СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВОЖИВАНИЯ КИСЛОГО ГУДРОНА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
PURIFICATION AND DEWATERING OF ACID TAR AND DEVICE TO THIS END

Предлагаемая группа изобретений относится к нефтехимии, а именно к очистке смесей, состоящих в основном из углеводородов, касается способа очистки и обезвоживания кислого гудрона и установки для его осуществления, которая может быть использована для подготовки кислого гудрона к его дальнейшему термическому крекингу с целью получения вяжущего битумного материала и жидкого топлива или для его утилизации.
Известна установка для нейтрализации кислых гудронов, содержащая реактор и загрузочное устройство, выполненное в виде бункера с валковым измельчителем-дозатором с валками, снабженными продольными ребрами, причем ребра валков имеют поверхностное упрочнение; входное отверстие бункера снабжено устройством предварительной очистки в виде съемной решетки; привод валков дозатора-измельчителя осуществляется электродвигателем и выполнен регулируемым; валки дозатора-измельчителя имеют встречное вращение (RU 54590 U1, кл. C10G 7/10, 10.07.2006 г.). Установка улучшает качество кислого гудрона, подаваемого в реактор, за счет его нейтрализации и механической очистки.
Недостатками известной установки является узкий спектр ее функциональных возможностей, поскольку она предназначена только для обеспечения непрерывности техпроцесса и нейтрализации кислых гудронов в реакторе.
Известна технологическая линия по переработке нефтесодержащих отходов, включающая обогреваемую приемную емкость для нефтесодержащих отходов, сетчатый фильтр, промежуточную емкость приема нефтесодержащей жидкости, насосы, трубопроводы, контейнер твердой фазы и емкость сбора нефтесодержащей жидкости. Приемная и промежуточная емкости снабжены перемешивающими устройствами, промежуточная емкость снабжена расположенными вдоль внутренних стенок емкостей пароподогревателями, баками-дозаторами растворов коагулянтов, деэмульгаторов и флокулянтов, соединенных через запорно-регулирующую арматуру, и дозировочными насосами с промежуточной емкостью, выход из промежуточной емкости направлен на вход скоростной трехфазной центрифуги, выход центрифуги соединен с емкостями сбора нефтяной и водной фаз и контейнером для обезвоженного осадка. Обезвоженный осадок разгружается в бункер-питатель барабанного термодесорбера, обогреваемый топочными газами, термодесорбер снабжен узлом улавливания и утилизации парогазовой смеси, шнековый конвейер разгрузочного устройства направлен в контейнер-сборник термообработанных материалов, после термодесорбера установлена система брикетирования термообработанных материалов, оборудованная дозирующим бункером и ленточным конвейером подачи брикетов на передвижной транспортер-укладчик для размещения брикетов на складе-накопителе брикетов твердой фазы (RU 68507 U1, кл. C10G 1/00, C10G 17/00, C10G 31/00, C10G 33/06, B03B 9/06, C04B 18/04, опубл. 27.11.2007 г.).
Технологическая линия повышает степень разделения водной, органической и твердой фаз, увеличивает извлечение нефти или нефтепродуктов из нефтешламов и обеспечивает их утилизацию.
Недостатками известной технологической линии являются ее многоступенчатость и сложность. Использование щелочных раскисляющих агентов, таких как сода или негашеная известь, для нейтрализации серной кислоты при обезвреживании нефтеотходов приводит к образованию сульфосолей органических кислот, к повышению содержания минеральных солей в нейтрализованном продукте, способствует зашлаковыванию и полному закупориванию трубопроводов и выводу их из строя. Кроме того, нейтрализованный нефтепродукт содержит повышенное содержание минеральных солей, что не позволяет использовать его в качестве битумных материалов и котельного топлива. Захоронение нейтрализованного кислого гудрона также нецелесообразно, так как органическая часть (нефтепродукт) в нем присутствует.
Известны способ обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий и устройство для его реализации, выполненное в виде унифицированного комплекса для способа обезвоживания высокоустойчивых водоуглеводородных эмульсий, которое основано на нагреве и испарении водной фазы в условиях механического воздействия на объем кипящей эмульсии и турбулизации в объеме кипящей жидкости, состоящее из отстойника (средство разделения), испарителя (средство нагрева и испарения), конденсатора-холодильника (средство конденсации), соединенных между собой системой рециркуляции продуктов, испаритель оснащен устройством, обеспечивающим механическое воздействие на кипящую жидкость, выбранным из группы: диспергатор, мешалка, циркуляционный насос и иные средства перемешивания, и стабилизацию процесса кипения эмульсий (RU 2417245 C2, кл. C10G 7/04, С10G 33/06, опубл. 27.04.2011 г.).
Недостатком данного способа является высокая энергоемкость процесса, затрачиваемая на испарение воды из эмульсий.
Известны способ переработки кислых гудронов и установка периодического действия для осуществления (RU 2180677 C1, C10G 17/10, опубл. 20.03.2002 г.). Установка включает реактор (куб), в котором происходит нейтрализация серной кислоты; колонку, наполненную гранулированной негашеной известью; конденсатор, охлаждаемый проточной водой; приемник “паук” для раздельного сбора отгоняемых компонентов. Куб и колонная часть аппарата снабжены электронагревателями, служащими для их раздельного нагрева до температуры 100-500°C и 550-700°C соответственно. Переработка в соответствии с предлагаемым изобретением осуществляется следующим образом.
В реактор загружается порция кислого гудрона. Затем туда же вносится негашеная известь в количестве, обеспечивающем ее полную нейтрализацию до pH 7. После этого включают обогрев колонной части аппарата, и температура ее доводится до 550-700°C. Наконец включается электрообогрев реактора и при температуре 100-500°C из него полностью отгоняется маслообразная фракция. Отгоняемые и подвергнутые крекингу продукты конденсируются в холодильнике и раздельно собираются в приемные емкости. Твердые продукты переработки - сульфаты и сульфиды кальция, а также кокс остаются в кубе и колонной части аппарата, откуда они периодически удаляются.
4
Способ обеспечивает повышение выхода жидких углеводородов и уменьшение количества содержащейся в них серы в процессе переработки кислого гудрона, что позволяет использовать их в качестве моторного топлива. В результате нейтрализации кислого гудрона образуется CaSO (гипс) - твердые продукты переработки. Совместно с коксом они образуют трудноудаляемые из реактора вещества, что усложняет задачу переработки кислого гудрона.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ переработки кислого гудрона и установка для его осуществления по заявке на изобретение SU 1525194 A1, кл. C10G 17/10, опубл. 30.11.89 г., принятые за ближайший аналог (прототип).
Способ по прототипу включает нагрев кислого гудрона, обработку продукта нагрева водой, взятой в массовом соотношении 1:0,5-1, отделение образовавшейся серной кислоты фильтрованием, при этом нагрев кислого гудрона осуществляют при температуре 140-150°C в течение 2-3 часов до получения однородной желеобразной массы, обработку водой осуществляют в течение 30-45 минут. Способ осуществляют на установке, включающей реактор с механической мешалкой, воронку Бюхнера и фильтр, холодильник. Способ и установка обеспечивают упрощение технологического процесса и повышают выход целевого продукта - серной кислоты и кристаллического катионита, которые могут быть использованы для получения синтетических жирных кислот, в производстве минеральных удобрений и ионообменных материалов для очистки воды и улучшения состава почв.
Однако прототип не лишен недостатков. Способ по прототипу обеспечивает выделение серной кислоты только из кислых гудронов, содержащих 60-90% серной кислоты, но не пригоден при очистке кислых гудронов, в которых содержание серной кислоты не превышает 30%, поскольку в этом случае и водная, и органическая фазы будут проходить через поры бумажного фильтра без разделения. Кроме этого, полученный в результате переработки кислого гудрона осушенный продукт - катионит - не может быть использован для дальнейшего термического тонкослойного крекинга с целью получения вяжущего битумного материала и жидкого топлива.
В задачу изобретения положено создание способа очистки и обезвоживания кислого гудрона и установки для его осуществления, позволяющих получать нефтепродукт, пригодный для его дальнейшей переработки методом термического тонкослойного крекинга.
Техническим результатом от использования предлагаемой группы изобретений является упрощение технологического процесса и повышение качества очистки кислого гудрона.
Это достигается тем, что в установке для очистки и обезвоживания кислого гудрона, содержащей реактор очистки кислого гудрона с мешалкой, конденсатор, емкость для осушенного кислого гудрона, реактор очистки кислого гудрона снабжен крышкой с входным отверстием для загрузки кислого гудрона и воды и электрообогревателем, мешалка выполнена с электроприводом, дополнительно установка содержит трубопровод с запорной арматурой, сушильную камеру с электрообогревателем, на которой выполнена планка с отверстиями, и раму, выполненную в виде четырех стоек, соединенных между собой, при этом реактор очистки кислого гудрона соединен с сушильной камерой, а сушильная камера соединена с конденсатором посредством трубопроводов с запорной арматурой, сушильная камера установлена на раме наклонно; в качестве электропривода мешалки используют мотор-редуктор, установленный на крышке реактора; крышка реактора выполнена сферической; запорная арматура выполнена в виде шаровых кранов; электрообогреватели выполнены в виде ТЭНов; сушильная камера закреплена на раме через отверстия, выполненные в верхней части стоек рамы; отверстия на планке выполнены в виде треугольных вырезов.
Это достигается также тем, что способ очистки и обезвоживания кислого гудрона, осуществляемый в указанной установке, включает разогрев кислого гудрона, смешивание кислого гудрона с водой, предварительно нагретой до температуры 80-100°C, водную экстракцию кислого гудрона путем выдерживания смеси до расслаивания на органический слой и кислую воду, слив кислой воды и осушку органического слоя; смесь кислого гудрона с водой смешивают и гомогенизируют в течение 15-20 минут; смесь выдерживают до расслаивания в течение 5-10 минут; осушку органического слоя осуществляют на наклонной поверхности сушильной камеры, предварительно прогретой до температуры 120-150°C; равномерность распределения расплавленного кислого гудрона по наклонной поверхности осуществляют с помощью угла наклона сушильной камеры.
На фиг.1 приведена таблица 1 с примерами проведения эксперимента.
На фиг.2 приведена общая схема установки для очистки и обезвоживания кислых гудронов.
На фиг.3 представлен поперечный разрез сушильной камеры установки для очистки и обезвоживания кислого гудрона.
Конструктивно установка для очистки и обезвоживания кислых гудронов на фиг.2, 3 содержит:
1 - реактор очистки кислого гудрона;
2 - электрообогреватель реактора очистки кислого гудрона;
3 - крышка;
4 - лопастная мешалка;
5 - электропривод;
6 - конденсатор;
7 - трубопровод;
8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 - шаровые краны;
15 - сушильная камера;
16 - электрообогреватель сушильной камеры;
17 - планка;
18 - рама;
19 - емкость для осушенного кислого гудрона.
Реактор очистки кислого гудрона 1 выполнен с электрообогревателем 2.
Реактор очистки кислого гудрона 1 выполнен с крышкой 3 с входным отверстием для загрузки кислого гудрона и воды и снабжен лопастной мешалкой 4 с электроприводом 5.
Сушильная камера 15 выполнена с электрообогревателем 16.
На сушильной камере 15 выполнена планка 17 с отверстиями.
Рама 18 выполнена в виде четырех стоек, соединенных между собой, с отверстиями в верхней части.
Реактор очистки кислого гудрона 1 соединен с сушильной камерой 15, а сушильная камера 15 соединена с конденсатором 6 посредством трубопроводов 7 с запорной арматурой.
Сушильная камера 15 установлена на раме 18 наклонно и закреплена на ней через отверстия на стойках рамы 12.
В качестве электропривода 5 лопастной мешалки 4 используют, например, мотор-редуктор, установленный на крышке 3 реактора очистки кислого гудрона 1.
Крышка 3 реактора очистки кислого гудрона 1 выполнена, например, сферической.
Запорная арматура выполнена, например, в виде шаровых кранов 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14.
Электрообогреватели 2, 16 выполнены, например, в виде ТЭНов.
Отверстия на планке 17 выполнены в виде треугольных вырезов.
Предлагаемый способ на предлагаемой установке осуществляют следующим образом.
В реакторе очистки кислого гудрона 1 закрывают шаровые краны 10, 11, загружают в него 2,5-3 части водопроводной воды через шаровой кран 8 во входном отверстии крышки 3, открывают шаровой кран 9 и включают нагрев электрообогревателей 2, 16 до температуры 80-100°C. В разогретую до нужной температуры воду через шаровой кран 8 во входном отверстии крышки 3 заливают расплавленный кислый гудрон, в количестве одной части по отношению к воде. После загрузки компонента входное отверстие в крышке 3 реактора 1 закрывают шаровым краном 8, а кран 9 для сброса избыточного давления оставляют открытым. На электропривод 5 подают напряжение и приводят в движение лопастную мешалку 4. С помощью лопастной мешалки 4 смесь перемешивают, гомогенизируют в течение 15-20 мин. Затем мешалку 4 останавливают, а смесь выдерживают до расслаивания в течение 5-10 минут. При этом по мере освобождения кислоты из гудрона он начинает всплывать на поверхность. После этого очищенный от серной кислоты всплывший на поверхность водной фазы гудрон направляют на сушку в сушильную камеру 15, а промывную воду и механические примеси (серная кислота в промывной воде) - на утилизацию. Для этого закрывают шаровые краны 12, 13 и открывают шаровой кран 11. При этом по принципу сообщающих сосудов вода заполняет трубопровод 7 между кранами 11 и 13. Затем подставляют к крану 12 емкость под слив отработанной воды. Открывают шаровой кран 12, и сливают кислую воду до тех пор, пока не потечет гудрон. Как только гудрон начинает течь, шаровой кран 12 закрывают. Далее отрывают шаровой кран 13, и кислый гудрон поступает в сушильную камеру 15, которая предварительно прогрета электрообогревателем 16 до температуры 120-150°C. Кислый гудрон поступает на плиту сушильной камеры 15 и через отверстия, выполненные в планке 17 в виде треугольных вырезов, стекает равномерным слоем по наклонной поверхности сушильной камеры 15. Равномерность стекания расплавленного кислого гудрона на плите регулируется с помощью предварительного выставленного угла наклона сушильной камеры 15, закрепленной на раме 18. Вода и легкие углеводороды испаряются и направляются в конденсатор 6, а осушенный гудрон поступает в емкость 19, из которой гудрон подается на термический крекинг.
Предлагаемая группа изобретений обеспечивает упрощение технологического процесса за счет сокращения времени обработки кислого гудрона водой и снижения температуры нагрева воды, повышение качества очистки кислого гудрона за счет перехода в водную фазу механических и водорастворимых соединений (сульфокислот и их солей). Полученный в результате очистки нефтепродукт соответствует требованиям для его дальнейшей переработки методом термического тонкослойного крекинга.
Наличие рамы обеспечивает регулировку производительности установки путем изменения угла наклона сушильной камеры.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждается примерами конкретного исполнения, приведенными в таблице 1.