Лекція 18 Виробництво бітуму, технічного вуглецю й інших продуктів Бітумна установка безперервної дії колонного типу

Бітумна установка безперервної дії колонного типу призначена для одержання окислених нафтових бітумів. Як сировина служать гудрони, напівгудрони, асфальти деасфальтизации нафтових залишків, залишки термічного крекінгу і їхньої суміші, а для важких нефтей — мазуты (залишки вище 350 °С). Продуктами є дорожні, будівельні, покрівельні й спеціальні грузлі-бітуми з температурою розм'якшення (по КиШ) до 130 °С и глибиною проникання голки при 25 °С (100 г, 5 с) до 0.

Дорожні бітуми грузлі виробляють дев'яти марок (ДЕРЖСТАНДАРТ 22245—76) із глибиною проникання голки при 25 °С у межах (40—300)-0,1 мм і при ПРО°З вище 13-0,1 мм, температурою розм'якшення вище 33 ^ос (по КиШ), розтяжністю при 25 °С вище 40 див, температурою крихкості нижче мінус 10 °С. Будівельні бітуми випускають трьох марок (ДЕРЖСТАНДАРТ 6617-76), покрівельні-трьох марок (ДЕРЖСТАНДАРТ 9548-74), спеціальні ізоляційні також трьох марок (ДЕРЖСТАНДАРТ 9812-74), спеціальні бітуми для лакофарбових продуктів, шинної, електротехнічної й іншої галузей (ДЕРЖСТАНДАРТ 21822-76).

Вихід дорожніх окислених грузлих бітумів на сировину (гудрон) близько 98 % (мас.), будівельних 94-96 % (мас.).

Установка включає наступні основні секції: підготовки сировини до необхідної температури (при переробці гудрон а, що надходить безпосередньо з вакуумної установки, необхідно його охолодження до необхідної температури з використанням тепла на нагрівання нафти в теплообмінниках); окислювання в колонах (реактори колонного типу безперервної дії); конденсації пар нафтопродуктів, води, низькомолекулярних альдегідів, кетонов, спиртів і кислот, а також їхнє охолодження; спалювання газоподібних продуктів окислювання. Технологічна схема установки представлена на мал. XI 1-1.

Сировина - гудрон - з низу вакуумної колони подається в теплообмінники 1 і далі надходить у верхню частину окисної колони 4 (на 1 м нижче рівня продукту). У низ окисної колони компресором 3 через повітряний ресивер 2 \ подається стиснене повітря (через маточник). Гудрон рухається долілиць, а повітря наверх, і при їх тісному ' контакті протікає процес окислювання сировини. У ре- { зультате окислювання масла переходять у смоли, з смоли - в асфальтены. Кисень повітря, взаимо- г діючи з воднем, що втримується в сировину, про- т. роззує водяні пари. Зростаюча втрата водо- t роду супроводжується полімеризацією сировини і його до згущенням. Основна кількість кисню несеться з газами, що йдуть, у вигляді пар води й у меншій кількості - у вигляді диоксида й оксиду вуглецю е або інших сполук.

Хімічно зв'язаний кисень в окисленому т бітумі розподіляється в такий спосіб: від 40 до 60 % (мас.) у вигляді сложноэфирных груп г ( -COOR),інша кількість приблизно нарівно п: між гідроксильними ( -ВІН), карбоксильными t( < -СООН) і карбонільними (=З) групами.

Предусматривается можливість подачі води на вус верхню парову частину колони для знімання тепла й реакції додатково до зниження темпеоатупы м'

Із сировини на вході в колону й використання тепла з реакції на нагрівання сировини. На верх колони можна До також подавати водяна пара для зниження концен-до трации кисню в газоподібних продуктах. Отра-Е ботанный повітря, газоподібні продукти окислювання д залишають колону зверху й надходять у нижню частину конденсатора змішання 9. Суміш рухається знизу нагору назустріч воді, крторая конденсує i частина пар нафтопродуктів, води й пар киснуло-; родсодержащих сполук. Конденсат з низу конденсатора 9 віддаляється, а нафтопродукти у вигляді так ; називаного «чорного соляру» уловлюються в ло-; вушке або безпосередньо з апарата насосом 8 | откачиваются в збірник палива. Чорний соляр використовується як компонент топкового мазуту. Несконденсована частина - азот, оксид і диоксид вуглецю, сліди кисню - надходить у топлення 10 на спалювання. димові гази, Що Утворяться, через витяжну трубу виводяться в атмосферу.

Готовий бітум насосом 5 забирається з низу окисної колони 4 через теплообмінники 6 бітум - нафта й апарат повітряного охолодження 7 в' битумораздаточники. Для підвищення адгезионных властивостей дорожніх бітумів можна вводити активний^-активні-активні-активні-поверхнево-активні речовини до 5 % (мас,) - дозування в потоці, потім його змішання в потоці й мішалці (на схемі не показане).

На установці є пристрої для автоматичного регулювання витрати сировини, тиску й витрати стисненого повітря, температури й рівня рідкої фази в окисній колоні, а також прилади й засоби для контролю й реєстрації температури продуктів у трьох крапках окисної колони, сировини, що надходить в окисну колону, і товарного бітуму після апарата повітряного охолодження.

Передбачено варіант роботи установки із прийомом сировини до переробки з резервуара. У цьому випадку сировина підігрівається до необхідної температури в змійовику печі.

Якщо необхідно одночасне вироблення бітумів різних марок, на установці монтують до п'яти окисних колон, що працюють самостійно. На кожній колоні одержують товарний бітум відповідної марки. Інші секції установки - підготовка сировини, конденсація пар і спалювання газоподібних продуктів окислювання - можуть бути загальними.

Для захисту навколишнього середовища передбачена пекти для дожига несконденсованих газоподібних продуктів окислювання, установлюють апарати повітряного охолодження. Для безпеки експлуатації установки передбачають пристрої автоматичного блокування, за допомогою яких процес окислювання припиняється (припиняється подача стисненого повітря) у наступних випадках: перевищення понад припустиму температуру (270 °С) рідкої фази в окисній колоні; зниження менш 15 °С різниці температури між рідкою й паровою фазами; перевищення поверх норми (4—5 % мас.) змісту кисню в газоподібних продуктах окислювання й збільшення тиску в окисній колоні понад припустимий. Передбачається також монтаж на окисній колоні вибухового й запобіжного клапанів і подача при необхідності водяної пари в цю колону.

Технологічний режим установки:

Температура в колоні, °З сировини (на вході) рідкої фази (у нижній частині) те ж, у середній частині у верхній частині (газовий простір) Температура товарних бітумів на виході з холодильника, °З Тиск надлишкове в колоні, Мпа Питома витрата стисненого повітря на окислювання, м3/т сировини для одержання дорожнього бітуму марки БНД 60/90 для одержання дорожнього бітуму марки БНД 40/60 для одержання будівельного бітуму марки БН 70/30 для одержання будівельного бітуму марки БН 90/10 Витрата сировини, т/ч Тривалість перебування сировини в зоні реакції (тривалість окислювання), год для дорожнього бітуму марки БНД 60/90 для дорожнього бітуму марки БНД 40/60 для будівельного бітуму марки БН 70/30 для будівельного бітуму марки БН 90/10 Припустима швидкість руху пар у вільному перетині колони, м/с Зміст кисню в газооброзных продуктах окислювання, % (мас.)

140-200 240-270 240-270 180-210 180-220 0, 005-0,30 35-60 60-80 80-120 120-200 20-60 1, 0-2,0 1, 5-2,5 2, 5-3,0 3-4 Не більше 0,2 0, 2-4,0