БЛОК ТЕРМООБРАБОТКИ АСФАЛЬТА ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ ГУДРОНА

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности касается установок, узлов, блоков переработки тяжелых нефтяных остатков с получением компонентов нефтяного топлива или сырья для техуглерода, например, блоков в составе действующих производств в отрасли нефтепереработки.
Традиционно установки для переработки тяжелых нефтяных остатков основаны на процессе висбрекинга нефтяного сырья [1. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение. Справочник под ред. В.М.Школьникова, Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Издательский центр "Техинформ", 1999, с.100]. Однако асфальт деасфальтизации практически не подвергают самостоятельной переработке, и большие количества его направляют в топочные мазуты, затрачивая на разбавление дефицитные нефтяные фракции.
Известна установка висбрекинга [2. Патент РФ №2185415, 2001., опубл. 20.07.2002 г., Бюлл. №20], на которой получают судовое или котельное топливо. В полученный крекинг-остаток добавляют лишь 2% мас. асфальта, что не решает проблему утилизации высоковязкого отхода производства масел.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой полезной модели является установка термической переработки асфальта с получением тяжелого нефтяного топлива. [3. Ав.св. СССР №1575560, 1987, опубл. 27.11.99 г. Бюлл. №33]. Установка состоит из нагревательной печи, реактора, представляющего собой вертикальный цилиндрический пустотелый аппарат, конденсатора-холодильника и ректификационной колонны для отделения легких продуктов термоконденсации, сепаратора для отделения газообразных продуктов от
легких дистиллятов, холодильников для охлаждения легкого и тяжелого дистиллятов и термоостатка, насосов - сырьевого и вывода продуктов термообработки с блока. Установка также имеет узел смешивания асфальта, представляющего собой остаток деасфальтизация гудрона пропаном, с дистиллятом термической переработки.
Установка работает следующим образом. Асфальт подают в нагревательную печь, где он нагревается до 400-450°С. Продукты реакции и непревращенный асфальт поступают в реактор, в котором протекают реакции термоконденсации, приводящие к образованию легких продуктов термоконденсации и термоостатка. Термоостаток после охлаждения представляет собой товарный продукт - нефтяное брикетное связующее. Легкие продукты термоконденсации после частичной конденсации в конденсаторе-холодильнике поступают в ректификационную колонну на разделение. Сверху колонны выводятся газ и пары бензина, которые после охлаждения и конденсации отделяются от газа в сепараторе. Термодистиллят и асфальт смешиваются в заданном соотношении в узле смешения асфальта с дистиллятом термической переработки. С низа этого узла получают товарное нефтяное топливо с заданной вязкостью.
Недостатком установки является то, что оборудование, арматура установки и реактор быстро закоксовываются, так как асфальт, имея в своей структурной единице свободные радикалы, наряду с реакциями разложения быстро вступает в реакции уплотнения с образованием кокса. Другим недостатком известной установки является узел смешения, в котором дистиллят смешивается с исходным высоковязким асфальтом, что не приводит к высокому выходу топлива и утилизации асфальта в связи с тем, что его количество в смеси незначительно. Наконец, существенный недостаток установки заключается в том, что образуется еще более вязкий остаток, чем исходный асфальт (60-70%), реализация которого в качестве товарного продукта вряд ли целесообразна.
Технической задачей полезной модели является снижение коксообразования в реакторе термообработки асфальта и в оборудовании узлов блока и практически полная утилизация отхода производства масел с получением компонентов тяжелого нефтяного топлива или сырья для техуглерода.
Поставленная задача решается предлагаемой полезной моделью - блоком термообработки асфальта деасфальтизации гудрона, который включает нагревательную печь, реактор, аппарат для разделения тяжелых и легких дистиллятных продуктов термообработки асфальта, сепаратор для отделения газообразных продуктов от легких дистиллятов, холодильники для охлаждения легкого и тяжелого дистиллятов и термоостатка, насосы - сырьевой и вывода продуктов термообработки с блока. Предлагаемый блок отличается тем, что в качестве аппарата для разделения тяжелых и легких дистиллятных продуктов термообработки асфальта используют сепаратор, реактор дополнительно оснащен устройством для вывода термоостатка в виде трубопровода высотой не менее одной второй высоты реактора, которое служит также для регулирования уровня жидкой фазы и обеспечения отпарной зоны вверху реактора; причем блок дополнительно включает теплообменники для предварительного подогрева исходного асфальта перед подачей в печь - один путем теплообмена с дистиллятными продуктами, выходящими сверху реактора, другой - путем теплообмена с термоостатком, выходящим снизу реактора, и насос для подачи части легкого дистиллята в радиантный змеевик печи и на смешение с исходным асфальтом. Блок также дополнительно содержит линию ввода нагретого в радиантной секции печи активатора (легкого дистиллята, бензина, углеводородсодержащего газа и др.) в нижнюю часть реактора для поддержания температуры термообработки асфальта или его смесей с разбавителями и линию ввода части тяжелого дистиллята в термоостаток, выходящий с блока в виде целевого продукта, для регулирования его качества. Блок, кроме того, дополнительно включает узлы смешения исходного асфальта с
разбавителями перед подачей в печь и тяжелого дистиллята с термоостатком перед выводом с блока.
На фиг. представлена схема полезной модели - блока термообработки асфальта деасфальтизации гудрона, на которой изображены позиции следующих аппаратов:
1, 7, 8, 14 - насосы;
2, 15 - узлы смешения;
3, 6 - теплообменники;
4 - реактор;
5 - устройство для вывода термоостатка;
9 - нагревательная печь;
10, 13 - сепараторы;
11, 12, 16 - холодильники.
На схеме отмечены следующие потоки:
I - асфальт (или его смеси с разбавителем);
II - дистиллятные продукты;
III - термоостаток;
IV - легкий дистиллят;
V - тяжелый дистиллят;
VI - газообразные продукты;
VII - компонент тяжелого топлива или сырья для техуглерода.
Полезная модель работает следующим образом. Исходное сырье I - асфальт или его смеси с разбавителями насосом 1 двумя потоками подают в узел смешения 2 - один поток через теплообменник 3, в который поступают дистиллятные продукты II из реактора 4, другой - через теплообменник 6, в который насосом 7 подают термоостаток III для его охлаждения. Реактор дополнительно оснащен устройством для вывода термоостатка 5 в виде трубопровода высотой не менее одной второй высоты реактора, которое служит также для регулирования уровня жидкой фазы и обеспечения отпарной зоны вверху реактора. В узел смешения 2 также может подаваться
насосом 8 часть легкого дистиллята IV в качестве разбавителя. Сырьевая смесь поступает далее в конвекционный змеевик нагревательной печи 9, где нагревается до температуры 350-400°С, и далее идет в нижнюю часть реактора. Легкий дистиллят, нагретый в радиантном змеевике нагревательной печи 9 до температуры 420-480°С, также поступает в нижнюю часть реактора в качестве активатора. Дистиллятные продукты, выходящие сверху реактора, после теплообменника 3 направляются в сепаратор 10, где они разделяются на легкий дистиллят IV с газообразными продуктами VI и тяжелый дистиллят V, которые далее охлаждаются в холодильниках 11 и 12, соответственно. Газообразные продукты VI в смеси с легким дистиллятом IV проходят сепаратор 13, из которого газообразные продукты VI выводят с блока. Балансовое количество легкого дистиллята IV также уходит с блока в виде компонента светлых нефтяных топлив. Часть тяжелого дистиллята V после холодильника 12 насосом 14 выводят с блока, другую подают в узел смешения 15.
Термоостаток, выведенный с помощью устройства для вывода термоостатка 5 из реактора 4, пройдя теплообменник 6 и холодильник 16, частично поступает на смешение с тяжелым дистиллятом в узле смешения 15, балансовое количество термоостатка III выводится с блока. Из узла смешения 15 в виде целевого продукта отводят компонент тяжелого нефтяного топлива или сырья для техуглерода VII в зависимости от заданных соотношений термоостатка и тяжелого дистиллята.
Технические данные по конкретным примерам, иллюстрирующим работу предлагаемой полезной модели, приведены в таблице, где указаны исходное сырье для термообработки, условия проведения процесса и выходы целевого компонента и кокса на исходный асфальт.
3
3
3
В примере 1 использовали исходный асфальт с температурой размягчения (по КиШ) 48°С, плотностью при 20°С 1033 кг/м; в примерах 2, 3, 4 - 39°С и 1021 кг/м; в примерах 2, 3 разбавитель - гудрон имел температуру размягчения 32°С, плотность 982 кг/м. В качестве разбавителя в
3
примере 4 использовали экстракт селективной очистки масел с плотностью 963 кг/м. Активатор - легкий дистиллят (бензин), полученный в процессе термообработки асфальта, использовали в примерах 1, 2, 4; в примере 3 - пропан, регенерированный в процессе деасфальтизации гудрона пропаном.
Из данных, представленных в таблице, видно, что блок термообработки асфальта (или его смеси с разбавителем), включающий реактор с новым устройством и дополнительное оборудование - теплообменники, узлы смешения и активирование сырья нагретым активатором по линии ввода в печь и далее - в нижнюю часть реактора, а также линию ввода тяжелого дистиллта в термоостаток, позволяют увеличить выход целевых компонентов из асфальта в 1,8-2,2 раза на используемое исходное сырье и резко сократить коксообразование. При этом достигается значительное увеличение глубины переработки нефти за счет предлагаемой полезной модели - блока термообработки асфальта и практически полной утилизации отхода производства нефтяных масел с использованием вышеназванного блока.
Таблица
Наименование
Номер примера
Известная установка [3]
1
2
3
4
1. Исходное сырье, % мас.
- асфальт
100
50
60
65
100
- разбавитель
-
50
40
35
-
2. Условия процесса:
- температура, °С
350
380
360
400
400-420
- время, мин.
40
35
35
30
30-60
- количество активатора, % мас.
1
0,8
0,6
1,6
-
3* Выход компонента на исходный асфальт, % мас., при получении:
3.1. Мазут М-100
92,0
88,2
91,6
85,5
41,3-45,5
3.2. Сырье для техуглерода
68,3
61,2
72,4
59,8
-
4. Выход кокса, % мас.
0,95
1,8
1,3
2,1
3,8
* Расчет показателя 3 для известной установки выполнен по данным примеров 1, 2, 3 из [3]