6ProizBitumov

Производство нефтяных
битумов
План презентации
1. Общие сведения о нефтяных битумах.
2. Характеристика сырья, пригодного для
производства нефтяных битумов.
3. Способы производства нефтяных битумов.
4. Принципиальная технологическая схема установки
получения нефтяных битумов.
5. Классификация нефтяных битумов.
6. Показатели качества нефтяных битумов.
7. Области применения нефтяных битумов.
8. Список использованных источников.
9. Глоссарий.
10. Вопросы для самоконтроля.
Общие сведения о нефтяных битумах
Нефтяные битумы – жидкие, полутвердые или
твердые нефтепродукты, состоящие из асфальтенов,
смол и масел. Производство битумов относится к
процессам, углубляющим переработку нефтяного сырья.
На Омском НПЗ действует установка по производству
нефтяных битумов 19/3 мощностью 600 тыс. т/ год по
сырью.
Схема Омского НПЗ по установкам и производствам
Нефть
Газы
ГФУ
АГФУ
АВТ-6
4
25-12
РОСК
7
АВТ-7
КПА
Ароматика
Керосин
АВТ-8
Л-35/11-1000
5
АТ-9
Л-24/6
АВТ-10
1
Бензины
Л-35/11-600
Л-24/7
Л-24/9
Диз топл.
Сульфонатные
присадки
36/1,3-1,3,4
ФСБ
37/1-4,5
3
С-001(ВБ) КТ-1/1
Масла
Литиевые смазки
39/1,6,8-2,4,5
43-103
С-200 КТ-1/1
УПС
2
Катализаторное п-во
Кот.топл
Висбрекинг КТ-1/1
21-10/3м
Битум
19/3
4
Кокс
6
УПНК
8
Характеристика сырья, пригодного
для производства нефтяных битумов
• Битумы вырабатываются в основном из тяжелых
нефтяных остатков: гудронов, мазутов, тяжелых
нефтей, асфальтов деасфальтизации, крекингостатков и др.
• Нефти, из остатков которых вырабатываются
битумы, должны быть хорошо обессолены.
Наличие сернистых соединений в сырье не
ухудшает свойств битумов.
Классификация нефтяных битумов
Битумы классифицируют по назначению:
• дорожные;
• кровельные;
• изоляционные;
• строительные;
• специальные.
Около 2/3 от общего выпуска производят
дорожные битумы.
Показатели качества нефтяных
битумов
• Твердость.
• Температура
размягчения.
• Растяжимость.
• Температура хрупкости.
• Вязкость битума.
• Адгезия (прилипание).
Пенетрометр для битумов
"ПНБ-02" (Россия)
Линтел АТХ–20 Аппарат
автоматический для определения
температуры хрупкости
нефтебитумов
АКШ Аппарат для определения
температуры размягчения
битумов
Аппарат автоматический для
определения условной вязкости битумов
Линтел ВУБ–20
Аппарат для определения
растяжимости нефтяных
битумов ДБ-2М
Области применения нефтяных
битумов
•
•
•
•
•
Дорожное строительство.
Изготовление кровельных материалов.
Строительство зданий, сооружений.
Для изоляции трубопроводов.
Применение в лакокрасочной и кабельной
промышленности.
• Для заливочных аккумуляторных мастик и др.
Способы производства нефтяных
битумов
• Концентрирование твердых нефтяных
остатков путем их перегонки под вакуумом
(остаточные битумы).
• Окисление кислородом воздуха различных
тяжелых нефтяных остатков (ТНО)
(окисленные битумы).
• Компаундирование остаточных и
окисленных битумов и различных ТНО
(компаундированные битумы).
Принципиальная технологическая схема
установки получения окисленного битума с
реакторами колонного и змеевикового типа
Основным
аппаратом
установок
непрерывного
действия
для
производства битумов является либо
трубчатый реактор,
либо
окислительная
колонна.
Окислительные
колонны
предпочтительны для производства
дорожных
битумов,
трубчатые
реакторы
–
для
производства
строительных битумов.
В данном случае представлена
технологическая схема битумной
установки с реакторами обоих типов.
1 – печь; 2 – смеситель; 3 – змеевиковый реактор; 4 – испаритель; 5 сепаратор; 6 – окислительная колонна; 7 – сепаратор смешения; I - сырье; II
– сжатый компрессором воздух; III – воздух на охлаждение змеевикового
реактора; IV – битум; V – черный соляр; VI – газы в печь; VII – водяной пар;
VIII – вода.
Принципиальная технологическая схема
установки получения окисленного битума с
реакторами колонного и змеевикового типа
Если исходное сырье поступает из
резервуаров, то его нагревают в
теплообменниках и трубчатой печи 1.
Если сырье поступает в горячем виде
непосредственно с АВТ, тогда его
вводят
в
реакторы,
минуя
теплообменники и печь. В реактор
колонного типа 6 вводят непрерывно
сырье с температурой 140-200 ◦С,
сжатый воздух и битум-рециркулят.
ввод сырья и сжатого воздуха
1 – печь; 2 – смеситель; 3 – змеевиковый реактор; 4 –
испаритель; 5 - сепаратор; 6 – окислительная колонна; 7 –
сепаратор смешения; I - сырье; II – сжатый компрессором
воздух; III – воздух на охлаждение змеевикового реактора; IV –
битум; V – черный соляр; VI – газы в печь; VII – водяной пар; VIII –
вода.
Принципиальная технологическая схема
установки получения окисленного битума с
реакторами колонного и змеевикового
смеситель
типа
Окисление
сырья
в
колонне
осуществляется
в
барботажном
режиме при температуре 240-270 ◦С.
Поток сырья, направляемый в
реакторы змеевикового типа, сначала
поступает с температурой 260-270 ◦С
в смеситель 2, где смешивается с
сжатым воздухом и битумомрециркулятом, затем в змеевиковый
реактор 3.
1 – печь; 2 – смеситель; 3 – змеевиковый реактор; 4 –
испаритель; 5 - сепаратор; 6 – окислительная колонна; 7 –
сепаратор смешения; I - сырье; II – сжатый компрессором
воздух; III – воздух на охлаждение змеевикового реактора;
IV – битум; V – черный соляр; VI – газы в печь; VII –
водяной пар; VIII – вода.
Принципиальная технологическая схема
установки получения окисленного битума с
реакторами колонного и змеевикового
испаритель
типа
Процесс
окисления
сырья
кислородом воздуха начинается в
смесителе 2 в пенном режиме и
продолжается в змеевике реактора 3.
Для съема тепла реакции окисления в
межтрубное пространство реактора 3
вентилятором подается воздух. Смесь
продуктов из реактора 3 поступает в
испаритель 4, в котором газы
отделяются от жидкости.
воздух
1 – печь; 2 – смеситель; 3 – змеевиковый реактор; 4 –
испаритель; 5 - сепаратор; 6 – окислительная колонна; 7 –
сепаратор смешения; I - сырье; II – сжатый компрессором
воздух; III – воздух на охлаждение змеевикового реактора;
IV – битум; V – черный соляр; VI – газы в печь; VII –
водяной пар; VIII – вода.
Принципиальная технологическая схема
установки получения окисленного битума с
реакторами колонного и змеевикового
сепаратор
типа
Отработанный
воздух,
газообразные продукты окисления,
пары нефтепродуктов и воды
направляются через конденсаторыхолодильники в сепаратор 5. С
верха
сепаратора
несконденсировавшиеся газы и
пары направляются в печи дожига.
Конденсат
(«черный
соляр»)
используется
как
компонент
котельного
топлива.
Целевой
продукт установки – битум
– после охлаждения направляется в
приемники – битумораздатчики.
1 – печь; 2 – смеситель; 3 – змеевиковый реактор; 4 –
испаритель; 5 - сепаратор; 6 – окислительная колонна; 7 –
сепаратор смешения; I - сырье; II – сжатый компрессором
воздух; III – воздух на охлаждение змеевикового реактора;
IV – битум; V – черный соляр; VI – газы в печь; VII –
водяной пар; VIII – вода.
Производство нефтяных битумов на Московском НПЗ
Налив битумов в автоцистерны
Эстакада для загрузки битумов в
железнодорожные бункеры и цистерны
Процессы получения нефтяных пеков
Пек – битуминозный материал черного или
бурого цвета с блестящим изломом,
обычно твердое вещество (при н.у.), при
нагревании выше температуры
размягчения переходит в вязко-текучее
состояние.
Классификация пеков
• I – пеки-связующие, применяются при
изготовлении анодов, электродов,
конструкционных материалов;
• II – пропитывающие;
• III – брикетные пеки-связующие для частичного
брикетирования углей перед коксованием,
коксобрикетов для цветной металлургии;
• IV – волокнообразующие;
• V – специальные пеки;
• VI – сырье коксования.
Принципиальная схема узла пекования
Выход продуктов при
пековании из гудрона
Список использованных источников
• http://chemistrychemists.com/forum/viewtopic.php?f=9&t=1024
• http://forexaw.com/TERMs/Industry/Constructio
n/l633_%D0%91%D0%B8%D1%82%D1%83%D0%
BC_Asphalt
• Ахметов С.А. Технология глубокой переработки
нефти: Уч. Пособие для вузов. – Уфа: Гилем,
2002. – 672 с.
• Гуреев А.А., Чернышева Е.А. и др.
Производство нефтяных битумов, 2007
Глоссарий
• Асфальтены —широкая гамма темноокрашенных
неуглеводородных компонентов битуминозных веществ.
• Компаундирование —смешение.
• АВТ —атмосферно-вакуумная трубчатая установка
• Рециркулят — часть продуктового потока, возвращаемая на
начальную стадию технологической схемы для смешения с
сырьем.
• Барботажный режим —
• Змеевиковый реактор (трубчатый змеевик) — по существу
представляет собой трубчатую печь, конструктивно
выполненную в виде прямых отрезков труб длиной от 4 до 6 м,
соединяемых в общий змеевик при помощи калачей.
Глоссарий
•
•
•
•
•
•
•
Газойль (газойлевые фракции) —смесь углеводородов; фракции
нефти (с пределами выкипания 200—500 °C), получаемые при ее
атмосферной или вакуумной перегонке.
Атмосферный газойль — получают при прямой перегонке нефти в
условиях атмосферного давления, один из
компонентов дизельного топлива .
Вакуумный газойль —получают при прямой перегонке нефти под
вакуумом, сырьё для каталитического крекинга и гидрокрекинга.
Легкий газойль — жидкий, легко текуч, не вязкий (температура
вспышки: 80 °C; температура застывания: −22-34 °C).
Тяжелый газойль — слабовязкий, в больших пропорциях обладает
свойствам сгущать смеси (температура вспышки: 100—150 °C;
температура застывания: −15-22 °C).
Сжиженный газ —смесь сжиженных под давлением
лёгких углеводородов с температурой кипения от −50 до 0 °C.
Предназначены для применения в качестве топлива. Состав может
существенно различаться, основные компоненты: пропан,
пропилен, изобутан, изобутилен, н-бутан, бутилен.
Термодеструктивные процессы — химические процессы
переработки нефтяного сырья под воздействием температуры без
применения катализаторов.
Глоссарий
•
•
•
•
•
Деасфальтизация мазута — извлечение из остаточных продуктов
дистилляции нефти (мазута, гудрона) растворенных и диспергированных в
них высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ для улучшения
качества нефтепродуктов.
Гудрон — черная смолистая масса, остаток после отгонки из нефти топливных
и масляных фракций, имеет предел выкипания выше 500 ◦С.
Мазут — тяжелые фракции (пределы выкипания 350-500 ◦С) или остатки
перегонки сырой нефти.
Висбрекинг —один из видов термического крекинга, применяют для
получения главным образом котельных топлив (топочных мазутов)
из гудронов.
Вакуумная перегонка —один из методов разделения смесей органических
веществ. Широко применяется в ситуации, когда дистилляция не может быть
осуществлена при атмосферном давлении из-за высокой температуры
кипения целевого вещества, что приводит к термическому разложению
перегоняемого продукта. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более
низкой температуре, становится возможным разогнать жидкости,
разлагающиеся при перегонке с атмосферным давлением.
Глоссарий
•
•
•
•
•
Отпарная колонна —тепломассообменный аппарат для выделения из жидких смесей
легколетучих примесей (растворенных газов).
Теплообменник —устройство, в котором осуществляется передача теплоты от горячего
теплоносителя к холодному.
Трубчатая печь — аппарат для высокотемпературного нагрева нефти и
нефтепродуктов в процессе их переработки.
Газофракционирование — разделение углеводородных газов на фракции путем
ректификации.
Стабилизация бензина — процесс выделения из полученного продукта легких
углеводородных газов путем ректификации.
Вопросы для контроля
1.
Выберите верное суждение:
А) производство битумов относится к темокаталитическим процессам переработки нефтяного
сырья;
Б) производство битумов относится к процессам, углубляющим переработку нефтяного сырья;
В) производство битумов относится к гидрогенизационным процессам переработки нефтяного
сырья;
Г) производство битумов относится к морально устаревшим технологиям переработки нефтяного
сырья.
2. Из какого сырья получают нефтяные битумы?
А) из гудронов, мазутов, тяжелых нефтей, асфальтов деасфальтизации, крекинг-остатков;
Б) из керосиновой фракции нефти;
В) из бензиновой фракции нефти;
Г) из рециркулята.
3. Выберите НЕверное суждение:
А) нефти, из остатков которых вырабатываются битумы, должны быть хорошо обессолены;
Б) наличие сернистых соединений в сырье не ухудшает свойств битумов;
В) около 2/3 от общего выпуска производят дорожные битумы;
Г) компаундированием остаточных и окисленных битумов и различных ТНО получают остаточные
битумы.
4. Назовите основные показатели качества нефтяных битумов.
А) твердость, температура размягчения, растяжимость, температура хрупкости, вязкость битума,
адгезия;
Б) наличие сернистых соединений;
В) содержание золы;
Г) хрупкость.
Вопросы для контроля
5. Назовите основные способы производства нефтяных битумов.
А) концентрирование твердых нефтяных остатков, окисление кислородом воздуха различных тяжелых нефтяных остатков,
компаундирование остаточных и окисленных битумов.
Б) компаундирование мазута и гудрона;
В) компаундирование гидрогенизата и катализата;
Г) компаундирование полугудрона и тяжелой смолы пиролиза.
6. Назовите основные аппараты, необходимые для производства окисленных битумов.
А) трубчатый реактор или окислительная колонна;
Б) реактор с псевдоожиженным слоем катализатора;
В) реактор радиального типа;
Г)реактор аксиального типа.
7.Какие битумы производят в гораздо большем объеме, чем остальные?
А) дорожные;
Б) кровельные;
В) изоляционные;
Г) специальные.
8. Нефтяные битумы – это…
А) черная смолистая масса, остаток после отгонки из нефти топливных и масляных фракций, имеет предел выкипания
выше 500 ◦С;
Б) жидкие, полутвердые или твердые нефтепродукты, состоящие из асфальтенов, смол и масел;
В) тяжелые фракции (пределы выкипания 350-500 ◦С) или остатки перегонки сырой нефти;
Г) смесь углеводородов; фракции нефти (с пределами выкипания 200—500 °C), получаемые при ее атмосферной или
вакуумной перегонке.
9. С какой целью в межтрубное пространство реактора 3 вентилятором подается воздух?
А) для съема тепла реакции окисления;
Б) для снижения вязкости сырья;
В) для повышения температуры процесса;
Г) для стабилизации бензина.