Установка для непрерывного получения битума из тяжелой высокосмолистой нефти

 

Союз Советсмик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 150480 (21) 2907573/23-26 (5 ) +.

С 10 С 3/04 с присоединением заявки ¹ 2907575/23-26 (23) Приоритет

Опубликовано 23.1281. Бюллетень No 47

Дата опубликования описания 23.12.81

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 665 637..88(088.8) (72) Авторы изобретения

A.B. Пушмынцев и Э.Ф. Нестерко (71) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛУЧЕНИЯ

БИТУМА ИЗ ТЯЖЕЛОЙ BblCOKOCMOJIHCTOA НЕФТИ

Изобретение относится к области переработки нефти и может быть использовано при получении из тяжелых высокосмолистых нефтей битумов.

Известна установка для непрерывного получения окисленных битумов из легких нефтей. Установка содержит соединенные трубопроводами нагреватель сырой нефти, блок обессоливания, атмосферную, вакуумную, отпарные, окислительные колонны, промежуточные нагреватели сырья, систему холодильников и резервуары для хранения продуктов. Установка обеспечивает непрерывное производство легких 1з нефтепродуктов и битума.

Сложность этой установки вполне себя оправдывает при переработке легких нефтей, так как основной продукцией является получение в больших 20 количествах дорогостоящих продуктов: бензола, керосина и масел (1) .

Однако переработка на этой установке тяжелых высокосмолистых нефтей, содержащих незначительное количество легких фракций из-за дорогостоящего оборудования и больших энергетических затрат становится,нерентабельной.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для непрерывного получения битума из тяжелой высокосмолистой нефти, включающая соединенные трубопроводами последовательно нагреватель сырой нефти, блок обессоливания, окислительную колонну, вакуумное устройство и емкость для хранения битума. эта установка значительно проще рассмотренных выше, требует незначительных энергетических затрат при переработке тяжелых нефтей (2).

Однако установка имеет сложную, а поэтому ненадежную аппаратуру регулирующую уровень в колонне. При нарушении работы этой аппаратуры в колонне может уменьшиться высота продуваемого воздухом слоя нефтепродукта, вследствие чего уменьшится время пребывания пузырей воздуха в жидкости. При этом снизится количество кислорода, вступающего в реакцию окисления, а его количество в парогазовом пространстве увеличится. Таким образом, учитывая высокую температуру в колонне и повышенную концентрацию кислорода в среде низкокипящих фракций парогазового пространства при выходе иэ строя àïïà891748

50 ратуры, регулирующей уровень в колонне, повышается вероятность пожара нлн взрыва.

Возможно также возникновение пожара н нагревателе окисленной нефти.

Первоначальным источником этого пожара в этом случае будет прогар труб „ нагревателя, вызванный неожиданным прекращением теплоотвода при опорожнении колонны.

Нарушение работы аппаратуры, регулирующей уровень колонны, в частнос- ip ти регулятора расхода, может привести к переполнению колонны и выбросу нефтепродуктов через конденсатор в печь дожига.

Цель изобретения - понышение на- 15 дежности работы установки.

Поставленная цель достигается тем, что н установке, включающей соединенные трубопроводами последовательно нагренатель сырой нефти, блок обессо- Щ ливания, окислительную колонну, ваку" умное устройство и емкость для хранения битума, окислительная колонна снабжена U-образной трубой с отверстием в нижней части между ветвями, одна ветвь которой соединена с выхо дом вакуумного устройства, вторая снабжена боковым патрубком, соединенным с емкостью для,хранения битума,. и ее выходное отверстие расположено над уровнем нефти. Кроме того, отверстие между ветвями U-образной трубы выполнено на ее верхней стенке.

С целью снижения энергозатрат,вакуумное устройство расположено над окислительной колонной на высоте,. большей уровня битума н ветви U-o5разной трубы, соединенной с вакуумным устройством, а труба, соединяющая низ окислительной колонны с вакуумным устройством, расположена в окисли- 4р тельной колонне вертикально.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка включает соединенные тРУбопроводом нагреватель 1 сырой 4 нефти, блок 2 обессоливания,окислительную колонну 3, вакуумное устройство 4, емкость для хранения битума (на чертеже не показана), вакуумный конденсатор 5 и конденсатор 6 атмосферной отгонки.

В окислительную колонну 3 установлена U-образная труба, состоящая иэ ветви 8 и перемычки 9. Ветвь 7 соединена с выходом вакуумного устройства 4 через трубу 10. Вторая ветвь Б выведена в парогазовое пространство колонны 3 и сообщена через патрубок 11 с емкостью для хранения битума.

В перемычке 9 U-образной трубы gp выполнено отверстие 12, сообщающее полость трубы с жидкой фазой колонны.

Выход окислительной колонны соецинен через насос 13, нагреватель 14 окисленной нефти и трубу 15 со нхоqoM вакуумного устройства 4. Труба 5 пропущена нертикальчо внутри окислительной колонны 3.

Внизу колонны установлен маточник

16, через который в колонну подается сжатый воздух. Парогазовое пространство колонны 3 сообщено через трубу

17 с конденсатором 6 атмосферной отгонки.

Выход вакуумного устройства 4 сообщен через трубу 18 с вакуумным конденсатором 5. Вакуумный конденсатор 5 и конденсатор 6 атмосферного отгона сообщены через трубу 19 и через трубу 20 с соответствующими емкостями хранения побочных продуктов (на чертеже не показаны).

Трубы готового битума 10, окисленной нефти 15 и продуктов вакуумной конденсации 18 и 19 объединены в единую силовую конструкцию площадками

21-23 обслуживания. В месте изгиба труб 18 и 19 у вакуумного конденсатора 5 для увеличения их жесткости прикреплена трубчатая вставка 24.

В трубе 10 под действием разрежения (остаточное давление 0,1 кгс/см, т.е. 0,98 - 10 Н/м ), создаваемым вакуумным устройством 4, уровень битума 25 находится на 13 и выше уровня жидкости в колоние 3. Вакуумное устройство 4 должно находиться выше уров= ня битума 25 в трубе 10, т.е. на самой верхней площадке 21 обслуживания.

На площадке 22 обслуживания расположен вакуумный конденсатор 5, а на площадке 23 — конденсатор 6 атмосферного отгона.

Для упрощения сборки конструкции трубы 10, 15, 18 и 19 имеют разъемы.

Сырая тяжелая высокосмолистая нефть непрерывно поступает в нагреватель 1„ где она нагревается в занисимости QT природы нефти и конструкции блока обессоливания до 90-180 >С.

В блоке 2 обессоливания она одновременно обессоливается и обезвоживается

В колонне 3 нефть смешивается с уже окисленной нефтью и нагревается за счет смешения с более горячим продуктом и за счет экзотермической реакции до 250 С. Выделение тепла при реакции происходит в результате взаимодействия кислорода воздуха, подаваемого в колонну 3 через маточник

16 с высококипящими .фракциями нефти.

Одновременно в колонне 3 от нефти отгоняются ниэкокипящие фракции, которые н газообразном состоянии из колонны поступают в конденсатор 6.Сконденсированные продукты в виде керосина и соляра стекают по трубе 20 в хранилище, а оставшиеся несконденсиронанные газы направляются на дожиг.

Окисленная нефть с низа колонны 3 откачинается насосом 13, подвергается в нагревателе 14 в зависимости от свойств нефти и свойств получаемого

891748 битума до 260-300 С. Для интенсификации отгона от окисленной нефти необходимого количества масляных фракций (часть масел остается в битуме) в вакуумное устройство может быть подан перегретый водяной пар. Отогнанwe масляные фракции конденсируются в вакуумном конденсаторе 5 и стекают по трубопроводу 19 в хранилище.

Из вакуумного устройства 4 битум стекает по трубопроводу 10 в ветвь

7 U-образной трубы, часть битума для сохранения уровня жидкости в колонне

3 и осуществления подогрева окисленной нефти истекают через отверстие

12 перемычки 9, а балансовое количество по ветви 8 и через патрубок 11 поступает в емкость для хранения битума.

При этом происходит дополнительный подогрев окисленной нефти через стенки U-образной трубы и за счет истекания части битугла в окисленную нефть.

Чтобы окисленная нефть не глогла проникнуть через отверстие 12 в U-об. разную тру у и смешаться с битумом, подача насоса 13 отрегулирована на пропуск большого количества битума, чем балансовое.

Для битумов дорожных марок, от

БНД 60/90 до ЕНД 300/300, получаеглых из нефти месторождения Верхозим,Пензенской области, необходим подвод значительного тепла в окислительную колонну для поддержания протекания реакции окисления. Это касается и переработки всех нефтей, требующих низкую температуру обессоливания или имеющих малый тепловой эффект реакции окисления. В этом случае количест во подаваемого насосом 13 окисленной нефти увеличивают на столько, чтобы количество битума, поступающего в окислительную колонну через отверстие 12 U-образной трубы обеспечивало поддержание оптимальной температуры в колонне.

Обычно для обеспечения строительства дороги в одном регионе требуется выпуск одной гларки битума, и, так как она получается при переработке одной и той же нефти, то производительность насоса настраивается на постоянный режим.

В случае технологического (для регулирования режима окисления) уменьшения подачи сырья в колонну, соответственно уменьшится выход готового битума в хранилище через патрубок 11. Это происходит автоматически потоглу, что U-образная труба сообщена с выходом вакуумного устройства 4, одновременно сообщена с жидкой и газообразной Фазами колонны 3. А угленьшение уровня в колонне, при постоянном режигле насоса 13, компенсируется увеличением выхода битума через отверстие 12 U-образной трубы.

Аналогично данная система реагирует на технологическое увеличение подачи сырья, с той лишь разницей, что при этом выход битума через отверстие 12 уменьшится. Но в обоих случаях уровень в колонне будет выдерживаться в пределах высоты патрубка

При полногл прекращении подачи сырья в колонну, конструкция U-образной трубы также автоматически исключает возникновение аварийной ситуа10 ции — снижение уровня в колонне до полного ее опорожнения, при продолжении работы насоса 13.

Откаченный насосом продукт, пройдя вакуу.лное устройство, полностью возвратится в колонну через U-образную трубу.

Уровень в ветви 7 трубы опустится только до низа патрубка 11, а уровень в колонне опустится еще ниже.

20 Снижение уровня в колонне относительно низа патрубка очень мало,например, при скорости истечения битума через отверстие 12, равное

0,5 м/с, снижение уровня в колонне относительно низа патрубка составит

12 мм, что составляет 0,001 высоты столба жидкости. Этого будет достаточно, чтобы обеспечить перетекание всего циркулируя его битума в колонну и прекращение его выхода иэ пат рубка.

Выполнение отверстия в перемычке именно в ее верхней стенке, во-первых исключает попадание воздушных пузырей в U-образную трубУ, обеспечивая стабильность столбу битума в трубе, т.е. не нарушая гидростатического равновесия между столбом битума в ветви 7 и столбом окисленной нефти в колонне 3, во-вторых, при прекра4О щении работы установки окисления нефть, вследствие того, что ее плотность меньше плотности битума, не попадает через отверстие в 0-образную трубу, а оставшийся там битум не вы-.

45 ливается в окислительную колонну.

Таким обраэом, предлагаемая конструкция установки позволяет без нарушения технологического режима и беэ сложной аппаратуры, регулирующей уровень в колонне, автоматически поддерживать заданный уровень как при технологических Изменениях расхода сырья, так и при выходе из строя отдельных аппаратов установки, тем саыгм исключая воэможность возникновения пожара и взрывной обстановки.

Конструкция установки позволит снизить энергетические затраты эа счет исключения части насосов и сокращения тепловых потерь через стрел&О ки труб.

Вертикальное расположение труб и размещение их внутри колонны обеспечивают более быстрый и с меньшими энергетическими затратами запуск ус65 тановки после ее остановки.

891748

Формула изобретения

ВНИИГИ Заказ 11149/37 Тираж 551 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Кроме того, предлагаемая установка требует значительно меньше производственных площадей.

1 Установка для непрерывного получения битума из тяжелой высокосмолистой нефти, включающая соединенные трубопроводами последовательно нагреватель сырой нефти, блок обессоливания, окислительную колонну, вакуумное устройство и емкость для хранения битума, отличающаяся тем, что, с целью повьыения надежности, окислительная колонна снабжена верти- кальной U-образной трубкой с отверстием в нижней части между ветвями, одна ветвь которой соединена с выходом вакуумного устройства, вторая снабжена боковым патрубком, соединенным с 2О емкостью для хранения битума и ее выходное отверстие расположено над уровнем нефти.

2. У<:танонка по и. 1, о т л и ч а ю щ э я с я тем, что отверстие между ветвями U-образной трубы выполнено на ее верхней стенке.

3. Установка по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я сятем,,что, с целью снижения энергозатрат, вакуумное устройство расположено над окислительной колонной на высоте, большей уровня битума в ветви 0-образной трубы, соединенной с вакуумным устройством.

4. Установка по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что труба,соединяющая низ окислительной колонны с вакуумным устройством, расположена в окислительной колонне вертикально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М., "Химия", 1973, с. 236-237.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2859107/04, кл. С 10 С 3/04, 27.12.79 (прото,тип) .