УСТАНОВКА СОВМЕСТНОЙ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНЫХ ШЛАМОВ ИЛИ КИСЛЫХ ГУДРОНОВ И ТВЕРДОГО ПРИРОДНОГО ТОПЛИВА

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использована для комплексной переработки нефтешламов и кислых гудронов - нефтесодержащих отходов производства с извлечением из них нефтепродуктов и утилизацией твердой фазы в форме товарных продуктов.
Известно техническое решение «Комплекс для переработки и обезвреживания нефтешламов» (Патент РФ №88663 по заявке №2009128473/22 от 22.07.2009. Зарег. и опубл.: 20.11.2009. Бюл. №32; МПК C01G 1/00, C10G 31/10, В03В 9/06), содержащий приемную обогреваемую емкость с перемешивающим устройством, сетчатый фильтр, промежуточную обогреваемую емкость с перемешивающим устройством, блок приготовления растворов химических реагентов, высокоскоростную трехфазную центрифугу, термодесорбер и систему брикетирования термообработанных материалов.
Известно «Производственное отделение для переработки нефтешламов с получением товарных продуктов (Патент РФ №81723 по заявке №2008147923/22 от 04.12.2008. Зарег. и опубл.: 27.03.2009. Бюл. №9; МПК С04В 18/04 C08J 11/00 F23G 7/05), включающее приемную емкость, реактор-репульпатор, отстойно-разделительную колонну, трехфазную центрифугу, смеситель обезвоженного осадка с известняком, прокалочную печь и установку для измельчения прокаленного материала.
Недостатками указанных технических решений являются применение химических реагентов - коагулянтов, деэмульгаторов и флокулянтов, поверхностно-активных веществ, хлорида кальция, а также легколетучих нефтяных фракций, требующих дополнительной сложной очистки сточных вод, низкая степень использования химического потенциала нефтесодержащих отходов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является полезная модель - «Промышленная установка для переработки нефтешламов» (Патент ПМ №81494 по заявке №2008147949/22 от 04.12.2008. Зарег. и опубл.: 20.03.2009. Бюл. №8; МПК С02F 9/00)-принят за ПРОТОТИП.
Техническое решение по прототипу включает в себя приемную сборную емкость для исходных нефтешламов, бак для приготовления растворов поверхностно-активных веществ, обогреваемый реактор-репульпатор с мешалкой, распределительную колонну, имеющую соединение со сборниками нефтяной и водной фаз и контейнером твердой фазы, высокоскоростную центрифугу, реактор-экстрактор с мешалкой, соединенный с дозатором и циркуляционным баком-сборником органических растворителей - легколетучих нефтяных фракций, вакуум-фильтр, смеситель, к которому подсоединен дозатор измельченного карбоната и/или оксида кальция, прокалочную печь с топкой.
Недостатком технического решения по прототипу является сравнительно невысокая степень извлечения нефтепродуктов из исходных нефтешламов в товарную продукцию, наличие в схеме сложных аппаратов, таких как высокоскоростная трехфазная центрифуга, вакуум-фильтр, экстрактор, прокалочная печь, применение в технологическом процессе органических растворителей и композиций поверхностно-активных веществ, использование карбоната или оксида кальция.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание новой промышленной установки, обеспечивающей получение из нефтеотходов жидких (смола) и твердых (полукокс) продуктов.
Технический результат заключается в повышении экономичности установки за счет возможности утилизации нефтешлама или кислого гудрон минуя стадии тщательного обезвоживания и диминерализаци, исключение использования растворов поверхностно-активных веществ и органических расторителей, а также снижения экологической нагрузки на окружающую среду с одновременным вовлечением в сырьевую базу двух видов крупнотоннажных нефтеотходов (нефтешламов и кислых гудронов).
Технический результат обеспечивается за счет того, что гранулирование смеси нефтешлама (кислого гудрона) с твердым топливом (углем или сланцем) при заданном их соотношении, обеспечивает гранулированному сырью оптимальную крупность зерна, при этом утилизируемый нефтешлам или кислый гудрон минуя стадии тщательного обезвоживания и диминерализаци с помощью трехфазных высокоскоростных центрифуг подается в сушилку взвешенного слоя, обогреваемую дымовыми газами, полученными в топке за счет сжигания газообразных продуктов термокрекинга гранулированной смеси нефтеотхода и природного твердого топлива.
В высокотемпературном реакторе термокрекинга барабанного типа с перемещивающим устройством получают за счет крекинга легкотранспортируемой шнеком гранулированной сырьевой смеси целевой жидкий продукт (нефтеугольную смолу) и твердый полукокс.Карбонатная составляющая горючих сланцев или углей нейтрализует кислые компоненты утилизируемых кислых гудронов или нефтешламов, переводя их в сульфаты кальция, что приводит к частичному обессериванию как нефтеугольной смолы, так и полукокса. Органические компоненты сырьевой смеси на стадии термокрекинга превращаются в ценные полукокс, нефтеугольную смолу (пригодные к реализации у потребителей) и газ. Газ термокрекинга используется для обогрева высокоэффективного реактора термокрекинга и сушилки взвешенного слоя, используемой для сырьевой высокотехнологичной гранулированной сырьевой смеси, товарных нефтепродуктов, пригодных к реализации у потребителей.
Полукокс может применяться в качестве углеродистого восстановителя в производстве ферросплавов и в цветной металлургии, технологического сырья для производства активных углей, отощающей добавки к шихтам для коксования каменных углей и других промышленных нужд, а также для энергетических целей, в частности, для производства бытового топлива. Нефтеугольная смола может применяться в качестве энергетического топлива, как связующее в дорожном строительстве и производстве брикетированного топлива, а также (после фракционирования и гидроочистки) в качестве компонентов моторных топлив.
Поставленная задача решается и технический результат достигается разработкой установки совместной термохимической переработки нефтяных шламов или кислых гудронов и твердого природного топлива, которая содержит дробилку угля(сланца) с загрузочным бункером, элеватор молотого угля (сланца), расходный бункер молотого угля (сланца) с секторным питателем, шнековый транспортер угля (сланца) и ленточный транспортер нефтешлама (кислого гудрона), связанные с загрузочной воронкой смесителя -гранулятора, смеситель-гранулятор твердого топлива и нефтешлама (кислого гудрона), связанный через секторный питатель и элеватор с промежуточным бункером сырьевой смеси, сушилку взвешенного слоя, связанную системой трубопроводов с реактором термокрекинга, трубопровод подачи парогазовой смеси из реактора термокрекинга в систему конденсации, шнековый холодильник для полученного твердого остатка (полукокса) направляемого на склад, при этом система конденсации парогазовой смеси состоит из двух последовательно соединенных воздушных конденсаторов, сборника тяжелой (высококипящей) фракции смолы, накопительной емкости низкокипящих фракций конденсата, накопительной емкости для суспензии сульфата кальция.
Высокотемпературный реактор термокрекинга представляет собой цилиндрический аппарат с горизонтальным роторным перемешивающим устройством (двувальный, лопаточный) и рубашкой, связанной газоходами с топкой и сушилкой взвешенного слоя.
Топка реактора термокрекинга связана посредством газохода с неконденсирующимися горючими газами из системы конденсации и линией подачи воздуха. Дымовые газы из сушилки взвешенного слоя связаны с системой очистки, состоящей из циклона, связанного через затвор - мигалку с загрузочной воронкой смесителя - гранулятора, абсорбера, орошаемого циркулирующим известковым молоком, реактора для ввода свежего известкового молока, связанного с циркуляционным насосом, и накопительной емкости для суспензии сульфата кальция.
Особенностью установки является то, что смешение компонентов сырьевой смеси осуществляется периодически, а сушка и термокрекинг - непрерывно.
«Установка совместной термохимической переработки нефтяных шламов или кислых гудронов и твердого природного топлива» (фиг.1), содержащая загрузочный бункер дробилки (1), дробилку угля (сланца) (2), элеватор молотого угля (сланца) (3), расходный бункер (4) молотого угля (сланца), транспортер шнековый (5) угля (сланца), бункер-воронку (6) нефтяных шламов (кислых гудронов), транспортер ленточный нефтяных шламов (кислых гудронов) (7), смеситель-гранулятор (8) смеси твердого топлива и нефтешлама (кислого гудрона), промежуточный бункер сырьевой смеси (9), сушилку взвешенного слоя (10), элеватор нефтяных шламов (кислых гудронов) (3 '), высокотемпературный реактор термокрекинга (11), шнековый холодильник для полученного твердого остатка (полукокса) (12), топку (13), сборника тяжелой (высококипящей) фракции смолы (14), накопительную емкость для низкокипящих фракций конденсата (15), накопительную емкость для суспензии сульфата кальция (16), секторные питатели (18,19,20), реактор (17), абсорбер (24), конденсаторы (21,22), циклон (23), отстойник (25).
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛОГАЕМОЙ МОДЕЛИ
Предлагаемая модель «Установка совместной термохимической переработки нефтяных шламов или кислых гудронов и твердого природного топлива» работает и эксплуатируется следующим образом.
Грейферным ковшом исходное сырье - нефтешлам в количестве 300 килограмм загружается в приемный бункер- воронку (6) транспортера, из которой сырье подается ленточным транспортером (7) нефтяных шламов (кислых гудронов) (в одно из отделений смесителя-гранулятора (8) смеси твердого топлива и нефтешлама (кислого гудрона). Объем загрузки определяется временем работы конвейера. При загрузке с транспортера вручную выбирается крупный мусор (ветки, камни и т.п.). Предварительно кусковой материал (сланец или уголь) подается в загрузочный бункер дробилки (1) и оттуда поступает в дробилку (2) после чего измельчается до размера менее 3 мм. Затем данный компонент подается элеватором молотого угля (сланца) (3) в расходный бункер (4.) молотого угля (сланца) Далее через секторный питатель и шнековый транспортер (5) сыпучий материал поступает во второе отделение бункера-смесителя - гранулятора (8) в количестве 600 кг. Это происходит, пока смеситель-гранулятор перерабатывает предыдущую порцию смеси. В начале процесса смешения, при работающем шнеке загружается порция угля или сланца, а затем нефтешлам, после чего смесь продолжает перемешиваться еще 30 мин.
Мелкогранулированный продукт выгружается из смесителя-гранулятора (8) «залпом» через секторный питатель в бункер элеватора (3) и подается в промежуточный бункер сырьевой смеси (9), после чего происходит загрузка новой порции компонентов. Из промежуточного бункера сырьевой смеси (9), смесь подается в сушилку взвешенного слоя (10) непрерывно. В сушилке взвешенного слоя при контакте с дьмовьми газами, поступающими из рубашки реактора термокрекинга (11) с температурой 600°С, высушивается. Из сушилки взвешенного слоя (10), дымовые газы и материал выходит с температурой 250°С. Температура на выходе реактора поддерживается регулированием подачи секторного питателя (18), путем изменения числа оборотов. Затем через секторный питатель (19) смесь поступает в реактор термокрекинга (11), работающий при высокой температуре непрерывно. Из реактора термокрекинга (11) полукокс через секторный питатель (20) и шнековый холодильник для полученного твердого остатка (полукокса) (12) в котором происходит охлаждение водой, поступает на ленточный транспортер, ведущий на склад. Из реактора термокрекинга (11) парогазовая смесь по трубопроводу поступает в конденсатор (воздушный конденсатор (АВО) (21), затем в конденсатор (22). В АВО (21) конденсируется труднолетучая фракция из парогазовой смеси до температуры конденсации, а конденсат затем поступает в сборник тяжелой (высококипящей) фракции смолы (14). Остаточная парогазовая смесь поступает в АВО (22), в котором происходит полная конденсация паров, а конденсат сливается в отстойник (25), где разделяется на жидкое топливо и подсмольную воду. Жидкое топливо поступает в накопительную емкость (15) для низкокипящих фракций конденсата, а подсмольная вода через трубопровод сливается в канализацию. Неконденсируемые газы, содержащие горючие компоненты частично поступают по трубопроводу в топку (13). Кроме газа в топку (13) поступает воздух. Реактор термокрекинга (11) обогревается дымовыми газами, поступающими из топки (13). Далее по трубопроводу дымовые газы поступают в сушилку взвешенного слоя (10), затем в циклон (23) в котором разделяются на пыль и очищенный топочный газ. Из циклона (23) пыль поступает в бункер смесителя-гранулятора (8), а топочный газ по трубопроводу поступает в абсорбер (24), откуда через трубопровод и вентилятор поступает в дымоход и выводится в атмосферу. В свою очередь в абсорбер (24) подается известковое молоко, которое, прореагировав с дымовыми газами преобразуется в сульфат кальция и поступает в реактор (17), в который дополнительным потоком извне также подается дополнительное количество известкового молока. Из реактора (17) известковое молоко поступает обратно в абсорбер (24), сгущенная часть суспензии сливается в накопительную емкость для суспензии сульфата кальция (16), откуда поступает в шламоотстойник.