Целью технологического расчета является поверочный расчет битумной установки, и возможность использования в качестве компонента сырья для производства окисленного битума тяжелого газойля кат. крекинга.
3.1. Назначение процесса
Процесс непрерывного окисления гудрона в двухблочной системе колонн с выносными секциями сепарации предназначен для получения дорожных и строительных битумов соответственно в одном из трех блоков разделения. Ввод в действие - 1985 г.
Подразделение состоит из трех параллельно работающих окислительных колонн, каждая из которых имеет раздельную выносную секцию сепарации прореагировавших фаз.
Процесс разработан БашНИИНП, проект выполнен в ПКО Московского НПЗ.
3.2. Физико-химическая характеристика сырья и продуктов установки производства окисленных битумов
В качестве сырья на МНПЗ используется смесь Ухтинских (»70%) и Западно-Сибирских (»30%) нефтей.
На основании заводских данных [22] имеем следующие физико-химические характеристики нефти (Таблица 3.1.).
Таблица 3.1.
|
Показатели |
Нормы по ГОСТ/СТП |
Фактические значения |
|
Плотность при 20°С, г/см3, ГОСТ 3900-85 |
не норм. |
864,7 |
|
Массовая доля воды,%, ГОСТ 2477-65 |
н.б. 1,0 |
0,2 |
|
Концентрация хлористых солей, мг/л, ГОСТ 21534-76 |
н.б. 900 |
86,0 |
|
Массовая доля серы, % масс, ГОСТ 1437-75 |
не норм. |
1,43 |
|
Условная вязкость при 50°С, условные градусы, ГОСТ 6258-85 |
не норм. |
1,58 |
|
Массовая доля механических примесей, %, ГОСТ 6370-83 |
н.б. 0,05 |
0,0060 |
|
Давление насыщенных паров, мм.рт.ст., ГОСТ 1756-52 |
н.б. 500 |
312 |
Индексация:
Тип…………………….…..2
Группа…………………..…4
Подгруппа………………....4
Вид……………………..…..2
ГОСТ 9965-76 Класс………………..….…..2
Тип………………………….2
………………………...Группа……………………....1
В качестве сырья для битумной установки используется гудрон с установки АВТ-6 и АВТ-3. Характеристика гудрона представлена в таблице 3.2.
Таблица 3.2.
Характеристика гудрона
|
Показатели |
Нормы по ГОСТ/СТП |
Фактические значения |
|
Температура размягчения по КИШ, °С, ГОСТ 11506-73 |
н.н. 28 |
32 |
|
Температура вспышки, °С, ГОСТ 4333-87 |
н.н. 250 |
274 |
|
Вязкость условная при 80 °С, с, ГОСТ 11503-74 |
не норм. |
91 |
|
Массовая доля серы, % масс, ГОСТ 1437-75 |
не норм. |
2,63 |
|
Плотность при 20 °С, г/см3, ГОСТ 3900-85 |
не норм. |
0,998 |
|
Содержание асфальтенов, % масс |
12 |
В качестве добавки применяем тяжелый газойль каталитического крекинга (ТГКК)- фракция 270-420ºС. Характеристика ТГКК представлена в таблице 3.3.
|
Показатели |
Нормы по ГОСТ/СТП |
Фактические значения |
|
Плотность при 20 °С, г/см3, ГОСТ 3900-85 |
не норм, определение обязательно |
0,885 |
|
Массовая доля серы, % масс, ГОСТ 1437-75 |
н.б. 1,3 |
0,9 |
|
Фракционный состав, °С н.к. 50%, СТП 009-01 до 350, % к.к. |
- н.в. 360 - - |
258 372 26,5 440 |
|
Показатели |
Нормы по ГОСТ/СТП |
Фактические значения |
|
Глубина проникания иглы, 0,1 мм, ГОСТ 11501-78; |
61-90 |
72 |
|
Температура размягчения по КИШ, °С, ГОСТ 11506-73 |
н.н.47 |
49 |
|
Растяжимость при 25°С, см, ГОСТ 11505-75 |
н.м. 55 |
90 |
|
Температура вспышки, °С, ГОСТ 4333-87 |
н.н. 230 |
286 |
|
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, ГОСТ 18180-72 |
н.б. 6,5 |
4,0 |
|
Индекс пенетрации, ГОСТ 22245-90 |
+1 - -1 |
-0,6 |
Побочными продуктами процесса получения окисленных битумов являются отходящие газы и соляр («черный соляр»). Соляр имеет плотность r420 = 880,0 кг/м3; [24]
3.3. Физическая сущность процесса[24]
Процесс окисления сырья до битума представляет собой геторогенную реакцию между газовой (воздух) и жидкой (нефтяной остаток- гудрон) фазами.
При температуре 220-290 ºС в результате контакта гудрона с воздухом происходит процесс окисления гудрона с получением нефтяных битумов различных марок. При этом протекают реакции 4-х типов:
- реакции, ведущие к уменьшению малекулярной массы с образованием дистиллята (отдува), воды и углекислого газа;
- реакции, лишь незначительно изменяющие молекулярную массу с образованием воды,
- реакции, ведущие к увеличению молекулярной массы с образованием воды, углекислого газа и асфальтенов,
- реакции, концентрации (отгон дистиллята- отдува и концентрат асфальтенов).
В процессе окисления гудрона кислородом воздуха реагирует с водородом, содержащимся в сырье, образуя водяные пары.
Возрастающая потеря водорода сопровождается процессами уплотнения с образованием высокомолекулярных продуктов большой степени ароматичности (асфальтенов) и сгущением сырья до заданной консистенции (марки битума).
Битум химически связывает тем меньше кислорода, чем выше температура размягчения битума. Основное количество кислорода, подаваемое воздухом на окисление, идет на образование воды 10-20%, на образование углекислого газа и лишь незначительная часть на образование органических веществ, содержащих кислород.
Часть подаваемого кислорода в реакцию не вступает и уносится с отходящими газами.
По мере углубления окисления, соотношение содержания углерода к водороду в битуме повышается. Основное количество химически связанного кислорода с окислением битума находится в виде сложноэфирных групп (-СОО) и в меньших количествах и гидроксильных (-ОН), карбоксильных (-СООН) и карбонильных (=СО) группах.
Соотношение групп зависит от природы сырья и условий процесса
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
