Способ получения битума из малосернистых, и/или сернистых, и/или высокосернистых нефтей

 

Изобретение относится к области нефтехимии, а конкретно к способам получения битума из нефтей с различным содержанием серы. Способ получения битума из малосернистых, и/или сернистых, и/или высокосернистых нефтей включает термические и термодеструктивные технологические процессы переработки: электрообессоливания и обезвоживания нефти в электродегидраторах, атмосферно-вакуумной перегонки с выводом промежуточных продуктов: прямогонных бензиновых, керосиновых, дизельных, соляровых, веретенных, машинных фракций и гудрона, окисления гудрона и/или его смеси с асфальтом кислородом воздуха с использованием, по крайней мере, в процессе атмосферно-вакуумной перегонки в качестве теплоносителя пара, получаемого в парогенераторе, и образованием конденсата, по крайней мере, частично возвратного, в результате отбора теплоты, преимущественно при протекании технологических процессов перегонки нефти. Используемый в технологических процессах пар, по крайней мере, частично получают путем сжигания содержащегося в сырье попутного газа, и/или топливно-технологического газа термических процессов переработки нефти, и/или термодеструктивных процессов переработки нефти и/или промежуточных продуктов, который подают в сеть с температурой 50-70°С и давлением 3-5 кг/см², причем перед сжиганием газ подогревают до температуры не ниже 100°С, при этом 60-85% газа сжигают в печах технологических процессов, а 15-40% газа сжигают в парогенераторе с использованием в качестве воды возвратного конденсата с добавлением подогретой химически очищенной сырой воды, по крайней мере, в количестве, необходимом для возмещения невозвращаемого конденсата, при этом для подогрева химически очищенной сырой воды и/или исходной нефти используют остаточную теплоту отработанного в технологических процессах перегонки нефти пара, и/или парового конденсата, и /или выводимого из вакуумной колонны гудрона. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в повышении выхода продуктов в пересчете на используемое в процессе их получения топлива примерно на 3%, снижении энергозатрат за счет утилизации технологической теплоты на 2-3%, снижении энергозатрат за счет получения пара собственной выработки, себестоимость которого ниже стоимости приобретаемого вне производства битума пара до 50%, при одновременном обеспечении удовлетворения спроса потребителей в различных продуктах нефтепереработки рационального использования тепла отходящих потоков переработки и в улучшении экологической обстановки на месте производства за счет использования системы дожига газов окисления и сокращения потерь при сжигании газа на факеле. 16 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области нефтехимии, а конкретно к способам получения битума из нефтей с различным содержанием серы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения битума из малосернистых, и/или сернистых, и/или высокосернистых нефтей, включающий термические и термодеструктивные технологические процессы переработки: электрообессоливания и обезвоживания нефти в электродегидраторах, атмосферно-вакуумной перегонки с выводом промежуточных продуктов: прямогонных бензиновых, керосиновых, дизельных, соляровых, веретенных, машинных фракций и гудрона, окисления гудрона и/или его смеси с асфальтом кислородом воздуха с использованием, по крайней мере, в процессе атмосферно-вакуумной перегонки в качестве теплоносителя пара, получаемого в парогенераторе и образованием конденсата, по крайней мере, частично возвратного, в результате отбора теплоты, преимущественно при протекании технологических процессов перегонки нефти (см., например, Эрих В. Н. и др. Химия и технология нефти и газа. - Л.: Химия, Ленинградское отд., 1977 г., стр. 400 -415).

Недостатками известного способа являются высокая себестоимость продукции вследствие необходимости приобретения пара, используемого в технологических процессах производства битума вне процесса его производства, а также значительные потери тепла при сжигании попутного и топливно-технологического газа на факеле. Кроме того, последнее приводит к пониженному выходу целевого и промежуточных продуктов в расчете на используемое топливо и к ухудшению экологии.

Задачей настоящего изобретения является сокращение энергозатрат, повышение выхода продуктов, а также улучшение экологической обстановки в регионе.

Задача решается за счет того, что в способе получения битума из малосернистых, и/или сернистых, и/или высокосернистых нефтей, включающем термические и термодеструктивные технологические процессы переработки: электрообессоливания и обезвоживания нефти в электродегидраторах, атмосферно-вакуумной перегонки с выводом промежуточных продуктов: прямогонных бензиновых, керосиновых, дизельных, соляровых, веретенных, машинных фракций и гудрона, окисления гудрона и/или его смеси с асфальтом кислородом воздуха с использованием, по крайней мере, в процессе атмосферно-вакуумной перегонки в качестве теплоносителя пара, получаемого в парогенераторе, и образованием конденсата, по крайней мере, частично возвратного, в результате отбора теплоты, преимущественно при протекании технологических процессов перегонки нефти, согласно изобретению используемый в технологических процессах пар, по крайней мере, частично получают путем сжигания содержащегося в сырье попутного газа и/или топливно-технологического газа термических процессов переработки нефти и/или термодеструктивных процессов переработки нефти и/или промежуточных продуктов, который подают в сеть с температурой 50-70^oC и давлением 3-5 кг/см², причем перед сжиганием газ подогревают до температуры не ниже 100^oC, при этом 60-85% газа сжигают в печах технологических процессов, а 15-40% газа сжигают в парогенераторе с использованием в качестве воды возвратного конденсата с добавлением подогретой химически очищенной сырой воды, по крайней мере, в количестве, необходимом для возмещения невозвращаемого конденсата, при этом для подогрева химически очищенной сырой воды и/или исходной нефти используют остаточную теплоту отработанного в технологических процессах перегонки нефти пара, и/или парового конденсата, и/или выводимого из вакуумной колонны гудрона.

При этом получение гудрона могут проводить при температуре выхода мазута из вакуумной секции печи до 400^oC.

Используемый асфальт могут получать деасфальтизацией гудрона жидким пропаном при соотношении пропан: сырье, равном (5-8):1, температуре 62-78^oC.

Окисление гудрона и/или смеси гудрона и асфальта кислородом воздуха могут проводить в колонных аппаратах непрерывного действия при температуре 180-300^oC с дожигом газов окисления в печи при температуре до 1000^oC путем сжигания содержащегося в нефти попутного газа и/или выделяемого в результате термодеструктивных процессов переработки нефти и/или промежуточных продуктов топливно-технологического газа.

Могут получать битумы дорожные марок БНД-40/60, и/или БНД-60/90, и/или БНД-90/130 с температурой размягчения не ниже соответственно 52^oC, 48^oC и 45^oC, и/или битумы строительные марок БН-50/50, и/или БН-70/30, и/или БН-90/10 с температурой размягчения не ниже соответственно 50^oC, 70^oC и 90^oC, и/или кровельные битумы, и/или изоляционные битумы, и/или битумы для заливочных аккумуляторных мастик, и/или битумы специальные для лакокрасочной, шинной и электротехнической промышленности марок А и/или Б с температурой размягчения соответственно 125-135^oC и 135-150^oC.

При окислении гудронов могут получать 97-98% дорожных битумов или 94-97% строительных битумов, а в качестве побочных продуктов - соляровый дистиллят и газы.

При производстве строительных битумов дополнительно могут проводить компаундирование на битумной смесительной установке или на месте использования битума путем смешивания окисленных битумов с экстрактами селективной очистки масляных дистиллятов.

Могут использовать сырую воду из проточного и/или непроточного водоема, причем нагрев химически очищаемой воды, осуществляемый за счет отбора тепла возвратного парового конденсата, производят до или после выполнения очистки сырой воды от взвесей и после очистки возвратного парового конденсата от масляных загрязнений, в частности воду из реки Урал с общей жесткостью 4,8 мг-экв/кг, общей щелочностью 3,4 мг-экв/кг, величиной pH 8,1 и содержанием железа 628 мг/кг, сульфатов (SO₄^-2) 1,78 мг-экв/кг, кремниевой кислоты 0,15 мг-экв/кг, кальция (Ca⁺²) 3,0 мг-экв/кг, магния (Mg⁺²) 1,8 мг-экв/кг и окисляемостью перманганатной 3,84-5,12 мг/кг по O₂, причем сырую воду на химическую очистку подают под давлением до 5 кг/см² на насосы сырой воды, по крайней мере, один из которых оставляют резервным, а затем прокачивают воду через два теплообменника с неподвижными трубчатыми решетками и подогревают воду до температуры 25-30^oC, причем, по крайней мере, в одном теплообменнике используют возвратный конденсат с температурой 80-85^oC, при этом количество сырой воды, пропускаемой через этот теплообменник, регулируют до захолаживания конденсата до температуры 25-35^oC, а остальную часть сырой воды пропускают через другой теплообменник и нагревают ее до температуры 25-30^oC за счет использования в этом теплообменнике в качестве теплоносителя теплофикационной воды, имеющей температуру отопительной воды в соответствии с сезоном, а после подогрева воду направляют на фильтрование в механические фильтры с двухслойной загрузкой кварцевым песком и антрацитом и осуществляют удаление из воды взвешенных частиц до достижения водой прозрачности не менее 40 см, а затем осветленную воду подают на фильтры водород-катионитовые с "голодной" регенерацией, загруженные сульфоуглем, и осуществляют удаление из воды солей жесткости до 1-2 мг-экв/кг постоянной и разрушение бикарбонат иона со снижением только карбонатной щелочности до 0,7 мг-экв/кг и ионным обменом солей жесткости, щелочности, имеющихся в воде, и химическими реакциями с катионом водорода сульфоугля, после чего умягченную воду подают на предохраняющие фильтрат от проскоков кислотности буферные саморегулирующиеся фильтры, загруженные сульфоуглем, а затем воду направляют для удаления свободной углекислоты в декарбонизатор, загруженный кольцами Рашига, и осуществляют отделение воздуха с углекислым газом, который отводят в атмосферу, и декарбонизированной воды самотеком в бак, после чего эту воду насосами прокачивают через двухступенчатые натрий-катионитовые фильтры, в фильтрах первой ступени проводят удаление катионов жесткости до 0,1 мг-экв/кг, а во второй ступени осуществляют более глубокое удаление катионов жесткости Ca⁺², Mg⁺² до 0,01 мг-экв/кг и получают химически очищенную воду прозрачностью не менее 40 см, общей жесткостью 2-5 мг-экв/кг, содержанием железа в пересчете на Fe⁺³ до 300 мг/кг и величиной pH 8,0, после чего химически очищенную воду подают в баки, а затем насосами откачивают в парогенератор.

По крайней мере, в период паводка могут осуществлять предварительную очистку воды, которую проводят с использованием не менее двух осветлителей производительностью 250 м³/час, двух мешалок известкового молока емкостью 15 м³ каждая, двух мерников коагулянта по 10 м³ каждый, ячейки мокрого хранения извести, преимущественно известкового теста емкостью 100 м³, ячейки известкового молока емкостью 60 м³ и насосов-дозаторов и/или центробежных насосов с дополнительными регулирующими заслонками, а химическую очистку воды производят только с использованием натрий-катионитовых фильтров, в которых производят также регенерацию фильтрующего материала солевым раствором с концентрацией 6-8%.

Для химической очистки воды могут использовать механические фильтры в виде цилиндрических сосудов с внутренним антикоррозионным покрытием, преимущественно из эпоксидной смолы с двумя стальными днищами сферической формы, в верхнем из которых размещают штуцер подачи исходной воды и верхнее распределительное устройство, которое выполняют в виде лучей из полимерного материала для распределения воды по сечению фильтра, а на нижнем днище располагают дренажную систему в виде коллектора со щелевыми трубками из нержавеющей стали, по оси которых образованы отверстия, перекрываемые кожухами со щелями шириной 0,25-0,4 мм, причем в верхней части корпуса фильтра образуют люк для осмотра поверхности фильтрующего материала, а в нижней - лаз для монтажа и ремонта верхней и нижней дренажных систем, при этом на корпусе фильтра на уровне щелевых трубок располагают штуцер для гидроперегрузки, подводят к фильтру трубопроводы исходной воды, взрыхления, воздушник верхней и нижней дренажных систем, подсоединяют манометры на входе и выходе коллектора, пробоотборники и вентили, а фильтрующую засыпку выполняют двухслойной, состоящей из слоя кварцевого песка высотой 700 мм и объемом 6,4 м³ и слоя антрацита высотой 500 мм и объемом 4,6 м³, при этом производительность фильтров с учетом расхода воды на собственные нужды и приготовление регенерационных растворов составляет не менее 200 м³/час, скорость фильтрования при работе всех фильтров - не менее 7 м/час и максимальная во время взрыхляющей промывки - не менее 10 м/час при расходе на взрыхление сжатого воздуха 5 м³/час и давлении до 1,5 кгс/см²; используют водород-катионитовые фильтры с площадью фильтрования не менее 7 м², диаметром не менее 3000 мм и высотой загрузки сульфоуглем, равной 2500 мм, причем фильтр оснащают верхним распределительным устройством, которое выполняют в виде лучевой, равномерно распределяющей поток воды по поверхности фильтрующего материала системы, а внутреннюю поверхность фильтра выполняют с гуммировочным покрытием из резины, при этом производительность фильтра составляет не менее 80 т/ч, а скорость фильтрования - не менее 13 м/час; используют саморегенерирующиеся буферные фильтры, загруженные сульфоуглем, с высотой слоя загрузки 2000 мм, с верхним распределительным устройством в виде "стакана в стакане", причем производительность одного фильтра составляет не менее 180 м³/час, а скорость фильтрования - не менее 25 м/ч; используют декарбонизатор с заполнением кольцами Рашига с нижним патрубком подвода воздуха, брызгоотделителем и патрубком отвода декарбонизированной воды, который соединяют с баком сбора этой воды емкостью не менее 400 м³, используют двухступенчатый натрий-катионитовый фильтр с верхним, состоящим из лучей, и нижним распределительными устройствами, причем первую ступень этого фильтра выполняют составной из трех фильтров диаметром 3000 мм и загружают фильтрующим материалом с высотой слоя 1900 мм для замещения катионов Ca⁺², Mg⁺² на катион водорода H⁺, при этом производительность фильтра составляет не менее 90 м³/час, а скорость фильтрования - не менее 25 м/час, и производят удаление катионов жесткости до 0,1 мг-экв/кг, а вторую ступень фильтра выполняют составной из двух фильтров диаметром 2600 мм, загружают фильтрующим материалом с высотой слоя 1200 мм, оснащают фильтр верхним распределительным устройством, при этом скорость фильтрования составляет не менее 34 м/час, и осуществляют удаление катионов жесткости Ca⁺², Mg⁺² до 0,01 мг-экв/кг, при этом во всех ионообменных фильтрах химической очистки воды на нижнем дренажном устройстве располагают подстилающий слой антрацита высотой, превышающей уровень расположения лучей с перфорацией не менее чем на 10 см.

Химически очищенную воду могут подавать в парогенератор с температурой 25-30^oC, причем часть химически очищенной воды направляют на охладители отбора проб непрерывной и периодических продувок котлов, а оттуда - в головку деаэратора, другую часть химически очищенной воды направляют в охладитель самотечного конденсата, в котором используют тепло конденсата, поступающего с установок предприятия, а выходящую из охладителя воду разделяют на два потока, один из которых, нагретый до 90^oC, подают в головку деаэратора, а другой подают на охладитель непрерывной продувки, используя тепло продувочных вод из сепаратора непрерывной продувки, а затем химически очищенную воду пропускают через охладитель выпара деаэратора, а затем подают ее в головку деаэратора и осуществляют барбатирование химически очищенной воды паром, нагревая ее до температуры, близкой к насыщению, и удаляют из воды газы O₂, CO₂, а сетевую теплофикационную воду подают на сетевые насосы, а затем через подогреватели сетевой воды - в теплосеть, при этом при ремонте подогревателей химически очищенной воды осуществляют переключение подогревателей сетевой воды на нагрев химически очищенной воды.

Пар из парогенератора по коллекторам могут подавать в паропроводы для технологических нужд, причем часть пара из коллекторов через редуцирующее устройство с давлением P = 4 кгс/см² подают на подогреватель сетевой воды, на подогреватель химически очищенной воды, на подогреватель топливного газа, на обогрев сепаратора топливного газа и в деаэраторы.

При наличии излишков отработанного пара, часть пара могут подавать на подогреватели химически очищенной воды и на подогреватели сетевой воды, а образовавшийся в них конденсат направляют в конденсаторные баки, откуда конденсаторными насосами откачивают на конденсатоочистку.

При работе подогревателя химически очищенной воды и подогревателей сетевой воды на редуцированном паре с котлов, по крайней мере, часть конденсата с температурой 90^oC могут направлять непосредственно в головку деаэратора для замещения эквивалентного количества нагретой химически очищенной воды.

Подогреватели сетевой и химически очищенной воды могут выполнять в виде блока пароводяного и водо-водяного теплообменников, причем вначале в пароводяном теплообменнике конденсируют пар, при этом уровень конденсата в теплообменнике поддерживают регулятором уровня, а затем конденсат направляют в водо-водяной теплообменник и переохлаждают его до температуры 80-90^oC, при этом химически очищенную или сетевую воду вначале пропускают через водо-водяной теплообменник, а затем через пароводяной.

В качестве парогенератора могут использовать паровую котельную, а возвратный конденсат из технологических процессов и паровой котельной по трубопроводам подают на распределительную гребенку, причем используют конденсат с общей жесткостью 100 мг-экв/кг, содержанием Fe в пересчете на Fe⁺³ до 180 мг/кг, содержанием кремния (SiO₂) до 350 мг/кг, содержанием масел до 80 мг/кг и величиной pH до 8,0, причем при несоответствии конденсата указанным параметрам его направляют в дренаж, из распределительной гребенки конденсат направляют последовательно в бак-отстойник и бак сбора отстоявшегося от нефтепродуктов чистого конденсата, причем по мере всплывания при отстое конденсата на поверхность частиц масла осуществляют сбор его с помощью улавливающей воронки, при этом в обоих баках поддерживают заданный объем жидкости за счет разности уровней переливных корыт - заполняющих патрубков, после чего чистый конденсат с содержанием нефтепродуктов 10-15 мг/кг с помощью насосов подают через узел регулирования, в котором распределяют потоки на технологическую обработку и взрыхление фильтров трех ступеней обезмасливания, на осветлительные фильтры, загруженные антрацитом, в которых производят удаление взвешенных механических частиц и нефтепродуктов до 4-5 мг/кг, после чего конденсат направляют на четыре сорбционных фильтра первой ступени, которые соединяют между собой параллельно, и загружают активированным углем, а затем - на четыре сорбционных фильтра второй ступени обезмасливания конденсата до содержания в нем масел не более 0,05 мг/кг, а затем обезмасленный конденсат с температурой 85^oC направляют в межтрубное пространство теплообменников, по которым пропускают холодную сырую воду, используемую для технологических нужд химводоочистки, и осуществляют охлаждение конденсата до температуры 40^oC, после чего направляют его в бак обезмасленного конденсата, откуда насосами прокачивают конденсат на обессоливающую установку, причем температуру обезмасленного конденсата поддерживают в пределах 35-40^oC и направляют его сначала в водород-катионитовые фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используют высокоосновной катионит КУ-2,8 с высотой слоя загрузки 1,5 м и скоростью фильтрования 35 м/час, в которых проводят задерживание катионов жесткости и железа, причем периодически осуществляют восстановление обменной способности фильтров путем регенерации фильтрующего материала 3-4%-ным раствором серной кислоты, а после водород-катионитовых фильтров конденсат направляют в анионитовые фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используют высокоосновной анионит АВ-17-8 и проводят удаление конденсата соединений кремниевой кислоты, причем периодически осуществляют восстановление обменной емкости анионитовых фильтров путем пропускания через фильтрующий слой анионита 3-5%-ного раствора едкого натра, а после анионитовых фильтров очищенный конденсат с содержанием кремниевой кислоты не более 150 мг/кг, железа (в пересчете на Fe⁺³) не более 100 мг/кг, нефтепродуктов - не более 0,5 мг/кг и общей жесткостью не выше 10 мг/кг направляют в бак запаса конденсата, откуда прокачивают преимущественно на тепловую электростанцию и паровую котельную, а также в установку получения серы и на котлы-утилизаторы, причем для коррекционной обработки обессоленного конденсата до величины pH 8,5-9,5 и снижения коррозии металла трубопроводов в коллектор дозированно подают 1%-ный раствор аммиака насосами-дозаторами.

Используемые при очистке конденсата осветлительные фильтры могут выполнять двухкамерными, состоящими из корпуса и нижнего и верхнего дренажного распределительных устройств, причем внутри корпуса жестко прикрепляют глухую плоскую горизонтальную перегородку, разделяющую его на две камеры, и анкерные трубчатые связи, по которым осуществляют отвод воздуха из нижней камеры в верхнюю и поддержание в камерах общего давления, при этом верхнее дренажное распределительное устройство выполняют в виде воронки для равномерного распределения конденсата по поверхности фильтрующего материала, в качестве которого используют антрацит, высота слоя которого в одной камере составляет 0,9 м при величине зерен 2-6 мм, причем при заполнении фильтра фильтрующим материалом сначала проводят его укладку в нижнюю камеру, а затем - в верхнюю, а нижнее распределительное устройство выполняют в виде коллектора, к которому прикрепляют тридцать два луча с щелевыми отверстиями шириной 0,25-0,4 мм, которые закрывают перфорированными пластинами для исключения уноса фильтрующего материала; в качестве сорбционных фильтров I ступени используют четыре однокамерных фильтра, которые соединяют между собой параллельно и загружают фильтрующим материалом - активированным углем с толщиной слоя 2,5 м и величиной зерен от 2 до 6 мм, причем фильтры оснащают верхним и нижним распределительными устройствами, верхнее из которых выполняют в виде лучей для равномерного распределения потока конденсата по всей поверхности фильтрующего материала, а нижнее распределительное устройство - в виде коллектора, который располагают параллельно днищу и в который вставляют распределительные трубы с отверстиями по нижним образующим диаметром 8 мм, которые перекрывают привариваемой желобообразной пластиной со щелью шириной 0,25-0,4 мм для исключения попадания активированного угля в конденсат; при подаче конденсата на обессоливающую установку используют насосы марок К 100, 65, 200, СУХЛУ производительностью не менее 100 м³/час и давлением P = 5,0 кгс/см²; водород-катионитовые и анионитовые фильтры выполняют в виде однокамерных, имеющих производительность 115 м³/час цилиндрических аппаратов, корпус каждого из которых диаметром 2,6 м оснащают верхним и нижним лазами, штуцерами для гидроперегрузки и верхним и нижним распределительными устройствами, верхнее из которых выполняют в виде "стакана в стакане", а нижнее - в виде коллектора, в который вставляют распределительные трубки - лучи с отверстиями по нижней образующей, перекрытыми пластиной, имеющей щель шириной 0,25-0,4 мм.

В случае образования щелевого отверстия в месте приваривания желобообразной пластины для исключения уноса фильтрующего материала на нижнее распределительное устройство сорбционных фильтров могут насыпать подстилочный слой крупнодробленого антрацита по всей поверхности фильтра высотой 10 см.

Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении выхода продуктов в пересчете на используемое в процессе их получения топлива примерно на 3%, снижении энергозатрат за счет утилизации технологической теплоты на 2-3%, снижении энергозатрат за счет получения пара собственной выработки, себестоимость которого ниже стоимости приобретаемого вне производства битума пара, до 50%, при одновременном обеспечении удовлетворения спроса потребителей в различных продуктах нефтепереработки, рационального использования тепла отходящих потоков переработки и в улучшении экологической обстановки на месте производства за счет использования системы дожига газов окисления и сокращения потерь при сжигании газа на факеле.

Пример.

Способ проводят следующим образом.

Нефть подвергают термическим и термодеструктивным технологическим процессам: электрообессоливанию и обезвоживанию в электроде-гидраторах (ЭЛОУ), атмосферно-вакуумной перегонке с выводом промежуточных продуктов - прямогонных бензиновых, керосиновых, дизельных, соляровых, веретенных, машинных фракций и гудрона. Проводят окисление гудрона кислородом воздуха и асфальта, полученного деасфальтизацией части гудрона.

Попутный газ, содержащийся в сырье (нефти), и топливно-технологический газ, образующийся при перегонке нефти, деасфальтизации, окислении гудрона, используют для производства пара.

При этом газ подают в топливную сеть при температуре 60^oC, давлении 3-6 кг/см². 20% газа сжигают в паровой котельной, которую используют в качестве парогенератора, 80% - в печах технологических процессов: на ЭЛОУ-АВТ, в технологических процессах получения битума, в том числе деасфальтизации и окисления.

Перед сжиганием газ подогревают до 100^oC. Предусмотрена подача пара в атмосферную, вакуумную и отпарные колонны процесса атмосферно-вакуумной перегонки, в процессы очистки, в качестве теплоносителя для поддержания необходимой температуры низа колонн, на распыл топлива в технологических печах.

В качестве воды при производстве пара используют возвратный конденсат, образующийся при отборе теплоты в указанных технологических процессах, с добавлением подогретой воды из реки Урал, которую предварительно подвергают химической водоочистке.

Для подогрева исходной нефти и химически очищенной сырой воды используют остаточную теплоту отработанного при перегонке нефти пара, парового конденсата и гудрона, отводимого из вакуумной колонны.

Режимные условия проведения стадий способа приведены в таблице.

Исходное сырье - нефть Шпаковского месторождения, содержание серы - 2,2%.

В результате проведения способа энергозатраты на его проведение снизились примерно на 50%, выход битума и промежуточных продуктов в расчете на используемое при их получении топливо повысился примерно на 3%, улучшилась экологическая обстановка.

Формула изобретения

1. Способ получения битума из малосернистых, и/или сернистых, и/или высокосернистых нефтей, включающий термические и термодеструктивные технологические процессы переработки: электрообессоливания и обезвоживания нефти в электродегидраторах, атмосферно-вакуумной перегонки с выводом промежуточных продуктов: прямогонных бензиновых, керосиновых, дизельных, соляровых, веретенных, машинных фракций и гудрона, окисления гудрона и/или его смеси с асфальтом кислородом воздуха с использованием, по крайней мере, в процессе атмосферно-вакуумной перегонки в качестве теплоносителя пара, получаемого в парогенераторе, и образованием конденсата, по крайней мере, частично возвратного, в результате отбора теплоты, преимущественно при протекании технологических процессов перегонки нефти, отличающийся тем, что используемый в технологических процессах пар, по крайней мере частично, получают путем сжигания содержащегося в сырье попутного газа и/или топливно-технологического газа термических процессов переработки нефти, и/или термодеструктивных процессов переработки нефти, и/или промежуточных продуктов, который подают в сеть с температурой 50 - 70^oC и давлением 3 - 5 кг/см², причем перед сжиганием газ подогревают до температуры не ниже 100^oC, при этом 60 - 85% газа сжигают в печах технологических процессов, а 15 - 40% газа сжигают в парогенераторе с использованием в качестве воды возвратного конденсата с добавлением подогретой химически очищенной сырой воды, по крайней мере в количестве, необходимом для возмещения невозвращаемого конденсата, при этом для подогрева химически очищенной сырой воды и/или исходной нефти используют остаточную теплоту отработанного в технологических процессах перегонки нефти пара, и/или парового конденсата, и/или выводимого из вакуумной колонны гудрона.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получение гудрона производят при температуре выхода мазута из вакуумной секции печи до 400^oC.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что асфальт получают деасфальтизацией гудрона жидким пропаном при соотношении пропан : сырье, равном 5 - 8 : 1, температуре 62 - 78^oC.

4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что окисление гудрона и/или смеси гудрона и асфальта кислородом воздуха проводят в колонных аппаратах непрерывного действия при температуре 180 - 300^oC с дожигом газов оксиления в печи при температуре до 1000^oC путем сжигания содержащегося в нефти попутного газа и/или выделяемого в результате термодеструктивных процессов переработки нефти и/или промежуточных продуктов топливно-технологического газа.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что при окислении гудронов получают 97 - 98% дорожных битумов или 94 - 97% строительных битумов, а в качестве побочных продуктов - соляровый дистиллят и газы.

6. Способ по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что при производстве строительных битумов дополнительно проводят компаундирование на битумной смесительной установке или на месте использования битума путем смешивания окисленных битумов с экстрактами селективной очистки масляных дистиллятов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сырую воду из проточного и/или непроточного водоема, причем подогрев химически очищаемой воды проводят до или после выполнения очистки сырой воды от взвесей и после очистки возвратного парового конденсата от масляных загрязнений.

8. Способ по любому из пп.1, 7, отличающийся тем, что используют воду из реки Урал с общей жесткостью 4,8 мг-экв/кг, общей щелочностью 3,4 мг-экв/кг, величиной pH 8,1 и содержанием железа 628 мг/кг, сульфатов (SO₄^-2) 1,78 мг-экв/кг, кремниевой кислоты 0,15 мг-экв/кг, кальция (Ca⁺²) 3,0 мг-экв/кг, магния (Mg⁺²) 1,8 мг-экв/кг и окисляемостью перманганатной 3,84 - 5,12 мг/кг по O₂, причем сырую воду на химическую очистку подают под давлением до 5 кг/см² на насосы сырой воды, по крайней мере один из которых оставляют резервным, а затем прокачивают воду через два теплообменника с неподвижными трубчатыми решетками и подогревают воду до температуры 25 - 30^oC, причем по крайней мере в одном теплообменнике используют возвратный конденсат с температурой 80 - 85^oC, при этом количество сырой воды, пропускаемой через теплообменник, регулируют до захолаживания конденсата до температуры 25 - 35^oC, а остальную часть сырой воды пропускают через другой теплообменник и нагревают ее до температуры 25 - 30^oC за счет использования в этом теплообменнике в качестве теплоносителя теплофикационной воды, имеющей температуру в соответствии с сезоном, а после подогрева воду направляют на фильтрование в механические фильтры с двухслойной загрузкой кварцевым песком и антрацитом и осуществляют удаление из воды взвешенных частиц до достижения прозрачности не менее 40 см, а затем осветвленную воду подают на фильтры водород-катионитовые, загруженные сульфоуглем, и осуществляют удаление из воды солей жесткости до 1 - 2 мг-экв/кг постоянной и разрушение бикарбонат иона со снижением только карбонатной щелочности до 0,7 мг-экв/кг, после чего умягченную воду подают на предохраняющие фильтрат от проскоков кислотности буферные саморегулирующиеся фильтры, загруженные сульфоуглем, затем воду направляют для удаления свободной углекислоты в декарбонизатор, загруженный кольцами Рашига, где осуществляют отделение воздуха с углекислым газом, который отводят в атмосферу, декарбонизированную воду направляют самотеком в бак, после чего эту воду насосами прокачивают через двухступенчатые натрийкатионитовые фильтры, в фильтрах первой ступени проводят удаление катионов жесткости до 0,1 мг-экв/кг, а во второй ступени - до 0,01 мг-экв/кг с получением химически очищенной воды прозрачностью не менее 40 см, общей жесткостью 2 - 5 мг-экв/кг, содержанием железа в пересчете на Fe⁺³ до 300 мг/кг и величиной pH 8,0, после чего химически очищенную воду подают в баки, а затем насосами откачивают в парогенератор.

9. Способ по любому из пп.1, 7, 8, отличающийся тем, что, по крайней мере, в период паводка осуществляют предварительную очистку воды, которую проводят с использованием не менее двух осветлителей производительностью 250 м³/ч, двух мешалок известкового молока емкостью 15 м³ каждая, двух мерников коагулянта по 10 м³ каждый, ячейки мокрого хранения извести, преимущественно известкового теста емкостью 100 м³, ячейки известкового молока емкостью 60 м³ и насосов-дозаторов и/или центробежных насосов с дополнительными регулирующими заслонками, а химическую очистку воды производят только с использованием натрийкатионитовых фильтров, в которых проводят также регенерацию фильтрующего материала солевым раствором с концентрацией 6 - 8%.

10. Способ по любому из пп.8 и 9, отличающийся тем, что для химической очистки воды используют механические фильтры в виде цилиндрических сосудов с внутренним антикоррозионным покрытием, преимущественно из эпоксидной смолы с двумя стальными днищами сферической формы, в верхнем из которых размещают штуцер подачи исходной воды и верхнее распределительное устройство в виде лучей из полимерного материала для распределения воды по сечению фильтра, а на нижнем днище располагают дренажную систему в виде коллектора с щелевыми трубками из нержавеющей стали, по оси которых образованы отверстия, перекрываемые кожухами с щелями шириной 0,25 - 0,4 мм, причем в верхней части корпуса фильтра образуют люк для осмотра поверхности фильтрующего материала, а в нижней - лаз для монтажа и ремонта верхней и нижней дренажных систем, при этом на корпусе фильтра на уровне щелевых трубок располагают штуцер для гидроперегрузки, подводят к фильтру трубопроводы исходной воды, взрыхления, воздушник верхней и нижней дренажных систем, подсоединяют манометры на входе и выходе коллектора, пробоотборники и вентили, а фильтрующую засыпку выполняют двухслойной, состоящей из слоя кварцевого песка высотой 700 мм и объемом 6,4 м³ и слоя антрацита высотой 500 мм и объемом 4,6 м³, при этом производительность фильтров с учетом расхода воды на собственные нужды и приготовление регенерационных растворов составляет не менее 200 м³/ч, скорость фильтрования при работе всех фильтров - не менее 7 м/ч и максимальной во время взрыхляющей промывки - не менее 10 м/ч при расходе на взрыхление сжатого воздуха 5 м³/ч и давлении до 1,5 кгс/см²; используют водородкатионитовые фильтры с площадью фильтрования не менее 7 м², диаметром не менее 3000 мм и высотой загрузки сульфоуглем, равной 2500 мм, причем фильтр оснащают верхним распределительным устройством, которое выполняют в виде лучевой, равномерно распределяющей поток воды по поверхности фильтрующего материала системы, а внутреннюю поверхность фильтра выполняют с гуммировочным покрытием из резины, при этом производительность фильтра составляет не менее 80 т/ч, а скорость фильтрования - не менее 13 м/ч; используют саморегулирующиеся буферные фильтры, загруженные сульфоуглем с высотой слоя загрузки 2000 мм, с верхним распределительным устройством в виде стакан в стакане, причем производительность одного фильтра составляет не менее 180 м³/ч, а скорость фильтрования - не менее 25 м/ч; используют декарбонизатор с нижним патрубком подвода воздуха, брызгоотделителем и патрубком отвода декарбонизированной воды, который соединяют с баком сбора этой воды емкостью не менее 400 м³; используют двухступенчатый натрийкатионитовый фильтр с верхним, состоящим из лучей, и нижним распределительными устройствами, причем первую ступень этого фильтра выполняют составной из трех фильтров диаметром 3000 мм, загруженной фильтрующим материалом с высотой слоя 1900 мм, при этом производительность фильтра составляет не менее 90 м³/ч, а скорость фильтрования - не менее 25 м/ч, а вторую ступень фильтра выполняют составной из двух фильтров диаметром 2600 мм, загруженной фильтрующим материалом с высотой слоя 1200 мм, при этом скорость фильтрования составляет не менее 34 м/ч и во всех ионообменных фильтрах химической очистки воды на нижнем дренажном устройстве располагают слой антрацита высотой, превышающей уровень расположения лучей с перфорацией не менее чем на 10 см.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что химически очищенную воду подают в парогенератор с температурой 25 - 30^oC, причем часть химически очищенной воды направляют на охладители отбора проб непрерывной и периодических продувок котлов, а оттуда - в головку деаэратора, другую часть химически очищенной воды направляют в охладитель самотечного конденсата, в котором используют тепло парового конденсата, а выходящую из охладителя воду разделяют на два потока, один из которых, нагретый до 90^oC, подают в головку деаэратора, а другой подают на охладитель непрерывной продувки, используя тепло продувочных вод из сепаратора непрерывной продувки, затем химически очищенную воду пропускают через охладитель выпара деаэратора, а затем подают ее в головку деаэратора и осуществляют барбатирование химически очищенной воды паром, нагревая ее до температуры, близкой к насыщению, и удаляют из воды газы O₂, CO₂, сетевую теплофикационную воду подают на сетевые насосы, а затем через подогреватели сетевой воды в теплосеть, при этом при ремонте подогревателей химически очищенной воды осуществляют переключение подогревателей сетевой воды на нагрев химически очищенной воды.

12. Способ по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что пар из парогенератора подают по коллекторам в паропроводы для технологических нужд, причем часть пара из коллекторов через редуцирующее устройство с давлением P = 4 кгс/см² подают на подогреватель сетевой воды, на подогреватель химически очищенной воды, на подогреватель топливного газа, на обогрев сепаратора топливного газа и в деаэраторы.

13. Способ по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что при наличии излишков отработанного пара часть пара подают на подогреватели химически очищенной воды и на подогреватели сетевой воды, а образовавшийся в них конденсат направляют в конденсаторные баки, откуда конденсаторными насосами откачивают на конденсатоочистку.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что при работе подогревателя химически очищенной воды и подогревателей сетевой воды на редуцированном паре с котлов, по крайней мере, часть конденсата с температурой 90^oC направляют непосредственно в головку деаэратора для замещения эквивалентного количества нагретой химически очищенной воды.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что подогреватели сетевой и химически очищенной воды выполняют в виде блока пароводяного и водоводяного теплообменников, причем вначале в пароводяном теплообменнике конденсируют пар, при этом уровень конденсата в теплообменнике поддерживают регулятором уровня, а затем конденсат направляют в водоводяной теплообменник и переохлаждают его до температуры 80 - 90^oC, при этом химически очищенную или сетевую воду вначале пропускают через водоводяной теплообменник, а затем через пароводяной.

16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве парогенератора используют паровую котельную, а возвратный конденсат из технологических процессов и паровой котельной по трубопроводам подают на распределительную гребенку, причем используют конденсат с общей жесткостью 100 мг-экв/кг, содержанием Fe в пересчете на Fe⁺³ до 180 мг/кг, содержанием кремния (SiO₂) до 350 мг/кг, содержанием масел до 80 мг/кг и величиной pH до 8,0, причем при несоответствии конденсата указанным параметрам его направляют в дренаж, из распределительной гребенки конденсат направляют последовательно в бак отстойник и бак сбора отстоявшегося от нефтепродуктов чистого конденсата, причем по мере всплывания при отстое конденсата на поверхность частиц масла осуществляют сбор его с помощью улавливающей воронки, при этом в обоих баках поддерживают заданный объем жидкости за счет разности уровней переливных корыт - заполняющих патрубков, после чего чистый конденсат с содержанием нефтепродуктов 10 - 15 мг/кг с помощью насосов подают через узел регулирования, в котором распределяют потоки на технологическую обработку и взрыхление фильтров трех ступеней обезмасливания, на осветлительные фильтры, загруженные антрацитом, в которых производят удаление взвешенных механических частиц и нефтепродуктов до 4 - 5 мг/кг, после чего конденсат направляют на четыре сорбционных фильтра первой ступени, параллельно соединенных и загруженных активированным углем, а затем - на четыре сорбционных фильтра второй ступени обезмасливания конденсата до содержания в нем масел не более 0,05 мг/кг, обезмасленный конденсат с температурой 85^oC направляют в межтрубное пространство теплообменников, по которым пропускают холодную сырую воду, используемую для технологических нужд химической очистки воды, и осуществляют охлаждение конденсата до температуры 40^oC, после чего направляют его в бак обезмасленного конденсата, откуда насосами прокачивают конденсат на обессоливающую установку, причем температуру обезмасленного конденсата поддерживают в пределах 35 - 40^oC и направляют его сначала в водородкатионитовые фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используют высокоосновной катионит КУ-2,8 с высотой слоя загрузки 1,5 м и скоростью фильтрования 35 м/ч, в которых проводят задерживание катионов жесткости и железа, причем периодически осуществляют восстановление обменной способности фильтров путем регенерации фильтрующего материала 3 - 4% раствором серной кислоты, а после водородкатионитовых фильтров конденсат направляют в анионитовые фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используют высокоосновной анионит АВ-17-8 и проводят удаление из конденсата соединений кремниевой кислоты, причем периодически осуществляют восстановление обменной емкости анионитовых фильтров путем пропускания через фильтрующий слой анионита 3 - 5% раствора едкого натра, после анионитовых фильтров очищенный конденсат с содержанием кремниевой кислоты не более 150 мг/кг, железа (в пересчете на Fe⁺³) не более 100 мг/кг, нефтепродуктов - не более 0,5 мг/кг и общей жесткостью не выше 10 мг/кг направляют в бак запаса конденсата, откуда прокачивают преимущественно на тепловую электростанцию и паровую котельную, а также на котлы-утилизаторы, причем для коррекционной обработки обессоленного конденсата до величины pH 8,5 - 9,5 и снижения коррозии металла трубопроводов в коллектор дозировано подают 1% раствор аммиака насосами-дозаторами.

17. Способ по п.16, отличающийся тем, что используемые при очистке конденсата осветлительные фильтры выполняют двухкамерными, состоящими из корпуса и нижнего и верхнего дренажного распределительных устройств, причем внутри корпуса жестко прикрепляют глухую плоскую горизонтальную перегородку, разделяющую его на две камеры, и анкерные трубчатые связи, по которым осуществляют отвод воздуха из нижней камеры в верхнюю и поддержание в камерах общего давления, при этом верхнее дренажное распределительное устройство выполняют в виде воронки для равномерного распределения конденсата по поверхности фильтрующего материала, в качестве которого используют антрацит, высота слоя которого в одной камере составляет 0,9 м при величине зерен 2 - 6 мм, причем при заполнении фильтра фильтрующим материалом сначала проводят его укладку в нижнюю камеру, а затем - в верхнюю, а нижнее распределительное устройство выполняют в виде коллектора, к которому прикрепляют тридцать два луча с щелевыми отверстиями шириной 0,25 - 0,4 мм, которые закрывают перфорированными пластинами для исключения уноса фильтрующего материала; толщина слоя активированного угля в фильтрах первой ступени составляет 2,5 м, величина зерен 2 - 6 мм, причем фильтры оснащают верхним и нижним распределительными устройствами, верхнее из которых выполняют в виде лучей для равномерного распределения потока конденсата по всей поверхности фильтрующего материала, а нижнее распределительное устройство в виде коллектора, который располагают параллельно днищу и в который вставляют распределительные трубы с отверстиями по нижним образующим диаметром 8 мм, перекрываемыми привариваемо желобообразной пластиной с щелью шириной 0,25 - 0,4 мм для исключения попадания активированного угля в конденсат; при подаче конденсата на обессоливающую установку используют насосы производительностью не менее 100 м³/ч и давлением P = 5,0 кгс/см²; водородкатионитовые и анионитовые фильтры выполняют в виде однокамерных, имеющих производительность 115 м³/ч, цилиндрических аппаратов, корпус каждого из которых диаметром 2,6 м оснащают верхним и нижним лазами, штуцерами для гидроперегрузки и верхним и нижним распределительными устройствами, верхнее из которых выполняют в виде стакана в стакане, а нижнее - в виде коллектора, в который вставляют распределительные трубки-лучи с отверстиями по нижней образующей, перекрытыми пластиной, имеющей щель шириной 0,25 - 0,4 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.10.2002

Номер и год публикации бюллетеня: 13-2004

Извещение опубликовано: 10.05.2004        

MM4A - Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 07.10.2004

Извещение опубликовано: 10.04.2008        БИ: 10/2008

---