СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА

1. Способ получения битума, включающий разделение исходного сырья на два потока, нагревание одного потока сырья и его окисление кислородом воздуха при повышенной температуре в реакторе окисления, компаундирование окисленного и неокисленного потоков с получением продукта, отличающийся тем, что воздух, подаваемый в реактор окисления, диспергируют, окисление части потока сырья кислородом воздуха при повышенной температуре в реакторе окисления производят в гидродинамическом режиме стесненного всплывания пузырьков воздуха, снижение градиента температуры в реакторе окисления производят циркуляцией части полностью или частично окисленного потока и осуществляют передачу тепла для нагрева окисляемого сырья, компаундирование окисленного и неокисленного потоков с выработкой битума, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 20-220·0,1 мм, производят в турбулентном смесителе, а выходящие из реактора окисления отработанные газы подвергают каталитической очистке от органических примесей.
2. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что диспергирование воздуха, подаваемого в реактор окисления, осуществляют в отверстиях барботера.
3. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что диспергирование воздуха, подаваемого в реактор окисления, осуществляют форсунками.
2
2
1/3
3
2
4. Способ получения битума по п.2, отличающийся тем, что значение диаметра d отверстий в барботере должен быть не меньше, чем определяемый по формуле d=(Ar·µ/ρ·g), где µ (Па·с) и ρ (кг/м) соответственно, вязкость и плотность окисляемого потока, g - ускорение свободного падения (9,81 м/с), Ar - критерий Архимеда.
1/2
3
5. Способ получения битума по п.2, отличающийся тем, что число отверстий в барботере N не больше, чем N=0,732Q·ρ/(d·µ·(Ar)), где Q - расход воздуха в реактор (м/с).
6. Способ получения битума по любому из пп.2, 4, 5, отличающийся тем, что барботер имеет коллектора, сопряженные с барботажными устройствами, и выполнен по форме фигуры, которая полностью повторяет форму дна и все отверстия в них равноудалены друг от друга и от стенки корпуса колонны.
7. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что снижение градиента температуры в реакторе окисления обеспечивают циркуляцией полностью или частично окисленного битума, возвращая его в реактор.
8. Способ получения битума по п.7, отличающийся тем, что циркулирующий полностью или частично окисленный битум подвергают охлаждению.
9. Способ получения битума по п.8, отличающийся тем, что расходом циркулирующего охлажденного полностью или частично окисленного битума обеспечивают регулирование градиента температуры в реакторе окисления.
10. Способ получения битума по п.8, отличающийся тем, что температурой циркулирующего охлажденного полностью или частично окисленного битума обеспечивают регулирование градиента температуры в реакторе окисления.
11. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что снижение градиента температуры в реакторе окисления обеспечивают дробной циркуляцией полностью или частично окисленного битума, забирая его из реактора из одной или нескольких зон, и возвращая его отдельными потоками, но не менее одного, в различные позиции по высоте реактора.
12. Способ получения битума по п.11, отличающийся тем, что при дробной циркуляции полностью или частично окисленный битум, подаваемый в различные позиции по высоте реактора окисления, подвергают охлаждению.
13. Способ получения битума по п.12, отличающийся тем, что при дробной циркуляции полностью или частично окисленного битума, подаваемого в различные позиции по высоте реактора окисления, регулирование градиента температуры по высоте реактора окисления обеспечивают изменением расхода циркулирующего полностью или частично окисленного битума, подаваемого в различные позиции по высоте реактора окисления.
14. Способ получения битума по п.12, отличающийся тем, что при дробной циркуляции полностью или частично окисленного битума, подаваемого в различные позиции по высоте реактора окисления, регулирование градиента температуры по высоте реактора окисления обеспечивают изменением температуры циркулирующего полностью или частично окисленного битума, подаваемого в различные позиции по высоте реактора окисления.
15. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что в качестве турбулентного смесителя используют инжектор.
16. Способ получения битума по п.15, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости в инжекторе используют неокисленный поток при расходе окисленного потока меньшем, чем неокисленного потока.
17. Способ получения битума по п.15, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости в инжекторе используют окисленный поток при расходе окисленного потока большем, чем неокисленного потока.
18. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что в качестве турбулентного смесителя используют диафрагмированные диски.
19. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что выходящий из реактора окисления отработанный воздух подвергают удалению углеводородов в сепараторе за счет охлаждения циркулирующим черным соляром и затем осуществляют утилизацию этих газов в печи дожига с одновременным нагревом теплоносителя, либо осуществляют каталитическую очистку от органических примесей.
20. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что выходящий из реактора окисления отработанный воздух перед каталитической очисткой смешивают со свежим воздухом в соотношении 1:(0,1-0,005).
21. Способ получения битума по п.20, отличающийся тем, что выходящий из реактора окисления отработанный воздух подвергают каталитической очистке от органических примесей в пластинчато-каталитическом реакторе при температуре 150-200°C.
22. Способ получения битума по п.21, отличающийся тем, что в качестве катализатора в пластинчато-каталитическом реакторе используют платину или палладий.
23. Способ получения битума по п.20, отличающийся тем, что выходящий из реактора окисления отработанный воздух дополнительно подогревают в топке за счет сжигания топливного газа или в теплообменнике за счет тепла теплоносителя, и подвергают каталитической очистке от органических примесей в пластинчато-каталитическом реакторе при температуре 250-350°C.
24. Способ получения битума по п.23, отличающийся тем, что в качестве катализатора в пластинчато-каталитическом реакторе используют оксиды меди, хрома, железа, цинка, бария или смеси этих оксидов.
25. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья могут использоваться гудрон после вакуумной перегонки мазута, тяжелые продукты селективного разделения углеводородов, тяжелые экстракты производства минеральных масел или их смеси.
26. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что глубину проникновения иглы в полученном продукте регулируют временем пребывания окисляемой части потока сырья в реакторе окисления.
27. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что глубину проникновения иглы в полученном продукте регулируют температурой в реакторе окисления.
28 Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что глубину проникновения иглы в полученном продукте регулируют одновременно временем пребывания окисляемой части потока сырья в реакторе окисления и температурой в реакторе окисления.
29. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что глубину проникновения иглы в полученном продукте регулируют соотношением окисленного и неокисленного потоков сырья.
30. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что в качестве полученного продукта получают дорожные, строительные, кровельные и другие виды битумов.
31. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что в качестве полученного продукта получают одновременно дорожный, строительный и кровельный битумы, или разные марки битумов для каждого вида из них, не менее, чем в трех параллельно работающих реакторах окисления.
32. Способ получения битума по п.1, отличающийся тем, что нагревание одного потока сырья выполняют в теплообменниках за счет тепла теплоносителя или в змеевике трубчатой печи с частичной подачей кислорода воздуха.
33. Способ получения битума по п.32, отличающийся тем, что подогрев потока, подаваемого на окисление сырья, осуществляется в теплообменниках, расположенных последовательно: сначала в теплообменнике за счет тепла теплоносителя, нагретого в печи дожига за счет утилизации отходящих газов, далее в теплообменнике за счет тепла окисленного продукта и затем в теплообменнике за счет тепла циркуляционных орошений реактора окисления.
34. Установка для получения битума, включающая трубчатую печь со змеевиком, реактор окисления, насос для подачи сырья со всасывающим и нагнетательным патрубками, сырьевой трубопровод, соединяющий нагнетательный патрубок насоса с входом змеевика трубчатой печи, трубопровод, соединяющий выход змеевика трубчатой печи с верхней частью реактора окисления, распределитель воздуха, размещенный в нижней части реактора, компрессор, соединенный трубопроводом с распределителем воздуха и трубопровод для вывода битума из реактора окисления, отличающаяся тем, что установка оборудована турбулентным смесителем окисленного продукта и неокисленного сырья, реактором каталитической очистки выходящего из реактора окисления отработанного воздуха, соединенных трубопроводами соответственно, со штуцерами вывода из реактора окисления окисленного продукта и отходящих газов, основная часть, по крайней мере, одного реактора окисления представляет собой реакционное пространство, где окисляемое сырье контактирует с кислородом, диффундирующим из объема воздушных пузырьков к поверхности раздела фаз, а верхняя часть реактора представляет собой сепарационное пространство, в котором битум отделяется от воздуха, реактор окисления снабжен байпасным трубопроводом, соединяющимся с одной стороны с нагнетательным патрубком насоса для подачи сырья, а с другой стороны с турбулентным смесителем, реактор окисления снабжен дополнительным циркуляционным насосом, соединяющим всасывающий патрубок с нижней частью реактора окисления и нагнетательным патрубком, по крайней мере, с одним или несколькими циркуляционными контурами, на которых установлены холодильники рециркулята, выходы циркуляционных контуров соединены с реактором окисления, корпус реактора окисления в средней части состоит из нескольких зон, каждая из которых по ходу потока жидкости имеет последовательно диффузорную, цилиндрическую и конфузорную конфигурации.
35. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что компрессор дополнительно соединен трубопроводом с входом змеевика трубчатой печи или теплообменника нагрева сырья.
36. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, трубопровод сырья соединен с теплообменником, который нагревает исходное сырье за счет теплоносителя, нагретого в печи дожига за счет утилизации отходящих газов, далее трубопровод соединен с теплообменником, где нагрев осуществляется за счет тепла окисленного продукта, после трубопровод соединен с теплообменником, где происходит нагрев за счет тепла циркуляционных орошений реактора окисления.
37. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что количество реакторов окисления соответствует количеству одновременно вырабатываемых марок одного вида битума или числу разных видов битума.
38. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что диаметр сепарационной части реактора окисления больше диаметра реакционного пространства реактора окисления или равен ему.
39. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что выход полностью или частично окисленного потока в циркуляционный контур, предназначенный для возврата охлажденного полностью или частично окисленного потока в реактор окисления, выполнен в цилиндрической части корпуса выше или ниже сопряжения с диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления.
40. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что вход циркуляционного контура в реактор окисления соединен с реактором окисления в месте сопряжения диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления.
41. Установка для получения битума по п.39, отличающаяся тем, что вход циркуляционного контура в реактор окисления соединен с реактором окисления в месте сопряжения диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления по оси нормального сечения корпуса.
42. Установка для получения битума по п.39, отличающаяся тем, что вход циркуляционного контура в реактор окисления соединен с реактором окисления в месте сопряжения диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления тангенциально к корпусу.
43. Установка для получения битума по п.39, отличающаяся тем, что вход циркуляционного контура в реактор окисления выполнен в виде внешнего кольцевого коллектора, сопряженного с реактором окисления в месте сопряжения диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления.
44. Установка для получения битума по п.43, отличающаяся тем, что внешний кольцевой коллектор соединен тангенциальными патрубками с корпусом реактора окисления.
45. Установка для получения битума по п.42, отличающаяся тем, что тангенциальные патрубки внешнего кольцевого коллектора расположены между собой равноудалено или сконцентрированы на одном или нескольких участках.
46. Установка для получения битума по п.39, отличающаяся тем, вход циркуляционного контура в реактор окисления выполнен в виде двух кольцевых коллекторов, при этом внешний кольцевой коллектор сопряжен с корпусом реактора окисления, а внутренний кольцевой коллектор размещен внутри реактора окисления, и коллекторы размещаются в месте сопряжения диффузорной и конфузорной конфигураций корпуса реактора окисления.
47. Установка для получения битума по п.46, отличающаяся тем, патрубки внешнего и внутреннего кольцевого коллекторов тангенциально сообщаются с внутренним пространством корпуса реактора окисления.
48. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что распределитель воздуха имеет коллекторы, сопряженные с барботажными устройствами.
2
2
1/3
3
2
49. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что значение диаметра отверстий в барботажном устройстве d не меньше, чем d=(Ar·µ/ρ·g), где µ (Па·с) и ρ (кг/м) соответственно, вязкость и плотность окисляемого потока, g - ускорение свободного падения (9,81 м/с), Ar - критерий Архимеда.
1/2
3
50. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что число отверстий в барботажном устройстве N больше, чем N=0,732Qρ/(d·µ·(Ar)), где Q - расход воздуха в реактор (м/с).
51. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что в качестве турбулентного смесителя используют инжектор.
52. Установка для получения битума по п.51, отличающаяся тем, что линию подачи рабочей жидкости в инжектор соединяют с байпасным трубопроводом подачи неокисленного потока при расходе окисленного потока меньшем, чем неокисленного потока, а линию всасывания жидкости в инжектор соединяют трубопроводом подачи окисленного потока с нижней частью реактора окисления.
53. Установка для получения битума по п.51, отличающаяся тем, что линию подачи рабочей жидкости в инжектор соединяют трубопроводом окисленного потока с нижней частью реактора окисления при расходе окисленного потока большем, чем неокисленного потока, а линию всасывания жидкости в инжектор соединяют с байпасным трубопроводом подачи неокисленного потока.
54. Установка для получения битума по п.51, отличающаяся тем, что в качестве турбулентного смесителя используют диафрагмовый смеситель с диафрагмированными дисками.
55. Установка для получения битума по п.51, отличающаяся тем, что реактор каталитической очистки воздуха представляет собой корпус, в котором установлен пакет пластин, на поверхность которых нанесен слой катализаторного покрытия.
56. Установка для получения битума по п.55, отличающаяся тем, что корпус реактора каталитической очистки в нормальном сечении имеет квадратную, прямоугольную или круглую форму.
57. Установка для получения битума по п.55, отличающаяся тем, что реактор каталитической очистки представляет собой трубопровод, соединенный с верхом реактора окисления, в котором установлен пакет пластин, на поверхность которых нанесен слой катализаторного покрытия.
58. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что на трубопроводе, соединяющем верх реактора окисления с реактором каталитической очистки, установлен сепаратор.
59. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что перед реактором каталитической очистки установлен нагреватель отработанных газов.
60. Установка для получения битума по п.59, отличающаяся тем, что нагреватель отработанных газов представляет собой топку или теплообменник с подачей в него теплоносителя.
61. Установка для получения битума по п.59, отличающаяся тем, что нагреватель отработанных газов представляет собой змеевик камеры конвекции трубчатой печи.
62. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что в нижней части сепарационной части реактора окисления установлена якорная мешалка.
63. Установка для получения битума по п.34, отличающаяся тем, что в каждой из зон средней части реактора окисления, имеющей последовательно диффузорную, цилиндрическую и конфузорную конфигурацию, размещено перемешивающее устройство.
64. Установка для получения битума по п.63, отличающаяся тем, что перемешивающее устройство представляет собой пропеллерную мешалку.
65. Установка для получения битума по п.64, отличающаяся тем, что пропеллерная мешалка обеспечивает в реакторе окисления образование нисходящей циркуляции системы «окисляемое сырье : воздух».
66. Установка для получения битума по п.65, отличающаяся тем, что пропеллерная мешалка размещается в направляющем цилиндре.
67. Установка для получения битума по п.63, отличающаяся тем, что перемешивающее устройство представляет собой дисковую мешалку.