Установка для переработки кислого гудрона и способ переработки кислого гудрона, осуществляемый на этой установке
Владельцы патента RU 2574728:
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" (RU)
Изобретение относится к установке для переработки кислого гудрона, содержащей реактор для крекинга нейтрализованного кислого гудрона с электрообогревателем. При этом реактор для крекинга выполнен с герметичной крышкой и снабжен термопарой, дополнительно установка содержит расходную емкость для нейтрализующего агента, расходную емкость для кислого гудрона, шестеренчатые насосы, трубопровод, реактор нейтрализации с перемешивающим устройством, с электрообогревателем и термопарой, приемники легколетучих углеводородов и воды, приемник для сбора воды и летучих углеводородов, приемник для сбора жидких углеводородов, приемник для сбора углеродсодержащего твердого остатка, приемник абгазов, при этом реактор нейтрализации установлен перед реактором для крекинга, с помощью трубопровода реактор нейтрализации соединен с расходными емкостями, с реактором для крекинга и с приемниками легколетучих углеводородов и воды, а реактор для крекинга соединен с приемником для сбора воды и летучих углеводородов, с приемником для сбора жидких углеводородов, с приемником для сбора углеродсодержащего твердого остатка, с приемником для абгазов, шестеренчатые насосы установлены между расходными емкостями и реактором нейтрализации, а также между реактором нейтрализации и ректором для крекинга. Техническим результатом заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение производительности, безопасности, экологичности и удобства использования заявленной установки. Изобретение также относится к способу переработки кислого гудрона, осуществляемому на указанной установке. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Предлагаемая группа изобретений относится к нефтехимии, касается установки для переработки кислого гудрона и способа переработки кислого гудрона, осуществляемого на этой установке, которые могут быть использованы для получения жидкого топлива и углеродсодержащего твердого остатка, пригодных для использования в народном хозяйстве.
Известна установка для переработки кислого гудрона, которая содержит реактор проточного типа, дифференциальный конденсатор, систему очистки абгазов, смеситель и приемную емкость для готового битума, реактор соединен посредством насоса с расходной емкостью, в которую загружают кислый гудрон (RU 2287550 C1, C10C 3/00, C10G 27/10, опубл. 20.11.2006 г.). Образующаяся в реакторе паровая углеводородная фракция выводится в дифференциальный конденсатор, где она разделяется на конденсируемые углеводороды, летучие углеводороды и кислые газы с SO2, которые выводятся в систему очистки. Углеводороды с температурой кипения выше 200°C используются для получения битума, а углеводороды с температурой кипения ниже 200°C и летучие углеводороды используются для получения других продуктов, в частности топлива. Выведенная из реактора нелетучая углеводородная фракция в смесителе смешивается со сжиженной углеводородной фракцией с температурой кипения выше 200°C, поступающей в смеситель из дифференциального конденсатора. Готовый битум собирается в приемную емкость. Установка обеспечивает получение из кислого гудрона с содержанием серной кислоты, не превышающим 7% от массы, битума высокого качества с наименьшими временными и материальными затратами.
Недостатком известной установки является быстрая изнашиваемость оборудования из-за высокой коррозионной активности исходного сырья, содержащего серную кислоту и сульфокислоты, которые относятся к сильным кислотам, что снижает ее безопасность и удобство использования. Кроме того, сужаются функциональные возможности установки из-за возможности переработки только кислого гудрона с содержанием серной кислоты до 7% от массы.
Известна установка для переработки кислых гудронов периодического действия, включающая реактор (куб), в котором происходит нейтрализация серной кислоты; колонку, наполненную гранулированной негашеной известью; конденсатор, охлаждаемый проточной водой; приемник "паук" для раздельного сбора отгоняемых компонентов, в которой куб и колонная часть аппарата снабжены электронагревателями, служащими для их раздельного нагрева до температуры 100-500°C и 550-700°C соответственно (RU 2180677 C1, C10G 17/00, опубл. 20.03.2002 г.). Установка обеспечивает повышение выхода жидких углеводородов в 3-4 раза и снижение содержания в них серы.
Недостатком является высокая энергоемкость установки, сложная конструкцию реактора.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является установка для переработки кислых гудронов, защищенная патентом RU 2179571 C1, кл. C10G 17/00, C10G 55/04, опубл. 20.02.2002 г., принятая за ближайший аналог (прототип).
Установка по прототипу содержит реактор, нагретый до рабочей температуры (400-550°C), в который подают освобожденную от свободной серной кислоты маслообразную фракцию. Одновременно в реактор подают газообразный аммиак в количестве, составляющем 5-10% от массы кислого гудрона (т.е. при соотношении гудрон: аммиак, равном 1:(0,05-0,1)). Твердые продукты крекинга - кокс - осаждаются на стенках реактора и непрерывно удаляются из него с помощью специального шнекового устройства. Высококипящие углеводороды на выходе из реактора сжижаются в конденсаторе, охлаждаемом проточной водой. Газообразные углеводороды С1-С4 утилизируются. Установка обеспечивает повышение выхода жидких углеводородов, используемых в качестве котельного и моторного топлива.
Недостатком установки по прототипу является необходимость использования емкостей с газообразным аммиаком, который является высокотоксичным веществом, что способствует снижению ее безопасности и экологичности.
В задачу группы изобретений положено создание новой установки и способа для переработки кислого гудрона, осуществляемого на этой установке.
Техническим результатом от использования предлагаемой группы изобретений является расширение функциональных возможностей, повышение производительности, безопасности, экологичности и удобства использования.
На фиг. 1 представлена схема установки для переработки кислого гудрона.
Конструктивно установка для переработки кислого гудрона на фиг. 1 содержит:
1 - расходную емкость для нейтрализующего агента;
2 - расходную емкость для кислого гудрона;
3 - шестеренчатые насосы;
4 - трубопровод:
5 - реактор нейтрализации;
6 - рамочное перемешивающее устройство;
7 - электрообогреватель;
8 - термопары;
9 - реактор для крекинга;
10 - крышку реактора для крекинга;
11 - электрообогреватель;
12, 13 - приемники легколетучих углеводородов и воды;
14 - приемник для сбора воды и летучих углеводородов;
15 - приемник для сбора жидких углеводородов;
16 - приемник для сбора углерод содержащего твердого остатка;
17 - приемник абгазов.
Реактор нейтрализации 5 снабжен рамочным перемешивающим устройством 6, электрообогревателем 7 и термопарой 8.
Реактор для крекинга 9 выполнен с герметичной крышкой 10, снабжен термопарой 8 и электрообогревателем 11.
Реактор нейтрализации 5 установлен перед реактором для крекинга 9.
Реактор нейтрализации 5 соединен с расходными емкостями 1 и 2, с реактором для крекинга 9 и с приемниками легколетучих углеводородов и воды 12, 13, реактор для крекинга 9 соединен с приемником для сбора воды и летучих углеводородов 14, с приемником для сбора жидких углеводородов 15, с приемником для сбора углеродсодержащего твердого остатка 16, с приемником абгазов 17 с помощью трубопровода 4.
Шестеренчатые насосы установлены между расходными емкостями 1, 2 и реактором нейтрализации 5, а также между реактором нейтрализации 5 и ректором для крекинга 9.
Реактор нейтрализации 5, реактор для крекинга 9, приемники легколетучих углеводородов и воды 12, 13, приемник для сбора воды и летучих углеводородов 14, приемник для сбора жидких углеводородов 15, приемник для сбора углеродсодержащего твердого остатка 16, приемник абгазов 17 изготавливают из конструкционной углеродистой стали.
Сборку предлагаемой установки осуществляют следующим образом.
Изготавливают расходные емкости 1 и 2 в виде цилиндрических сосудов, снабженных технологическими отверстиями. Реактор нейтрализации 5 изготавливают в виде цилиндрического сосуда, снабжают рамочным перемешивающим устройством 6, электрообогревателем 7, термопарой 8. Реактор для крекинга 9 изготавливают в виде цилиндрического сосуда, снабжают термопарой 8, герметичной крышкой 10, электрообогревателем 11. Электрообогреватели выполнены в виде ТЭНов. Реактор нейтрализации 5 устанавливают перед реактором для крекинга 9 и соединяют его с расходными емкостями 1, 2, с реактором для крекинга 9 и с приемниками легколетучих углеводородов и воды 12, 13, реактор для крекинга соединяют с приемником для сбора воды и летучих углеводородов 14, с приемником для сбора жидких углеводородов 15, с приемником для сбора углеродсодержащего твердого остатка 16, с приемником абгазов 17 с помощью трубопровода 4. Приемные емкости 12, 13, 14, 15, 17 представляют собой резервуар из стали с крышкой и кранами. Емкость 16 - открытая приемная емкость из стали. Устанавливают шестеренчатые насосы 3 между расходными емкостями 1, 2 и реактором нейтрализации 5, а также между реактором нейтрализации 5 и ректором для крекинга 9.
Предлагаемый способ на предлагаемой установке осуществляют следующим образом.
Из расходной емкости 1 нейтрализующий агент (известковое молоко, или раствор карбоната натрия, или гидрокарбоната натрия) и кислый гудрон из расходной емкости 2 в определенном соотношении перекачивают с помощью шестеренчатого насоса 3 по трубопроводу 4 в реактор нейтрализации 5. В реакторе нейтрализации 5 включают рамочное перемешивающее устройство 6 и с помощью электрообогревателя 7 поддерживают обогрев на уровне 60-90°C. Контроль температуры осуществляют термопарой 8. В результате смешения реакционных масс происходит нейтрализация кислого гудрона. В этом процессе образуются и выделяются легколетучие углеводороды С1-С5 и углекислый газ, которые направляют в приемник 12, а также вода, которую направляют в приемник 13. Нейтрализованный кислый гудрон из реактора нейтрализации 5 с помощью шестеренчатого насоса 3 по трубопроводу 4 перекачивают в реактор для крекинга 9. Как только реактор для крекинга 9 начинает работать, в свободный от реакционной массы реактор нейтрализации 5 подают очередную порцию нейтрализующего агента и кислого гудрона в порядке, описанном выше. В реакторе для крекинга 9 осуществляют дальнейший нагрев посредством электрообогревателя 11 нейтрализованного кислого гудрона сначала до температуры 120-130°C. Затем температуру реактора 9 постепенно повышают до 270°C, при этом происходит крекинг основной массы сульфированных органических соединений, а затем - до 500-550°C до получения твердого остатка. Контроль температуры осуществляют термопарой 8. При этом нейтрализованный кислый гудрон сначала обезвоживается, испаряющуюся воду направляют в приемник 14. Затем протекает процесс терморазложения тяжелых углеводородов с образованием летучих углеводородов и жидкого топлива, которые также направляют по трубопроводу 4 в приемник 14. В приемнике 14 происходит расслоение фаз на водную и органическую. Верхний органический слой углеводородов отводится в приемник 15. По завершении крекинга в реакторе 9 остается углеродсодержащий твердый остаток, который механически с помощью скребка отделяют от стенок реактора, извлекают из реактора, открывая крышку 10, и выгружают в приемник 16 для сбора углеродсодержащего твердого остатка. Сопровождающие крекинг газообразные продукты направляют по трубопроводу 4 на утилизацию в приемник абгазов 17. После завершения процесса в реакторе для крекинга 9, из реактора нейтрализации 5 в реактор для крекинга 9 подают новую порцию нейтрализованной реакционной массы. Этот процесс в зависимости от потребности могут осуществлять n количество раз.
Последовательное функционирование реакторов 5 и 9 обеспечивает непрерывный процесс переработки кислых гудронов в целевые продукты.
Полученный в результате крекинга углеродсодержащий твердый остаток является продуктом 4 класса опасности и может быть использован как замещающее твердое топливо или для других целей.
Предлагаемая группа изобретений обеспечивает переработку любых кислых гудронов с содержанием серной кислоты и сульфокислот в диапазоне 0-90%, что способствует расширению функциональных возможностей.
Возможность осуществления периодической бесперебойной работы реакторов установки способствует повышению производительности.
Наличие реактора нейтрализации обеспечивает меньшее выделение агрессивно-коррозионных газов при крекинге, что способствует повышению безопасности и экологичности установки.
Выполнение реактора для крекинга с герметичной крышкой обеспечивает поддержание необходимой температуры внутри реактора в заданном интервале, отвод выделяющихся газов, что способствует повышению безопасности и удобства использования.
1. Установка для переработки кислого гудрона, содержащая реактор для крекинга нейтрализованного кислого гудрона с электрообогревателем, отличающаяся тем, что реактор для крекинга выполнен с герметичной крышкой и снабжен термопарой, дополнительно установка содержит расходную емкость для нейтрализующего агента, расходную емкость для кислого гудрона, шестеренчатые насосы, трубопровод, реактор нейтрализации с перемешивающим устройством, с электрообогревателем и термопарой, приемники легколетучих углеводородов и воды, приемник для сбора воды и летучих углеводородов, приемник для сбора жидких углеводородов, приемник для сбора углеродсодержащего твердого остатка, приемник абгазов, при этом реактор нейтрализации установлен перед реактором для крекинга, с помощью трубопровода реактор нейтрализации соединен с расходными емкостями, с реактором для крекинга и с приемниками легколетучих углеводородов и воды, а реактор для крекинга соединен с приемником для сбора воды и летучих углеводородов, с приемником для сбора жидких углеводородов, с приемником для сбора углеродсодержащего твердого остатка, с приемником для абгазов, шестеренчатые насосы установлены между расходными емкостями и реактором нейтрализации, а также между реактором нейтрализации и ректором для крекинга.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что реактор нейтрализации, реактор для крекинга, приемники легколетучих углеводородов и воды, приемник для сбора воды и летучих углеводородов, приемник для сбора жидких углеводородов, приемник для сбора углеродсодержащего твердого остатка, приемник абгазов изготавливают из конструкционной углеродистой стали.
3. Способ переработки кислого гудрона, осуществляемый на установке по п. 1, включающий подачу нейтрализующего агента и кислого гудрона из расходных емкостей в реактор для нейтрализации, нейтрализацию кислого гудрона в реакторе нейтрализации при постоянном перемешивании при температуре 60-90°C, отвод легколетучих углеводородов, углекислого газа и воды, выделившихся в результате нейтрализации кислого гудрона, перекачку нейтрализованного кислого гудрона в реактор для крекинга, обезвоживание нейтрализованного кислого гудрона путем его нагрева до температуры 120-130°C, терморазложение тяжелых углеводородов путем дальнейшего постепенного повышения температуры до 270°C, получение твердого осадка путем дальнейшего нагрева нейтрализованной реационной массы до температуры 500-550°C, отвод воды, легколетучих углеводородов, абгазов и жидкого топлива, выделившихся в результате крекинга, извлечение твердого осадка из реактора для крекинга, подачу очередной порции нейтрализующего агента и кислого гудрона в реактор нейтрализации после начала работы реактора для крекинга, подачу новой порций нейтрализованной реакционной массы в реактор для крекинга после завершения предшествующего процесса в реакторе для крекинга.
