УСТАНОВКА ДЛЯ БЕСКОМПРЕССОРНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГУДРОНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА Российский патент 1995 года по МПК C10C3/04 

Описание патента на изобретение RU2030437C1

Изобретение касается производства битумов путем пропускания воздуха через остатки переработки нефти, угля, сланца, торфа и может быть использовано в нефтепереработке, дорожном строительстве, производстве кровельных материалов, а также в процессах перемешивания и одновременного аэрирования в системах газ - жидкость, газ - жидкость - твердая фаза в химической, нефтехимической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Известны установки производства битумов в кубах - окислителях периодического действия в батареях кубов - окислителей непрерывного действия, в реакторах типа труб со вставками, а также установки бескомпрессорного окисления с механическими диспергаторами /1/, недостатками которых являются большая продолжительность процесса (до 20 ч), большой расход энергии и выброс вредных веществ.

Из известных технических решений наиболее близкими по технической сущности и заявляемому объекту является "Установка для приготовления битума окислением гудрона" /2/ бескомпрессорным методом, где рабочий орган - диспергатор одновременно транспортирует воздух и замешивает его в жидкость в горизонтальном аппарате. Исходный гудрон подается с одного конца аппарата, а готовый битум вытесняется на другой конец аппарата и выводится из него с помощью специальной системы.

Недостатками являются: большой расход энергии на приводе, связанный с тем, что рабочее колесо диспергатора одновременно с воздухом транспортирует большое количество жидкости, затрачивая для этого до 98% энергии; низкая эффективность использования кислорода воздуха из-за больших размеров пузырей; большой выброс вредных газов в окружающую среду.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса бескомпрессорного окисления гудронов и его экологической чистоты за счет сокращения времени окисления и уменьшения объема выхлопных газов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве формируются два газожидкостных потока.

Один (грибовидный вихревой поток) образуется в корпусе реактора при вращении рабочего органа, а второй (струйный поток) образуется в эжекторе, где смешивается жидкость, подаваемая из реактора насосом, и засасываемый из атмосферы или другого аппарата газ. При этом струйный газо-жидкостный поток направляется в торообразную часть грибовидного вихря (под углом 90о к оси вихря).

В схеме имеются два узла, каждый включающий в себя реактор ос бигерболическим стабилизатором и нагревателем, камеру смещения с эжектором и насос, которые связаны между собой трубопроводами, на которых установлена регулирующая арматура. В первом устройстве происходит основной процесс окисления гудрона, а во втором - очистка гудроном выхлопных газов первого реактора.

Новые свойства: повышение эффективности процесса бескомпрессорного окисления гудрона; повышение экологической чистоты; снижение энергозатрат; сокращение продолжительности технологического процесса; повышение качества готового продукта.

На чертеже изображена схема установки для бескопрессорных окислений гудрона при производстве битума.

Установка состоит из двух идентичных технологических узлов, которые включают корпус реактора 1 (11), вентиль на трубопроводе подачи атмосферного воздуха на всас диспергатора 2 (21), вентиль на линии сброса газа из корпуса реактора 3 (31), привод рабочего органа диспергатора 4 (41), вентиль на перемычке между линией сброса и всасывающим трубопроводом струйного насоса 5 (51), вентиль на трубопроводе подачи выхлопного газа из корпуса реактора к трубопроводу подачи атмосферного воздуха в струйный насос 6 (61), вентиль на всасывающем трубопроводе атмосферного воздуха в струйный насос 7 (71), циркуляционный трубопровод из камеры смешения в верхнюю зону реактора 8 (81), секторные отражательные перегородки 9 (91), циркуляционный трубопровод из верхней части камеры смешения в нижнюю зону реактора 10 (101), вентиль на циркуляционной перемычке между насосом и всасывающим атмосферным трубопроводом струйного насоса 11 (111), струйный насос (эжектор) для смешения атмосферного воздуха и гудрона, подаваемого насосом в камеру смешения, 12 (121), вентиль на напорном трубопроводе 13 (131), камера смешения газожидкостной смеси после струйного насоса с гудроном, поступающим из реактора по циркуляционным трубопроводам 14 (141), насос, подающий гудрон из реактора на камеру смешения струйного насоса 15 (151), вентиль на всасывающем трубопроводе насоса 16 (161), щелевидное отверстие в корпусе реактора, сообщающее его с камерой смешения 17 (171), нагреватель гудрона 18 (181), бигиперболический стабилизатор 19 (191), вентиль на трубопроводе выдачи готового продукта 20 (201), шестеренчатый насос для перекачки готового битума потребителю 21 (211), трубопровод подачи гудрона в корпус реактора 22(221).

Установка работает следующим образом.

Обезвоженное сырье (гудрон) при 150-200о С через трубопроводы 22 (221) загружается в реактор 1 (11), где поддерживается необходимый уровень жидкости. После этого включается в работу привод 4 (41), который приводит во вращение бигиперболический стабилизатор 19 (191), на всасывающей линии диспергатора открывается вентиль 2 (21). Под действием вакуума между гиперболическими стабилизаторами 19 (191) атмосферный воздух засасывается и нагнетается в гудрон, находящийся в корпусе реактора 1 (11). Под действием вращающейся гиперболической поверхности в гудроне образуется интенсивное грибовидное вихревое движение, в торообразной части которого происходит интенсивное смешение атмосферного воздуха и гудрона. Образуется торообразная зона псевдоожиженного гудрона. Гиперболические стабилизаторы установлены и вращаются над нагревателем 18 (181). Одновременно с диспергаторами включается в работу и циркуляционный контур, в котором под действием насоса 15 (151) через вентиль 16 (161), вентиль 13 (131), струйный насос 12 (121) гудрон подается в камеру смешения 14 (141). По трубопроводу через вентиль 7 (71) в струйный насос 12 (121) засасывается атмосферный воздух.

В струйном насосе 12 (121) гудрон и воздух интенсивно дробятся, кроме этого, диффузор струйного насоса 12 (121) установлен под углом 45о к горизонтальной поверхности камеры смешения 14 (141), поэтому псевдоожиженная масса гудрона с воздухом в виде струйного потока, поступая на горизонтальную поверхность жидкости в камере смешения 14 (141), отражается под действием напорного удара, отражаясь под углом 45о, что усиливает дробление воздуха и гудрона. В камере смешения 14 (141) происходит интенсивное насыщение гудрона атмосферным воздухом (кислородом). Через трубопровод 8 (81) происходит циркуляция гудрона из верхней части реактора в камеру смешения 14 (141), а по трубопроводу 10 (101) гудрон из торообразной зоны грибовидного вихря, создаваемого стабилизатором 19 (191), поступает в верхнюю часть камеры смешения 14 (141).

Через щелевидное отверстие 17 (171) в корпусе реактора 1 (11) под напором, создаваемым струйным насосом 12 (121), поступает в интенсивно вращающуюся торообразную зону грибовидного вихря внутри реактора. При встрече этих двух потоков (торобразного вихря и струйного потока) происходит дальнейшее интенсивное дробление воздуха и замешивание его в гудроне под действием центробежной силы.

В результате организации циркуляционных потоков ("захваченный газ" (размеры пузырей 5-20 мм) превращается в "распределенный" (размер пузырей 10-40 мкм). Это облегчает переход газа в растворимое состояние и интенсифицирует химические реакции.

Одновременно с включением в работу диспергатора и струйного насоса 12 (121) в реакторе ведется интенсивный нагрев с помощью электронагревателя 18 до 240-250о С. В дальнейшем электронагреватели отключаются.

В реакторе 11 нагревание смеси производится за счет тепла выхлопных газов из реактора 1, которые по трубопроводу с вентилем 5 и всасывающему трубопроводу отсасывается струйным насосом 121. Для этого вентиль 3 (сдувка из реактора 1) закрывается и выхлопной газ из реактора 1 поступает в реактор 11 указанным путем.

Такой порядок позволяет за время окисления гудрона в реакторе 1, использовать тепло выхлопных газов в реакторе 11, кроме этого вредные составляющие выхлопного газа из реактора 1 поглощаются гудроном в реакторе 11.

Таким образом, это позволяет сократить выбросы вредных газов в атмосферу в 3-4 раза, кроме этого тепло нагретого выхлопного газа до 250оС используется в реакторе 11 для подогрева гудрона.

После окончания процесса получения битума в реакторе 1, готовый продукт через вентиль 20 шестеренчатым насосом 21 выгружается из реактора 1. Затем в реактор 1 загружается новая порция обезвоженного гудрона с температурой 180-200оС, процесс бескомпрессорного окисления снова повторяется. Только в этом случае основной процесс ведется в реакторе 11, где с помощью электронагревателя 181 доводится температура массы до 250оС, реактор 1 используется для очистки выхлопных газов из реактора 11. Для этого на реакторе 1 закрывается вентиль 3 на сдувочном трубопроводе и выхлопной газ через вентиль 6 поступает на всас струйного насоса 12, вентиль 7 при этом должен быть закрыт.

Таким образом, в предлагаемой установке уменьшается энергоемкость процесса бескомпрессорного окисления за счет сокращения продолжительности процесса (до 0,5-3 ч) и регенерации тепла выхлопных газов.

Немаловажным является сокращение объема выбрасываемого выхлопного газа, уменьшение содержания в нем вредных веществ за счет их улавливания во втором реакторе.

Поэтому предлагаемое изобретение обладает следующими преимуществами: образование грибовидного вихревого движения, торообразная зона которого взаимодействует во встречном движении под углом 90о по струйным потоком, приводит к интенсивному дроблению пузырей воздуха к их замешиванию в жидкость; очистка выхлопных газов, отводимых из первого реактора, во втором реакторе под воздействием диспергатора и струйного насоса снижает выброс вредных веществ в атмосферу; возможность работы схемы в любом режиме: периодическом, непрерывном, полунепрерывном.

Похожие патенты RU2030437C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ГАЗОНАСЫЩЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1991
  • Бугай Николай Иванович
RU2035213C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА 2013
  • Самойлов Наум Александрович
  • Мнушкин Игорь Анатольевич
  • Гасанов Эдуард Сарифович
  • Чиркова Алена Геннадьевна
  • Акулов Сергей Васильевич
  • Минибаева Лиана Камилевна
RU2562483C9
РЕАКТОР ДЛЯ ОКИСЛЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ 1993
  • Некрасов Н.Н.
  • Ушатинская О.П.
  • Киселева Н.Б.
RU2077378C1
Установка для окисления нефтепродуктов 1991
  • Мачинский Александр Сергеевич
  • Литвиненко Николай Григорьевич
  • Сироткин Леонид Миронович
  • Немчин Александр Федорович
  • Волейник Сергей Вячеславович
  • Пригода Александр Юрьевич
  • Пайзинка Михаил Иванович
SU1792342A3
Установка для приготовления битума из гудрона 1990
  • Приходько Тарас Николаевич
  • Алеев Владимир Григорьевич
  • Приходько Николай Андреевич
  • Туманов Михаил Иванович
SU1791445A1
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННЫХ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ НА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ОСНОВЕ И СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЕГО РАБОТЫ 2021
  • Тетюшев Михаил Федорович
  • Азеев Александр Александрович
  • Лакомых Алексей Валерьевич
  • Фищук Анна Валентиновна
RU2783466C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА 1993
  • Бочкарев Г.Р.
  • Бершадский Л.И.
  • Белобородов А.В.
  • Кондратьев С.А.
  • Пушкарева Г.И.
RU2119892C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО МАТЕРИАЛА 2011
  • Косарева Маргарита Александровна
  • Загайнов Владимир Семенович
  • Стуков Михаил Иванович
  • Онищук Николай Иванович
  • Кондратов Владимир Константинович
RU2484109C2
Способ термоокислительного крекинга мазута и вакуумных дистиллятов и установка для переработки тяжелых нефтяных остатков 2020
  • Барильчук Михайло
  • Байкова Елена Андреевна
  • Ростанин Николай Николаевич
  • Сергеева Кристина Алексеевна
RU2772416C2
Паротурбинная установка 1979
  • Похорилер Валентин Леонидович
  • Фискинд Эдуард Эмильевич
  • Маховко Юрий Евгеньевич
  • Михайлов Александр Александрович
SU800395A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 030 437 C1

Реферат патента 1995 года УСТАНОВКА ДЛЯ БЕСКОМПРЕССОРНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГУДРОНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА

Использование: нефтехимия. Сущность изобретения: установка для бескомпрессорного окисления гудрона для получения битума состоит из узла окисления, содержащего реактор с бигиперболическим стабилизатором, нагревателя, трубопроводов, трубопроводной арматуры, узла очистки выхлопных газов, узла окисления. На корпусе реактора установлена камера смешения, соединенная с реактором щелевидным отверстием, расположенным в плоскости больших оснований стабилизатора и эжектора, установленного на камере смешения и соединенного через насос с реактором. Узел очистки соединен с узлом окисления и состоит из реактора с бигиперболическим стабилизатором, снабженного камерой смешения, установленной на корпусе реактора и соединенной с реактором щелевидным отверстием, расположенным в плоскости больших оснований стабилизатора, эжектора, установленного на камере смешения, соединенного через насос с реактором, трубопроводов и трубопроводной арматуры. Эжектор установлен на горизонтальной верхней части камеры смешения под углом 45°. Камера смешения соединена с реактором двумя циркуляционными трубами, одна из которых соединяет верхнюю часть камеры смешения с нижней частью реактора, а вторая - среднюю часть камеры смешения с верхней частью реактора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 030 437 C1

1. УСТАНОВКА ДЛЯ БЕСКОМПРЕССОРНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГУДРОНА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА, состоящая из узла окисления, содержащего реактор с бигиперболическим стабилизатором, трубопроводы, трубопроводную арматуру, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности процесса окисления, она дополнительно содержит камеру смешения, установленную на корпусе реактора и соединенную с реактором щелевидным отверстием, расположенным в плоскости больших оснований стабилизатора, и эжектор, установленный на камере смешения и соединенный через насос с реактором, и дополнительно содержит соединенный с узлом окисления узел очистки выхлопных газов узла окисления, состоящий из реактора с бигиперболическим стабилизатором, снабженного камерой смешения, установленной на корпусе реактора и соединенной с реактором щелевидным отверстием, расположенным в плоскости больших оснований стабилизатора, эжектора, установленного на камере смешения, соединенного через насос с реактором, трубопроводов и трубопроводной арматуры. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что эжектор установлен на горизонтальной верхней части камеры смешения под углом 45o. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что камера смешения дополнительно соединена с реактором двумя циркуляционными трубами, одна из которых соединяет верхнюю часть камеры смешения с нижней частью реактора, а другая - среднюю часть камеры смешения с верхней частью реактора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2030437C1

Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Установка для приготовления битума окислением гудрона 1980
  • Приходько Николай Андреевич
  • Корниенко Николай Маркович
SU881108A1

RU 2 030 437 C1

Авторы

Бугай Николай Иванович[Ua]

Горнев Виталий Авдеевич[Ua]

Колядюк Александр Константинович[Ua]

Бабий Михаил Александрович[Ua]

Даты

1995-03-10Публикация

1991-02-25Подача