ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА Российский патент 2008 года по МПК C07B33/00 C10C3/04 

Изобретение относится к аппаратам органической химии, предназначенным для получения материалов, при котором выделяется тепло, например, при получении битума окислением гудрона.

Известна окислительная колонна (Гунн Р.Б. Нефтяные битумы, Химия, М., 1989 г., стр 81, рис.38), содержащая резервуар с размещенным в нем маточником, полость которого сообщена с воздуховодом. Недостатком вышеописанной окислительной колонны является то, что материал (битум), полученный с помощью нее, имеет высокую себестоимость.

Целью изобретения является снижение себестоимости материала (битума) за счет использования тепла, выделяемого при окислении, например, гудрона кислородом воздуха при получении битума.

Указанная цель достигается тем, что окислительная колонна, содержащая резервуар с размещенным в нем маточником, полость которого сообщена с воздухоотводом, снабжена источником подачи воздуха, выполненным в виде цилиндра, обхватывающего резервуар и имеющего кольцевые дно и крышку, герметично соединенные с боковой стенкой резервуара, а полость цилиндра сообщена с полостью сопла, прикрепленного большим основанием на наружной поверхности стенки цилиндра и установленного соосно диффузору и внутри этого диффузора, наружняя полость которого герметично закрыта колпаком, закрепленным на наружной поверхности стенки цилиндра стержневыми кронштейнами, причем верхняя полость колпака сообщена с помощью трубы с полостью воздуховода, а нижняя полость - с приемным патрубком насоса, выкидной патрубок которого сообщен с помощью трубы с патрубком, герметично установленным в отверстии стенки цилиндра, с выходным отверстием, направленным в полости цилиндра на наружную поверхность стенки резервуара.

На чертеже схематично изображен общий вид окислительной колонны. Окислительная колонна содержит резервуар 1 с маточником 2, выполненным в виде трубы с радиальными отверстиями 3. Маточник 2 соединен с помощью воздуховода 4 и задвижки 5 с источником подачи воздуха. Он выполнен в виде цилиндра 6, охватывающего резервуар 1. Цилиндр 6 установлен соосно резервуару 1 и герметично заварен электросваркой верхним торцом к кольцевой крышке 7, а нижним - к кольцевому дну 8. Крышка 7 и дно 8 герметично соединены с боковой стенкой 9 резервуара 1. Полость А цилиндра 6 сообщена с полостью сопла 10, герметично (электросваркой) прикрепленного большим основанием 11 к боковой стенке 12 цилиндра напротив кругового проема 13. Сопло 10 расположено соосно и внутри диффузора 14, наружняя часть которого герметично закрыта колпаком 15, закрепленным жестко на боковой стенке 12 цилиндра стержневыми кронштейнами 16. Верхняя полость колпака 15 сообщена с полостью воздуховода 4 трубой 17. Труба 17 приварена электросваркой одним концом к верхней части торцевой стенки 18 колпака, а вторым - к воздуховоду 4 (трубе, из которого выполнен воздуховод) через задвижку 5. Нижняя полость колпака 15 сообщена с полостью приемного патрубка 19 насоса 20 трубой 21. Полость выкидного патрубка насоса с помощью трубы 22 сообщена с полостью патрубка 23. Последний наклонно установлен в отверстии, выполненном, например, на кольцевой крышке 7 цилиндра, и герметично заварен электросваркой к крышке 7. Патрубок 23 наклонен так, что его выходное отверстие направлено в полости цилиндра на наружную поверхность стенки 9 резервуара. Для спуска газов окисления на крышке 24 резервуара установлена шлемовая труба 25. Сбоку резервуара на стенку 9 врезана труба 26 для загрузки сырья, а на дне 27 - труба 28 для слива готового продукта.

Принцип работы окислительной колонны заключается в следующем. Вначале наполняют водой полости труб 21, 22, полость насоса 20, а также полость колпака 15 до уровня незначительно ниже отверстия 29 диффузора. Затем запускают в работу (включают) насос 20. Он забирает воду с полости колпака 15 по трубе 21 и подает по трубе 22 на патрубок 23. Из выходного отверстия патрубка 23 вода попадает на горячую наружную поверхность боковой стенки 9 резервуара 1, наполненного горячим (Т=230-350°С) гудроном. Там вода превращается в пар, из-за чего в полости А цилиндра 6 создается избыточное давление паровоздушной среды. Поэтому воздух с водяным паром выходит с большой скоростью из отверстия 30 сопла 10. Они захватывают воздух из окружающей атмосферы из пространства между наружными коническими стенками сопла 10 и диффузора 14, и подают его в полость колпака. В верхней полости колпака, где нет воды, создается избыточное давление воздуха. Поэтому воздух через открытую задвижку 5 по трубам 17 и 4 подается в полость маточника 2. Воздух из полости маточника выходит через его отверстия 3 наружу, и кислород воздуха окисляет гудрон, превращая его в битум. Водяной пар, выходя из отверстия 30 сопла 10, охлаждается, конденсируется и превращается в воду, которая набирается в полости колпака 15. Из него вода забирается насосом и подается аналогично вышеописанному на стенку 9 резервуара 1. После приготовления битума останавливают насос 20, закрывают задвижку 5 и горячий битум сливают из резервуара по трубе 28. Для увеличения объема, подаваемого в маточник воздуха (например, в холодный день), часть воздуха подается по воздуховоду 31 с другого источника.

В предлагаемой окислительной колонне воздух в маточник подается с источника подачи воздуха, где используется насос, потребляющий электоэнергию в десятки раз меньше, чем например, компрессор. Поэтому в предложенном изобретении значительно снижается себестоимость битума или другого продукта, в процессе приготовления которого выделяется тепло.

Изобретение может быть использовано для получения битума окислением гудрона. Наполняют водой полости труб 21, 22, полость насоса 20, а также полость колпака 15 до уровня незначительно ниже отверстия 29 диффузора. Насос 20 забирает воду с полости колпака 15 и подает по трубе 22 на патрубок 23. Из выходного отверстия патрубка 23 вода попадает на горячую наружную поверхность боковой стенки 9 резервуара 1, наполненного горячим гудроном. Вода превращается в пар, вследствие чего в полости цилиндра 6 создается избыточное давление паровоздушной среды. Воздух с водяным паром выходит с большой скоростью из отверстия 30 сопла 10 и через открытую задвижку 5 по трубам 17 и 4 подается в полость маточника 2. Затем, выходя из полости маточника 2 через отверстия 3, воздух окисляет гудрон, превращая его в битум. Изобретение позволяет снизить себестоимость битума за счет использования тепла, выделяемого при окислении гудрона. 1 ил.

Окислительная колонна, содержащая резервуар с размещенным в нем маточником, полость которого сообщена с воздуховодом, отличающаяся тем, что она снабжена источником подачи воздуха, выполненным в виде цилиндра, обхватывающего резервуар и имеющего кольцевое дно и крышку, герметично соединенные с боковой стенкой резервуара, а полость цилиндра сообщена с полостью сопла, прикрепленного большим основанием на наружной поверхности стенки цилиндра и установленного соосно с диффузором и внутри этого диффузора, наружная полость которого герметично закрыта колпаком, закрепленным на наружной поверхности стенки цилиндра стержневыми кронштейнами, причем верхняя полость колпака сообщена с помощью трубы с полостью воздуховода, а нижняя полость - с приемным патрубком насоса, выкидной патрубок которого сообщен с помощью трубы с патрубком, герметично установленным в отверстии стенки цилиндра с выходным отверстием, направленным в полости цилиндра на наружную поверхность стенки резервуара.