Практическая работа
Изучение технологического процесса производства нефтяных битума
Технологическая схема производства битума
Принципиальная технологическая схема установки получения окисленного битума с реакторами колонного и змеевикового типа: 1 — теплообменник; 2 — окислительная колонна; 3 — компрессор; 4 — кран; 5 — сепаратор смешения; 6 — печь; 7 — смеситель; 8 — змеевиковый реактор; 9 — сепаратор; 10 — вентилятор; 11 — испаритель; I — сырье; II — сжатый воздух; III — воздух на охлаждение змеевикового реактора; IV — битум; V — черный соляр; VI — газы в печь; VII — водяной пар; VIII — вода IX — топливный газ; X — дымовые газы
Если исходное сырье I поступает из резервуаров, то для его нагрева на установке имеется трубчатая печь 6. Если же оно поступает в горячем виде непосредственно с атмосферно-вакуумной трубчатой установки (АВТ), то сырье I вводят в реакторы, минуя печь. В реактор колонного типа 2 вводят непрерывно сырье I (с температурой 140 - 200 °С), сжатый компрессором 3 воздух II и битум-рециркулят. В верхнюю часть колонны для регулирования температурного режима и для понижения концентрации кислорода подают водяной пар VII и воду VIII. Окисление сырья в колонне осуществляется в барботажном режиме при температуре 240 - 270 °С.
Поток сырья I, направляемый в реакторы змеевикового типа 8, сначала поступает с температурой 260 - 270 °С в смеситель 7, где смешивается со сжатым воздухом II и битумом-рециркулятом, затем направляется в змеевиковый реактор 8. Процесс окисления сырья кислородом воздуха начинается в смесителе 7 в пенном режиме и продолжается в змеевике реактора 8. Для съема тепла экзотермической реакции окисления в межтрубное пространство реактора вентилятором 10 подается воздух III. Смесь продуктов окисления из реактора 8 поступает в испаритель 11, в котором газы отделяются от жидкости. Отработанный воздух, газообразные продукты окисления, пары нефтепродуктов и воды направляются из испарителя 11 через конденсатор-холодильник 1 в сепаратор 9. Из верхней части сепаратора 9 неконденсирующиеся газы VI и пары направляются в печи дожита. Конденсат, так называемый черный соляр V, используется как компонент котельного топлива. Целевой продукт установки (битум IV) после охлаждения направляется в приемники-битумораздаточники.
2. Пользуясь данными составьте таблицу характеристика сырья и готовой продукции.
| Наименование сырья, готовой продукции | ОСТ, ТУ, СТО, СТП | Показатели качества, подлежащие проверке | Норма ОСТ, ТУ, СТО, СТП |
| Сырье | |||
| Гудрон | СТО ПР 7-2010 | 1.Вязкость условная при 80 °С, определяемая вискозиметром с отв. 5 мм, с, не менее для гудрона АВТ-4,5 для гудрона АВТ-1,2 2. Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже 3. Плотность при 20°С, кг/м3 | не нормируется, определение обязательно |
| Асфальт | СТО ПР 8-2009 | 1. Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 2. Температура размягчения, (КИШ), °С, не ниже | |
| Слоп | СТП ПР 41-2010 | 1.Температура вспышки, определяемая в открытом тигле, °С, не ниже 2.Вязкость условная, определяемая вискозиметром с отверстием 5 мм при 80 °С, с, не менее | 4,0 |
| Экстракты (остаточный экстракт) | СТП ПР 11-2010 | 1.Плотность при 20 °С, кг/м3, не менее 2.Массовая концентрация фенола, мг/дм3, не более 3.Содержание воды | отсутствие |
| Вспомогательные материалы | |||
| Топливо дизельное прямогонное | СТО ПР 33-2008 | 1. Фракционный состав, °С 2. Температура вспышки в закрытом тигле, °С 3. Температура застывания, °С 4. Массовая доля серы, % | не нормируется, определение обязательно |
| Реагенты | |||
| Модификатор Элвалой- 4170 | По спецификации фирмы-поставщика | ||
| Продукты | |||
| Сырье для производства нефтяных дорожных битумов (СБ): СБ высшего сорта СБ первого сорта | ТУ 0258-100-00148636-99 с изм.1 | 1.Вязкость условная при 80 °С, с диаметром отверстия 5 мм, сек, в пределах 2.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 3.Массовая доля воды 4.Плотность при 20 °С, г/см3, в пределах 5.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 1.Вязкость условная при 80 °С, с диаметром отверстия 5 мм, сек., в пределах 2.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 3.Массовая доля воды 4.Плотность при 20 °С, г/см3, в пределах 5.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже | 15-40 следы 0,970-0,990 41-60 следы 0,980-1,000 |
| Сырье для производства кровельных битумов: Марка А Марка Б | ТУ 0258-125-00151807-2005 | 1.Вязкость условная по вискозиметру с отверстием 5 мм при 80 °С, с, в пределах 2.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 3.Массовая доля воды 1. Вязкость условная по вискозиметру с отверстием 5 мм при 80 °С, с, в пределах 2.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 3.Массовая доля воды | 5-15 следы 16-30 следы |
| Битумы нефтяные строительные (БН): БН 70/30 БН 90/10 | ГОСТ 6617-76 с изм. 1-5 | 1. Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С 3. Растяжимость при 25 °С, не менее 4. Растворимость, %, не менее 5. Изменение массы после прогрева, %, не более 6. Температура вспышки, °С, не ниже 7. Массовая доля воды 1. Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С 3. Растяжимость при 25 °С, не менее 4. Растворимость, %, не менее 5. Изменение массы после прогрева %, не более 6. Температура вспышки, °С, не ниже 7. Массовая доля воды | 21-40 70-80 3,0 99,50 0,50 Следы 5-20 90-105 1,0 99,50 0,50 следы |
| Битум нефтяной дорожный вязкий (БНД): БНД 90/130 БНД 60/90 | ГОСТ 22245-90 с изм. 1 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С при 0 °С, не менее 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 3. Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 4. Температура хрупкости, °С, не выше 5.Температура вспышки, °С, не ниже 6. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 7. Индекс пенетрации 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С при 0 °С, не менее 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 3. Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 4. Температура хрупкости, °С, не выше 5.Температура вспышки, °С, не ниже 6. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 7. Индекс пенетрации | 91-130 4,0 минус 17 от - 1,0 до + 1,0 61-90 3,5 минус 15 от - 1,0 до + 1,0 |
| Битумы нефтяные кровельные (БНК): БНК 40/180 БНК 45/190 | ГОСТ 9548-74 с изм.1-5 | 1.Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С 3.Растворимость в толуоле или хлороформе, %, не менее 4.Изменение массы после прогрева, %, не более 5.Глубина проникания иглы при 25 °С в остатке после прогрева, % от первоначальной величины, не менее 6.Температура вспышки, °С, не ниже 7.Массовая доля воды, не более 1.Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С 3.Растворимость в толуоле или хлороформе, %, не менее 4.Изменение массы после прогрева, %, не более 5.Глубина проникания иглы при 25 °С в остатке после прогрева, % от первоначальной величины, не менее 6.Температура вспышки, °С, не ниже 7.Массовая доля воды, не более 8.Массовая доля парафина, %, не более 9.Индекс пенетрации | 160-210 37-44 99,50 0,80 Следы 160-220 40-50 99,50 0,80 следы 5,0 от 1,0 до 2,5 |
| Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе полимеров типа Элвалой: ПБВЭ 60/90 | СТО 00148636-019-2008 с изм. 1 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С, в пределах при 0 °С, не менее 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 3.Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 4.Температура хрупкости, °С, не выше 5.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 6. Сцепление с эталонным песком 7. Физико-механические свойства ПБВЭ после прогрева при 163 °С в слое 4 мм в течение 5 ч: - изменение массы, %, не более - остаточная пенетрация при 25 °С, %, не менее, - изменение температуры размягчения, °С, не более - изменение температуры хрупкости, °С, не более | 61-90 минус 23 по контрольному образцу №2 0,5 |
| Битум нефтяной дорожный улучшенный: БНДУ 60/90 | СТО 00148636-001-2005 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С при 0 °С, не менее 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 3.Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 4.Температура хрупкости, °С, не выше 5. Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 6. Индекс пенетрации 7. Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 8.Сцепление с эталонным песком | 61-90 3,5 минус 20 от - 1,0 до + 1,0 по контрольному образцу №2 |
| Битум нефтяной дорожный вязкий компаундированный БНДК 90/130 | ТУ 0256-113-00148636-2001 с изм.1 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм: при 25 °С при 0 °С, не менее 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 3.Растяжимость, см, не менее: при 25 °С при 0 °С 4.Температура хрупкости, °С, не выше 5.Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже 6.Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 7.Индекс пенетрации | 91-130 4,0 минус 23 от -1,0 до + 1,0 |
3. Аналитический контроль производства
| Наименование стадии процесса, анализируемый продукт | Контролируемые показатели | Нормативные документы на методы измерений (испытаний, контроля анализов) | Норма | Частота контроля |
| Смесь гудронов с АВТ | Вязкость условная при 80 °С, определяемая вискозиметром с отверстием 5 мм, с, в пределах | ГОСТ 11503 | - | Через каждые 6 часов и по требованию |
| Смесь сырьевых компонентов | Вязкость условная при 80 °С, определяемая вискозиметром с отверстием 5 мм, с, в пределах | ГОСТ 11503 | - | Через каждые 6 часов и по требованию |
| Окисление смеси сырьевых компонентов до нужной марки | ||||
| Битум нефтяной дорожный вязкий - БНД 90/130 - БНД 60/90 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах: - БНД 90/130 - БНД 60/90 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже - БНД 90/130 - БНД 60/90 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 91-130 61-90 | Каждые 6 часов и по требованию |
| Битум нефтяной дорожный вязкий компаундированный БНДК 90/130 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 91-130 | По требованию |
| Битумы нефтяные дорожные улучшенные - БНДУ 60/90 - БНДУ 90/130 | 1.Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм, в пределах: - БНК 40/180 - БНК 45/190 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, в пределах: - БНК 40/180 - БНК 45/190 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 160-210 160-220 37-44 40-50 | По требованию |
| Окисление смеси сырьевых компонентов до нужной марки | По мере заполнения буллитов | |||
| Битум нефтяной дорожный вязкий - БНД 90/130 - БНД 60/90 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах: - БНД 90/130 - БНД 60/90 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже: - БНД 90/130 - БНД 60/90 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 91-130 61-90 | |
| Битум нефтяной дорожный вязкий компаундированный БНДК 90/130 | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 91-130 | По требованию |
| Битумы нефтяные дорожные улучшенные - БНДУ 60/90 - БНДУ 90/130 | 1. Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах: - БНДУ 60/90 - БНДУ 90/130 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже: - БНДУ 60/90 - БНДУ 90/130 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 61-90 91-130 | По требованию |
| Битумы нефтяные кровельные - БНК 40/180 - БНК 45/190 | 1. Глубина проникания иглы при 25 °С, 0,1 мм, в пределах - БНК 40/180 - БНК 45/190 2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С, в пределах - БНК 40/180 - БНК 45/190 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 160-210 160-220 37-44 40-50 | По требованию |
| Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе полимеров типа Элвалой | 1.Глубина проникания иглы, 0,1 мм при 25 °С, в пределах - 60/90 - 90/130 2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже - 60/90 - 90/130 | ГОСТ 11501 ГОСТ 11506 | 61-90 91-130 | По требованию |
| Сырье для производства нефтяных дорожных битумов | Вязкость условная по вискозиметру с отверстием 5 мм при 80 °С, с - СБ высшего сорта - СБ первого сорта | ГОСТ 11503 | 15-40 41-60 | По требованию |
| Сырье для производства кровельных битумов | Вязкость условная по вискозиметру с отверстием 5 мм при 80 °С, с - марка А - марка Б | ГОСТ 11503 | 5-15 16-30 | По требованию |
| Газы окисления после колонн К-1, К-6 и сепараторов С-1, С-2 | Объёмная доля кислорода, %, не более | ГОСТ 14920 |