная зона – зона диспергирования. Такое решение позволяет избежать образования коксовых отложений и в нижней части аппарата.

Прием секционирования также использован в конструкции окислительной колонны ООО «Доркомплект», г. Пермь (рис. 2) [6].

В данном случае реактор разделен на четыре зоны. Зона смешения 1, в которую подается свежее сырье, находится в средней части аппарата. Она представляет собой пространство между разнесенными по его высоте устройствами пленочного окисления 2 – насадкой, состоящей из вертикально ориентированных стальных пла-

124

объем газа, который подводится к патрубку 7. В результате диспергированная воздушно-сырьевая смесь через конфузор 8 попадает в пенную зону 9, ограниченную корпусом кавитационно-вихревого аппарата 10, где происходит коалесценция части пузырьков. Далее полученная пена поступает в зону реакции.

Готовый окисленный продукт выводится сбоку реактора на расстоянии 2/3 его высоты от нижнего днища. Отработанные газы окисления выводятся из аппарата через верхний патрубок.

В газожидкостном реакторе ТОО «Нефтехимстарт» и ТОО «Научно-исследовательский центр по нефтехимическим технологиям» (г. Ярославль) (рис. 4) [8] ин-

верхнего среза циркуляционной трубы, а нижний – в ее верхней части. Здесь с целью дополнительной интенсификации газожидкостного контакта установлены насадочные элементы 7.

Под смесителем находятся диски-отбойники 8. Готовый битум выводится из бокового «кармана» 9, предотвращающего попадание газовой фазы в продуктовый трубопровод.

126

Специалистами ООО «ВОКСТЭК» (г. Москва) и ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» на основе струйной техники разработан аппарат окисления гудрона (рис. 5) [9], использующий энергию входящих в него потоков для улучшения процесса перемешивания реагентов, организации циркуляции и повышения степени диспергирования фаз.

Сырье в колонну подается через сопло 1, установленное в ее верхней части инжектора 2, который посредством трубопровода 3 соединен с газовым пространством. Эжектируемые газы окисления и сырье, проходя через камеру смешения 4, диффузор 5 и отражатель 6, поступают в реакционное пространство. За счет такой организации циркуляции газов окисления обеспечивается более полное

127

внедрения более рациональных схем ввода исходных реагентов и вывода продуктов, а также установки внутренних устройств, интенсифицирующих контакт газа и жидкости, в отдельных случаях использованием внешней циркуляции жидкости насосом.

Очевидно, что применение приведенных технических решений позволит получать продукцию с улучшенными качественными показателями, скажется на снижении содержания кислорода в отходящих газах, приведет к общей интенсификации процесса.

Список литературы

1.Современные устройства совмещения сырья и воздуха на установках получения окисленного битума / Н.Ю. Белоконь [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. – 1999. – ¹5.

2.Современные конструкции аппаратов окисления нефтяных остатков / Н.Ю. Белоконь [и др.] // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2000. – ¹9.

3.Окислительная колонна битумной установки / Л.Г. Груцкий [и др.] // Химия и технология топлив и масел. – 2000. – ¹6.

4.Опыт реконструкции битумной установки / А.А. Касьянов [и др.] // Химия и технология топлив и масел. – 1999. – ¹4.

5.Пат. 2246522 РФ, МПК С 10 С 3/04. Способ получения битума / Грудников И.Б. – Заявл. 22.12.2003; опубл. 20.02.2005. – Бюл. ¹5.

6.Пат. 2182922 РФ, МПК С 10 С 3/04. Способ получения нефтяного битума и установка для его осуществления / Лобанов В.В., Ануфриев Ю.В. – Заявл. 03.07.2001; опубл. 27.05.2002. – Бюл. ¹12.

7.Пат. 2281155 РФ, МПК В 01 J 10/00. Газожидкостной реактор / Хафизов Ф.Ш. [и др.]. – Заявл. 01.04.2005; опубл. 10.08.2006. – Бюл. ¹22.

8.Пат. 2095134 РФ, МПК В 01 J 10/00. Газожидкостной реактор / Комаров С.М. [и др.]. – Заявл. 05.03.1996; опубл. 10.11.1997. – Бюл. ¹26.

9.Пат. 2203132 РФ, МПК В 01 J 10/00. Реактор для окисления нефтепродуктов / Яковлев С.П. [и др.]. – Заявл. 21.11.2001; опубл. 27.04.2003. – Бюл. ¹10.

Получено 11.06.2008

ÓÄÊ 665.637.8

А.С. Ширкунов, А.В. Кудинов, В.Г. Рябов, А.Н. Нечаев*, А.С. Дегтянников*, С.В. Слобода

Пермский государственный технический университет,

*ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез»

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО ПРОИЗВОДСТВА БИТУМОВ ОКИСЛЕНИЕМ

Исследовано влияние состава и расхода сырья, температуры реакции и удельного расхода воздуха на качество получаемого окисленного битума в колонных аппаратах непрерывного действия с использованием данных по мониторингу работы промышленной установки производства битумов окислением 19-10 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Предложена математическая модель, описывающая изменение температуры размягчения и пенетрации продукта в зависимости от технологиче- ских параметров работы установки. Оценена возможность применения данной модели для управления качеством товарного битума.

С ростом интенсивности движения на автомобильных дорогах возрастают и требования к качеству асфальтобетонов, а значит, и к дорожным нефтяным битумам, которые являются связующим в данных материалах и определяют многие из его свойств. В связи с этим задача поддержания параметров качества битумного вяжущего на стабильном уровне является весьма актуальной.

Существенную помощь при ее решении может оказать использование математического моделирования для описания процесса окисления тяжелых нефтяных остатков – основного способа производства нефтяных битумов в России.

Имеющиеся в литературе математические модели процесса полу- чения окисленного битума удовлетворительно описывают лишь периодический способ производства битума в кубах [1]. В связи с этим возникла необходимость в изучении влияния как состава сырья, так

129

и технологических параметров процесса на качество получаемого битума в промышленных колоннах непрерывного окисления. Обобщение этих зависимостей в единой математической модели непрерывного процесса окисления в колонном аппарате позволит спрогнозировать основные показатели качества битума на основе данных по расходам сырьевых компонентов, расходу воздуха и другим параметрам работы колонны и, как следствие, даст возможность оперативно управлять ка- чеством продукта, поддерживая его на постоянном уровне при изменяющихся составе сырья и загрузке колонны.

Для достижения поставленной задачи были использованы данные, полученные при мониторинге работы окислительных колонн как частичного заполнения (С-2), так и полного заполнения с выносным сепаратором (К-5 и С-1) установки 19-10 ООО

«ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Сырьем при этом служил компаунд, содержащий в своем составе не менее 45 % гудрона утяжеленного фракционного состава с вязкостью при 80 °С от 70 до 160 с, при выпуске битума марки БНД 90/130.

В качестве основы была использована математическая модель, разработанная для лабораторного полупериодического реактора окисления [2]. При построении математической модели были приняты следующие приближения:

–окислительная колонна является реактором идеального смешения;

–свойства компонентов сырья окисления (слопа, гудрона, асфальта деасфальтизации) не изменяются во времени (для расчетов используются усредненные значения температур размягчения и пе-

нетрации при 25 °С данных компонентов);

– в расчете применяются экспериментальные значения температуры в колонне.

Обработка полученных в ходе мониторинга данных позволила предложить математическую модель, описывающую зависимость температуры размягчения и пенетрации при 25 °С битума, покидающего колонну, от состава и расхода сырья, температуры в аппарате, расхода воздуха, уровня в аппарате (в колонне С-2 либо выносном сепараторе С-1) и остаточного содержания кислорода.

Сущность предлагаемой математической модели иллюстрируется рисунком и состоит в том, что работа окислительной колонны непре-

130