УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛЫХ ГУДРОНОВ
APPARATUS FOR PROCESSING ACID TAR OILS

Изобретение относится к нефтепереработке, а именно к установкам для переработки кислых гудронов. Полученные после переработки нефтепродукты используют как сырье для производства битума и в качестве нефтяного топлива. Кислые гудроны - один из основных отходов нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Они образуются при очистке смазочных и медицинских масел, светлых нефтепродуктов, флотоагентов и сульфатных присадок.
Кислые гудроны представляют собой смолообразные высоковязкие массы различной степени подвижности, содержащие разнообразные органические соединения, связанную и свободную серную кислоту, золу и воду. На предприятиях нефтехимии и нефтепереработки образуется 250-300 тыс т кислых гудронов в год. Их складывают в прудах-накопителях - кислогудронные пруды, которые занимают огромные площади. Эти пруды являются активными источниками загрязнения атмосферы, гидросферы и литосферы. В кислогудронных прудах с течением времени образуется три слоя: верхний - масло, пригодное непосредственно для применения как компонент котельного топлива, средний - кислая вода и придонный - кислый гудрон, который и является объектом для переработки.
Широкое применение в процессах переработки кислых гудронов нашел способ утилизации кислых гудронов с использованием установки "Бомаг" (Технологический регламент по ликвидации прудов-накопителей кислого гудрона - установка "Бомаг" на ОАО "Славнефть - ЯНПЗ им. Д.И. Менделеева, сентябрь, 1999 г. [1]). Кислые гудроны из пруда-накопителя отбирают ковшом экскаватора, выгружают на заранее подготовленную площадку открытого грунта, перемешивают специальным устройством с порошкообразной гидроокисью кальция с получением малоподвижной высоковязкой щелочной массы, пригодной только для захоронения. Основные недостатки используемого оборудования - периодичность, полное отсутствие процесса автоматизации, неэффективное использование нефтепродукта.
Известна поточная линия для подготовки кислых гудронов к утилизации, которая содержит последовательно соединенные бункер для приготовления расплава кислого гудрона, оснащенный герметической крышкой и нагревателем, аппарат для отмывания расплава гудрона от свободной серной кислоты, жидким промывным агентом на водной основе, аппарат с механической мешалкой для нейтрализации отмытого гудрона щелочными реагентами, по меньшей мере одну сушилку для окончательного обезвоживания нейтрализованного гудрона и по меньшей мере один фильтр для очистки высушенного гудрона от негорючих твердых примесей.
Аппарат для отмывания расплава гудрона от свободной серной кислоты оснащен барботером, который подключен к источнику сжатого газа и соединен по меньшей мере с двумя источниками жидких промывных агентов на водной основе, один из которых является источником слабокислой воды. Аппарат с механической мешалкой для нейтрализации отмытого гудрона щелочными реагентами подключен к источнику сжатого газа и острого водяного пара и оснащен теплообменником для отбора тепла, которое выделяется во время прохождения реакции нейтрализации (UA 20883 U [2]). Недостатком известного устройства является относительно сложная конструкция и недостаточно высокая эффективность.
Наиболее близким к заявляемому является установка для переработки кислого гудрона, известная из описания к RU 2183655 [3]. Установка содержит наплавное заборное устройство, которое представляет собой кессонную камеру, закрепленную на понтонах. Кислый гудрон с температурой окружающей среды заполняет кессонную камеру снизу, предотвращая тем самым попадание более легких верхних слоев, содержащих значительное количество кислой воды. Заборное устройство соединено через фильтр грубой очистки с насосной станцией, обеспечивающей с помощью кислотостойких насосов циркуляцию гудрона через заборное устройство и резервуар, в котором кислый гудрон подогревают до температуры 85°С горячими дымовыми газами с температурой 500°С, образующимися при сжигании жидкого топлива в топке.
После заполнения резервуара кислый гудрон начинают перекачивать через наклонный короб в реактор с мешалкой. Над наклонным коробом установлен дозатор, через который подают смесь соды и компонентов котельного топлива с добавкой синтетических жирных кислот. Реактор соединен трубопроводом с сепаратором-осадителем. В нем происходит разделение на жидкую фазу - верхний слой и твердые продукты нейтрализации, которые выпадают в осадок и периодически выгружают в емкость и утилизируют.
Жидкая фаза с помощью насоса подается во влагоиспаритель, обогреваемый горячими дымовыми газами. Готовая продукция - компонент котельного топлива, откачивается насосом через фильтр тонкой очистки в резервуар готовой продукции.
Недостатком известного устройства является необходимость проведения предварительной подготовки сырья (в частности, очистки, обезвоживания). Она повысит сложность и энергоемкость процесса, а следовательно, и себестоимость продукции.
Заявляемое изобретение направлено на наиболее эффективное вовлечение кислых гудронов в непрерывный технологический процесс нефтеперерабатывающего завода.
Указанный результат достигается тем, что установка для переработки кислых гудронов содержит емкость для сырья, трубопроводы, насосы, средство для нагрева гудрона, реактор, емкость с нейтрализатором и сепаратор. При этом она дополнительно содержит датчик расхода и анализа pH и сокинг-камеру, а емкость для сырья соединена трубопроводом, снабженным насосом, с теплообменником для нагрева гудрона, выход которого соединен в свою очередь с кавитационным смесителем (реактором) через трубопровод, снабженный датчиком расхода и анализа pH, выход которого соединен с регулятором расхода, установленным в трубопроводе, соединяющем емкость с нейтрализатором с кавитатором, соединенным с входом в сокинг-камеру. Выход сокинг-камеры соединен посредством трубопровода, снабженного насосом, с сепаратором, выполненным в виде трехфазной центрифуги (трикантера).
Отличительными признаками заявляемой установки для переработки кислых гудронов являются:
- дополнение установки датчиком расхода и анализа pH, сокинг-камерой и регулятором расхода нейтрализатора;
- соединение выхода датчика расхода и анализа pH с регулятором расхода нейтрализатора;
- выполнение реактора в виде кавитационного смесителя;
- использование теплообменника для нагрева гудрона;
- выполнение сепаратора в виде трехфазной центрифуги (трикантера);
- перечисленное взаимное расположение узлов установки.
Снабжение установки датчиком расхода и анализа pH позволяет четко дозировать подачу агента для эффективного процесса нейтрализации кислых гудронов. Снабжение установки сокинг-камерой необходимо для того, чтобы гарантировать исчерпывающую конверсию кислого гудрона в нейтрализованный за счет времени выдержки, а также для удаления углекислого газа, образующегося при реакции нейтрализации.
Соединение выхода датчика расхода и анализа pH с регулятором расхода нейтрализатора позволяет экономно расходовать нейтрализатор, вводя его количество в реактор в зависимости от количества и кислотности поступающего в реактор гудрона.
Использование теплообменника для нагрева гудрона позволяет снизить экономические затраты на обогрев сырья.
Выполнение реактора в виде кавитатора (кавитационного смесителя) позволяет значительно интенсифицировать процесс нейтрализации за счет полной гомогенизации реакционной системы.
Выполнение сепаратора в виде трехфазной центрифуги (трикантера) позволяет минимизировать экономические затраты на тепловую энергию при работе установки.
Перечисленное взаимное расположение узлов установки обеспечивает ей нормальное функционирование с достижением заявленного результата.
Сущность заявленной установки для переработки кислых гудронов поясняется примером реализации и чертежом, на котором представлена ее блок-схема.
Установка для переработки кислых гудронов содержит емкость для сырья 1, насосы 2, средство для нагрева гудрона в виде теплообменника 3, реактор 4 в виде кавитационного смесителя, емкость с нейтрализатором 5 и сепаратор в виде трехфазной центрифуги (трикантера) 6.
Теплообменник соединен с реактором (кавитатором) через трубопровод, в котором установлен датчик 7 расхода и анализа pH. Выход датчика 7 соединен с регулятором расхода 8, установленным в трубопроводе, соединяющем емкость с нейтрализатором 5 с реактором 4. Выход реактора соединен с входом в сокинг-камеру 9, выход которой сообщается посредством трубопровода, снабженного насосом 2, с сепаратором, выполненным в виде трехфазной центрифуги (трикантера) 6.
Установка для переработки нейтрализации кислых гудронов функционирует следующим образом.
3
Сырье для переработки (эмульсия гудрона, серной кислоты, имеющая в своем составе 30-60% воды) из кислогудронного пруда загружается емкость для сырья 1. Далее сырье посредством шестеренчатого насоса 2 через теплообменник 3 (нагревающий сырье до 80-90°С), датчики расхода и анализа pH 7 поступает в реактор с мешалкой 4. В зависимости от кислотности и расхода гудрона, поступающего в реактор 4, на регулятор расхода 8 подается управляющий сигнал и в реактор с мешалкой 4 из емкости с нейтрализатором 5 подается необходимое для нейтрализации количество нейтрализатора в виде суспензии, которая готовится прямо в емкости 5, для чего она снабжена мешалкой пропеллерного типа. Нейтрализатором является мелкодисперсный карбонат кальция СаСО, как самый дешевый из нейтрализующих агентов. Суспензия нейтрализатора и эмульсия кислого гудрона подаются в реактор 4 кавитационного типа, обеспечивающий гомогенизацию системы и полноту протекания процесса нейтрализации. Полученная нейтральная (или слабощелочная) смесь продуктов, состоящая из нейтрального гудрона, воды, гипса, остатков нейтрализатора, поступает в сокинг-камеру 9 (обогреваемую до 80°С) для полной нейтрализации и удаления углекислого газа. Время пребывания продуктов в сокинг-камере - 0,5-1 час. После сокинг-камеры шестеренчатый насос 2 подает сырье на приемный патрубок трикантера 6 (трехфазной центрифуги), где происходит разделение на воду, нейтральный гудрон, гипс и мехпримеси.
Нейтрализованный гудрон отправляется на битумную установку с целью получения из него дорожных битумов.