Установка производства нефтяного битума

 

Назначение

Битумная установка предназначена для производства битума различных марок из гудрона, поступающего с установок АВТ. Основным процессом производства битумов является окисление, продувка гудронов воздухом в вертикальном цилиндрическом сосуде — колонне окисления.

Принцип получения основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах, приводящих к повышению концентрации асфальтенов.

Сырье и продукты

В качестве сырья для производства различных марок битумов могут выступать:

1. Гудроны с установок АВТ
2. Металлизированная фракция с установок вакуумной перегонки мазута (ВТ)
3. Смесевые экстракты с производства масел.

Продуктами битумной установки могут быть:

1. Дорожные битумы марок БНД-60/90, БНД-90/130
2. Кровельный битум марки БНК-40/180
3. Битум строительный марки БН 90/10

Технологическая схема

 

Производство  дорожного (БНД-60/90, БНД-90/130) и кровельного битума (БНК-40/180)

Марка выходного продукта зависит от  температуры в зоне реакции, которая может составлять от 150-280°С  и времени протекания реакции от 3-7 часов.

 

Гудрон подается специализированным поршневым насосом в среднюю часть окислительной колонны. Заполнение колонны поддерживается на уровне 70% от объема аппарата. Воздух прокачивается компрессором через опускную трубу, которая проходит по всей длине аппарата, где нагревается отходящим продуктом.

Далее, воздух поступает в маточник, который равномерно распределяет воздух по сечению колонны. При контакте сырья с техническим воздухом происходит реакция окисления.

Легкие компоненты, такие как окись углерода, азота, водяной пар и другие примеси, поднимаются вверх колонны, откуда через шлемовую трубу выводятся в сепаратор, где разделяются на газообразную и жидкую фазы.

Жидкая фаза, черный соляр, который составляет не более 2 % объема от общей продукции, насосами откачивается с установки в товарно-сырьевой цех (ТСЦ).

Газообразная фаза дожигается в котле-утилизаторе.

Битум, по окончанию реакции, выводится с низа колонны и прокачивается через погружные холодильники поршневым насосом.

Часть охлажденного битума возвращается обратно в колонну в качестве рециркулята. А балансовое количество продукта поступает в емкости хранения, с последующей отгрузкой на автомобильный и железнодорожный транспорт.

Производство строительного битума марки БН-90/10

Для производства битума нефтяного марки БН-90/10, используется следующая схема: технологический воздух также подается в окислительную колонну через опускную трубу, а сырье подается в тройник смешения, который находится в шлемовой части колонны.

В тройнике смешения гудрон смешивается с частью не прореагировавшего битума, который выносится газами окисления из окислительной колонны.

При данной схеме производства колонна поддерживается полностью заполненной. Затем, смесь по линии перетока поступает в выносную емкость сепарации, где происходит разделение газожидкостной смеси на газовую и жидкую фазы.

Газовая фаза поступает в нефтегазовый сепаратор, в котором происходит отделение унесенного черного соляра от газов окисления, окиси углерода, азота, водяного пара и других примесей.

Жидкая фаза, черный соляр, откачивается насосом в товарно-сырьевой цех. А газ направляется на дожиг в котел-утилизатор.

Смесь гудрона и битума, из выносной емкости сепарации прокачивается насосами через погружные холодильники, откуда подается в качестве рециркулята в окислительную колонну.

Битум с низа окислительной колонны откачивается насосами в погружные холодильники, после чего поступает в емкости хранения с последующей отгрузкой потребителю.

Принципиальное отличие схемы производства строительного битума, в том, что соотношение сырья к рециркуляту составляет 1:5, то есть объем рециркулята в 5 раз больше объема поступающего сырья. Таким образом увеличивается количество воздуха на окисление и время его контакта с сырьем.

Битумно-эмульсионные установки

Это установки, производящие не битум, а битумные эмульсии. Часто они изготавливаются в компактном исполнении. При производстве битумной эмульсии в качестве добавок применяют СБС модифицированный битум и латекс. Их дозировка требует специального оборудования так как, например, латексу свойственно образование сгустков в трубах и насосах, благодаря чувствительности к сдвиговой деформации.

На фоне дорожного битума, битумная эмульсия может обеспечить:

• Полноценное сцепление материала с основанием за счет электростатического взаимодействия заряда катионной битумной эмульсии и отрицательного заряда основания дорожной поверхности.
• Растекание по поверхности и заполнение всех неровностей и пор, так как по уровню текучести битумная эмульсия очень близка к воде.
• Битумная эмульсия может разливаться даже на увлажненную поверхность.
• Более низкую энергозатратность, так как нет надобности поддерживать высокую температуру материала.
• Безопасность применения, так как битумная эмульсия используется при температурах от 30 до 70 градусов Цельсия.
• Технология производства эмульсий дает возможность варьировать показатели качества, которые необходимы для отдельных видов работ.

 

Материальный баланс

Материальный баланс производства битума марки БНД-60/90

Продукты	% на сырьё	% на нефть	т/год	т/час
Пришло:
гудрон	100,000	5,500000	330000	40,4412
кислород	0,500	0,027500	1650	0, 2022
Итого	100,500	5,527500	331650	40,6434
Получено:
битум	97,000	5,335000	320100	39,2279
газы	2,750	0,151250	9075	1,1121
чёрный соляр	0,750	0,041250	2475	0,3033
Итого	100,500	5,527500	331650	40,6434

 

Достоинства и недостатки

Недостатки

1. высокий расход греющего пара на прогрев продуктово-сырьевых трубопроводов и емкостей из-за особенности застывания в них битумных смесей. Особенно эта проблема актуальна в зимний период эксплуатации.
2. неприспособленность таких установок к выпуску композиционных битумных смесей, модифицированных полимерами
3. невысокая производительность установок от 200 до 500 тыс. т/год.

Достоинства

1. возможность стабилизации теплового режима окисления за счет изменения температуры сырья, поступающего в колонны.
2. применение компрессоров низкого давления.
3. возможность широкой степени автоматизации и легкость управления процессом.
4. простота конструктивного исполнения.