Установка по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов
INSTALLATION FOR DISPOSAL OF WASTE FROM FUEL OIL PRODUCTION AND FUEL OIL SLUDGE

Изобретение относится к технологическим процессам переработки отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов и может быть использовано для получения из них нефтепродуктов, главным образом таких светлых нефтепродуктов, как фракции бензина и дизельного топлива. Установка содержит трубопроводы, оснащенные насосами и запорно-регулирующей аппаратурой, сырьевой резервуар, емкости для подготовки и дозирования реагентов, подогреватели, емкости для ввода катализаторов, колонны, воздушные холодильники, а также накопительные резервуары, накопительную емкость дизельного топлива и накопительную емкость бензина. Эксплуатация установки обеспечит технический результат, который заключается в осуществлении функциональных возможностей утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов с превращением их в бензин и дизельное топливо.
Известны различные методы, способы и технологические пути решения существующих проблем переработки нефтяных остатков, связанных с необходимостью утилизации побочных продуктов нефтепереработки, главным образом тяжелых продуктов крекинга нефтей для превращения их в целевые товарные продукты нефтепереработки, такие как дизельное топливо, бензин, керосин, растворители, легкие масла и индивидуальные углеводороды. Известны также различные технологические устройства, установки и их ответственные функциональные узлы для переработки органических отходов и нефтешламов.
Известно устройство (патент РФ №2406031), содержащее узел загрузки отходов, камеру газификации, узел фильтрации со слоем абсорбента, теплообменник, лазер импульсного типа, ресивер и мембранный кислородный генератор. Дно ресивера соединено посредством щелевого паза с камерой газификации, заполненной щелочным электролитом таким образом, что лазерный луч распространен до уровня щелочного электролита. Выход теплообменника соединен со входом мембранного кислородного генератора, а в узле фильтрации слой абсорбента выполнен в виде молотой смеси солей с негашеной известью. Недостатком устройства является его относительно высокая сложность.
Известен универсальный комплекс для переработки и обезвреживания нефтесодержащих отходов (патент РФ №100074), включающий расположенные последовательно и связанные между собой трубопроводами обогреваемую теплоизолированную промежуточную емкость с перемешивающим устройством, с блоком для приготовления растворов химических реагентов, трехфазную центрифугу, подключенную к контейнерам-сборникам нефтяной, водной и твердой фаз, термодесорбер, сборник термообработанных материалов. Установка содержит напорный флотатор, один из выходов которого подключен к емкости-сборнику осветленной воды, а второй - к емкости-сборнику сгущенного флотошлама. Недостатком этого комплекса являются относительно узкие функциональные возможности.
Известна система утилизации нефтешламов и отходов продуктов - переработки нефти и газа на передвижной-модульной установке (патент РФ №98413). Система содержит блок управления технологическим процессом; блоки электроснабжения, водоснабжения, теплоснабжения, приема и предварительной подготовки сырья, подготовки и дозирования реагентов, предварительной и основной обработки рабочей смеси, обработки избыточной воды, отделения остатков товарного продукта от механических примесей, накопления возвратных продуктов. Установка содержит кавитационный смеситель, выполненный в виде корпусного аппарата с патрубками для подвода технологических потоков рабочей смеси, внутри которого размещен акустический генератор. Генератор соединен верхней частью по крайней мере с двумя конфузорами, выполненными с возможностью образования эжектора в месте их соединения для смешения основной смеси и дополнительной среды. Описанное техническое решение обладает относительно высокой сложностью, а также требует значительных затрат на сборку и монтаж.
Известна установка для переработки нефтешламов (патент РФ №81494), включающая приемную сборную емкость для исходных нефтешламов, бак для приготовления растворов поверхностно-активных веществ, высокоскоростную центрифугу, сборники нефтяной и водной фаз, контейнеры для твердой фазы, устройство для термообработки, сборник термообработанных материалов, трубопроводы, насосы и запорно-регулирующую арматуру. Приемная емкость имеет соединение с обогреваемым реактором-репульпатором с мешалкой, имеющим загрузочный люк и через патрубок, расположенный на крышке реактора-репульпатора, соединенным с циркуляционным баком водной фазы, и дозатором поверхностно-активных веществ. Патрубок нижнего слива реактора-репульпатора направлен в распределительную колонну, имеющую соединение со сборниками нефтяной и водной фаз и контейнером твердой фазы, технологически связанным с высокоскоростной трехфазной центрифугой. Смеситель установки имеет соединение с устройством для термообработки, функции которого выполняет прокалочная печь с топкой, соединенная со сборниками нефтяной фазы и циркуляционным баком-сборником органических растворителей. При этом разгрузочный узел имеет соединение через транспортер со сборной емкостью прокаленных продуктов.
Недостатком рассмотренной установки является относительная узость функциональных возможностей, обусловленная тем, что ее устройство не позволяет получить относительно полного набора номенклатуры фракций, в частности наиболее часто используемых в технике - бензиновой, дизельной фракций и фракций некоторых масел.
Между тем к числу перспективных технических задач относится расширение функциональных возможностей установок по утилизации и переработке нефтяных остатков.
Технический результат при переработке нефтяных остатков, твердых и вязких продуктов нефтепереработки может быть достигнут за счет расширения функциональных возможностей путем введения дополнительного арсенала таких технических средств, которые обеспечат возможности получения относительно полного набора номенклатуры продуктов, относящихся к фракциям: битумной, бензиновой, дизельной и индустриального масла.
Подобная задача решена в известной установке по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов (Патент РФ №2566766).
Предмет этого изобретения по данному патенту относится к процессам переработки отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов. Установка может быть использована в частности для получения набора нефтепродуктов: битума, бензина, дизельного топлива и индустриального масла. Она содержит трубопроводы, оснащенные насосами и запорно-регулирующей аппаратурой, сырьевой резервуар, - емкость для подготовки и дозирования реагентов, два подогревателя, две емкости для ввода катализаторов, четыре колонны, четыре воздушных холодильника, а также накопительный резервуар битума, накопительный резервуар индустриального масла, накопительную емкость дизельного топлива и накопительную емкость бензина. Эксплуатация установки должна обеспечивать технический результат, который заключается в расширении функциональных возможностей при переработке. Технический результат достигается тем, что в установку, содержащую трубопроводы, оснащенные насосами и запорно-регулирующей аппаратурой, сырьевой резервуар, вход подачи сырья которого соединен трубопроводом со средствами подачи сырья от внешнего источника, и емкость для подготовки и дозирования реагентов, в соответствии с изобретением введены первый и второй, подогреватели, первая и вторая емкости для ввода катализаторов, первая, вторая, третья и четвертая колонны, первый, второй, третий и четвертый воздушные холодильники, а также накопительный резервуар битума, накопительный резервуар индустриального масла, накопительная емкость дизельного топлива и накопительная емкость бензина, причем выход сырьевого резервуара трубопроводом соединен со входом первого подогревателя, выход которого трубопроводом соединен со входами первой и второй емкостей для ввода катализатора, выходы которых объединены с выходом емкости для подготовки и дозировки реагентов и соединены трубопроводом со входом второго подогревателя, выход которого трубопроводом соединен со входом первой колонны, выполненной с возможностью выделения битума, который через нижний слив первой колонны трубопроводом через первый воздушный холодильник подается в накопительный резервуар битума, выход отработанного продукта первой колонны соединен со входом второй колонны, выполненной с возможностью выделения индустриального масла, которое через нижний слив второй колонны трубопроводом через второй воздушный холодильник подается в накопительный резервуар индустриального масла, выход отработанного продукта второй колонны соединен со входом третьей колонны, выполненной с возможностью выделения дизельного топлива, которое через нижний слив третьей колонны трубопроводом через третий воздушный холодильник подается в накопительную емкость дизельного топлива, а выход отработанного продукта третьей колонны соединен со входом четвертой колонны, выполненной с возможностью выделения бензина, который через нижний слив четвертой колонны трубопроводом через четвертый воздушный холодильник подается в накопительную емкость бензина.
Функциональная схема установки по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов представлена на фиг. 1.
Схема содержит трубопроводы для перекачки исходного сырья и продуктов переработки, оснащенные насосами и запорно-регулирующей аппаратурой и предназначенные для соединения узлов установки, а также сырьевой резервуар 1, вход подачи сырья которого соединен трубопроводом со средствами подачи сырья от внешнего источника, и емкость 2 для подготовки и дозирования реагентов. Кроме того, установка содержит первый 3 и второй 4 подогреватели, первую 5 и вторую 6 емкости для ввода катализаторов, первую 7, вторую 8, третью 9 и четвертую 10 колонны, а также первый 11, второй 12, третий 13 и четвертый 14 воздушные холодильники.
Установка содержит также накопительный резервуар 15 битума, накопительный резервуар 16 индустриального масла, накопительную емкость 17 дизельного топлива и накопительную емкость 18 бензина.
В установке выход сырьевого резервуара 1 трубопроводом соединен со входом первого подогревателя 3, выход которого трубопроводом соединен со входами первой 5 и второй 6 емкостей для ввода катализатора, выходы которых объединены с выходом емкости 2 для -подготовки и дозировки реагентов и соединены трубопроводом со входом второго подогревателя 4, выход которого трубопроводом соединен со входом первой колонны 7, выполненной с возможностью выделения битума, который через нижний слив первой колонны 7 трубопроводом через первый воздушный холодильник 11 подается в накопительный резервуар, выход отработанного продукта первой колонны 7 соединен со входом второй колонны 8, выполненной с возможностью выделения индустриального масла, которое через нижний слив второй колонны 8 трубопроводом через второй воздушный холодильник 12 подается в накопительный резервуар 16 индустриального масла, выход отработанного продукта второй колонны 8 соединен со входом третьей колонны 9, выполненной с возможностью выделения дизельного топлива, которое через нижний слив третьей колонны 9 трубопроводом через третий воздушный холодильник 13 подается в накопительную емкость 17 дизельного топлива, а выход отработанного продукта третьей колонны 9 соединен со входом четвертой колонны 10, выполненной с возможностью выделения бензина, который через нижний слив четвертой колонны 10 трубопроводом через четвертый воздушный холодильник 14 подается в накопительную емкость 18 бензина.
Работает установка по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов следующим образом.
Исходное сырье - мазут и мазутный нефтешлам - при температуре+40÷+50°С поступает в сырьевой резервуар 1, вход подачи сырья которого соединен трубопроводом со средствами подачи сырья от внешнего источника. Закачка сырья может производиться с использование соответствующего насосного агрегата до заполнения емкости на 80-90% для свободного выделения газов.
Из заполненного сырьевого резервуара 1 сырье направляют по трубопроводу, который может быть оснащен вентилями и насосом в первый подогреватель 3. Откачку сырья из сырьевого резервуара 1 производят с давлением 0,18÷0,21 МПа и расходе, примерно, 7916 кг/ч. Расход может быть выше и ниже, в зависимости от производительности установки. Сырье подогревается в первом подогревателе 3 до температуры активного действия катализатора+170-200°С и подается первую 5 и вторую 6 емкости для ввода катализатора. По трубопроводу, объединяющему выходы первой 5 и второй 6 емкости для ввода катализатора (из расчета 10-15 кг на тонну сырья) и емкости 2 для подготовки и дозирования реагентов (прямогонный бензин, печное топливо) из расчета от 10 до 20 литров на тонну, в зависимости от исходного сырья подогретое сырье подается для дополнительного подогрева во второй подогреватель 4, где производят подогрев до температуры 300-450°С (при данной температуре начинает происходит разделение сырья на фракции) и из него в последовательно установленные первую 7, вторую 8, третью 9 и четвертую 10 колонны, представляющие собой ректификационные колонны в виде вертикальных емкостей с внутренними устройствами (насадками и тарелками). Первая колонна 7 выполнена с возможностью выделения битума, который через ее нижний слив трубопроводом через первый воздушный холодильник 11 подается в накопительный резервуар 15 битума, а ее выход отработанного продукта соединен со входом второй колонны 8, выполненной с возможностью выделения индустриального масла, которое через ее нижний слив трубопроводом через второй воздушный холодильник 12 подается в накопительный резервуар 16 индустриального масла, а ее выход отработанного продукта соединен со входом третьей колонны 9, выполненной с возможностью выделения дизельного топлива, которое через ее нижний слив трубопроводом через третий воздушный холодильник 13 подается в накопительную емкость 17 дизельного топлива, а ее выход отработанного продукта соединен со входом четвертой колонны 10, выполненной с возможностью выделения бензина, который через ее нижний слив трубопроводом через четвертый воздушный холодильник 14 подается в накопительную емкость 18 бензина.
Таким образом, установка по патент РФ №2566766, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств, позволяет достигнуть требуемого технического результата, который заключается в расширении функциональных возможностей установки, поскольку может быть обеспечено получение относительно полного набора номенклатуры нефтяных фракций. Вместе с тем в описании патента содержится утверждение о том, что конструкция установки выполнена в блочно-модульном исполнении, и предусматривает выполнение отдельных блоков и узлов на рамах с их соединением трубопроводом. Это должно позволять оперативно демонтировать узлы и детали установки с несущего основания для перемещения транспортными средствами на другое место.
Однако достаточно спорным является вопрос о технической и экономической целесообразности перегрузки и без того сложной технологической схемы многочисленными дополнительными узлами и агрегатами. При этом технологическая цепочка значительно усложняется в сравнении с известным аналогами, приобретая разветвленный характер. Это требует привлечения дополнительных энергетических ресурсов и увеличения площадей для размещения и обслуживания дополнительно введенных технических узлов. Таким образом, основная задача изобретения, связанная с расширением функциональных возможностей, решается преимущественно благодаря введению дополнительного арсенала технических средств. Нельзя не отметить, что постулируемая возможность демонтажа установки с целью перемещения на другое место эксплуатации является общим преимуществом большинства известных установок нефтехимии и нефтепереработки. Представляется целесообразным рассмотрение вопросов разукрупнения установки с целью получения различных сегментов выпускаемой продукции. Этим путем можно было бы добиться значительного экономического и технического выигрыша при монтаже и эксплуатации за счет незначительных потерь в унификации установки при сохранении основной ценности заложенных в нее решений. Тем не менее установка по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов (патент РФ №2566766) по многим конструкционным и функциональным признакам наиболее близка к заявляемой установке и поэтому принята в качестве прототипа.
Задачей данного изобретения является создание установки по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов для максимально полного превращения их в светлые нефтепродукты, главным образом в дизельное топливо и в бензин.
Задача настоящего изобретения решается тем, что установка, по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов, содержащая трубопроводы, оснащенные насосами и запорно- регулирующей аппаратурой, сырьевой резервуар со входом подачи сырья от внешнего источника, емкости для подготовки и дозирования реагентов, подогреватели, емкости для ввода катализаторов, первую, вторую, третью и четвертую колонны, воздушные холодильники, накопительную емкость дизельного топлива, накопительную емкость бензина, дополнительно содержит общий накопительный резервуар для смеси первоначальных тяжелых продуктов переработки, относящихся к фракциям битума, индустриального масла и к остаткам непереработанных мазутных фракций. При этом общий накопительный резервуар соединен своим входом со сливами первой и второй колонн, которые выполнены с возможностью выделения битума и индустриального масла в составе указанной смеси, а своим выходом с резервуаром сырья, подаваемого на вход установки.
Смесь первоначальных тяжелых продуктов переработки из общего накопительного резервуара вместе с входящим от внешних источников сырьем поступает в установку для превращения в светлые нефтепродукты.
Таким образом, задача настоящего изобретения решается за счет того, что общий накопительный резервуар соединен своим входом со сливами первой и второй колонн, которые выполнены с учетом технологических возможностей выделения битума и индустриального масла в накопительный резервуар смеси тяжелых продуктов, откуда их возвращают на вход установки в сырьевой резервуар для повторной переработки вместе с исходными утилизируемыми отходами мазутного производства для превращения их в светлые нефтепродукты.
На Фиг. 2 изображена функциональная схема заявляемой установки по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов. В состав установки входят: 1 - сырьевой резервуар, 2 - емкость для подготовки и дозирования реагентов, 3, 4 - подогреватели, 5, 6 - емкости для ввода катализатора, 7-10 - колонны, 11-14 - холодильники, 15 - общий накопительный резервуар смеси, 16 - накопительная емкость бензина, 17 - накопительная емкость дизельного топлива.
Заявляемая установка содержит те основные узлы установки прототипа, которые функционально предназначены для получения легких светлых продуктов переработки. Начальные этапы проводимого процесса на заявляемой установке в значительной степени повторяют работу установки прототипа. Принципиальное отличие заявляемой установки и осуществляемых процессов состоит в том, что она не содержит функциональных узлов для получения и отбора таких тяжелых нефтепродуктов, как битум, индустриальное масло и те промежуточные хвосты мазутных фракций, которые не претерпели термического и каталитического расщепления на более легкие фракции на первоначальных этапах, следующих за нагревом исходной перерабатываемой смеси. Не переработанную смесь тяжелых продуктов возвращают в исходную точку процесса для повторного прохождения наряду с исходными мазутными фракциями процессов термического и каталитического расщепления. Таким образом, работа установки связана с рециркуляцией нерасщепленной части исходной смеси, вплоть до ее превращения в такие легкие продукты, как бензин и дизельное топливо. Такой функциональный подход к заявляемой установке позволяет разгрузить систему от значительного количества узлов и агрегатов, установленных для получения менее востребованных тяжелых продуктов превращения мазутных фракций. Благодаря уменьшению своих габаритов и разгрузке от не участвующих в целевом процессе узлов и агрегатов, заявляемую установку значительно легче демонтировать, перемещать и монтировать на новой производственной площадке. Эксплуатация установки значительно менее энергоемка, более проста, требует значительно меньших площадей для монтажа и размещения коммуникаций, поскольку не связана с получением «всей гаммы возможных продуктов», в том числе тяжелых фракций. По убеждению заявителя, указанные преимущества предлагаемой установки значительно компенсируют гипотетические потери от недополучения, в отличие от прототипа, некоторых продуктов утилизации отходов мазутного производства, которые можно получать за счет эксплуатации более громоздкой и технически более сложной установки прототипа. Таким образом, задачу данного изобретения, которая заключается в создании установки по утилизации отходов мазутного производства и мазутных нефтешламов для максимально полного превращения их в светлые нефтепродукты, главным образом в дизельное топливо и в бензин, следует считать решенной.