способ получения нефтяного битума

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕФТЯНОГО БИТУМА путем окисления кислородом воздуха нефтяных остатков при 250 - 290^oС в колонне, снабженной реакционной зоной, отличающийся тем, что предварительно сырье со скоростью 8 - 12 м/с распыляют в воздухе, движущемся со скоростью 25 - 50 м/с в камере смешения при направлении сырья и воздуха под углом 0 - 90^oС по отношению друг к другу с последующим снижением скорости образовавшейся газожидкостной струи в камере гашения с получением мелкодисперсной системы пенного типа, подаваемой в реакционную зону колонны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству нефтяных битумов и может быть использовано на нефтеперерабатывающих заводах и в строительстве.

Известен способ получения нефтяного битума путем окисления кислородом воздуха нефтяных остатков при 250-290^оС при объеме подачи воздуха 2-6 м³/м мин, который подается в зону реакции с помощью различных диспергирующих устройств (1).

Прототипом изобретения является способ окисления нефтяных остатков кислородом воздуха в пустотелой колонне при 250-290^оС и с соотношением сырье-воздух 1-100 (2,3).

Подача воздуха осуществляется через перфорированные трубы, установленные в нижней части колонны. Объем воздуха, подаваемый в колонну, создает режим идеального смешения. Сырье в основном подается на высоту 2/3 от низа колонны свободным изливом в реакционную зону. Содержание кислорода в газах окисления находится в пределах 6-15% в зависимости от состава сырья. Температура газового пространства 240-280^оС.

Увеличение подачи воздуха ведет к коаленсации пузырьков воздуха и образованию больших масс непродисперги- рованного воздуха, что резко уменьшает площадь контакта жидкой и газовой фаз. Это увеличивает количество остаточного кислорода в газах окисления.

Целью изобретения является повышение степени использования кислорода воздуха, уменьшение количества остаточного кислорода в газах окисления с одновременной интенсификацией процесса и снижение температуры в газовом пространстве.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения нефтяного битума, включающем окисление кислородом воздуха нефтяных остатков при 250-290^оС в колонне окисления создается большая площадь контакта газовой и жидкой фазы за счет соударений струй воздуха и сырья, имеющие большие скорости, в ограниченном объеме. Ограниченный объем, в котором происходит контакт двух струй, представляет аппарат, состоящий из двух камер. В первой камере смешения происходит взаимодействие двух потоков, в результате чего происходит распыливание сырья в потоке воздуха, который имеет скорость 25-50 м/с. Скорость струи сырья в момент взаимодействия составляет 8-12 м/с. Так как объемное соотношение сырья и воздуха 1-80. . . 120, то происходит диспергирование именно сырья в воздухе.

Во второй камере происходит гашение скорости струи. Энергия струи расходуется на образование мелкодисперсной среды воздуха и сырье пенного типа, что создается благоприятные условия для массообмена между газовой и жидкой фазами. Затем газожидкостная смесь попадает в объем колонны, где соотношение сырье-воздух меняется до 1-3. . . 7, в результате чего происходит образование пузырьков воздуха, что соответствует режиму работы традиционной колонны.

Струя сырья и воздуха соударяются в камере смешения под углом от 0 до 90^о по отношению друг к другу.

Отличительным признаком предложенного способа является распыление потока сырья, движущегося со скоростью 8-12 м/с в потоке воздуха, имеющего скорость 25-50 м/с, под углом от 0 до 90^о друг относительно друга в объеме смесительной камеры с последующим снижением скорости газожидкостной струи в камере гашения, после чего газожидкостная смесь перетекает в зону реакции колонны. Это позволяет увеличить время и площадь контакта газовой и жидкой фазы, по сравнению с обычной колонной, в которой воздух подается отдельно от сырья перфорированными трубами.

П р и м е р. Промышленные испытания предложенного способа получения нефтяного битума осуществлялись на колоннах окисления битума. Размеры колонных аппаратов практически одинаковы:

диаметр колонны А - 2,9 м, колонны Б - 3,1 м,

высота колонны А - 24 м, колонны Б - 22 м.

Колонна А была оборудована обычными перфорированными трубами, предназначенными для распределения воздуха в объеме реакционной зоны. Они располагались в нижней части колоны. Сырье подавалось по обычной схеме, под уровень раздела фаз (2/3 высоты колонны). В колонне Б перфорированные трубы были полностью заменены на газожидкостной смеситель, в первой камере которого происходило взаимодействие потока воздуха и сырья. Во второй камере образовывался пенный режим за счет гашения скорости газожидкостной струи.

Сырье представляло собой смесь остатков нефтепераработки: гудрон с установок АВТ и асфальт с установок деасфальтизации в соотношении 4: 1, со следующими физико-химическими свойствами: Плотность, кг/м³ 982,3

Температура размяг- чения по КиШ, ^оС 17,9

Вязкость условная при Т = 80^оС, 18

Содержание, мас. % : масло 71,2 смолы 26,3 асфальты 2,5

Качество готового продукта соответствовало требованиям предъявляемым требованием к битумам марки БНД 60/90:

Температура размяг- чения по КиШ, ^оС Не менее 47 Пенетрация, мм 0,1 60. . . 90 Дуктильность, см Не менее 55

Промышленные испытания проводились в течение 3 сут. Усредненные результаты приведены в таблице.

Результаты экспериментов показывают, что при одинаковых технологических условиях в обеих колоннах, колонна Б имеет большую производительность. Температура газового пространства колонны Б меньше чем колонны А, и содержание остаточного кислорода в газах окисления меньше, чем в колонне А.

Таким образом использование предложенного технического решения позволяет повысить степень потребления кислорода воздуха, уменьшить его содержание в газах окисления с одновременной интенсификацией процесса окисления битума. (56) Гун Р. Б. Нефтяные битумы, М. : Химия, 1973, с. 232.

Гун Р. Б. Новое в производстве улучшенных битумов. М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1971 г. , с. 112.