СПОСОБ ОБРАБОТКИ КИСЛОГО ГУДРОНА
ACID SLUDGE TREATMENT METHOD

Область техники
Изобретение относится к области нефтехимии, в частности, к переработке кислых гудронов.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известны различные способы обработки кислого гудрона, которые, в основном, заключаются в следующем:
2
кислый гудрон и загрязненная почва извлекаются экскаватором. После отделения крупных механических примесей кислый гудрон смешивается на месте загрузки с добавками, такими как частицы угля, отходы целлюлозы, отходы мусора, древесные опилки и т.д, что обеспечивает равномерную грануляцию и относительную сыпучесть материала. Затем материал пропускается через сепаратор магнитных и немагнитных металлов, который удаляет любые присутствующие металлические частицы, и подается в механический смеситель, в которой так же дозируются нейтрализующие добавки, такие как СаО, Са(ОН), которые нейтрализуют кислотность. Количество нейтрализующих добавок зависит от рН кислого гудрона и его влажности.
Недостатком существующей технологии является то, что полученный таким образом материал подвержен агломерации, имеет низкую температуру размягчения, что обуславливает налипание на поверхности твердотопливной системы теплоэлектростанций. В результате полученный по данной технологии материал вызывает проблемы при транспортировке и непригоден для сжигания на электростанциях в больших долях в топливном составе.
Из уровня техники известны и иные способы, в частности, способ переработки кислых гудронов, раскрытый в патенте RU 2186086, опубликованном 27.07.2002, который является наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков. Данный способ заключается в том, что осуществляют забор кислого гудрона из кислогудронного пруда, нагревают кислый гудрон до 45-85°С за счет топочных газов горения топлива, смешивают нагретый кислый гудрон в барабане-грануляторе с сажей, имеющей степень срастания частиц в агрегате в пределах 0,03-0,09, на которую предварительно из водного раствора нанесен агент нейтрализации - гидроокиси или углекислые соли щелочных или щелочноземельных металлов I-II группы периодической системы элементов. Процесс нейтрализации ведут при 45-85°С в течение 4-10 мин.
В процессе смешения кислого гудрона и гранулированной сажи образуется выпускная форма сажи - маслонаполненный сажевый гранулят, который имеет хорошие транспортабельные характеристики (прочность массы гранул к комкованию, угол естественного откоса, липкость), но в настоящее время такие характеристики уже не удовлетворяют все возрастающим требованиям промышленности. Учитывая, что наиболее часто используемым оборудованием для сжигания высококачественного низкосернистого топлива являются котлы с циркулирующим кипящим слоем (ЦКС), для сжигаемого топлива в котлах ЦКС требуется строгий состав и фракционная грануляция. Кроме того, котел ЦКС нуждается в материале, который является инертным во время процесса горения.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является повышение транспортабельных характеристик гранулята (повышение прочности гранул, предотвращение комкования, снижение угла естественного откоса), а также повышение технологических характеристик гранулята (повышение рН водной вытяжки до нейтрального уровня, снижение эмиссии летучих веществ, повышение температуры точки размягчения).
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ обработки кислого гудрона заключается в нанесении на поверхность гранул микропористой осадочной породы аморфного кремнезема одного или более слоев, состоящих из кислого гудрона, микронизированного материала, содержащего оксид кальция, и микронизированной микропористой осадочной породы аморфного кремнезема. При этом для нанесения кислого гудрона на поверхность гранул его кинематическая вязкость снижается менее 110 сСт за счет разогрева и/или разбавления.
В качестве микропористой породы аморфного кремнезема может быть использован диатомит, опока, трепел и т.д., а в качестве материала, содержащего оксид кальция, может быть использована известь, гашенная известь, кальциевая летучая зола энергетических котлов и т.д.
2
Применение в качестве адсорбера микропористого аморфного кремнезема, обладающего свойством взаимодействия с оксидами кальция с образованием гидросиликатов кальция, в отличие от обычно применяемых адсорберов (угля, отходов целлюлозы, древесные опилки), которые не взаимодействуют с нейтрализующими добавками (СаО, Са(ОН)), ведет к блокировке адсорбированных углеводородов гидросиликатами кальция, что обеспечивает:
а) низкую эмиссию летучих веществ (летучих углеводородов, сероводорода, диоксида серы и т.д.) из гранул, что позволяет хранить гранулированный кислый гудрон на открытых площадках;
б) высокую температуру точки размягчения выше, чем 400°С, что дает возможность дозирования гранулированного гудрона с помощью штатной системы подачи твердого топлива;
в) наличие соединений гидросиликатов снижает пластичность гранул, что обеспечивает возможность дробления гранул, без налипания к рабочим поверхностям дробильного оборудования.
Применение критерия кинематической вязкости делает данную технологию универсальной для широкого спектра кислых нефтяных отходов, обладающих различными физико-химическими свойствами, как в следствии различия в происхождении, так и срока захоронения, например, кислых гудронов, образовавшихся в процессе сернокислотной очистки масел, парафинов, керосино-газойлевых фракций.
На фиг. 1 проиллюстрирована зависимость кинематической вязкости от температуры для различных кислых нефтяных отходов и мазута.
Понизить кинематическую вязкость до требуемой величины, а именно менее 100 сСт, можно не только за счет повышения температуры, но и за счет разбавления кислых нефтяных отходов, например, мазутом, имеющим по сравнению с кислым гудроном от ректификации масел 1930-1940 изначально меньшую кинематическую вязкость.
В результате смешения кислого гудрона с микронизированным материалом, содержащим оксид кальция (известь, гашенная известь, кальциевая летучая зола котлов и т.д.) и микропористой осадочной породой аморфного кремнезема (диатомит, трепел, опока и т.д.), создаются условия протекания физико-химических процессов адсорбции углеводородов из кислого гудрона микропористой аморфной кремнеземной осадочной породой, нейтрализации кислот оксидом кальция и формирования гидросиликатов кальция при взаимодействии оксида кальция и микропористой аморфной кремнеземной осадочный породы, что приводит к образованию твердого, нейтральной вещества с низким выходом летучих веществ (летучих углеводородов, сероводорода, диоксида серы и т.д.) и высокой температурой размягчения, которая отличается от существующих технологий обработки кислых гудронов применением микропористой осадочной породы аморфного кремнезема (диатомит, трепел, опока и т.д.) совместно с материалами, содержащими оксид кальция.
Число стадий способа определяется технологическими требованиями к конечному продукту - гранулам. Например, для получения фракционного состава гранул, соответствующих фракционному составу топлива для котлов с ЦКС (2-4 мм), оптимальным является реализация 3-4 стадий. Но количество стадий может быть как больше, так и меньше.
Краткое описание фигур чертежей
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 приведена диаграмма зависимости кинематической вязкости от температуры для различных кислых нефтяных отходов и мазута;
на фиг. 2 приведена диаграмма физико-химических процессов, протекающих в условиях реализации способа обработки кислого гудрона;
на фиг. 3 представлена схема технологической линии для осуществления способа обработки кислого гудрона.
Лучший вариант осуществления изобретения
В лабораторных условиях для получения гранул, состоящих из диатомита, гидроксида кальция и гудрона используется, например, смеситель-гранулятор роторного типа производительностью 50 кг/ч. Для повышения времени пребывания и более мягкого воздействия на смешиваемый материал, ротор предпочтительно оборудован плугами и поддерживаются минимальные частоты вращения ротора 25-100 об/мин.
Диатомит измельчют на роликовой дробилке размером менее 900 микрон, затем его разделяют на фракции:
1) менее 500 мкм.
2) 500-900 мкм.
Гранулы формируются в смесителе-грануляторе, в который последовательно по ходу среды вводятся: гранулы диатомита с фракционным составом частиц 500-900 мкм; кислый гудрон с кинематической вязкостью ниже 110 сСт; гидроксид кальция и диатомит с фракционным составом частиц менее 500 мкм.
В зависимости от требуемых характеристик конечного продукта формирование гранул может проводиться как в одну, так и в несколько стадий.
Если по техническим требованиям необходим многостадийный процесс, то на первой стадии в смеситель-гранулятор последовательно по ходу среды вводятся: диатомит с фракционным составом частиц 500-900 мкм, затем кислый гудрон с кинематической вязкостью ниже 110 сСт, затем гидроксид кальция и диатомит фракционным составом частиц менее 500 микрон. На следующих стадиях вместо гранулированного диатомита вводятся гранулы, полученные на предыдущей стадии, последовательность дозирования кислого гудрона, гидроксида кальция и диатомитной пылью сохраняется.
В промышленных условиях способ может быть реализован на технологической линии, приведенной на фиг. 3, где представлена технологическая линия для многостадийного процесса.
3
Технологическая линия включает силос (1) с гранулированной микропористой аморфной кремнеземной осадочной породой (например, объемом 8 m), из которого порода дозируется с помощью роторного дозатора в подогреватель-осушитель с псевдосжиженным слоем с циклонным сепаратором (2). Из подогревателя-осушителя порода дозируется центробежным дозатором (3) из циклонного сепаратора с помощью центробежного дозатора (4).
Два силоса (5) и (8) предназначены для микронизированного материала, содержащего оксид кальция.
Силос (5) оснащен двумя центробежными дозаторами (6) и (7).
Силос (8) оснащен центробежным дозатором (9).
3
Обогреваемый резервуар (11) для кислого гудрона (например, объемом 16 m) оборудован решеткой со скребковым транспортером (10). Кислый гудрон дозируется тремя шиберными насосами (13), (14), (15), оснащенными электроприводами с частотным регулированием.
3
3
3
Три последовательно установленных роторных смесителя-гранулятора (16), (17), (18), соответственно мощности 3 m/ч, 4 m/ч и 10 m/ч.
Технологическая линия также снабжена компрессором летучих веществ (19).
Способ обработки кислого гудрона реализуется следующим образом:
В роторный гранулятр-смеситель (16) последовательно дозируются: гранулированная микропористая аморфная кремнеземная осадочная порода центробежным дозатором (3), кислый гудрон шиберным насосом (13), микронизированный материал, содержащий оксид кальция, центробежным дозатором (6).
Если одной стадии недостаточно, то в роторный гранулятр-смеситель (17) последовательно дозируются: гранулят произведенный в гранулятре-смесителе (16) кислый гудрон шиберным насосом (14), микронизированный материал содержащий оксид кальция центробежным дозатором (7).
В роторный гранулятр-смеситель (18) последовательно дозируются: гранулят произведенный в гранулятре-смесителе (17), пыль гранулированной микропористой аморфной кремнеземной осадочной породы центробежным дозатором (4), кислый гудрон шиберным насосом (15), микронизированный материал содержащий оксид кальция центробежным дозатором (9).
Расходы дозируемых материалов контролируются посредством определения градиента массы силосов (1), (5), (8) и обогреваемого резервуара (11) пьезометрическими весами (12).
Гранулы, полученные в грануляционном смесителе (18), направляются в топливный бункер.
Летучие вещества, образующиеся в гранулятрах-смесителей (16), (17), (18), отсасываются компрессором (19) и подаются на сжигание.