СПОСОБ ОТВЕРЖДЕНИЯ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ Российский патент 2011 года по МПК C10C3/16 B29B13/04 

Изобретение предназначено для использования в области хранения и транспортировки нефтяных остатков.

Нефтяные остатки представляют собой неперегоняемые остатки с температурой начала кипения порядка 360°С, образующиеся при атмосферно-вакуумной переработке нефти и в термокаталитических процессах нефтепереработки. К ним относятся гудроны, асфальты, остатки висбрекинга и другие продукты.

Нефтяные остатки - ценное сырье для получения практически полезных веществ. В настоящее время нефтяные остатки, главным образом, используются в виде топлива (мазута), для получения дорожных битумов и нефтяного кокса.

В настоящее время в связи с развитием коксохимической промышленности, стремлением удешевить процесс производства кокса, улучшить качество кокса, нефтяные остатки используют в качестве добавок в шихту для коксования. Однако широкому применению нефтяных остатков в качестве добавок в шихту мешает проблема, связанная с транспортировкой и хранением нефтяных остатков, которые получаются и хранятся на нефтеперерабатывающих предприятиях в жидком (расплавленном) состоянии. В то же время для транспортировки и подачи в угольную шихту предпочтительно иметь продукт, находящийся в твердом состоянии. Температуры размягчения различных нефтяных остатков в зависимости от способа их получения и конкретных технологических условий находятся в широком диапазоне от 25 до 150°С.

Известен способ отверждения нефтяных битумов путем подачи небольших порций битума на охлаждаемую потоком воды движущуюся металлическую ленту (http://www.irimex.ru/semces/catalog/bitum/. Этот способ требует сложного оборудования, предъявляет высокие требования к материалу металлической ленты и имеет невысокую производительность.

В качестве прототипа выбран способ получения гранул пиролизованного нефтяного битума, путем охлаждения его капель в потоке воздуха с водяным паром (В.А.Купцов, Б.И.Брондз, Т.И.Бегун, В.Е.Клименко «Установка гранулирования, упаковки и затаривания нефтебитумов». Сборник «Исследование и применение продукта переработки тяжелых нефтяных остатков», Уфа, БашНИИНП, 1990, вып.29, с.176-187).

К недостаткам прототипа относятся:

- сложность процесса и оборудования для его реализации;

- большой расход энергоресурсов на циркуляцию горячего расплава битума, подачу воздуха и распыление воды;

- получение мелких гранул (с размером от 0,3 до 1 мм), что обусловливает низкую производительность;

- необходимость использования нестандартного оборудования.

Задача, решаемая изобретением, - упрощение способа отверждения нефтяных остатков, повышение его производительности, снижение энергетических и материальных затрат на осуществление способа.

Поставленная задача решается тем, что в способе отверждения нефтяных остатков, включающем охлаждение нефтяных остатков с использованием в качестве охлаждающего агента воды, согласно изобретению нефтяные остатки с температурой размягчения 90-150°С и плотностью в твердом состоянии 1050-1100 кг/см² при температуре 130-200°С подают в емкость с водой с температурой 5-60°С, нефтяные остатки и воду используют в соотношении, при котором на одну часть нефтяных остатков используют не менее 6-8 частей воды, после отверждения нефтяные остатки отделяют от воды.

Целесообразно нефтяные остатки с температурой размягчения 90-150°С и плотностью 1050-1080 кг/см² при температуре 130-190°С подавать в емкость с водой с температурой 5-60°С, при этом в воду предварительно добавляют поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение воды и улучшающие смачивание нефтяного продукта

Подача нефтяных остатков осуществляется самотеком, насосом или давлением инертного газа или сочетанием этих факторов.

В предлагаемом способе отверждение нефтяных остатков (далее по тексту - продукт) осуществляется путем подачи струй расплавленного остатка с температурой размягчения 90-120°С по методу КиШ («кольцо и шар», ГОСТ 9950-83 «Методы определения температуры размягчения») в емкость с водой.

Способ подачи продукта в воду не имеет значения, также как и форма, и вид емкости с водой.

Заявляемым способом целесообразно осуществлять отверждение нефтяных остатков, имеющих плотность при 20°С 1050-1100 кг/м³. Плотность продукта зависит от технологических параметров процесса и степени отбора легких фракций в момент его получения. Существует связь между плотностью продукта и температурой его размягчения - чем выше плотность, тем выше должна быть температура размягчения по методу КиШ. Плотность расплавленного продукта снижается с ростом температуры. Поэтому расплавленный продукт, имеющий температуру 160-200°С, плохо тонет, начинает плавать на поверхности, растекаясь в виде коржей.

В момент выливания продукта в воду его температура составляет 130-200°С (в зависимости от величины температуры размягчения и, соответственно, вязкости продукта). При попадании в воду продукта с температурой выше 160°С, вода вокруг продукта будет вскипать, при этом продукт будет обводняться, что негативно отразится при применении продукта в различных технологических целях. Обводнение продукта будет происходить вследствие того, что, попадая в воду в размягченном состоянии, продукт является уязвимым для воздействия пара вскипающей вокруг него воды. Под воздействием пара на поверхности затвердевающего продукта образуются каналы, поры, которые заполняются водой. Таким образом происходит обводнение продукта.

Температура охлаждающей воды при входе продукта должна быть в пределах 5-60°С. Соотношение воды и продукта должно находиться в пределах: на 1 часть продукта 6-8 частей воды. Такое соотношение воды и продукта и такое значение температуры воды при входе продукта должно обеспечить охлаждение продукта до состояния отверждения.

Поскольку плотность размягченного продукта близка к плотности воды, для того, чтобы эффективно удалять продукт из воды (а это будет возможно, если продукт будет не плавать в воде, а тонуть), в воду целесообразно добавлять поверхностно-активные вещества (ПАВ), снижающие поверхностное натяжение воды и обеспечивающие смачивание продукта при контакте с водой. В результате воздействия ПАВ затвердевающая струя и отвержденные куски продукта активно смачиваются водой и тонут. Затонувшие куски продукта легко можно удалить снизу емкости с водой и измельчить до необходимой фракции в зависимости от целей дальнейшего технологического использования. В качестве добавки могут быть использованы различные водорастворимые ПАВ, предпочтительно использовать неионогенные ПАВ, например, выпускаемые промышленностью смачиватели ОП-7 и ОП-10. Добавка ПАВ позволяет эффективно проводить отверждение продукта, имеющего плотность в твердом состоянии до 1050 кг/м³. Продукт с более высокой плотностью может быть отвержден подачей в воду без добавки ПАВ.

Скорость подачи продукта в воду (производительность способа) можно регулировать изменением высоты столба расплавленного продукта при истечении или путем изменения давления в устройстве, из которого вытекает продукт. Давление на продукт можно обеспечить путем подачи в устройство (аппарат) инертного газа. Наличие давления на продукт позволит обеспечить его текучесть при минимальных температурах.

Продукт при попадании в воду будет затвердевать, принимая форму нитей, спиралей прутков, пластин и т.п., в зависимости от размеров и формы выпускных отверстий. Соотношение воды и продукта выбрано таким образом, чтобы исключить вскипание воды при попадании в нее продукта и обеспечить необходимую скорость затвердевания продукта. Такое соотношение, как не более 1 части продукта на 6-8 частей воды, установлено экспериментально и считается заявителем оптимальным.

Предлагаемый способ является простым, эффективным; не требует большого расхода энергии и сложного оборудования. Заявляемым способом может быть получен отвержденный продукт большего размера, чем в прототипе (гранулы 3-10 мм или полосы нерегулярного размера), что обеспечивает удобство его транспортировки и использования в качестве добавки в коксохимическом производстве, а также обеспечивает более высокую производительность заявляемого способа по сравнению с прототипом.

Каких-либо пояснений заявляемого способа с помощью чертежей не требуется, т.к. особенности способа определяются не видом используемого оборудования, а условиями охлаждения продукта.

Изобретение может быть использовано для хранения и транспортировки нефтяных остатков. Нефтяные остатки с температурой размягчения 90-150°С и плотностью в твердом состоянии 1050-1100 кг/см² при температуре 130-200°С подают в емкость с водой с температурой 5-60°С. Нефтяные остатки и воду используют в соотношении, при котором на одну часть нефтяных остатков используют не менее 6-8 частей воды. После отверждения нефтяные остатки отделяют от воды. Изобретение позволяет упростить способ отверждения нефтяных остатков, а также снизить энергетические и материальные затраты. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ отверждения нефтяных остатков, включающий охлаждение нефтяных остатков с использованием в качестве охлаждающего агента воды, отличающийся тем, что нефтяные остатки с температурой размягчения 90-150°С и плотностью в твердом состоянии 1050-1100 кг/см² при температуре 130-200°С подают в емкость с водой с температурой 5-60°С, нефтяные остатки и воду используют в соотношении, при котором на одну часть нефтяных остатков используют не менее 6-8 частей воды, после отверждения нефтяные остатки отделяют от воды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нефтяные остатки с температурой размягчения 90-150°С и плотностью 1050-1080 кг/см² при температуре 130-190°С подают в емкость с водой с температурой 5-60°С, при этом в воду предварительно добавляют поверхностно-активные вещества, снижающие поверхностное натяжение воды и улучшающие смачивание нефтяного продукта.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу нефтяных остатков осуществляют самотеком, насосом или давлением инертного газа или сочетанием этих факторов.