В статье рассматриваются проблемы невысокой степени конверсии сырья в процессе окисления нефтяных остатков, применяемого для получения окисленных битумов. Это первую очередь, связано с определенными затруднениями, возникающими при распределении воздушного потока по реакционному объему. С целью повышения эффективности работы установки по производству окисленного битума на ООО «ЛУКОЙЛ — Волгограднефтепереработка» предложена более современная конструкция распределителя воздуха.
Ключевые слова: окисленный битум, маточник, устройство распределения воздуха.
Эффективное использование тяжелых нефтяных остатков в качестве сырья для получения целевых продуктов является одной из актуальных задач нефтеперерабатывающей промышленности на сегодняшний день. Основную долю нефтяных битумов, получают в процессе термического окисления гудронов, либо смесей асфальта пропановой деасфальтизации и экстрактов селективной очистки масел. Процесс проводят непрерывно в пустотелых аппаратах колонного типа, оснащенных распределительными устройствами, обеспечивающие диспергирование воздуха по высоте реакционного объема [1]. Однако обеспечение оптимального режима барботажа воздуха, при котором достигаются наилучшие технико-технологические показатели, является одной из наиболее важных проблем на таких производствах.
Проведенный анализ работы действующей промышленной установки получения окисленного битума на ООО «ЛУКОЙЛ — Волгограднефтепереработка», введенной в эксплуатацию в 1962 году позволяет сделать определенные выводы [2]. Исходя из того, что установка предназначена для получения дорожного, строительного и кровельного окисленного битума, наблюдается варьирование параметров технологического режима в широких интервалах, как по расходу воздуха, так по загрузке сырья и температуре. При определенных условиях может наблюдаться повышенное содержание кислорода в отходящих газах окисления, в пределах от 7 до 9 % (об.), что говорит о снижении степени конверсии реакции окисления сырья, а также повышении уровня пожарной опасности производства. Этот факт особенно актуален при периодическом переокислении дорожного битума в строительный, когда нагрузка по воздуху достигает максимальных пределов согласно технологическому режиму.
Для систем газ-жидкость большое значение имеет обеспечение перераспределения газовой фазы в жидкости, с целью повышения степени конверсии сырья и эффективности процесса окисления. Среди наиболее известных направлений модернизации процесса окисления можно выделить разработку новых конструкций реакционных аппаратов и распределительных устройств, а также применение различных химических добавок. В конечном счете, все эти способы способствуют интенсификации окисления сырья.
С целью снижения затрат на реконструкцию производства, наиболее перспективными являются предложения, связанные с совершенствованием конструкций распределяющих воздух устройств, по сравнению с полной заменой реакционных аппаратов.
На действующих установках по-прежнему применяется устаревшая и наиболее распространенная конструкция маточника-распределителя в виде горизонтального коллектора с перфорированными лучами, которая не обеспечивает должной степени диспергирования воздуха, и способствует высокому остаточному содержанию кислорода в газах окисления. Внутренняя часть такого устройства, во время эксплуатации, коксуется, тем самым создавая определенные затруднения для обеспечения эффективного массообмена между воздушно-сырьевой средой. [3]. Наиболее эффективным можно считать конструкцию маточника с воздушным рассекателем, которая применяется на ООО «ЛУКОЙЛ — Волгограднефтепереработка» или улучшенную версию маточника, выполненного по типу кольцевого коллектора, снабженного лучами — диспергаторами воздуха [4]. Сравнительная характеристика этих устройств приведена в таблице 1.
Таблица 1
Сравнительная таблица
|
Показатель |
Маточник своздушным рассекателем |
Маточник типа кольцевого коллектора |
|
Диаметр отверстий, мм |
35 |
4 |
|
Количество отверстий |
5 |
Определяется опытным путем |
|
Содержание остаточного кислорода в газах, % (об.) |
7–9 |
5–7 |
|
Меры по снижению закоксовывания устройства |
- |
Специальное отверстие слива диаметром 5 мм |
На коллекторе лучи расположены под углом 120 ° и повернуты между собой на 15°, а также имеют распределительные каналы малого диаметра. Эти особенности конструкции устройства позволяют создать пересечение плоскостей конвекционных потоков воздуха для турбулизации газо-жидкостного потока, что приведет к интенсификации процесса окисления сырья.
Предложенный вариант конструкции распределителя воздуха, позволит улучшить ряд технологических показателей процесса:
‒ повышение степени конверсии исходного сырья и, как следствие, уменьшение содержания остаточного кислорода в газах окисления на 2–3 % (об.);
‒ уменьшение степени коксования низа окислительной колонны за счет обеспечения улучшенного режима барботажа;
‒ уменьшение степени коксования внутренней части маточника за счет наличия специальных отверстий слива на лучах, что позволит повысить эффективное время работы устройства.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что использование нового маточника-распределителя позволит без значительных материальных затрат и модернизации технологической схемы повысить надежность работы узла окисления нефтяных остатков, а также увеличить производительность установки по сырью.
Литература:
- Капустин В. М. Технология переработки нефти. В 2 ч. Ч 2. Деструктивные процессы: учебники и учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. М. Капустин, А. А. Гуреев. — Москва: КолосС, 2007. — 334 с.;
- Максимов М. В., Анищенко О. В. Проблемы производства битума высокого качества и способы их решения // Международный студенческий научный вестник. — 2018. — № 2;
- Гунн, Р. Б. Нефтяные битумы / Р. Б. Гунн. — Москва.: Химия, 1973. — 432 c.;
- Маточник воздуха окислительной колонны производства битумов пат. 2157824 Российская Федерация: МПК С 10 С 3/04 / В. Е. Сомов, Г. Д. Залищевский, О. В. Алексеев, А. Н. Пиденко, А. В. Колесников; заявитель и патентообладатель ООО «Производственное объединение Киришинефтеоргсинтез» — № 98105113/12; заявл. 23.03.1998; опубл. 20.10.2000, Бюл. № 29.
