Инфоурок Другое Другие методич. материалыМетодическое пособие по изучению темы: «Производство битумов»

Методическое пособие по изучению темы: «Производство битумов»

Скачать материал

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

 

 «Губернский колледж г.Сызрани»

 

Технический профиль

 

эмблема колледжа

 

 

 

 

 

Методическое пособие

 

 

по изучению темы: «Производство битумов»

 

Профессиональный модуль ПМ 02 Ведение технологического процесса на установках I и  II категории

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сызрань.

 

2016 год


 

Методическое пособие по теме «Производство битумов»

                                                 ( название методической разработки)

 

 

Краткая характеристика Методического пособия

 

Методическое пособие «Производство битумов» предназначено для обучающихся ГБПОУ «ГК г. Сызрани» по специальности 18.02.09. Переработка нефти и газа при обучении по профессиональному модулю ПМ 02.  Ведение технологического процесса на установках I  II категории.

Учебное пособие дает полное представление о сущности процесса окисления остаточных нефтяных фракций, ведении технологического режима, о производственных неполадках, возникающих на установке и мерах их ликвидации. Подробно описаны правила пуска, наладки режима и нормальной эксплуатации установки.

 

 

 

Составители: Леонтьева  Наталья Юрьевна – преподаватель спец. дисциплины.

 

ОДОБРЕНО НА ЗАСЕДАНИИ ПЦК

Переработка нефти и газа. Экология

( название комиссии)

 

Председатель  _____________________ В.В. Мокеева

                                               Ф.И.О

Протокол № __________ от  «____»__________2016 г

 

Методист технического профиля  _______________ Л.Н. Барабанова

                                                                  Ф.И.О.

 

 

 

«УТВЕРЖДАЮ»

 

Заместитель директора по УПР

Руководитель технического профиля  __________________  В.В. Колосов


Содержание

 

Наименование раздела

Стр.

1         Учебная цель

 

1.1.     Концепция, основные термины

 

2         Содержание учебного элемента

 

2.1.Краткие исторические сведения о производстве нефтяных битумов

 

2.1.       Назначение технологического процесса

 

2.2.       Теоретические основы процесса получения битумов

 

2.3.       Характеристика исходного сырья и вырабатываемой продукции. Отходы производства

 

2.3.1.      Физико-химические свойства исходного сырья

 

2.3.2.      Физико-химические свойства и требования, предъявляемые к качеству битумов

 

2.3.3.      Отходы производства

 

2.4.     Технология производства

 

2.4.1.   Технологическая схема установки

 

2.4.2.   Технологический режим и материальный баланс

 

2.4.3.   Реализация товарных битумов

 

2.4.4.   Контроль и управление технологическим процессом

 

2.5.      Пуск и остановка установки при нормальных условиях

 

2.5.1.    Подготовка установки к пуску

 

2.5.2.    Пуск установки

 

2.5.3.    Остановка установки

 

2.6.      Техническая характеристика и устройство основного оборудования

 

2.6.1.    Трубчатая печь

 

2.6.2.    Окислительные реакторы колонного типа

 

2.6.3.    Циклонная печь

 

2.6.4.    Кубы – раздатчики   Р-1 – Р-14

 

2.6.5.    Конденсатор смешения (скруббер)

 

2.6.6.    Емкость – отстойник

 

3         Производственные неполадки и их устранение

 

4         Повышение технико-экономических показателей работы установки

 

5         Контрольные вопросы

 

6         Ситуационные примеры

 

 


Производство нефтяных битумов из тяжелых остатков нефтепереработки

1. Учебная цель

 

Целью обучения является научить технолога действовать в производственных условиях и принимать правильные решения. Разработанное учебно-методическое пособие содержит в своём составе в необходимых объёмах как теоретические основы происходящих на установке процессов, так и правила пуска, остановки, ведения технологического режима и управления производством в нормальных аварийных условиях. Пособие содержит также краткие исторические сведения о производстве битумов и области их применения.

1.1. Концепция, основные термины

Теоретические основы процесса производства нефтяных битумов. Технологическая схема, режим, правила пуска, остановки и нормальной эксплуатации установки. Производственные неполадки и их устранение. Принцип работы и устройство основных аппаратов. Пути повышения технико-экономических показателей работы установки

Адгезия - сцепление, прилипание битума к поверхности минеральных материалов.

Асфальт - высокомолекулярный продукт, извлеченный из тяжелых масляных фракций.

Битум жидкие, полутвёрдые и твёрдые соединения углерода и водорода, плотностью около 1,0 г/см3.

Вязкостьсопротивление жидкости истечению под действием силы трения и температуры.

Гудрон остаток после вакуумной перегонки мазута с началом кипения выше 450оС.

Дуктильность способность битума растягиваться в нить при температурах 25оС и 0оС, под действием разрывающих нагрузок.

К  и Ш - температура размягчения битума, которая определяется по методу «кольцо и шар».

Компаундирование смешение двух или более веществ в определенных пропорциях.

Компонент составная часть углеводородной смеси нефти и нефтепродуктов.

Концепция система взглядов, понимание и толкование. Творческая трактовка темы, основная мысль.

Мазут остаток атмосферной перегонки нефти.

Нефть темная, маслянистая жидкость, состоящая из органических соединений в основном углерода и водорода.

Окисление процесс химического воздействия на свойства нефтепродуктов.

Пенетрация показатель, характеризующий твердость битума.

Плотность- масса, отнесенная к единице объёма.

Температура вспышки это та температура, при которой пары нефтепродукта вспыхивают при поднесении пламени со стороны.

Температура застыванияпоказатель способности нефтепродукта оставаться текучим при низких температурах.

Температура хрупкости температура битума, при которой появляются видимые трещины при определенных условиях.

Фаза агрегатное состояние вещества, основные из которых: газ (пар), жидкость, твердое вещество.

Фракция часть нефти или нефтепродукта, выкипающая в определенном интервале температур.

Чёрный соляр темный нефтепродукт, сконденсированный из газов окисления.

Циркуляция движение жидкости или газа по замкнутому кругу через один или несколько аппаратов.

Экстрактвысокомолекулярный продукт, извлеченный из легких масляных фракций.

2. Содержание учебного элемента

. Краткие исторические сведения о производстве нефтяных битумов

Битум с давних пор является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. Его адгезионные и гидрофобные свойства использовались ещё на заре цивилизации. Битум был первым продуктом из нефти, которым пользовался человек. Уже за 3800 лет до нашей эры его применяли как строительный материал. Природные битумы и асфальты, добываемые в районах нефтяных месторождений, использовали в качестве связующих, противокоррозийных и водонепроницаемых материалов при строительстве зданий и башен, водопроводных и водосточных каналов, туннелей, зерно- и водохранилищ, дорог, судостроении. Битумами покрывали хранилища зерна, скрепляли плиты стен и полов в храмах,их применяли в медицине. Консервирующее свойство битумов обусловлено их высокой водо- и воздухонепроницаемостью.

В древности природные битумы и асфальты добывались вручную лопатами, затем процесс добычи усовершенствовался и постепенно, по мере развития общества, механизировался.

С развитием добычи и переработки нефти использование природных битумов сократилось, так как тяжелые нефтяные остатки после перегонки нефти стали вытеснять природные битумы.

С усовершенствованием нефтепереработки возросла переработка асфальтосмолистых нефтей с получением более тяжелых остатков, что привело к увеличению производства и улучшению производства и качества битумов, которые вытеснили природные битумы и асфальт.

Дальнейшее развитие промышленности увеличило область применения битумов и встал вопрос о их качестве. В зависимости от области применения и климатических поясов потребовались битумы различного качества. Появилась необходимость в строительстве специальных установок по производству битумов из остаточных продуктов нефтепереработки.

Производство нефтяных битумов осуществляется различными путями и способами: продувкой гудронов воздухом, перегонкой мазутов с глубоким отбором дистиллятов, деасфальтизацией гудронов пропаном и пропан-бутаном. Широко применяется также метод компаундирования продуктов различных процессов. Основным процессом производства битумов в нашей стране является окисление - продувка гудронов воздухом при определенной температуре.

Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия – более экономичных и простых в обслуживании – постоянно увеличивается. Среди аппаратов непрерывного действия наиболее эффективными являются пустотелые колонны с разделенными секциями реакции и сепарации прореагированных фаз.

В наибольшем объеме выпускаются дорожные битумы предназначенные для выполнения основных дорожно-строительных работ.

В настоящее время области использования битумов чрезвычайно широки и с каждым годом увеличиваются. Одновременно на нефтеперерабатывающих заводах постоянно идет борьба за увеличение глубины отбора светлых продуктов и увеличение отбора от нефти. Поэтому практически нет ни одного нефтеперерабатывающего завода, на котором не выпускался бы нефтяной битум.

Производство нефтяных битумов осуществляется различными способами в зависимости от сырьевой базы завода и схемы установки. Так на Новокуйбышевском и Сызранском НПЗ бывшие установки производства битумов методом периодического окисления нефтяных остатков в кубах-окислителях усовершенствованы и переведены на непрерывный процесс окисления в окислительных колоннах. На Самарском НПЗ продолжают выпускать битум окислением гудрона в кубах периодического действия, а на Ачинском НПЗ получают окислением непрерывного действия в реакторах трубчатого типа.

За рубежом в последние годы переходят на производство битумов компаундированием тяжелых нефтяных остатков из специальных тяжелых высокосмолистых нефтей.

Учебное пособие для обучения специалистов технологии производства битумов актуально, в нем просто и доступно рассказаны технология производства, основные правила пуска, остановки и нормальной эксплуатации установки, ведение технологического режима и устранение производственных неполадок.

2.1. Назначение технологического процесса

Битумная установка 19/2 предназначена для выработки строительных, дорожных и кровельных битумов методом непрерывного окисления сырья кислородом воздуха.

Сырьем для производства битумов являются тяжелые нефтяные остатки: гудроны с установок АВТ, гудрон установки замедленного коксования, асфальт после установок деасфальтизации масел, остаточный экстракт после процесса селективной очистки.

Битумы представляют собой сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их производных, обогащённых кислородом. В состав битумов входят смолы, асфальтены, карбены, карбойды, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды, маслянистые вещества.

Битумы нефтяные, строительные представляют собой твёрдые продукты, полученные окислением гудронов. Применяются для строительных и гидроизоляционных работ.

Битумы нефтяные, дорожные представляют собой полутвёрдые, твёрдые и жидкие продукты и применяются в качестве вяжущих материалов при строительстве дорожных и аэродромных покрытий.

Битумы кровельные представляют собой полутвёрдые нефтепродукты, получаемые окислением гудрона. Применяются для изготовления рулонных кровельных материалов.

2.2. Теоретические основы процесса получения битумов

Нефтяные битумы представляют собой продукты, полученные из остатков от перегонки нефтей и очистки нефтяных смазочных масел. В процессе перегонки из нефтей при постоянно повышающейся температуре отгоняются её компоненты в порядке возрастания их температур кипения. Остаток после отбора фракций до температуры 350оС называется мазутом, из него выделяются масляные фракции или вакуумный газойль, а остаток от перегонки мазута - гудрон, является основным видом сырья в производстве битума.

В состав углеводородной части гудрона входят различные органические соединения: парафиновые с длинными углеродными цепями, нафтеновые и ароматические, состоящие из нескольких колец и углеводороды смешанного с нафтено-ароматического строения с боковыми цепями.

Тяжёлые фракции, пригодные для производства битумов, получаются также при производстве масел, как правило, получение битумы из тяжёлых фракций нефти состоит в обогащении их углеводородом и кислородом.

В результате обогащения увеличивается вязкость продукта, которая также повышается от серы, содержащейся в тяжёлых фракциях.

Окисление производится продувкой сырья воздухом при температуре 230 – 270оС.

В процессе окисления кислород воздуха реагирует с водородом, содержащимся в сырье, образуя водяные пары, газы, которые отводятся из окислительного аппарата. Уменьшение содержания водорода сопровождается полимеризацией и сгущением сырья до получения битума требуемой марки. Процесс протекает с выделением тепла.

Окисление нефтяных углеводородов происходит одновременно в двух основных направлениях:


 

                             Кислоты            Оксикислоты

Углеводород                                                                   Асфальтогеновые кислоты

 

                     Смолы                Асфальтены           Карбены

                                                                                                  Карбойды

 

При высоких температурах асфальтеновые кислоты переходят в асфальтены.

Основными факторами, влияющими на процесс окисления, являются: исходная температура сырья, продолжительность окисления, температура окисления, расход воздуха.

Продолжительность окисления колеблется в широком диапазоне и зависит от качества исходного сырья, количества и интенсивности подачи воздуха а также от требований, которые предъявляются к получаемой марки битума.

 

2.3. Характеристика исходного сырья и вырабатываемой продукции. Отходы производства

2.3.1. Физико-химические свойства исходного сырья

К исходному сырью для производства битумов на нефтеперерабатывающем заводе относятся гудроны с установок АВТ, гудрон установки замедленного коксования, асфальт после установки деасфальтизации, остаточный экстракт после селективной очистки масел.

Всё перечисленное сырьё представляет собой горючее вещество, состоящее из высокомолекулярных углеводородов со следующими показателями.

                                                                                    Таблица 1

Показатели

Гудрон с АВТ

Гудрон с УЗК

Экстракт

Асфальт

 Плотность

 

Температура начала     кипения

 

Условная вязкость

 

Температура вспышки

 

Температура  застывания

 

 

Углеводородный состав:

Парафино-нафтеновые

 

Лёгкая ароматика

 

Средняя ароматика

 

Тяжёлая ароматика

 

Смолы

0,960-0,980

 

 

450-480

 

27-35

 

270-290

 

 

+ 20-25

 

 

 

 

15-18

 

5,5-6,2

 

1-2

 

55-60

 

17-20

0,960-0,980

 

 

440-485

 

53-58

 

270-295

 

 

+ 36

 

 

 

 

14-16

 

3-6,5

 

1,5-3,0

 

65-67

 

10-13

0,945-0,960

 

 

420-500

 

27-34

 

290

 

 

+ 30-35

 

 

 

 

16

 

8

 

5

 

64

 

6

0,980-0,990

 

> 500

 

не нормируется

> 300

 

 

+ 45-50

 

 

 

 

8

 

3

 

1,7

 

66

 

20

 

Наиболее желательными углеводородами в сырье для получения битумов окислением является тяжёлая ароматика, которая при окислении переходит в смолы, а смолы в асфальтены.

Асфальтены и смолы являются наиболее возможной составной частью битумов. Указанные высокомолекулярные соединения придают битуму пластичность и эластичность, повышают растяжимость битума в нить.

Нежелательными углеводородами в сырье являются парафиновые углеводороды. Парафиновые углеводороды, наоборот, снижают растяжимость и эластичность битума.

 

2.3.2. Физико-химические свойства и требования, предъявляемые к качеству битумов

Нефтяные битумы являются горючими веществами с температурой вспышки выше 220оС и минимальной температурой самовоспламенения 370оС. По агрегатному состоянию битумы подразделяются на твёрдые, жидкие, полутвёрдые и полужидкие чёрного цвета.

По другим физико-химическим качествам битумов относятся: пенетрация, температура размягчения, растяжимость в нить, температура хрупкости, индекс пенетрации и некоторые другие. (См. таблицу 2).

 

Физико-химические свойства и требования, предъявляемые к качеству вырабатываемых битумов

Таблица 2

Наименование

показателей

Битумы

дорожные

Строительные

кровельные

 

БН-60/90

БНД-90/130

БН-90/10

БН-70/30

БНК-40/180

БНК-90/130

1.Глубина проник-новения иглы,0,1мм

-            при 25оС

-             при0оС,не менее

2.Температура размягчения по кольцу и шару,оС,не менее

3. Растяжимость, не менее при 25оС

      при 0оС

 4.Температура хру-пкости  ,оС,          не выше

5. Температура вспышки, оС,

  не ниже

6.Изменение темпе- ратуры размягчения

после прогрева,оС,

не более

7.Индекс пенетра-ции

8. Массовая доля во-

дорастворимых со-

единений,%,не более

9. Растворимость

в хлороформе или

толуоле,%,не менее

10.Изменение массы после прогрева,%,не более

11.Массовая доля воды,%,не более

 

 

 

60-90

10

 

 

 

45

 

 

70

-

 

- 6

 

 

240

 

 

 

6

 

1,5до

+1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

91-130

28

 

 

 

43

 

 

65

4,0

 

-          17

 

 

230

 

 

 

5

 

-1,0до

+1,0

 

 

 

 

0,30

 

 

 

5-20

-

 

 

 

90-105

 

 

1,0

 

 

 

 

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99,5

 

 

0,5

 

следы

 

 

21-40

 

 

 

 

70-80

 

 

3,0

 

 

 

 

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99,5

 

 

0,5

 

следы

 

 

 

160-210

 

 

 

37-44

 

 

 

 

 

 

 

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99,5

 

 

0,5

 

следы

 

 

25-35

 

 

 

 

80-95

 

 

 

 

 

- 10

 

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30

 

 

0,30

 

 

99,5

 

 

0,5

 

следы

 

 

Пенетрация – глубина проникания иглы – это показатель, характеризующий глубину проникновения калиброванной иглы в битум под действием определённого груза в течение заданного времени при фиксированной температуре. Таким образом, пенетрация характеризует твердость битума. Она измеряется в десятых долях миллиметра. Пенетрация наиболее общий метод испытания и по её величине маркируют битумы.

Температура размягчения. Битумы, являясь смесью большого числа различных соединений, в отличие от индивидуальных веществ переходят в жидкотекучее состояние при повышении температуры постепенно и характеризуются температурой размягчения, определяемой в фиксированных условиях. Чаще температуру размягчения определяют по методу «кольцо и шар» (метод и показатель КИШ).

Расплавленный битум заливают в кольцо и после затвердевания помещают в водяную или глицериновую баню. На слой битума в кольце помещают стальной шарик определённой массы.

При нагревании бани с заданной скоростью битум размягчается, шарик продавливает битум. Температура, при которой шарик касается пластинки, расположенной на некотором расстоянии под кольцом, называется температурой размягчения.

Температура хрупкости. Затвердевание битума при понижении температуры, как и его размягчение при повышении температуры, происходит постепенно. Твёрдый битум – довольно хрупкое вещество, однако, стойкость его к разрушению зависит не только от температуры, но и от условий нагрузки. Для определения температуры хрупкости предложен метод Фрааса.

Расплавленный битум равномерно распределяют по тонкой пластинке. После охлаждения битума пластинку подвергают нагрузке. Температуру при которой происходит видимый излом слоя битума или образование трещин в слое, фиксируют как температуру хрупкости.

Определение температуры хрупкости особенно важно для характеристики дорожных и кровельных сортов битумов.

Растяжимость – дуктильность битумов – это их способность растягиваться в нить. Её определяют, подвергая образец битума фиксирующим разрывающим нагрузкам при заданной температуре. Величина дуктильности определяется длиной нити, образовавшейся к моменту разрыва.

Большое значение показатель дуктильности имеет для дорожных и некоторых индустриальных сортов битума.

Индекс пенетрации. Это понятие служит для эксплуатационной оценки битумов и связывает показатели: температура размягчения – КИШ и пенертрации. Между значением индекса пенетрации и свойствами битума существует следующая зависимость: чем выше индекс пенетрации, тем лучше теплостойкость. Индекс пенетрации вязких дорожных битумов должен быть в пределах плюс 1,0 – минус 1,5.

Адгезия (прилипание, сцепление) с поверхностью минеральных материалов должна предотвращать выкрашивание частиц минерального материала из монолита дорожного покрытия и обеспечивать морозо-водостойкость покрытия. Сцепление битума с минеральным материалом лабораторным путем определяется следующим образом. На материал, смоченный битумом, воздействуют кипящей водой и определяют стойкость битума против смывания его с поверхности минерального материала.

2.3.3. Отходы производства

На установке производства битумов отходов нет.

На установке планируется отбор битума от сырья 99,09%, и потери составляют 0,91% в виде отходящих газов окисления.

Газы окисления, после конденсации паров воды и небольшого количества жидких углеводородов в конденсаторе смешения отделяются от незначительного жидкого продукта – чёрного соляра, который вместе с водой сбрасывается в промканализацию или направляется в циклонную печь для сжигания.

 

2.4. Технология производства

2.4.1. Технологическая схема установки

Ее схема приведена на рис. 1

 


Сырьё- гудрон установок АВТ и установки замедленного коксования – поступает в змеевик трубчатой печи, где нагревается до температуры 120-270оС.

Далее, пройдя узел распределения, сырьё распределяется на два потока при работе двумя окислительными колоннами. Один поток направляется в колонну К-3, другой – в колонну К-4.

Подача гудрона в К-3,4 производится через верхний штуцер ввода сырья. Для окисления гудрона в колонны К-3 и К-4 через маточник подаётся сжатый воздух от воздушных компрессоров. Движение воздуха и сырья в колоннах осуществляется противотоком.

Для съёма избыточного тепла, выделяющегося при реакции окисления, насосом в верхнюю часть колонны (газовое пространство) подаётся периодически вода.

Разность температур низа (жидкой фазы) и верха (паровой фазы) окислительной колонны не должна быть ниже 15оС, что характеризует предельный уровень пены. Высота газового пространства колонны составляет 5,0 метров.

В ходе реакции окисления выделяются газообразные продукты (газы окисления), представляющие собой тонкие аэрозоли, содержащие, помимо углекислого газа и избыточного воздуха, углеводородный дистиллят – пары низкомолекулярных углеводородов, содержащихся в сырье.

Для снижения процентного содержания свободного кислорода в газах окисления, предотвращения самовоспламенения коксовых отложений и обеспечения безопасной работы в верхнюю часть колонны, заполненную паро-газовой смесью, вводят водяной пар.

Выделяющиеся газы окисления подвергаются частичной конденсации в конденсаторе смешения и ёмкости-отделителе.

Из окислительных колонн газы окисления по шлемовым трубам через газовый коллектор поступают в нижнюю часть конденсатора смешения. На верхнюю тарелку конденсатора подаётся вода. Сконденсированные парообразные продукты окисления из конденсатора-смешения сбрасываются постоянно в промстоки, а несконденсированные газы поступают для дополнительной конденсации и разделения в ёмкость-отделитель. Отделяющийся уконденсат дренируется в промканализацию, а газы поступают в циклонную топку печи сжигания отходящих газов процесса производства битумов, где при температуре до 820оС происходит их сжигание.

Готовый битум с температурой 250-270оС с низа колонн откачивается насосами в кубы-раздатчики.

На установке имеется 14 кубов.

Кубы-раздатчики используются также для приготовления битума методом компаундирования окисленной основы (окисленного гудрона) с асфальтом (экстракт деасфальтизации) или неокисленным гудроном.

Слив товарного битума из кубов-раздатчиков производится через сливной коллектор, расположенный на галерее в вагоноцистерны, автобойлеры или в секции для разлива в мешки.

Печи работают на жидком топливе. Жидкое топливо поступает из общезаводского топливного кольца в топливные баки, откуда насосом подаётся к форсункам печи. Избыток топлива от форсунок сбрасывается вновь в топливные баки.

 

2.4.2. Технологический режим и материальный баланс

Технологический режим  процесса производства нефтяных битумов ведётся согласно утверждённой технологической карты (см. таблицу 3).

 

Нормы технологического режима

Таблица 3

Наименование стадий  процесса, аппарата, показатели режима

Единица

измерения

Допустимые пределы технологических

параметров

Температура над перевалом

оС

Не более 750

Температура гудрона на выходе из печи в начале заполнения колонны (до 2 м)

 

 

оС

 

 

Не более 260

Температура подачи гудрона

в колонны

 

оС

 

150-270

Температура окисления сырья в колоннах

 

оС

 

190-270

Температура верха колонны

оС

Не более 250

Разность температур в паро-

вой и жидкой фазах колонны

 

оС

 

Не более 15

Расход водяного пара в газо-

вое пространство колонн

кг/час

 

160-250

Расход воздуха в колоннах

при окислении

м3/час

 

До 3000

Начало подачи воздуха при

заполнении колонн

м

 

Не более 2

Давление воздуха в магистра-

Ли

кг/см2

МПа

 

2,3/0,22-0,3

Уровень сырья в колоннах-

верхний

м

 

До 19,5

Температура продукта в ку-

бах-раздатчиках

 

оС

 

120-220

Уровень продукта в кубах-

раздатчиках

м

 

До 9,2

Расход гудрона в колонны

м3

4-20

Температура слива битума из

кубов:

-дорожных марок

-твердых марок в мишки

БН-70/30

БН-90/10

 

оС

 

 

150-170

 

до 170

до 170

Содержание свободного кис-

лорода в газах окисления

%

 

до 8

Давление воздуха КИП, пос-

еупающего на установку

кг/см2

МПа

 

2,0/0,2/

Режим работы воздушных компрессоров

 

 

Давление воздуха на выкиде

компрессора марки 305ВП-40/3,4

кг/см2

МПа

 

 

До 3,5/0,35

Температура воздуха после

Сжатия

 

оС

 

До 170

Температура воздуха перед

холодильником

 

оС

 

До 60

Давление масла, подаваемого

на смазку компрессора

кг/см2

МПа

 

1-3/0,1-0,3

Согласно нормативно-технической документации на установке выпускаются три вида битумов различных марок:

-  кровельный нефтяной битум марки БНК-40/180 получают в виде остатков атмосферно-вакуумной перегонки нефтей или окислением этих остатков;

-  вязкие нефтяные дорожные битумы марки БН-60/90 и БНД-90/130 получают окислением продуктов прямой перегонки нефти и экстрактов (асфальтов деасфальтизации, экстрактов селективной очистки), а также компаундированием указанных окисленных и неокисленных продуктов или в виде остатка прямой перегонки нефти;

-  строительные нефтяные битумы марки БН-90/10 и БН-70/30 получают окислением остаточных продуктов прямой перегонки нефти и их смесей с асфальтами и экстрактами масляного производства. Допускается получать строительные нефтяные битумы компаундированием окисленных и неокисленных указанных выше продуктов.

Процесс окисления гудрона до битума представляет собой гетерогенную реакцию между газовой (воздух) и жидкой (сырьё) фазами. Окисленные нефтяные битумы производят путём барбатажа воздуха через слой нефтяного сырья (гудрона) при определённой температуре.

В зависимости от температуры и продолжительности процесса получают битумы различных свойств.

Нефтяные углеводороды, содержащиеся в сырье, окисляются одновременно в двух направлениях:

                                 Кислоты              Оксикислоты

Углеводород                                                                   Асфальтогеновые кислоты

 

                        Смолы                 Асфальтены          Карбены

                                                                                                Карбоиды

 

В зависимости от условий окисления возможны взаимные превращения кислотных и нейтральных продуктов окисления.

Окисление воздухом применяется с целью увеличения асфальто-смолистых веществ.

В ходе реакции окисления образуются пары воды, диоксид углерода, отгон, зависящий от содержания летучих веществ в сырье.

Основная часть кислорода воздуха при окислении идёт на образование водяных паров, 10-12% масс – на образование углекислого газа и лишь незначительная часть – на образование органических веществ, содержащих кислород.

Процесс окисления сырья в битумы – экзотермический (идёт с выделением тепла), усиливающийся в ходе реакции окисления углеводородов и снижающихся по мере завершения этих реакций.

Наибольшее количество тепла выделяется в начальный период до температуры размягчения битума 45-58оС, когда наблюдается резкое уменьшение количества бициклических ароматических соединений и значительное увеличение асфальтенов.

Основными факторами, влияющими на процесс окисления гудрона, являются:

-          природа нефти;

-          исходная температура размягчения гудрона, содержание в нём масел и асфальтенов;

-          температура процесса;

-          расход воздуха;

-          продолжительность окисления.

В настоящее время битумы получают из всех нефтей. Предпочтительно, чтобы содержание асфальто-смолистых веществ превышало 25% масс.

Гудроны из западно-сибирских нефтей обладают небольшими значениями вязкости (20-40сек при 80оС), температуры размягчения (18-22 оС), плотности (950-1000кг/м3).

Ввиду низкого содержания асфальтенов в гудроне западно-сибирских нефтей и для повышения их содержания в битуме к гудрону рекомендуется добавлять асфальты деасфальтизации.

Асфальт деасфальтизации содержит больше смол и асфальтенов, что обуславливает большую растяжимость, но высокую температуру хрупкости битумов.

Оптимальная температура процесса окисления Т=250 оС.

Повышение температуры от оптимальной до 270 оС незначительно повышает эффективность процесса, понижение же от 240 оС до 210 оС  снижает почти в 2 раза.

Содержание кислорода в газообразных продуктах окисления характеризует степень использования кислорода воздуха и пожарную безопасность эксплуатации установки. Желательно, чтобы концентрация кислорода в газах окисления была минимальной (ниже 8%), что способствует более полному использованию кислорода.

Материальный баланс

Взято в переработку гудрона                    100%

Получено товарного битума                      99,09%

                                    Потери                      0,91%

                                     Итого                       100%

2.4.3. Реализация товарных битумов

Товарные битумы реализуются непосредственно коллективом установки.

По мере заполнения куба-раздатка битумом, делается заявка лаборатории на отбор пробы битума и его анализ. После получения паспорта на сданный куб-раздатчик делается заявка на железнодорожные цистерны или автобойлеры для отгрузки дорожных марок и кровельного битумов.

При получении паспорта на строительный битум ему дают в начале остыть до температуры 170оС, а затем сливают его в бумажные мешки или картонные барабаны.

Процесс слива битума в мешки или барабаны осуществляется следующим образом. На металлический скид устанавливается шесть мешков или барабанов. Электрокарой скид подставляется под соски на сливном коллекторе, и одновременно наливаются шесть барабанов или мешков. После налива скид электрокарой отвозится от сливного коллектора, но оставляется в секции на 1-2 суток для охлаждения. Затем скиды вывозятся автопогрузчиком из секции на бетонную площадку, где битум продолжает охлаждаться.

В летнее время до погрузки мешков или барабанов на транспорт требуется на остывание битума до 6 суток, в зимний период до 4 суток.

Строительный битум  отгружается потребителям в мешках автомашинами и  крытыми вагонами, в барабанах - полувагонами.

2.4.4. Контроль и управление технологическим процессом

Для обеспечения нормального и устойчивого технологического режима установка снабжена контрольно-измерительными приборами, системами сигнализации и блокировок, а также проводится лабораторный контроль качества сырья и готовой продукции.

Специфичность сырья и готовой продукции (высокомолекулярные и высоковязкие быстро застывающие продукты) не позволяют автоматизировать процесс, поэтому многие параметры регулируются вручную.

Температура подогрева сырья (гудрона) в печи контролируется прибором и регулируется вручную с помощью задвижек, установленных на линии подачи жидкого топлива к форсункам.

Расход сырья в окислительные колонны измеряется расходомерами и регулируется при помощи регулирующих клапанов, установленных на линиях подачи сырья в колонны. При понижении уровня в колонне ниже 2 метров и повышении выше 21 метра срабатывает световая и звуковая сигнализации.

Расход воздуха при окислении в колонну составляет до 3000м3/час и регулируется приборами. Давление воздуха в магистрали регулируется вручную задвижкой.

Уровень сырья в колоннах поддерживается постоянным при помощи уровнемеров, расположенных на высоте 19,5 м и контролируется приборами.

Для поддержания температуры окисления в заданных пределах и снижения температуры верха колонн в газовую фазу периодически насосом подается вода, расход которой регулируется вручную в зависимости от давления и температуры в газовой зоне.

Для снижения процентного содержания свободного кислорода в газах окисления вводят водяной пар в газовую зону, расход которого регулируется приборами, клапана которых расположены на линии подачи сырья в колонны окислительные.

Уровень жидкой фазы в конденсаторах смешения и в емкости-отделителе регулируется клапанами, установленными на линии сброса конденсата.

Температура газов окисления после сжигания в циклонной печи регулируется прибором, клапан которого установлен на линии подачи жидкого топлива.

Расход битума из колонн в кубы-раздатчики контролируется приборами и при понижении расхода сырья в колонны менее 4м3/час срабатывает отсечной клапан подачи воздуха в колонны и срабатывает световая и звуковая сигнализации.

Температура и уровень битума в кубах-раздатчиках контролируется приборами. При понижении давления масла в системе смазки воздушных компрессоров, срабатывает световая и звуковая сигнализации и блокировка останавливает компрессор.

При повышении температуры воздуха после компрессора выше 170°С срабатывает световая и звуковая сигнализации и блокировка останавливает компрессор.

При понижении расхода воды на охлаждение компрессора ниже 45 л/мин. срабатывает световая и звуковая сигнализации и блокировка останавливает компрессор.

При повышении давления воздуха на выкиде компрессора выше 2,9 кг с/см2 блокировка останавливает компрессор.

Немаловажную роль в стабильной работе установки в получении качественных битумов играет лабораторный контроль.

В лаборатории контролируется на качество:

1.         Сырье с сырьевого насоса и определяется условная вязкость при 80°С, температура вспышки, температура размягчения, пенетрация при 25°С.

2.         Битум на ходовые анализы отбирается с низа окислительных колонн и анализируется по двум показателям: пенетрация при 25°С и температура размягчения.

3.         Битум из кубов-раздачиков, по мере наполнения, отбирается и анализируется по всем показателям согласно ГОСТ в зависимости от вида и марки.

На установке вырабатываются три вида битумов: дорожный, строительный, кровельный.

Битум дорожный Гост 22245 – 90:

-          глубина проникания иглы при 25°С – пенетрация П25;

-          глубина проникания иглы при 0°С – пенетрация П 0;

-          растяжимость при температуре 25°С;

-          растяжимость при температуре 0°С;

-          температура размягчения по кольцу и шару;

-          температура хрупкости;

-          изменение температуры размягчения после прогрева;

-          индекс пенетрации;

-          температура вспышки;

-          содержание водорастворимых соединений.

Битум строительный ГОСТ 6617 – 76:

-          глубина проникания иглы при 25°С – пенетрация;

-          температура размягчения по кольцу и шару;

-          растяжимость при температуре 25°С;

-          растворимость в хлороформе или томзоле;

-          изменение массы после прогрева;

-          температура вспышки;

-          массовая доля воды.

Битумы нефтяные кровельные ГОСТ 9548 – 74:

-          глубина проникания иглы при 25°С – пенетрация;

-          температура размягчения по кольцу и шару;

-          изменение массы после прогрева;

-          глубина проникания иглы в остатке после прогрева, % от первоначальной величины;

-          температура вспышки;

-          массовая доля воды.

-          температура хрупкости;

-          массовая доля парафина.

Битумы на анализ отбираются через пробоотборник, вмонтированный в нижний люк куба-раздатчика.

Пузырек для мыслей: облако:   ?Газы окисления отбираются из шлемовой трубы окислительных колонн, и аналитически определяется содержание свободного кислорода, которое должно быть минимальным и не более 8 %.

Вопросы к размышлению:

1.      Для чего служит установка производства битумов?

2.      Что представляет собой битум?

3.      Каким методом получают битумы на заводе?

4.      Какие требования предъявляются к сырью?

5.      По какому показателю маркируются дорожные битумы?

6.      Допустимая разность температур между жидкой и газовой фазами?

7.      Какой отбор битума от сырья планируется?

8.      Из чего складываются потери от сырья?

 

2.5. Пуск и остановка установки при нормальных условиях

2.5.1. Подготовка установки к пуску

При подготовке установки к пуску необходимо:

Подготовка

установки к пуску

Тщательно проверить выполнение всех работ по дефектной ведомости. Выявить и устранить дефекты и недостатки.

Произвести наружный осмотр аппаратов, трубопроводов, проверить фланцевые соединения, обратить особое внимание на затяжку и наличие болтов, отсутствие заглушек на рабочих трубопроводах и у аппаратов.

Опрессовать аппараты, змеевики печи, трубопроводы на рабочее давление. Обнаруженные дефекты немедленно устранить.

Проверить наличие манометров на компрессорах, насосах, аппаратах и соответствие их требованиям действующих инструкций.

Закрыть на территории установки технологические лотки, колодцы, крышки засыпать песком слоем не менее 10см.

Произвести уборку обслуживающих площадок блока колонн, холодильников и территории установки от строительного мусора, металлолома и других посторонних предметов.

Проверить наличие и исправность средств пожаротушения.

Проверить наличие на рабочих местах производственных инструкций по технике безопасности, плана ликвидации аварий.

Оформить акт сдачи установки в эксплуатацию в установленном порядке. После утверждения акта сдачи установки в эксплуатацию после ремонта технологическая бригада приступает к пуску установки.

Проверить исправность систем аварийной сигнализации, блокировок. Проверку оформить соответствующим актом.

 

2.5.2. Пуск установки

Перед пуском установки предупредить о пуске диспетчера завода, аналитическую лабораторию, руководство вспомогательных цехов.

Прием  пара на установку производится при обязательном присутствии теплотехника. Перед приемом пара необходимо продуть участки паропровода от магистрали до установки и по установке. Для этого необходимо открыть полностью дренажи на паропроводе для сброса конденсата. Все задвижки на ответственных паропроводах должны быть закрыты.

Плавно, без рывков, открыть задвижку подачи пара на установку на 2-3 оборота. Продувку вести в течение 15-30 минут. По окончании продувки паропровода вентили дренажей закрыть. Принять пар в насосную, на аппаратный двор, на галерею, в секции; запитать пароспутники технологических трубопроводов и обогрев емкостей. Для этого необходимо открыть дренажи на концах паропроводов. Появление сухого пара из дренажей указывает на достаточный прогрев. После прогрева паропроводов, постепенно увеличить расход пара и по мере повышения давления, дренаж конденсата переключить на конденсатоотводчики.

Принять на установку воду. Прием воды на установку производится для апробирования системы охлаждения и системы горячей воды. Следует учесть, что при включении в систему водоснабжения, необходимо открыть воду на охлаждение компрессоров, холодильников и подачу воды на верх колонны, проверить сброс воды в систему горячей воды и в промканализацию. В зимнее время полного отключения воды на аппараты не производить.

Сжатый воздух на установку принимается старшим оператором с ведома и в присутствии теплотехника. Проверить работу КИПиА, системы сигнализаций и блокировок.

Электроэнергию принимают работники службы энергоснабжения по мере готовности электрической части установки. Включают наружное и внутреннее освещение, проверяют обкатку электродвигателей.

После опрессовки системы, ликвидации неплотностей и подключения установки к системам паро - водо - электроснабжения приступить к просушке печи. Просушку кладки печи производить паром, для чего закрыть шибер в борове печи, взрывные и смотровые окна, арматуру форсунок, открыть задвижку и дать пар в змеевик печи, предварительно прогреть паропровод до появления сухого пара.

После просушки печи приступить к приему сырья на установку. Перед приемом сырья на установку необходимо:

-          подготовить к пуску насосы и компрессоры, заправить масленки маслом;

-          открыть воду через рубашки компрессоров, в скруббер;

-          принять на установку экстракт.

Произвести опрессовку змеевика печи для чего:

-          открыть задвижку на входе сырья в печь, заполнить змеевик опрессовочной жидкостью и закрыть задвижку на выходе из печи. Открыть все дверцы коробок ретурбендов и проверить крепление пробок обстукиванием;

-          включить в работу насос, заполнить змеевики печи экстрактом и поднять давление на выкиде насоса до 10кгс/см2 . осмотреть пробки ретурбендов и вальцовки. Обстукивание молотком и подтяжка болтов под давлением не допускается. Выявленные дефекты устранить и вновь опрессовать.

Прокачать все технологические трубопроводы и холодильники экстрактом и убедиться в их проходимости.

Подготовить схему для выхода газов окисления из окислительных колонн через скруббер, емкость-отстойник в печь на дожигание.

Пустить в работу сырьевой насос и начать заполнение окислительной колонны гудроном по схеме насос® печь® колонна, заполнять колонну необходимо через нижний ввод сырья.

При появлении уровня в колонне, перевести ее на циркуляцию по схеме:

                                  К-3® Н-4

 

Н – 1, 1а® П-1                                  Куб ® Н-1

 


                                  К-4® Н-4а

 

При установлении стабильного режима проверяется работа всех аппаратов, трубопроводов, приборов.

Переводится закачка сырья в окислительные колонны через штуцер на отметке 20,5 м. Для этого открывается задвижка на отметке 20,5м и закрывается задвижка на нижнем вводе. включаются в работу приборы КИПиА, блокировки и регуляторы режима.

После отладки приборов КИПиА установка переводится на горячую циркуляцию. Разжигаются форсунки печи и поднимается температура на выходе из печи до 240-260°С.

Нагрев сырья в печи производится до 100°С со скоростью 10°С в час. При 100°С выдерживать температуру в печи в течение 3-х часов. Свыше 100°С нагрев сырья вести со скоростью 2-3°С. подачу воздуха в колонну необходимо начать на высоте сырья в колонне 2м. При достижении температуры окисления в колонне 250°С, открыть подачу пара в соответствии с нормами технологического режима.

Во время циркуляции периодически через 2 часа, отбирается продукт из колонны для определения температуры размягчения по КИШ.

При достижении в колонне температуры размягчения по КИШ 45 – 47°С циркуляцию прекратить, прием сырья вести из товарного парка, а продукт из колонны выводить в кубы.

После прекращения циркуляции сырья налаживается схема:

                               К-3 ® Н-4 ® куб

                               К-4 ® Н-4а ® куб

Поддержание уровня в колонне переводится на автоматическое регулирование.

Для получения в колонне строительного битума при прекращении циркуляции, уменьшается расход сырья в окислительную колонну до 8 – 12 м3/час, увеличивается расход воздуха до 2500 – 2800 м3/час.

Отбор продукта на анализ из окислительной колонны производится через каждые 4 часа, до получения продукта требуемого качества в соответствии с НТД.

 

2.5.3. Остановка установки

Нормальная остановка установки может производиться при:

1.      Остановке установки на ремонт (текущий, капитальный, внеплановый).

2.      Отсутствии свободных емкостей для товарного продукта.

Нормальная остановка установки производится, как правило, уже при работе установки на одной окислительной колонне, так как одна из двух окислительных колонн останавливается заблаговременно.

При нормальной остановке установки необходимо:

-          снизить температуру выхода сырья из печи до 150°С и одновременно прекратить подачу в колонну воды, пара, воздуха.

-          после снижения температуры размягчения продукта в колонне до 40°С потушить форсунки печи и продолжать подкачку сырья в колонну с выводом продукта в мазутовые резервуары товарного производства.

-          Через 4 часа прекратить прием сырья,  откачать продукт из колонны, прокачать трубопроводы и насосы,  колонну экстрактом.

-          Остановить насосы

-          Отключить узел сжигания газов окисления, прекратить подачу топлива.

-          Остатки жидкого топлива из топливных баков откачать в мазут.

-          Змеевик печи продуть паром в аварийный амбар или в куб не подлежащий ремонту.

-          Отглушить сырьевые линии от поставщиков сырья, линию откачки продуктов в мазутовые резервуары, линию подачи жидкого топлива на установку.

После охлаждения колонн и кубов-раздатчиков до 50°С открыть люки.

При необходимости отключения только одной окислительной колонны следует:

-          прекратить подачу воды, пара в колонну, установить минимальный расход воздуха;

-          снизить температуру размягчения битума в колонне добавлением сырья;

-          откачать продукт из колонны насосом в другую колонну или куб-раздатчик до сброса насоса;

-          трубопроводы по схеме колонны прокачать экстрактом до полной замены продукта на экстракт.

Пуск в работу колонны производится аналогично пуску установки.

 

Пузырек для мыслей: облако:   ?Вопросы к размышлению:

1.      Что необходимо сделать до пуска установки?

2.      Что необходимо сделать на печи до приема сырья?

3.      При каком уровне сырья необходимо начать подачу воздуха в окислительную колонну?

4.      Какой существует порядок вывода на режиме окислительной колонны?

5.      Какой существует порядок нормальной остановки установки?

6.      Чем необходимо прокачать сырьевые линии после прекращения подачи сырья в зимнее время?

7.      При каких условиях производится нормальная остановка установки?

8.      С какой скоростью осуществляется нагрев сырья в печи при пуске?

2.6. Техническая характеристика и устройство основного оборудования

2.6.1 Трубчатая печь

Трубчатая печь (рис. 2) служит для нагрева сырья, представляет собой односкатную печь тепловой мощностью 1.500.000 ккал/час. Внутреннее пространство печи перевальной стеной делится на радиантную, с шестью форсунками, расположенными на фронтальной части, и конвекционную секции.

 


В радиантной секции тепло передается радиацией (излучением) от факела форсунок, а в конвекционной секции теплопередача осуществляется конвекцией дымовых газов, то есть непосредственным соприкосновением горячих дымовых газов с поверхностью труб.

Змеевик печи состоит из 80 труб, в том числе в конвекционной зоне 43 трубы (поверхность нагрева 64 м2), в радиантной – 37, из которых 20 труб располагаются вдоль подового экрана (поверхность нагрева 25 м2), а 17 труб – вдоль потолочного экрана (поверхность нагрева 30 м2). Общая поверхность нагрева печи 119 м2.

Сырье поступает в нижний ряд конвекционной секции змеевика, проходит последовательно по всем трубам, поступает в 17 трубу подового экрана, пройдя последовательно все трубы, переходит из первой трубы подового экрана в первую трубу потолочного экрана, выходит из 20-ой трубы потолочного экрана в трубопровод трансферной линии.

Нагрев сырья окисления производится форсунками. Форсунки работают на жидком топливе и расположены на фронтальной стене радиантной части.

 


2.6.2. Окислительные реакторы колонного типа

 

На установке имеется два параллельно-работающих реактора колонного типа (рис. 3), предназначенные для непрерывного окисления гудрона кислородом воздуха и представляющие собой полые аппараты, цилиндрические высотой 28926 мм, внутренним диаметром 3000 мм, общим объемом 200 м3.


Движение сырья и воздуха в колонне осуществляется противотоком.

Окислительные колонны имеют по два штуцера ввода сырья, установленных на высоте 3,10м и 20,55м. Через нижний ввод подача сырья осуществляется при пуске колонн, при достижении уровня сырья в колонне 20 метров переходят на подачу через верхний ввод сырья. Колонна оборудована маточниками, рассекателем воздуха, распределительным устройством пара.

Воздушный маточник расположен в самом низу колонны и представляет собой разветвленную сеть из 22 труб, расположенных по всему сечению, соединенных между собой фланцевыми соединениями, имеющими отверстия диаметром 8 мм. С целью лучшего и равномерного распределения воздуха по сечению колонны и исключительно застойных зон в колонне применяется рассекатель воздушных пузырьков, выполненный в виде лопастей пропеллера и установленный над воздушным маточником выше нижнего ввода сырья.

Для снятия избытка тепла, выделяемого при реакции, предусмотрена подача пара, а также подача воды в верхнюю часть колонны. Подача водяного пара в газовое пространство колонны осуществляется равномерным распределением по всему объему через распределительное устройство, а вода подается через разбрызгиватель, расположенный в верхнем днище колонны. Высота газового пространства более 5-ти метров.

Техническая характеристика реактора:

Давление рабочее – до 0,6 кгс/см2;

Давление расчетное – до 3,0 кгс/см2;

Температура рабочая – 190-270°С.

2.6.3. Циклонная печь

Циклонная печь (рис. 4) предназначена для сжигания газов окисления вихревым способом и представляет собой цилиндрический горизонтальный аппарат диаметром 2350 мм, длиной 4650 мм.


Внутри основного стального кожуха расположен внутренний стальной кожух диаметром 1560 мм., футерованный слоем огнеупорного кирпича.

Внутренний кожух разделен на две камеры (циклоны 1 и 2 ступени) пережимом (сужение диаметра до 1050 мм).

В первой ступени циклонным вихревым способом сжигается жидкое топливо. Продукты сгорания топлива поступают в циклон второй ступени.

Газы окисления подаются через тангенсальные сопла в циклон второй ступени, где они попадают в кольцевое пространство между раскаленной футеровкой циклона и высокотемпературным потоком продуктов сгорания из камеры первой ступени. Это обеспечивает эффективное воспламенение содержащихся в газах окисления углеводородов.

2.6.4  Кубы – раздатчики   Р-1 – Р-14


Куб-раздатчик (рис. 5) предназначен для хранения товарного битума, окисленного гудрона, а также для приготовления битумов методом компаундирования сырья.

 

Куб представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 5300 мм, толщина стенки 8 мм, высота 10804 мм. Максимальная высота взлива 9,2 м.

Аппарат выполнен из стали марки Ст-3. Для равномерного распределения воздуха по сечению аппарата при перемешивании сырьевых компонентов внутри куба имеется маточник с отверстиями. В целях безопасной работы на кубе установлены взрывной и дыхательный клапаны.

 

2.6.5. Конденсатор смешения (скруббер)

Все газы, образовавшиеся в результате окисления сырья в окислительных колоннах, по шлемовой трубе поступают в скрубберы (рис. 6), сюда же поступают газы, выделяющиеся из кубов-раздатчиков.

 


Скруббер представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, сваренный из стали марки 10Г2СД, толщиной 8 мм, высотой 9914 мм, диаметром 2600 мм. Внутри скруббера имеется пять каскадных тарелок.

В верхнюю часть скруббера подается вода для конденсации газообразных продуктов окисления, поднимающихся противотоком с низа. С низа скруббера, растворяющиеся в воде сконденсированные продукты, сбрасываются сбрасываются в промышленную канализацию. С верха скруббера выходит несконденсированная часть газообразных продуктов окисления для дальнейшего обезвреживания.

2.6.6. Емкость – отстойник

Емкость (рис. 7) предназначена для дополнительной конденсации газов окисления и сбора скопившихся нефтепродуктов (черного соляра) и воды.

 


Емкость представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат диаметром 3000 мм, длиной 12828 мм, объемом 93 м3,материал – сталь марки 16ГС.

Из емкости газы поступают в циклонную печь на обезвреживание.

 

2.7. Производственные неполадки и их устранение

Причинами аварийной остановки могут быть нарушения нормального снабжения электроэнергией, паром, водой, воздухом КИП, прогар трубы в печи, нарушение герметичности трубопровода, аппарата, а также целый ряд аварийных ситуаций, связанных с нарушением обслуживающим персоналом правил технической эксплуатации установки.

При ликвидации аварийной ситуации отличное знание технологического режима, быстрая реакция, правильность действия и четкость в работе обслуживающего персонала имеет решающее значение в сокращении ущерба, причиняемого авариями, создание возможности быстрого вывода установки на режим.

а) прекращение подачи электроэнергии на установку:

При прекращении подачи электроэнергии остановятся воздушные компрессоры, подающие воздух на окисление сырья в окислительные реакторы, центробежные насосы, контрольно-измерительные приборы, системы сигнализации и блокировок. Поэтому необходимо немедленно прекратить прием сырья в печь и окислительные реакторы, прокачать сырьевую линию и змеевик печи экстрактом. Содержимое окислительных колонн откачать в кубы, закрыть все задвижки на воздушных линиях у колонн и компрессоров, закрыть все вентили к форсункам и в печь дать пар. Нажать кнопку “стоп” компрессоров, топливных насосов, вентиляторов.

Сообщить о случившемся руководству цеха, диспетчерам производства, завода.

При подаче электроэнергии пуск установки вести согласно инструкции по пуску установки..

Слив битума строительного в мешки и барабаны и налив товарного битума в автобойлера и железнодорожные цистерны не прекращать.

б) прекращение подачи пара на установку

При прекращении подачи пара необходимо окисление сырья в колоннах продолжать при пониженном расходе воздуха. Слив битума в тару вести непрерывно во избежание застывания в коллекторе.

Прокачать трубопроводы экстрактом, сообщить о случившемся руководству цеха, диспетчерам производства и завода. При подаче пара установку вывести на нормальный режим.

в) прекращение подачи воды

При прекращении подачи воды на установку необходимо немедленно остановить воздушные компрессоры, закрыть задвижки на воздушных линиях колонн, закрыть задвижки на линии подачи воды в конденсатор-смешения, открыть дренажи и вентили на водяной линии.

Слив битума не прекращать.

При подаче воды на установку начать пуск согласно инструкции по пуску.

г) прекращение подачи воздуха КИП на установку

При прекращении подачи воздуха КИП необходимо перейти на ручное регулирование процесса через байпасы, а при отсутствии воздуха КИП более 20 минут приступить к остановке установки.

д) прекращение подачи сырья на установку

При прекращении подачи сырья на установку персонал обязан приступить к нормальной остановке установки, предупредить при этом руководство установки, цеха, диспетчера завода.

е) прогар труб в печи

При прогаре трубы или труб в печи необходимо потушить форсунки печи, дать пар в камеру сгорания, понизить производительность насоса, прокачать змеевик печи экстрактом, продуть паром змеевик печи, направив сброс из змеевика в аварийный амбар.

Остановить установку.

ж) загорание внутри окислительной колонны

Пузырек для мыслей: облако:   ?Перекрыть линии входа сырья в колонну и выхода продукта снизу колонны. Включить подачу водяного пара, увеличить расход воды в колонну. Если горение, несмотря на принятые меры, продолжается, перепустить продукт с низа колонны и увеличить подачу в колонну водяного пара. После ликвидации загорания подготовить колонну к чистке. Очистить верхнее днище от коксовых отложений.

Вопросы к размышлению:

1.           Из каких основных аппаратов состоит установка производства битумов?

2.           Что представляет собой нагревательная печь?

3.           Для чего служит циклонная печь?

4.           Как устроена окислительная колонна?

5.           Что такое черный соляр и где он образуется?

6.           Что необходимо предпринять при отключении электроэнергии?

7.           Какие действия необходимо предпринять при отключении водяного пара?

2.8. Повышение технико-экономических показателей работы установки

Кроме технологии производства обслуживающий персонал должен знать и основные технико-экономические показатели (ТЭП) работы своей установки с тем,  чтобы к минимуму свести производственные затраты на себестоимость получаемых битумов. С целью повышения ТЭП на Новокуйбышевском и Сызранском НПЗ на установках типа 19/2 смонтировали по две окислительные колонны и наладили производство битумов непрерывным методом окисления, что имеет ряд преимуществ перед периодическим окислением в кубах.

На себестоимость битумов, кроме сырья, влияют затраты электроэнергии, технической воды, пара, эксплуатационные затраты, амортизация, общепроизводственные и общезаводские расходы. Снижение затрат на обработку зависит от многих причин, в том числе от правильного, безаварийного ведения технологического режима операторами установки, для чего необходимо хорошо владеть процессом, чувствовать его и знать, чтобы оперативно принимать правильные решения как при нормальной эксплуатации установки, так и в особенности, при аварийных ситуациях. Приведенные выше примеры, производственных неполадок, характерных для работы установки, и правила их устранения помогут обслуживающему персоналу правильно действовать в своей практической работе.

Отрицательно сказывается на технико-экономических показателях сезонный характер работы битумных установок, но в этом есть положительный момент, а именно, в межсезонье необходимо качественно провести ремонт, подготовиться к непрерывной и высокопроизводительной работе на весь летний сезон максимального спроса потребителей на все сорта битумов.

По примеру западных стран для повышения качества битумов необходимо добавлять к ним соответствующие присадки, намного расширить ассортимент и организовать на заводах расфасовку и сбыт в мелкой упаковке.

Постоянно необходимо интересоваться рынком сбыта и своевременно перевести установку на выпуск той марки битума, которая имеет больший спрос в данный период. Чем больше будет вырабатываться и отгружаться товарный битум тем рентабельнее будет производство и выше будет отбор продукции от переработанной нефти. Немаловажную роль играет оперативная отгрузка товарного битума потребителям. Необходимо довести до минимума простои железнодорожного транспорта и автобойлеров. Качеством и оперативностью заинтересовать потребителя.

 

Усовершенствование производства нефтяных битумов

В настоящее время области использования битумов чрезвычайно широки и постоянно возрастают. Возрастают постоянно и требования к качеству товарных битумов, поэтому процесс получения битума в кубах-окислителях периодического действия практически себя изжил и установки переведены на непрерывный технологический процесс.

В настоящее время для получения битумов используются следующие технологии:

-          технология прямого окисления тяжелых нефтяных остатков;

-          получение битумов из остатков глубоковакуумной перегонки высокосмолистых нефтей (остаточные битумы);

-          получение компаундированных битумов смешением асфальтов пропан-бутановой деасфальтизации с нефтяными остатками или по технологии компаундирования переокисленных битумов с исходным сырьем.

Существуют различные типы окислительных реакторов непрерывного действия:

-          колонный

-          трубчатый

-          бескомпрессорный.

Степень использования кислорода воздуха при окислении одного и того же сырья наихудшая в кубах-окислителях периодического действия, а из непрерывных процессов – при бескомпрессорном способе. Наименьшее содержание кислорода в газах окисления в аппаратах колонного типа.

По литературным данным результаты сравнения технико-экономических показателей работы битумных установок с различными способами окисления сырья показывают, что на установке колонного типа меньше расход электроэнергии, пара, топлива и в целом себестоимость 1 тонны товарного битума ниже, чем на установках с другими реакторами.

Установки производства битума с непрерывным окислением в реакторах колонного типа имеют различные варианты:

-          с одной окислительной колонной

-          с двумя окислительными колоннами

-          с тремя окислительными колоннами

-          работающие последовательно с выводом различных марок битума

-          с двумя колоннами работающими параллельно на различных режимах с выводом двух марок битума параллельно.

Последнее время предпочтение отдаётся реакторам колонного типа с выносными секциями сепарации продуктов окисления или колонны с разделенными секциями окисления и сепарации.

На установках производства битумов, в том числе и строительного, монтируются линии для разлива и упаковки строительного битума в брикеты различного веса.

Большое значение получает дорожный битум, полученный компаундированием тяжелых нефтяных остатков с другими остатками вместо окисленного. Компаундирование проводят при механическом перемешивании, либо посредством циркуляции при температуре отгрузки товарного битума 170±10оС. Этот метод позволяет получить  дорожный битум хорошего качества при отсутствии вредных выбросов в атмосферу, так как в процессе не используется кислород воздуха на окисление.

Существует технология получения компаундированных дорожных битумов с частичным окислением сырья. Сырьё – гудрон западносибирских нефтей окисляют до строительного битума и компаундируют с исходным гудроном или асфальтом после пропановой деасфальтизации. Этот метод позволяет снижать количество вредных выбросов, затраты на производство и появляется резерв для увеличения производительности.

4. Контрольные вопросы

1.      Для чего служит установка производства битумов?

2.      Что представляют собой битумы ?

3.      Какие требования предъявляются к сырью?

4.      По какому показателю маркируются дорожные битумы?

5.      Допустимая разность температур между жидкой и газовой фазами?

6.      Какой отбор битума планируется от сырья?

7.      Что необходимо сделать до пуска установки?

8.      Что необходимо сделать на печи до приема сырья?

9.      При каком уровне сырья необходимо  начать продажу воздуха в окислительную колонну?

10.  Чем необходимо прокачать сырьевые линии после прекращения подачи сырья?

11.   Какие действия необходимо предпринять при отключении пара?

12.   Для чего служит циклонная печь?

13.   Где образуется черный соляр?

14.   Что необходимо предпринять при отключении электроэнергии?

15. Каким методом получают битумы на заводе?

16. Какие требования предъявляются к сырью?

17. Из чего складываются потери от сырья?

18. Какой существует порядок вывода на режиме окислительной колонны?

19. Какой существует порядок нормальной остановки установки?

20. Чем необходимо прокачать сырьевые линии после прекращения подачи сырья в зимнее время?

21. При каких условиях производится нормальная остановка установки?

22. С какой скоростью осуществляется нагрев сырья в печи при пуске?

23. Из каких основных аппаратов состоит установка производства битумов?

24. Что представляет собой нагревательная печь?

25. Как устроена окислительная колонна?

 

 

 


5. Ситуационные примеры

Неполадки

Причины

Способы устранения

1.     Загорание внутри окислительной колонны.

 

Отложение кокса на верхнем днище.

Прикрыть вход сырья в колонну и выход продукта  снизу колонны. Включить подачу водяного пара на верх колонны, увеличить расход воды в колонну. Если горение будет продолжаться необходимо перепустить продукт с низа колонны и увеличить подачу водяного пара в колонну. После ликвидации загорания подготовить колонну к чистке. Очистить верхнее днище от коксовых отложений.

2.     Попадание продукта в шлемовую линию

Вспенивание и выброс продукта из колонны

Прекратить окисление, перекрыв линии подачи воздуха и сырья.

3.Разрыв трубопроводов, пробивка прокладок, сальников.

 

Отключить участок трубопровода с очагом пропуска продукта. К месту пропуска подвести водяной пар. Если отключить нельзя, то отключается установка и ликвидируется пропуск.

4. Выброс нефтепродукта через взрывной клапан.

Вспенивание продукта или образование неплотности во взрывном клапане.

Прекратить подачу сырья и воздуха в колонну. В место выброса продукта подвести водяной пар и убрать продукт.

 


Слайд №1

 

 

 

 

 



Слайд №2

 

 

 

 

 



Слайд №3

 

 

 

 


 

 


Слайд №4

 

 

 

 

 


 


Слайд №5

 

 

 

 



Слайд №6

 

 

 

 



Слайд №7


Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Методическое пособие по изучению темы: «Производство битумов»"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Логопед

Получите профессию

Менеджер по туризму

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 625 832 материала в базе

Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 21.12.2016 6829
    • DOCX 1.7 мбайт
    • 50 скачиваний
    • Рейтинг: 1 из 5
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Леонтьева Наталья Юрьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Леонтьева Наталья Юрьевна
    Леонтьева Наталья Юрьевна
    • На сайте: 9 лет и 1 месяц
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 119088
    • Всего материалов: 44

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Интернет-маркетолог

Интернет-маркетолог

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс профессиональной переподготовки

Организация деятельности библиотекаря в профессиональном образовании

Библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 281 человек из 66 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

Педагог-библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 457 человек из 66 регионов

Курс повышения квалификации

Специалист в области охраны труда

72/180 ч.

от 1750 руб. от 1050 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 42 человека из 21 региона

Мини-курс

Подготовка менеджеров по продажам: аспекты телефонных переговоров

10 ч.

1180 руб. 590 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Музыка в мире: народные и культурные аспекты

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Введение в медиакоммуникации

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе