RU2641761C1 - Method for producing bitumen and installation for its implementation - Google Patents

Method for producing bitumen and installation for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2641761C1
RU2641761C1 RU2017104254A RU2017104254A RU2641761C1 RU 2641761 C1 RU2641761 C1 RU 2641761C1 RU 2017104254 A RU2017104254 A RU 2017104254A RU 2017104254 A RU2017104254 A RU 2017104254A RU 2641761 C1 RU2641761 C1 RU 2641761C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oxidation
bitumen
oxidation reactor
stage
reactor
Prior art date
Application number
RU2017104254A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Лобанов
Сергей Сергеевич Журавлев
Мурад Ильясович Умаханов
Original Assignee
Виктор Владимирович Лобанов
Сергей Сергеевич Журавлев
Мурад Ильясович Умаханов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Владимирович Лобанов, Сергей Сергеевич Журавлев, Мурад Ильясович Умаханов filed Critical Виктор Владимирович Лобанов
Priority to RU2017104254A priority Critical patent/RU2641761C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2641761C1 publication Critical patent/RU2641761C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10CWORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C3/00Working-up pitch, asphalt, bitumen
    • C10C3/02Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
    • C10C3/04Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction by blowing or oxidising, e.g. air, ozone

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: for bitumen production, raw material is prepared by vacuum distillation at residual pressure of column top of 10-30 mm Hg with obtaining expanded spectrum of heavy oil fractions with Tof boiling point=410-445°C, obtained heavy fraction is fed into buffer tank, mixed with bitumen compound in volume up to 30%, which is supplied from the dispersion zone of the oxidation reactor, and the oxidation activator. The obtained mixture is fed into the middle part of the oxidation reactor under the separating plate to the oxidation zone, where oxidized bitumen with raw material in volume of up to 30% is supplied from the zone of the dispersion located above the separating plate, at the same time air mass in volume of 25-160 m3/t of raw material is supplied into the middle part and lower part of oxidation reactor, at that, the oxidation is carried out in laminar-film mode at 170-250°C to obtain finely dispersed bitumen, the obtained finely dispersed bitumen from the oxidation reactor is fed into the buffer tank of the second stage and mixed with the bituminous compound, in volume of up to 30%, and oxidation stabilizer. The obtained mixture is fed from the buffer tank of the second stage to the middle part of the oxidation reactor of the second stage under the separating plate into the oxidation zone, to which oxidized bitumen is supplied simultaneously with the raw material in a volume of up to 30% from the dispersion zone located above the separating plate, at the same time the air mass is fed in volume of 25-160 m3/t of raw material into the middle part and the lower part of the oxidation reactor, at that, the oxidation is carried out in laminar-film mode at 170-214°C, obtained bitumen is withdrawn from the lower part of the second-stage oxidation reactor as commercial bitumen.
EFFECT: method is implemented using proposed unit, which makes it possible to use raw materials not only from heavy oil residues of traditional oils, but also the raw material directly from the superviscous oils and also their mixtures, form the required fractional and group chemical composition of the raw material for bitumen and to obtain the finely dispersed bitumen, and to increase the efficiency of the oxidation process and to stabilize the qualitative characteristics of the obtained bitumen.
5 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу и установкам для получения битума различных марок из нефтяного сырья, в том числе из тяжелых нефтяных остатков сверхвязких нефтей (СВН).The invention relates to the field of oil refining, in particular to a method and installations for producing bitumen of various grades from crude oil, including heavy oil residues of super-viscous oils (IH).

Наиболее распространенным способом получения битума является процесс окисления нефтяного сырья.The most common way to obtain bitumen is the process of oxidation of petroleum feed.

Качество получаемого битума определяется природой и соотношением компонентов тяжелого остатка, которые зависят от состава исходной нефти, условий процесса ее разделения на дистиллятные фракции и тяжелый остаток, условий окисления тяжелого остатка, а также количества и природы углеводородных добавок, вводимых как в окисляемое сырье, так и в окисленный продукт.The quality of the resulting bitumen is determined by the nature and ratio of the components of the heavy residue, which depend on the composition of the original oil, the conditions for its separation into distillate fractions and heavy residue, the oxidation conditions of the heavy residue, and the amount and nature of hydrocarbon additives introduced into both the oxidizable feed and into an oxidized product.

Известен способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона, смешение утяжеленного гудрона с модифицирующими добавками и окисление подготовленного гудрона кислородом воздуха при повышенной температуре с получением целевого продукта. При этом при вакуумной перегонке мазута получают утяжеленный гудрон с содержанием парафиновых углеводородов не более 2% мас., и парафино-нафтеновых углеводородов не менее 20% мас., и окислению подвергают 80-90% подготовленного гудрона при температуре 240-270°C. Оставшееся количество подготовленного гудрона вводят в целевой продукт. В качестве модифицирующих добавок используют концентраты полициклических ароматических углеводородов, являющихся продуктами переработки нефти (патент RU 2235109, опублик. 2004 г.).A known method of producing bitumen, including vacuum distillation of fuel oil to obtain a heavy tar, mixing the heavy tar with modifying additives and oxidizing the prepared tar with atmospheric oxygen at elevated temperature to obtain the target product. In this case, by vacuum distillation of fuel oil, a heavy tar is obtained with a content of paraffin hydrocarbons of not more than 2% by weight, and paraffin-naphthenic hydrocarbons of not less than 20% by weight, and 80-90% of the prepared tar is subjected to oxidation at a temperature of 240-270 ° C. The remaining amount of prepared tar is introduced into the target product. As modifying additives, concentrates of polycyclic aromatic hydrocarbons are used as oil products (patent RU 2235109, published in 2004).

Недостатком данного способа является трудность в его управлении, что не может обеспечить стабильного качества получаемых продуктов. Другим недостатком известного способа является то, что получаемые продукты обладают недостаточной стабильностью при старении, а именно эти показатели, в конечном счете, определяют качество дорожного покрытия. Кроме того, трудности в регламентировании давления в колонне вакуумной ректификации приводит к образованию значительных количеств карбенов и карбоидов за счет протекания неуправляемых термических процессов, ухудшающих качество битума.The disadvantage of this method is the difficulty in its management, which cannot ensure the stable quality of the products obtained. Another disadvantage of this method is that the resulting products have insufficient stability during aging, and it is these indicators that ultimately determine the quality of the road surface. In addition, difficulties in regulating the pressure in the vacuum distillation column leads to the formation of significant quantities of carbenes and carbides due to uncontrolled thermal processes that degrade the quality of bitumen.

Известен способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст., разделение полученного утяжеленного гудрона на два потока, первый из которых поступает в колонну окисления, а второй - смешивается с полученным в этой колонне окисленным гудроном с образованием товарного битума. Массовое соотношение окисленного продукта и утяжеленного гудрона варьируется от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°C 40-200⋅0,1 мм, в зависимости от марки товарного битума. Температура окисления поддерживается на уровне 220-230°C. Окисление производят до получения продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°C 35-45-0,1 мм (патент RU 2476580, опублик. 27.02.2013 г.).A known method of producing bitumen, including vacuum distillation of fuel oil with obtaining weighted tar at a residual pressure of the top of the column 20-30 mm Hg, separation of the resulting weighted tar into two streams, the first of which enters the oxidation column, and the second is mixed with that obtained in this column with oxidized tar to form marketable bitumen. The mass ratio of the oxidized product to the heavy tar varies from 90:10 to 70:30 to obtain a product with a needle penetration depth at 25 ° C of 40-200⋅0.1 mm, depending on the brand of marketable bitumen. The oxidation temperature is maintained at 220-230 ° C. Oxidation is carried out to obtain a product characterized by a penetration depth of the needle at 25 ° C of 35-45-0.1 mm (patent RU 2476580, published. 02.27.2013).

Битум, полученный описанным способом, имеют недостаточно высокие показатели по остаточной пенетрации, а также по температуре хрупкости после прогрева, которая характеризует морозоустойчивость асфальтобетонной смеси, и по растяжимости после прогрева, которая обеспечивает прочность и водостойкость асфальтобетонной смеси.Bitumen obtained by the described method have insufficiently high indicators of residual penetration, as well as of brittleness temperature after heating, which characterizes the frost resistance of the asphalt concrete mixture, and tensile properties after heating, which ensures the strength and water resistance of the asphalt concrete mixture.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения битума, включающий подготовку сырья путем вакуумной перегонки мазута в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 15-18 мм рт.ст. с получением гудрона, подачу полученного гудрона в буферную емкость и смешение его с 10-30% битумного компаунда, поступившего из окислительного реактора, подачу полученной смеси в среднюю часть окислительного реактора под решетчато-клапанную (плавающую) тарелку, куда одновременно с сырьем подают пластифицирующую добавку в количестве 5-15% от веса сырья, воздушную массу в объеме ≥160 м3/т сырья подают одновременно в среднюю часть под решетчато-клапанную (плавающую) тарелку и нижнюю часть окислительного реактора, причем окисление в зоне первичной реакции ведут при температуре 215-230°C в пленочном режиме с последующим ее понижением, и производят отбор полученного битума из нижней части окислительного реактора (патент RU 2509796, опубл. 20.03.2014).The closest technical solution to the claimed method is a method for producing bitumen, including the preparation of raw materials by vacuum distillation of fuel oil in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 15-18 mm RT.article with obtaining tar, feeding the resulting tar into a buffer tank and mixing it with 10-30% of the bitumen compound received from the oxidizing reactor, feeding the resulting mixture into the middle part of the oxidizing reactor under a lattice-valve (floating) plate, where a plasticizing additive is fed simultaneously with the raw material in an amount of 5-15% by weight of the feedstock, air mass in the volume ≥160 m 3 / t of raw material fed simultaneously to a middle portion under the lattice-valve (floating) plate and a lower portion oxidation reactor, wherein your primary oxidation zone th reaction is carried out at a temperature of 215-230 ° C in a film mode with subsequent lowering and make selection of bitumen obtained from the bottom of the oxidation reactor (patent RU 2509796, publ. 03.20.2014).

Недостатком данного способа является невозможность получения битума с регулируемыми качественными характеристиками, а также невозможность использования сверхвязкого нефтяного сырья.The disadvantage of this method is the inability to obtain bitumen with adjustable quality characteristics, as well as the inability to use super-viscous petroleum feed.

Известна установка для получения битума, содержащая приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатой окислительной колонной, снабженной патрубками подвода воздуха, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода готового битума соединен с емкостью для целевого продукта (см. Технологическая схема установки для производства битума ОАО «Спецнефтехиммаш. Интернет, сайт http://www.snhm.ru).A known installation for producing bitumen containing a receiving tank of petroleum feedstock, connected through a heating device to a vacuum column, one output of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas line, and the other is connected via a buffer tank to the nozzle-plate through the exhaust line an oxidizing column equipped with air supply nozzles, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas line, and the other through the exhaust bit exhaust line and connected to the reservoir for the desired product (see. The process flow scheme for the production of bitumen "Spetsneftehimmash. Internet, http://www.snhm.ru site).

К недостаткам известной установки можно отнести невысокие качественные характеристики получаемого битума, обусловленные недостаточной эффективностью процесса окисления нефтяного сырья и невысоким качеством поступающего на окисление сырья.The disadvantages of the known installation can be attributed to the low quality characteristics of the resulting bitumen, due to the insufficient efficiency of the process of oxidation of crude oil and the low quality of the feed to the oxidation.

Наиболее близкой по совокупности конструктивных признаков к предлагаемой является установка для получения битума, которая содержит приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатым реактором окисления колонного типа, снабженным патрубками подвода воздуха, патрубком отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком отвода окисленной тяжелой фракции, патрубком подвода сырья от буферной емкости, линией рецикла на орошение верхней части реактора окисления через распылитель, при этом реактор окисления снабжен группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях реактора окисления, между которыми установлена разделительная (плавающая решетчато-клапанная) тарелка, а расположенная над разделительной тарелкой зона диспергации битума связана с буферной емкостью возвратной линией подачи потока (патент RU 2509797, МПК С10С 3/04, опубл. 20.03.2014).The closest set of design features to the proposed one is a plant for producing bitumen, which contains a receiving tank of oil raw materials connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas exhaust line, and the other along the exhaust gas line raw material is connected through a buffer tank with a column-type column-type oxidation reactor equipped with air supply nozzles, an exhaust gas outlet pipe into the exhaust gas treatment, a branch pipe for removing the oxidized heavy fraction, a pipe for supplying raw materials from the buffer tank, a recycle line for irrigation of the upper part of the oxidation reactor through a sprayer, while the oxidation reactor is equipped with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation and placed in the middle and lower parts of the oxidation reactor, between which a separation (floating lattice-valve) plate is installed, and the bitumen dispersion zone located above the separation plate is connected to the buffer capacity of the return flow line (patent RU 2509797, IPC С10С 3/04, publ. 03/20/2014).

К недостаткам известной установки также можно отнести невысокие качественные характеристики получаемого битума, обусловленные недостаточной эффективностью процесса окисления нефтяного сырья и невысоким качеством поступающего на окисление сырья.The disadvantages of the known installation can also be attributed to the low quality characteristics of the resulting bitumen, due to the insufficient efficiency of the process of oxidation of crude oil and the low quality of the feed to the oxidation.

Предлагаемые технические решения как в части способа, так и устройства, направлены на решение задачи и достижение технического результата, состоящие в повышении стабильности характеристик получаемого битума, а именно в получении высококачественного битума за счет повышения эффективности процесса окисления нефтяного сырья, расширении диапазона качественных характеристик применяемого нефтяного сырья.The proposed technical solutions, both in terms of the method and the device, are aimed at solving the problem and achieving a technical result, consisting in increasing the stability of the characteristics of the resulting bitumen, namely in obtaining high-quality bitumen by increasing the efficiency of the process of oxidation of crude oil, expanding the range of qualitative characteristics of the used oil raw materials.

Данный технический результат в части способа достигается тем, что в способе получения битума, в котором осуществляют подготовку сырья путем вакуумной перегонки, полученную тяжелую фракцию подают в буферную емкость, смешивают ее с битумным компаундом, поступающим из зоны диспергации реактора окисления, полученную смесь подают в среднюю часть реактора окисления под разделительную тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над разделительной тарелкой, одновременно с сырьем подают снизу реактора окисления окисленный битум, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу, осуществляют окисление полученного сырья в реакторе окисления с отводом полученного битума из нижней части реактора окисления, подготовку сырья путем вакуумной перегонки осуществляют в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 10-30 мм рт.ст. с получением расширенного спектра сырья тяжелых нефтяных фракций с Ткк=410-445°C, полученную тяжелую фракцию подают в буферную емкость, смешивают ее с битумным компаундом в объеме до 30%, поступающим из зоны диспергации реактора окисления, и активатором окисления, полученную смесь подают в среднюю часть реактора окисления под плавающую тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над плавающей тарелкой, одновременно с сырьем подают окисленный битум в объеме до 30%, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу в объеме 25-160 м3/т сырья, при этом окисление ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре 170-250°C с получением мелкодисперного битума, полученный мелкодисперный битум из реактора окисления подают в буферную емкость второй ступени и смешивают его с битумным компаундом, поступающим из зоны диспергации реактора окисления второй ступени, в объеме до 30%, и стабилизатором окисления, полученную смесь из буферной емкости второй ступени подают в среднюю часть реактора окисления второй ступени под плавающую тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над плавающей тарелкой, одновременно с сырьем подают окисленный битум в объеме до 30%, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу в объеме 25-160 м3/т сырья, при этом окисление ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре 170-214°C, полученный битум отводят из нижней части реактора окисления второй ступени в качестве товарного битума.This technical result in part of the method is achieved by the fact that in the method of producing bitumen, in which the raw materials are prepared by vacuum distillation, the obtained heavy fraction is fed into a buffer tank, mixed with a bituminous compound from the dispersion zone of the oxidation reactor, the resulting mixture is fed into the middle part of the oxidation reactor under the separation plate into the oxidation zone, where from the dispersion zone located above the separation plate, simultaneously with the feed, the oxidized th bitumen, simultaneously the air mass is fed into the middle part and the lower part of the oxidation reactor, the obtained raw materials are oxidized in the oxidation reactor with the obtained bitumen removed from the lower part of the oxidation reactor, the raw materials are prepared by vacuum distillation in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 10-30 mmHg. to obtain an expanded spectrum of raw materials of heavy oil fractions with T kk = 410-445 ° C, the resulting heavy fraction is fed into a buffer tank, mixed with a bitumen compound in an amount of up to 30% coming from the dispersion zone of the oxidation reactor, and an oxidation activator, the resulting mixture fed into the middle part of the oxidation reactor under a floating plate into the oxidation zone, where from the dispersion zone located above the floating plate, oxidized bitumen in a volume of up to 30% is fed simultaneously with the raw material, simultaneously in the middle part and the lower part of the reactor eniya supplied air mass in a volume of 25-160 m 3 / t of raw material, the oxidation is carried out in a laminar-film mode at a temperature of 170-250 ° C to obtain melkodispernogo bitumen, bitumen derived melkodisperny from the oxidation reactor is fed to the buffer tank of the second stage and mixed up to 30% with a bitumen compound coming from the dispersion zone of the second stage oxidation reactor and an oxidation stabilizer, the resulting mixture from the second stage buffer tank is fed into the middle part of the second stage oxidation reactor under a floating plate in the oxidation zone, where from the dispersion zone located above the floating plate, oxidized bitumen in a volume of up to 30% is supplied simultaneously with the raw material; simultaneously, air mass in the volume of 25-160 m 3 / t of raw material is supplied to the middle part and the lower part of the oxidation reactor, the oxidation is carried out in a laminar-film mode at a temperature of 170-214 ° C, the resulting bitumen is removed from the bottom of the oxidation reactor of the second stage as commodity bitumen.

В качестве активатора предпочтительно используют органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп -СООН, связанных с The activator is preferably used organic compounds containing one or more carboxyl groups -COOH associated with

углеводородным радикалом, в количестве до 10% масс. от подаваемого сырья, а в качестве стабилизатора окисления предпочтительно используют трансформаторный дистиллят - легкую масляную фракцию в количестве до 20% мас.hydrocarbon radical, in an amount up to 10% of the mass. from the feedstock, and as the oxidation stabilizer, transformer distillate is preferably used - a light oil fraction in an amount of up to 20% wt.

В части устройства данный технический результат достигается тем, что установка для получения битума, содержащая приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатым реактором окисления колонного типа, снабженным патрубками подвода воздуха, патрубком отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком отвода окисленной тяжелой фракции, патрубком подвода сырья от буферной емкости, линией рецикла на орошение верхней части реактора окисления через распылитель, при этом реактор окисления снабжен группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях реактора окисления, между которыми установлена разделительная тарелка, а расположенная над разделительной тарелкой зона диспергации битума связана с буферной емкостью возвратной линией подачи потока, дополнительно содержит насадочно-тарельчатый реактор окисления колонного типа второй ступени окисления битума, соединенный на входе через буферную емкость второй ступени окисления с реактором окисления, при этом реактор окисления второй ступени окисления битума снабжен патрубками подвода воздуха, патрубком отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком отвода готового битума в емкость целевого продукта, патрубком подвода потока от буферной емкости второй ступени окисления битума, линией рецикла на орошение верхней части реактора окисления через распылитель, а расположенная над разделительной тарелкой зона диспергации битума связана с буферной емкостью второй ступени возвратной линией подачи потока, причем как реактор окисления первой ступени, так и реактор окисления второй ступени окисления битума снабжены группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью формирования ламинарно-пленочного режима окисления и размещенными в средней и нижней частях реактор окисления, между которыми установлена разделительная тарелка, а каждая линия рецикла на орошение верхней части как реактора окисления, так и реактора окисления второй ступени окисления битума подсоединена к кубовой части соответствующего реактора, при этом буферная емкость и буферная емкость второй ступени окисления снабжены соответственно патрубком подвода активатора окисления и патрубком подвода стабилизатора окисления.In terms of the device, this technical result is achieved in that the installation for producing bitumen containing a receiving tank of oil raw materials connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas line, and the other through the exhaust line raw material is connected through a buffer tank with a column-type column-type oxidation reactor equipped with air supply nozzles, an exhaust gas outlet pipe to the exhaust gas treatment system a call, a branch pipe for removing the oxidized heavy fraction, a pipe for supplying raw materials from the buffer tank, a recycle line for irrigation of the upper part of the oxidation reactor through a sprayer, while the oxidation reactor is equipped with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation and placed in the middle and lower parts of the reactor oxidation, between which a separating plate is installed, and the bitumen dispersion zone located above the separating plate is connected with the buffer tank by the return flow line, add the flax contains a column-type column-type oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation, connected at the inlet through the buffer tank of the second stage of oxidation to the oxidation reactor, while the oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation is equipped with air supply pipes, an exhaust gas outlet pipe to the exhaust gas treatment system, the outlet pipe for finished bitumen to the tank of the target product, the pipe for supplying the flow from the buffer tank of the second stage of bitumen oxidation, the recycling line for irrigation at the top hour the oxidation reactor through the atomizer, and the bitumen dispersion zone located above the separation plate is connected to the buffer capacity of the second stage by the return flow line, both the oxidation reactor of the first stage and the oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation are equipped with groups of nozzles and plates configured to form laminar-film mode of oxidation and placed in the middle and lower parts of the oxidation reactor, between which a separation plate is installed, and each recycling line is and the irrigation of the upper part of both the oxidation reactor and the oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation is connected to the bottom part of the corresponding reactor, while the buffer tank and the buffer tank of the second oxidation stage are equipped with an oxidation activator supply pipe and an oxidation stabilizer supply pipe, respectively.

Заявленный двухстадийный способ получения битума, который может быть осуществлен с использованием предлагаемой установки, позволяет значительно расширить диапазон применяемого сырья и использовать не только тяжелые нефтяные остатки традиционных нефтей, но и сырье непосредственно из тяжелых нефтяных остатков сверхвязких нефтей (СВН), а также их смесей.The claimed two-stage method for producing bitumen, which can be carried out using the proposed installation, can significantly expand the range of raw materials used and use not only heavy oil residues of traditional oils, but also raw materials directly from heavy oil residues of super-viscous oils (IOS), as well as mixtures thereof.

На первой стадии решается вопрос повышения реакционной способности используемого сырья с последующим его окислением в ламинарно-пленочном режиме до получения исходных параметров вторичного сырья по высокотемпературным показателям.At the first stage, the issue of increasing the reactivity of the raw materials used, followed by their oxidation in the laminar-film mode, is solved until the initial parameters of the secondary raw material are obtained according to high temperature indicators.

На второй стадии за счет доформирования ГХС (группового химического состава) вторичного сырья путем введения в скомпаундированное сырье стабилизирующего компонента решается вопрос формирования в битуме низкотемпературных характеристик, а последующее окисление полученного сырья в ламинарно-пленочном режиме гарантирует получение товарного дорожного битума в соответствии с ГОСТ.At the second stage, due to the completion of the GHS (group chemical composition) of the secondary raw material by introducing a stabilizing component into the compounded raw material, the issue of forming low-temperature characteristics in bitumen is solved, and the subsequent oxidation of the obtained raw material in the laminar-film mode ensures the production of marketable bitumen in accordance with GOST.

В представляемой технологии был использован ряд технических решений, способствующих получению высококачественной продукции:In the technology presented, a number of technical solutions were used that contributed to the production of high-quality products:

- Применен метод раздельного технологического воздействия на составляющие ГХС сырья для битума, что позволяет получать конечный битум с регулируемыми качественными характеристиками.- The method of separate technological impact on the components of the GHS of raw materials for bitumen was applied, which allows to obtain the final bitumen with adjustable quality characteristics.

- Применена технология ламинарно-пленочного окисления тяжелых фракций СВН, которая приводит к увеличению скорости процесса окисления в 3-5 раз (одно из основных условий при применении технологий окисления).- The technology of laminar-film oxidation of heavy STI fractions was applied, which leads to an increase in the oxidation process by a factor of 3-5 (one of the main conditions when applying oxidation technologies).

- Разработана и имеет практическое применение оригинальная конструкция реактора по переработке сырья СВН.- An original reactor design for the processing of raw materials for primary raw materials was developed and has practical application.

Технология способна уменьшить энергоемкость производства и ремонтопригодна.The technology is able to reduce the energy intensity of production and maintainability.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемой установки для получения битума; на фиг. 2 - реактор окисления колонного типа второй ступени окисления предлагаемой установки (конструкции реакторов окисления для обеих ступеней аналогичны).In FIG. 1 is a block diagram of a proposed installation for producing bitumen; in FIG. 2 - oxidation reactor of the column type of the second stage of oxidation of the proposed installation (the design of the oxidation reactors for both stages are similar).

Установка для осуществления способа получения битума по п. 1 содержит приемную емкость нефтяного сырья (не показана, известна из прототипа), соединенную через нагревательное устройство (не показано, известно из прототипа) с вакуумной колонной (не показана, известна из прототипа), один выход (не показан, известен из прототипа) которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов (не показана, известна из прототипа), а другой - по линии 1 отвода сырья из вакуумной колонны соединен через буферную емкость 2 с насадочно-тарельчатым реактором 3 окисления колонного типа. Реактор 3 окисления снабжен патрубками 4 подвода воздуха, патрубком 5 отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком 6 отвода окисленной тяжелой фракции, патрубком 7 подвода сырья от буферной емкости 2, линией 8 рецикла на орошение верхней части реактора 3 окисления через распылитель 9, подсоединенной к кубовой части реактора 3 окисления. При этом реактор 3 окисления снабжен группами 10 насадок и тарелок, выполненными с возможностью формирования ламинарно-пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях реактора окисления, между которыми установлена разделительная тарелка 11, а расположенная над разделительной тарелкой 11 зона диспергации битума связана с буферной емкостью 2 возвратной линией 12 подачи потока. Буферная емкость 2 также снабжена патрубком 13 подвода активатора окисления. Конструктивно разделительная тарелка 11 представляет собой сдвоенную ситчатую тарелку, с разнесенными по вертикали ситчатыми плоскостями (верхнюю и нижнюю), в диаметре равными сечению реактора окисления внутри между ними по всей высоте секционно-поделенную. Каждая внутренняя секция разделительной тарелки при этом заполнена элементами определенной формы с развитой поверхностью или иными их заменяющими элементами, способными свободно, под действием потоков жидкости и газов, перемещаться по вертикали (вверх и вниз) от нижней к верхней плоскости, с возможностью возврата их в исходное положение на нижней части сдвоенной тарелки равномерным слоем без образования эффекта их скучивания. Разделительная (плавающая) тарелка 11 может быть выполнена в виде решетчато-клапанной тарелки, конструкция которой известна, например, из патента РФ №2509592. Группы 10 насадок и тарелок представляют собой пакетную конструкцию, имеющую как минимум два конструктивно различающихся насадочных слоя, преобразующих внутриреакторное турбулентное течение жидкости в ламинарное с дальнейшим изменением ламинарного истечения в пленочное по мере продвижения жидких нефтепродуктов по высоте реактора вниз. Формирование ламинарного течения жидкости может быть осуществлено при помощи любой известной насадки в колоннах, когда критерий Re соответствует ламинарному течению жидкости. Пленкообразователи, насадки, тарелки для образования пленочного режима течения жидкости могут быть выполнены, например, аналогично техническому решению по патенту RU №2510287 или устройствам аналогичного назначения, представленные по классам МПК B01D 3/28/, B01D 1/22, F28D 3/04.The installation for implementing the method for producing bitumen according to claim 1 contains a receiving tank of oil raw materials (not shown, known from the prototype) connected through a heating device (not shown, known from the prototype) to a vacuum column (not shown, known from the prototype), one output (not shown, known from the prototype) which is connected via the exhaust gas line to the exhaust gas treatment system (not shown, is known from the prototype), and the other is connected via the buffer tank 2 to the nozzle via the exhaust pipe line 1 a column-type oxidation-plate reactor 3. The oxidation reactor 3 is equipped with nozzles 4 for supplying air, a nozzle 5 for discharging exhaust gases into the exhaust gas treatment system, a nozzle 6 for discharging the oxidized heavy fraction, a nozzle 7 for supplying raw materials from the buffer tank 2, a recycle line 8 to irrigate the upper part of the oxidation reactor 3 through a sprayer 9, connected to the bottom of the oxidation reactor 3. In this case, the oxidation reactor 3 is equipped with groups of 10 nozzles and trays made with the possibility of forming laminar-film oxidation and located in the middle and lower parts of the oxidation reactor, between which a separating plate 11 is installed, and the bitumen dispersion zone located above the separating plate 11 is connected to the buffer capacity 2 return line 12 flow. The buffer tank 2 is also equipped with a pipe 13 for supplying an oxidation activator. Structurally, the separation plate 11 is a double sieve plate, with vertically spaced sieve planes (upper and lower), in diameter equal to the section of the oxidation reactor inside them between them over the entire height sectionally divided. Each inner section of the separating plate is filled with elements of a certain shape with a developed surface or other replacement elements that can freely, under the action of fluid and gas flows, move vertically (up and down) from the lower to the upper plane, with the possibility of returning them to the original position on the bottom of the double plate in a uniform layer without the formation of the effect of their crowding. Dividing (floating) plate 11 can be made in the form of a trellis-valve plate, the design of which is known, for example, from RF patent No. 2509592. Groups of 10 nozzles and plates are a batch design having at least two structurally different nozzle layers that convert the intra-reactor turbulent fluid flow into a laminar flow with a further change in laminar flow into a film flow as liquid petroleum products move down the height of the reactor. The formation of the laminar fluid flow can be carried out using any known packing in the columns, when the criterion Re corresponds to the laminar fluid flow. Film former, nozzles, plates for the formation of a film mode of fluid flow can be performed, for example, similarly to the technical solution according to patent RU No. 2510287 or devices of a similar purpose, presented by IPC classes B01D 3/28 /, B01D 1/22, F28D 3/04.

Между группами 10 насадок и тарелок размещены группы 14 витых вертикально сориентированных теплообменников, в силу своей конструкции сохраняющих ламинарно-пленочный режим работы реактора 3, или выносных теплообменных аппаратов, и тех и других предназначенных для термостабилизации потоков тяжелых нефтепродуктов. Установка дополнительно содержит насадочно-тарельчатый реактор 15 окисления колонного типа второй ступени окисления битума, соединенный на входе через буферную емкость 16 второй ступени окисления с реактором 3 окисления. При этом реактор 15 окисления второй ступени окисления битума (см. фиг. 2) имеет конструкцию, аналогичную конструкции реактора 3 окисления, и снабжен патрубками 17 подвода воздуха, патрубком 18 отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком 19 отвода готового битума в емкость целевого продукта (не показана), патрубком 20 подвода потока от буферной емкости 16 второй ступени окисления битума, линией 21 рецикла на орошение верхней части реактора 15 окисления через распылитель 22, подсоединенной к кубовой части реактора 15 окисления. Реактор 15 окисления второй ступени окисления битума снабжен группами 23 насадок и тарелок, выполненными с возможностью формирования ламинарно-пленочного режима окисления, и размещенными в средней и нижней частях реактора 15 окисления, между которыми установлена разделительная (плавающая) тарелка 24 (аналогично реактору 3). Между группами 23 насадок и тарелок размещены группы 25 витых вертикально сориентированных теплообменников, или выносных теплообменников, предназначенных для термостабилизации потоков тяжелых нефтепродуктов и, в силу своей конструкции сохраняющих ламинарно-пленочный режим работы реактора 15. Расположенная над разделительной тарелкой 24 зона диспергации битума связана с буферной емкостью 16 второй ступени возвратной линией 26 подачи потока. Буферная емкость 16 второй ступени снабжена патрубком 27 подвода стабилизатора окисления.Between groups of 10 nozzles and plates, groups of 14 twisted vertically oriented heat exchangers are placed, which by virtue of their design preserve the laminar-film mode of operation of the reactor 3, or external heat exchangers, and both designed for thermostabilization of heavy oil product streams. The installation further comprises a column-type column-type oxidation reactor 15 of the second stage of bitumen oxidation connected at the inlet through the buffer tank 16 of the second oxidation stage to the oxidation reactor 3. Moreover, the oxidation reactor 15 of the second stage of bitumen oxidation (see Fig. 2) has a design similar to that of the oxidation reactor 3, and is equipped with nozzles 17 for supplying air, a nozzle 18 for discharging exhaust gases into the exhaust gas treatment system, and a nozzle 19 for discharging finished bitumen to the tank the target product (not shown), a pipe 20 for supplying a stream from the buffer tank 16 of the second stage of bitumen oxidation, a recycling line 21 to irrigate the upper part of the oxidation reactor 15 through a sprayer 22 connected to the bottom part of the oxidation reactor 15 I am. The oxidation reactor 15 of the second stage of bitumen oxidation is equipped with groups of 23 nozzles and plates, configured to form a laminar-film oxidation mode, and placed in the middle and lower parts of the oxidation reactor 15, between which a separation (floating) plate 24 is installed (similar to reactor 3). Between groups of 23 nozzles and plates there are groups of 25 twisted vertically oriented heat exchangers, or external heat exchangers designed for thermostabilization of heavy oil product streams and, due to their design, preserving the laminar-film mode of operation of the reactor 15. The bitumen dispersion zone 24 located above the separating plate is connected to the buffer capacity 16 of the second stage return flow line 26. The buffer tank 16 of the second stage is equipped with a pipe 27 for supplying an oxidation stabilizer.

Предлагаемый способ получения битума осуществляется с использованием предлагаемой установки следующим образом.The proposed method for producing bitumen is carried out using the proposed installation as follows.

Подготовка сырья первой ступени окисления:Preparation of raw materials of the first oxidation stage:

Нефтяное сырье подвергают вакуумной перегонке в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 10-30 мм рт.ст. с получением расширенного спектра сырья тяжелых нефтяных фракций с Ткк=410-445°С.Crude oil is subjected to vacuum distillation in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 10-30 mm RT.article with obtaining an expanded spectrum of raw materials of heavy oil fractions with T kk = 410-445 ° C.

Состав нефтяного сырья приведен в таблице 1.The composition of the crude oil is given in table 1.

Таблица 1                                                                                                                       Table 1

Figure 00000001
Figure 00000001

Отфракционированное с определенным групповым химическим составом нефтяное сырье из вакуумной колонны по линии 1 отвода сырья из вакуумной колонны подается в верхнюю часть буферной емкости 2 (первой ступени) окисления. Одновременно с сырьем из вакуумной колонны в верхнюю часть буферной емкости 2 по возвратной линией 12 подачи потока подают диспергированный окисленный битум в качестве стабилизирующей добавки в объеме до 30%, а через патрубок 13 подвода активатора окисления - жидкий активатор в количестве до 10% мас. и более.Crude oil fractionated with a certain group chemical composition from the vacuum column is fed to the upper part of the oxidation buffer tank 2 (first stage) through line 1 of the raw material removal from the vacuum column. At the same time as the raw material from the vacuum column, dispersed oxidized bitumen is supplied as a stabilizing additive in a volume of up to 30% to the upper part of the buffer tank 2 through a return line 12 of the flow stream, and a liquid activator in an amount of up to 10% wt. Through the pipe 13 for supplying the oxidation activator. and more.

При этом в буферной емкости 2 осуществляется насыщение активатором сырья для битума, который подается через патрубок 13 подвода активатора окисления. Ввод активатора в количестве 4% мас. и более приводит к ослаблению связи между отдельными слоями асфальтеновых образований в тяжелом нефтяном сырье, ослаблению сил взаимодействия между ядром и сольватной оболочкой, разрушению наиболее крупных асфальтеновых ассоциатов.At the same time, in the buffer tank 2, the activator is saturated with bitumen feed, which is fed through the pipe 13 for supplying the oxidation activator. Input activator in an amount of 4% wt. and more leads to a weakening of the bond between the individual layers of asphaltene formations in heavy oil feedstocks, weakening of the interaction forces between the core and the solvate shell, and the destruction of the largest asphaltene associates.

В качестве активатора используют органические соединения, молекулы которых содержат одну или несколько функциональных карбоксильных групп -СООН, связанных с углеводородным радикалом.As an activator, organic compounds are used, the molecules of which contain one or more functional carboxyl groups of -COOH bound to a hydrocarbon radical.

Использование в качестве активатора соединений карбоновой кислоты в количестве до 10% мас. повышает эффективность и скорость окисления сырья за счет интенсификации взаимодействия встречных потоков сырья и кислорода воздуха в пленке, при этом снижается молекулярная масса асфальтенов, что переводит асфальтеновую систему в целом в мелкодисперсное состояние с приданием дорожному битуму требуемых характеристик.Use as an activator of carboxylic acid compounds in an amount of up to 10% wt. it increases the efficiency and speed of oxidation of raw materials due to the intensification of the interaction of counter flows of raw materials and air oxygen in the film, while the molecular weight of asphaltenes is reduced, which transfers the asphaltene system as a whole to a finely dispersed state, giving road bitumen the required characteristics.

Подготовленная сырьевая смесь естественным образом смешивается в течение не менее 60 мин при температуре смеси не ниже 170°С.The prepared raw material mixture is naturally mixed for at least 60 minutes at a temperature of the mixture not lower than 170 ° C.

Окисление, первая ступеньOxidation first stage

Подготовленную сырьевую смесь из буферной емкости 2 (первой ступени) по патрубку 7 подвода сырья от буферной емкости подают в реактор 3 окисления под разделительную (плавающую) тарелку 11, которая разделяет реактор 3 на зону диспергирования (расположенную над разделительной тарелкой 11) и зону основного окисления (расположенную под разделительная тарелкой 11).The prepared raw material mixture from the buffer tank 2 (first stage) through the pipe 7 for supplying raw materials from the buffer tank is fed into the oxidation reactor 3 under the separation (floating) plate 11, which separates the reactor 3 into a dispersion zone (located above the separation plate 11) and the main oxidation zone (located under the separating plate 11).

Одновременно с сырьем из зоны диспергации реактора 3 окисления (первой ступени) сверху по линии 8 рецикла на орошение верхней части реактора 3 окисления через распылитель 9 и затем через разделительную тарелку 11 дозированно подают окисленный битум в объеме до 30% от количества сырья, поступающего в реактор, где окончательно завершается процесс формирования группового химического состава сырья.Simultaneously with the raw material from the dispersion zone of the oxidation reactor 3 (first stage) from the top through the recycle line 8 to irrigate the upper part of the oxidation reactor 3 through the atomizer 9 and then through the separation plate 11, oxidized bitumen is metered in a volume of up to 30% of the amount of raw material entering the reactor , where the formation of a group chemical composition of raw materials is finally completed.

В то же время по патрубкам 4 подвода воздуха через встроенные распределительные устройства - маточники, расположенные в средней и нижней части реактора, для окисления сырья подают воздушную массу в количестве до 160 м3/т сырья.At the same time, air supply pipes 4 through built-in distribution devices - mother liquors located in the middle and lower part of the reactor supply air mass in an amount of up to 160 m 3 / t of raw material for oxidation of the raw materials.

Окисление в реакторе первой ступени двухзонное - в зоне диспергирования и в зоне основного окисления - ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре Т=170-250°С с получением мелкодисперсного битума.The oxidation in the first-stage reactor is dual-zone — in the dispersion zone and in the zone of basic oxidation — in the laminar-film mode at a temperature of T = 170-250 ° C to obtain finely dispersed bitumen.

Над разделительной тарелкой 11 находится зона получения диспергированного битума.Above the separating plate 11 is a zone for producing dispersed bitumen.

Основная функция зоны диспергирования - получение мелкодисперсного состава асфальтеновой части битума, образуемого в этой зоне в результате растворения в битуме конденсата асфальтогеновых кислот и легких масляных фракций, полученных в результате конденсации части паров абсорбционных газов реакции окисления тяжелых нефтяных остатков во флегмовой части реактора.The main function of the dispersion zone is to obtain a finely dispersed composition of the asphaltene part of bitumen formed in this zone as a result of the dissolution of asphaltic acid condensate and light oil fractions in bitumen resulting from the condensation of a part of the vapor of the absorption gas from the oxidation reaction of heavy oil residues in the reflux part of the reactor.

Мелкодисперсный битум используют в качестве добавки к исходному сырью в буферной емкости и непосредственно к сырьевой смеси в зоне получения битума реактора окисления.Finely dispersed bitumen is used as an additive to the feedstock in the buffer tank and directly to the feed mixture in the zone of obtaining bitumen from the oxidation reactor.

Под разделительной тарелкой 11 находится зона получения битума первой ступени.Under the separating plate 11 is the zone for obtaining bitumen of the first stage.

Основная функция зоны получения битума первой ступени - получение мелкодисперсного товарного битума, образуемого за счет ускоренного окисления компаундированного сырья, поступающего из буферной емкости.The main function of the zone of obtaining bitumen of the first stage is the production of finely dispersed commodity bitumen formed due to the accelerated oxidation of the compounded raw materials coming from the buffer tank.

Разделительная (плавающая) тарелка 11 обеспечивает между зоной получения диспергированного битума и зоной получения битума первой ступени автоматическое The dividing (floating) plate 11 provides between the zone of receiving dispersed bitumen and the zone of receiving bitumen of the first stage

распределение (перемещение) жидких и газовых потоков по всему поперечному сечению реактора 3 окисления в оптимальных соотношениях, формируя окончательный состав сырья непосредственно в верхней части зоны получения товарного битума - в зоне окисления, а также обеспечивает поддержание градиента температур между зонами в зависимости от режима работы и нагрузки реактора, в результате чего повышается эффективность процесса окисления нефтяного сырья.distribution (movement) of liquid and gas flows over the entire cross-section of the oxidation reactor 3 in optimal proportions, forming the final composition of the raw material directly in the upper part of the commodity bitumen production zone — in the oxidation zone, and also ensures the maintenance of a temperature gradient between the zones depending on the operating mode and reactor load, resulting in increased efficiency of the process of oxidation of petroleum feed.

В реакторе 3 окисления в группах 10 насадок и тарелок имеет место преобразование внутриреакторного турбулентного течения жидкости в ламинарное с дальнейшим изменением ламинарного истечения жидкости в пленочное по мере продвижения жидких нефтепродуктов по высоте реактора в низ. При этом каждая насадка представляет собой единую пакетную конструкцию, имеющую как минимум два конструктивно различающихся насадочных слоя, исполняющие вышеуказанные функции по преобразованию истечения потоков жидких нефтепродуктов в реакторе.In the oxidation reactor 3 in groups of 10 nozzles and plates, the intra-reactor turbulent fluid flow is converted to laminar with a further change in the laminar fluid flow into a film flow as liquid petroleum products move down the height of the reactor to the bottom. Moreover, each nozzle is a single batch design having at least two structurally different packing layers that perform the above functions to convert the flow of liquid petroleum products in the reactor.

В сочетании с группами 14 витых вертикально сориентированных или выносных теплообменников, расположенных между пакетами насадок, предназначенных для термостабилизации потоков тяжелых нефтепродуктов и в силу своей конструкции сохраняющих ламинарно-пленочный режим работы реактора, а также за счет введения в процесс окисления тяжелых нефтяных остатков карбоновой кислоты обеспечиваются высокие эффективность и скорость окисления сырья, а также интенсификация взаимодействия встречных потоков сырья и кислорода воздуха в пленке. При этом снижается молекулярная масса асфальтенов, что переводит асфальтеновую систему в целом в мелкодисперсное состояние с приданием дорожному битуму требуемых характеристик.In combination with groups of 14 twisted vertically oriented or remote heat exchangers located between packages of nozzles designed for thermostabilization of heavy oil product streams and by virtue of their design preserving the laminar-film mode of operation of the reactor, as well as by introducing heavy carboxylic acid residues into the oxidation process, high efficiency and rate of oxidation of raw materials, as well as the intensification of the interaction of counter flows of raw materials and oxygen in the film. At the same time, the molecular weight of asphaltenes is reduced, which translates the asphaltene system as a whole into a finely divided state with imparting the required characteristics to road bitumen.

Подготовка сырья второй ступени окисления:Preparation of raw materials of the second stage of oxidation:

Полученный мелкодисперсный битум из реактора окисления 3 первой ступени по патрубку 6 отвода окисленной тяжелой фракции подают в верхнюю часть буферной емкости 16 второй ступени. Одновременно в буферную емкость 16 подают битумный компаунд, поступающий из зоны диспергации реактора 15 окисления второй ступени в объеме до 30% и по патрубку 27 - стабилизатор окисления в количестве до 20% мас.The obtained fine bitumen from the oxidation reactor 3 of the first stage through the pipe 6 of the removal of the oxidized heavy fraction is fed to the upper part of the buffer tank 16 of the second stage. At the same time, a bitumen compound is supplied to the buffer tank 16, coming from the dispersion zone of the second stage oxidation reactor 15 in a volume of up to 30% and through the pipe 27, an oxidation stabilizer in an amount of up to 20% wt.

В качестве стабилизатора окисления используют трансформаторный дистиллят - легкую масляную фракцию с Ткип.=350-445°С.As an oxidation stabilizer, transformer distillate is used - a light oil fraction with T bales. = 350-445 ° C.

Использование в качестве стабилизатора трансформаторного дистиллята (легкая масляная фракция) в количестве до 20% мас. приводит к ослаблению связи между отдельными слоями асфальтеновых образований в тяжелом нефтяном сырье, Use as stabilizer transformer distillate (light oil fraction) in an amount of up to 20% wt. leads to a weakening of the bond between the individual layers of asphaltene formations in heavy oil feedstocks,

ослаблению сил взаимодействия между ядром и сольватной оболочкой, разрушению наиболее крупных асфальтеновых ассоциатов, а также к насыщению парафинонафтеновой части углеводородов и восстановлению группового углеводородного баланса.weakening of the forces of interaction between the core and the solvate shell, the destruction of the largest asphaltene associates, as well as the saturation of the paraffin-naphthenic part of hydrocarbons and the restoration of the group hydrocarbon balance.

Подготовленная смесь естественным образом смешивается в течение не менее 60 мин при температуре смеси выше 170°С.The prepared mixture is naturally mixed for at least 60 minutes at a temperature of the mixture above 170 ° C.

Окисление, вторая ступеньOxidation, second stage

Полученную в буферной емкости 16 второй ступени окисления смесь подают в среднюю часть реактора 15 окисления второй ступени под разделительную тарелку 24, которая разделяет реактор на зону диспергирования (расположенную над разделительной тарелкой 24) и зону основного окисления (расположенной под разделительной тарелкой 24).The mixture obtained in the buffer tank 16 of the second oxidation stage is fed into the middle part of the second stage oxidation reactor 15 under a separation plate 24, which separates the reactor into a dispersion zone (located above the separation plate 24) and a main oxidation zone (located under the separation plate 24).

Одновременно с сырьем из зоны диспергации реактора 15 окисления (второй ступени) сверху по линии 21 рецикла на орошение верхней части реактора 15 окисления через распылитель 22 и затем через разделительную тарелку 24 дозированно подают окисленный битум в объеме до 30% от количества сырья.Simultaneously with the raw material from the dispersion zone of the oxidation reactor 15 (second stage), from the top through the recycle line 21 to irrigate the upper part of the oxidation reactor 15 through the atomizer 22 and then oxidized bitumen in a volume of up to 30% of the amount of raw material is dosed through the separation plate 24.

В то же время по патрубкам 17 подвода воздуха через встроенные распределительные устройства - маточники, расположенные в средней и нижней части реактора 15, для окисления сырья подают воздушную массу в количестве до 160 м3/т сырья. Окисление ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре Т=170-214°С с получением товарного битума.At the same time, air supply pipes 17 through built-in distribution devices - mother liquors located in the middle and lower part of the reactor 15 supply air mass in the amount of up to 160 m 3 / t of raw material for oxidation of the raw materials. The oxidation is carried out in a laminar-film mode at a temperature of T = 170-214 ° C to produce marketable bitumen.

Полученный битум поступает в нижнюю (кубовую) часть реактора 15, откуда его отводят по патрубку 19 отвода готового битума в емкость целевого продукта (не показана).The resulting bitumen enters the lower (still bottom) part of the reactor 15, from where it is discharged through a pipe 19 for the withdrawal of finished bitumen into the tank of the target product (not shown).

Так как конструкции реактора 15 окисления второй ступени и реактора 3 окисления (первой ступени) аналогичны, то и высокоэффективные процессы, протекающие в них, также будут аналогичны, и не описаны подробно в отношении функционирования реактора 15 окисления.Since the designs of the second stage oxidation reactor 15 and the oxidation reactor (first stage) 3 are similar, the highly efficient processes occurring therein will also be similar, and will not be described in detail with respect to the operation of the oxidation reactor 15.

Показатели качества полученного битума различных марок приведены в таблице 2.Quality indicators of the obtained bitumen of various grades are given in table 2.

Таблица 2                                                                                                                     table 2

Figure 00000002
Figure 00000002

Как следует из представленных данных, полученный битум имеет высокие стабильные качественные характеристики.As follows from the data presented, the resulting bitumen has high stable quality characteristics.

Предлагаемый способ получения битума, включающий две ступени окисления, при использовании предлагаемой установки позволяет использовать сырье не только из тяжелых нефтяных остатков традиционных нефтей, но и сырье непосредственно из СВН, а также их смесей, сформировать необходимый фракционный и групповой химический состав сырья для битума и получить мелкодисперсный битум, а также повысить эффективность процесса окисления и стабилизировать качественные характеристики получаемого битума.The proposed method for producing bitumen, including two stages of oxidation, using the proposed installation allows the use of raw materials not only from heavy oil residues of traditional oils, but also raw materials directly from IOS, as well as their mixtures, to form the necessary fractional and group chemical composition of raw materials for bitumen and to obtain fine bitumen, as well as to increase the efficiency of the oxidation process and stabilize the quality characteristics of the resulting bitumen.

Claims (5)

1. Способ получения битума, в котором осуществляют подготовку сырья путем вакуумной перегонки, полученную тяжелую фракцию подают в буферную емкость, смешивают ее с битумным компаундом, поступающим из зоны диспергации окислительного реактора, полученную смесь подают в среднюю часть реактора окисления под разделительную тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над разделительной тарелкой, одновременно с сырьем подают снизу реактора окисления окисленный битум, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу, осуществляют окисление полученного сырья в реакторе окисления с отводом полученного битума из нижней части реактора окисления, отличающийся тем, что подготовку сырья путем вакуумной перегонки осуществляют в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 10-30 мм рт.ст. с получением сырья тяжелых нефтяных фракций с Ткк=410-445°C, полученную тяжелую фракцию подают в буферную емкость, смешивают ее с битумным компаундом в объеме до 30%, поступающим из зоны диспергации реактора окисления, и активатором окисления, полученную смесь подают в среднюю часть реактора окисления под разделительную тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над разделительной тарелкой, одновременно с сырьем подают окисленный битум в объеме 30%, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу в количестве 25-160 м3/т сырья, при этом окисление ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре 170-250°C с получением мелкодисперсного битума, полученный мелкодисперсный битум из реактора окисления первой ступени подают в буферную емкость второй ступени и смешивают его с битумным компаундом, поступающим из зоны диспергации окислительного реактора второй ступени, в объеме до 30%, и стабилизатором окисления, полученную смесь из буферной емкости второй ступени подают в среднюю часть реактора окисления второй ступени под разделительную тарелку в зону окисления, куда из зоны диспергации, расположенной над разделительной тарелкой, одновременно с сырьем подают окисленный битум в объеме до 30%, одновременно в среднюю часть и нижнюю часть реактора окисления подают воздушную массу в количестве 25-160 м3/т сырья, при этом окисление ведут в ламинарно-пленочном режиме при температуре 170-214°C, полученный битум отводят из нижней части реактора окисления второй ступени в качестве товарного битума.1. A method of producing bitumen, in which the raw materials are prepared by vacuum distillation, the obtained heavy fraction is fed into a buffer tank, mixed with a bitumen compound from the dispersion zone of the oxidation reactor, the resulting mixture is fed into the middle part of the oxidation reactor under a separation plate into the oxidation zone where from the dispersion zone located above the separation plate, simultaneously with the raw material, oxidized bitumen is fed from the bottom of the oxidation reactor, simultaneously to the middle part and the lower part of the reactor oxidation feed the air mass, carry out the oxidation of the obtained raw materials in the oxidation reactor with the removal of the obtained bitumen from the bottom of the oxidation reactor, characterized in that the preparation of the raw materials by vacuum distillation is carried out in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 10-30 mm Hg to obtain raw materials of heavy oil fractions with T kk = 410-445 ° C, the obtained heavy fraction is fed into a buffer tank, mixed with up to 30% bitumen compound from the dispersion zone of the oxidation reactor, and the oxidation activator, the resulting mixture is fed into the middle part of the oxidation reactor under the separation plate into the oxidation zone, where from the dispersion zone located above the separation plate, oxidized bitumen in a volume of 30% is fed simultaneously with the raw material, and simultaneously, the middle part and the lower part of the oxidation reactor are fed to air mass in the amount of 25-160 m 3 / t of raw materials, while the oxidation is carried out in a laminar-film mode at a temperature of 170-250 ° C to obtain fine bitumen, the obtained fine bitumen from the oxidation reactor of the first stage is fed into the buffer tank of the second stage and mixed up to 30% with a bituminous compound coming from the dispersion zone of the oxidation reactor of the second stage and an oxidation stabilizer, the mixture obtained from the buffer tank of the second stage is fed into the middle part of the oxidation reactor of the second stage at a time dividing plate into the oxidation zone, where from the dispersion zone located above the dividing plate, oxidized bitumen in a volume of up to 30% is supplied simultaneously with the raw material, and air mass in the amount of 25-160 m 3 / t of raw material is simultaneously supplied to the middle part and the lower part of the oxidation reactor while the oxidation is carried out in a laminar-film mode at a temperature of 170-214 ° C, the obtained bitumen is removed from the bottom of the oxidation reactor of the second stage as commodity bitumen. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активатора окисления используют органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных групп -СООН, связанных с углеводородным радикалом, в количестве до 10 мас.%.2. The method according to claim 1, characterized in that as the oxidation activator using organic compounds containing one or more carboxyl groups -COOH associated with a hydrocarbon radical, in an amount up to 10 wt.%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора окисления используют трансформаторный дистиллят - легкую масляную фракцию в количестве до 20 мас.%.3. The method according to claim 1, characterized in that a transformer distillate is used as an oxidation stabilizer — a light oil fraction in an amount of up to 20 wt.%. 4. Установка для осуществления способа получения битума по п.1, содержащая приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатым реактором окисления колонного типа, снабженным патрубками подвода воздуха, патрубком отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком отвода окисленной тяжелой фракции, патрубком подвода сырья от буферной емкости, линией рецикла на орошение верхней части реактора окисления через распылитель, при этом реактор окисления снабжен группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях реактора окисления, между которыми установлена разделительная тарелка, а расположенная над разделительной тарелкой зона диспергации битума связана с буферной емкостью возвратной линией подачи потока, отличающаяся тем, что дополнительно содержит насадочно-тарельчатый реактор окисления колонного типа второй ступени окисления битума, соединенный на входе через буферную емкость второй ступени окисления с реактором окисления, при этом реактор окисления второй ступени окисления битума снабжен патрубками подвода воздуха, патрубком отвода отходящих газов в систему обработки отходящих газов, патрубком отвода готового битума в емкость целевого продукта, патрубком подвода потока от буферной емкости второй ступени окисления битума, линией рецикла на орошение верхней части реактора окисления через распылитель, а расположенная над разделительной тарелкой зона диспергации битума связана с буферной емкостью второй ступени возвратной линией подачи потока, причем как реактор окисления, так и реактор окисления второй ступени окисления битума снабжены группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью формирования ламинарно-пленочного режима окисления и размещенными в средней и нижней частях реактора окисления, между которыми установлена разделительная тарелка, а каждая линия рецикла на орошение верхней части как реактора окисления, так и реактора окисления второй ступени окисления битума подсоединена к кубовой части соответствующего реактора, при этом буферная емкость и буферная емкость второй ступени окисления снабжены соответственно патрубком подвода активатора окисления и патрубком подвода стабилизатора окисления.4. Installation for implementing the method of producing bitumen according to claim 1, containing a receiving tank of petroleum feedstock, connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas line, and the other is connected through the exhaust gas line through a buffer tank with a column-type column-type oxidation reactor equipped with air supply nozzles, an exhaust gas outlet pipe to the exhaust gas treatment system, and an oxidized heavy exhaust branch pipe fraction, by a pipe for supplying raw materials from the buffer tank, a recycle line for irrigation of the upper part of the oxidation reactor through a sprayer, while the oxidation reactor is equipped with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation and placed in the middle and lower parts of the oxidation reactor, between which separation plate, and the bitumen dispersion zone located above the separation plate is connected to the buffer tank by a return flow line, characterized in that it further comprises us a column-type bottom-plate oxidation reactor of a second stage of bitumen oxidation connected at the inlet through a buffer tank of the second stage of oxidation to an oxidation reactor, while the oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation is equipped with air supply nozzles, an exhaust gas outlet pipe to an exhaust gas treatment system, an exhaust branch pipe finished bitumen into the tank of the target product, a pipe for supplying a stream from the buffer tank of the second stage of bitumen oxidation, an oxidation line for irrigation of the upper part of the reactor through the sprayer, and the bitumen dispersion zone located above the separating plate is connected to the buffer tank of the second stage with a return flow line, and both the oxidation reactor and the oxidation reactor of the second stage of bitumen oxidation are equipped with groups of nozzles and plates configured to form a laminar-film mode oxidation and placed in the middle and lower parts of the oxidation reactor, between which a separation plate is installed, and each line of recirculation for irrigation of the upper part as the oxidation core and the oxidation reactor of the second stage of oxidation of bitumen are connected to the bottom part of the corresponding reactor, while the buffer tank and the buffer capacity of the second stage of oxidation are equipped with a pipe for supplying an oxidation activator and a pipe for supplying an oxidation stabilizer, respectively. 5. Установка по п.4 для осуществления способа получения битума по п.1, отличающаяся тем, что разделительная тарелка выполнена в виде решетчато-клапанной тарелки.5. Installation according to claim 4 for implementing the method of producing bitumen according to claim 1, characterized in that the separation plate is made in the form of a trellised valve plate.
RU2017104254A 2017-02-09 2017-02-09 Method for producing bitumen and installation for its implementation RU2641761C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104254A RU2641761C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Method for producing bitumen and installation for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017104254A RU2641761C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Method for producing bitumen and installation for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2641761C1 true RU2641761C1 (en) 2018-01-22

Family

ID=61023518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017104254A RU2641761C1 (en) 2017-02-09 2017-02-09 Method for producing bitumen and installation for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2641761C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785511C2 (en) * 2021-05-04 2022-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "ИМПА Инжиниринг" Oxidizing column and method for production of petroleum bitumen

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061053A1 (en) * 2003-01-03 2004-07-22 Resourse Plus Ltd Method and installation for obtaining of bitumen
CN102464989A (en) * 2010-11-04 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of high softening point asphalt
RU2509796C1 (en) * 2013-05-31 2014-03-20 Виктор Владимирович Лобанов Method of producing oligomeric bitumen
RU2509797C1 (en) * 2013-06-06 2014-03-20 Виктор Владимирович Лобанов Plant for obtaining oligomeric nanostructured bitumen
RU2530127C1 (en) * 2013-11-18 2014-10-10 Виктор Владимирович Лобанов Method for production of oligomer-sulfur modified bitumen
RU2586559C1 (en) * 2015-12-24 2016-06-10 Виктор Владимирович Лобанов Method of producing polysulphide bitumen

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004061053A1 (en) * 2003-01-03 2004-07-22 Resourse Plus Ltd Method and installation for obtaining of bitumen
CN102464989A (en) * 2010-11-04 2012-05-23 中国石油化工股份有限公司 Preparation method of high softening point asphalt
RU2509796C1 (en) * 2013-05-31 2014-03-20 Виктор Владимирович Лобанов Method of producing oligomeric bitumen
RU2509797C1 (en) * 2013-06-06 2014-03-20 Виктор Владимирович Лобанов Plant for obtaining oligomeric nanostructured bitumen
RU2530127C1 (en) * 2013-11-18 2014-10-10 Виктор Владимирович Лобанов Method for production of oligomer-sulfur modified bitumen
RU2586559C1 (en) * 2015-12-24 2016-06-10 Виктор Владимирович Лобанов Method of producing polysulphide bitumen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2785511C2 (en) * 2021-05-04 2022-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "ИМПА Инжиниринг" Oxidizing column and method for production of petroleum bitumen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6130358B2 (en) Method and apparatus for energy efficient treatment of secondary resources
DE907104C (en) Process for the catalytic desulfurization of petroleum fractions
CN101045872B (en) Method for producing asphalt for high grade road
KR20180094045A (en) Supercritical water hardening process for production of paraffin stream from heavy oil
DE1668674A1 (en) Process for the production of ethylene
US4247387A (en) Process for the continuous thermal cracking of hydrocarbon oils
CN101302435A (en) Improved method of delay coking process
CN104711014A (en) Hard asphalt 20# and preparation method thereof
CN105985802A (en) Delayed coking method
RU2641761C1 (en) Method for producing bitumen and installation for its implementation
JPS59501068A (en) Method for thermal decomposition of hydrocarbon oil
US2950244A (en) Extraction of residuum
CN101892065B (en) Coal tar processing method
CN107033955A (en) A kind of full plant process flow using all-round bed hydroprocessing technique
US3736249A (en) Hydrocarbonaceous feed treatment
CN102899079B (en) Delayed coking method
CN105733666B (en) Method for treating catalytic cracking slurry oil
RU2170755C1 (en) Method of processing of secondary heavy hydrocarbon materials
CN206279156U (en) A kind of biological heavy oil atmospheric cracking device
US2198388A (en) Process for producing oils free of asphalt
US1367828A (en) Pbocess of distilling and cracking petroleum and analogous oils
CN106147837B (en) Heavy oil modifying and viscosity reducing method and application
US1861956A (en) Process for decomposing organic materials
RU2686921C1 (en) Method of producing bitumen binder for roofing materials
US1903749A (en) Art of cracking and distilling fuels

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190210