Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > машиностроение
Название:
Процесс каталитического окисления нефтяных битумов

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: машиностроение

Цена:
12 руб



Подробное описание:

Содержание

 

стр.
Аннотация 5
Введение 8
1 Литературный обзор 10
1.1 Обзор периодических изданий 10
1.2 Новшество, вводимое в проект 17
2 Патентный поиск 25
3 Технико-экономическое обоснование метода производства 32
4 Технологическая часть 33
4.1 Кинетика окисления нефтяного сырья 33
4.2 Физико-химические основы процесса ректификации 34
4.3 Принципиальная блок-схема получения битумов 37
4.4 Характеристика сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции 37
4.5 Описание технологической схемы 44
4.6 Нормы технологического режима 47
5 Расчетная часть 54
5.1 Материальный баланс вакуумной ректификационной колонны 54
5.2 Материальный баланс окислительной колонны 55
5.3 Тепловой баланс вакуумной колонны 58
5.4 Тепловой баланс окислительной колонны 68
5.5 Конструктивный расчет вакуумной колонны 71
5.6 Конструктивный расчет окислительной колонны 74
5.7 Расчет и выбор вспомогательного оборудования 81
5.8 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования 83
6 Управление, контроль и автоматизация технологического процесса 90
7 Экономическая часть 94
7.1 Расчет мощности производства 94
7.2 Расчет затрат на сырье и материалы 94
7.3 Расчет энергозатрат 95
7.4 Расчет численности промышленно-производственного персонала 95
7.5 Расчет годового фонда рабочего времени одного работающего 98
7.6 Расчет заработной платы основных и вспомогательных рабочих 99
7.7 Расчет заработной платы административного и управленческого персонала 103
7.8 Расчет величины амортизационных отчислений 103
7.9 Расчет цеховых расходов 105
7.10 Расчеты себестоимости продукции 105
7.11 Расчет основных технико-экономических показателей 106
7.12 Технико-экономический вывод 107
8 Охрана труда 109
9 Охрана окружающей среды 114
9.1 Выбросы в атмосферу, сточные воды и твердые отходы, методы обезвреживания и утилизации 114
Заключение 117
Список используемых источников 118

Аннотация

 

В данном дипломном проекте подробно разобран процесс каталитического окисления нефтяных битумов. Раскрыты теоретические основы процесса, описаны преимущества ректификации под вакуумом.
В проекте осуществлена разработка технологической схемы установки производства битумов, основное назначение которой производство битумов различных марок. Сырьем для производства битумов являются продукты вакуумной перегонки мазута. Так же произведен расчет ректификационной и окислительной колонн, подбор вспомогательного оборудования с учетом практических данных работы Московского и Павлодарского нефтеперерабатывающих заводов.
В проекте предусмотрена схема автоматизированной системы управления процессом, выполнен расчет технико-экономических показателей установки производства битумов, учтены требования по охране окружающей среды и технике безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abstract

 

In given degree project in detail parsed process an division of fuel oil on separate factions. Reveal open theoretical bases of process, is described advantages the division under vacuum.
In project is realized development of technological scheme of installing the production of bitumen’s, main purpose which production of bitumen’s of different marks. Raw material for production of bitumens are products of vacuum distillation of fuel oil. It is in the same way made calculation underbar and oxidizing of pillars, selecting the accessory with provision for practical the data of work Moscow and Pavlodarsky oil processing plants.
In project is provided scheme automated managerial system by process, is executed calculation of technical-economic factors of installing the production of bitumen’s, is taken into account requirements on guard surrounding ambiences and safety.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


TYCIНIКТЕМЕ

 

Мына диплом жобасында мазут ректификация процесiнiн жеке фракцияга болiнгенi толык талкыланган. Процесстiн теориялык негедi ашылган, вакууммен жасалган ректификациянын артыкшылыгы корсетiлген.
Жобада кондыргы битум ондiрiсiнiн технология сызбасы жузеге асырылган, онын негедi ,битумнын неше т рлi маркасын шыгару.Битум ондiрiстiн шыкi заты - вакуум перегонкадан шыкан заттар. Москва мен Павлодар м най ондеу зауыттардын есен ж ргизген ж мыстары бойынша ректификациялык ж не окислительный колонналардын есебi, комекшi жабдыктары iрiктелген.
Жобада процесс баскаруы автоматика ж йесiнiн сызбасы корсетiлген, битум ондiрiсiнiн технико-экономикалык корсеткiнi есебi жасалган, айналадагы ортаны коргауга, кауiпсiздiк техникасын сакталуына койылган талаптареске алынган.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Введение

 

Битум с давних пор является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. Это первый продукт из нефти, который использовал человек.
Природные битумы и асфальты, добываемые в районах нефтяных месторождений, использовали в качестве связующих, антисептических, противокоррозионных и водопроницаемых материалов, для строительства зданий и башен, водопроводных и водосточных каналов, туннелей, зерно- и водохранилищ, дорог, в судостроении. Битумами покрывали хранилища для зерна, скрепляли плиты стен и полов в храмах, их применяли в медицине и для мумификации трупов. Консервирующее свойство битумов обусловлено их высокой водо- и воздухонепроницаемостью. С развитием нефтяной промышленности возросла переработка асфальтосмолистых нефтей, увеличилось производство и улучшилось качество битумов, которые вытеснили природный асфальт, но добыча последнего продолжается до сих пор.
В настоящее время области использования битумов чрезвычайно широки. Достаточно назвать дорожное строительство, изготовление кровельных материалов, применение в лакокрасочной и кабельной промышленности, строительство зданий и сооружений, прокладку трубопроводов, а также для защиты от радиоактивных излучений.
Потребление битумов во всех странах мира непрерывно возрастает. Ведущее место занимает США, где потребление битумов почти в два раза больше, чем в европейских странах. Такое потребление битумов в США и западноевропейских странах объясняется разветвленностью сети дорог и большой нагрузкой автотранспорта. Например, на 1 млн. населения протяженность дорог в США и Канаде составляет около 23 тыс. км, что в 3,5 раза больше, чем в ФРГ. Производство битумов на душу населения в нашей стране меньше, чем в Японии и Франции примерно от 1,3 до 1,5 раза, Бельгии, Швейцарии, Норвегии и Голландии – от 1,6 до 1,7 раза, ФРГ и Австрии в два раза, Канаде в 5,5 раза и США в 3,9 раза. Доля дорожных покрытий с применением битума в странах СНГ составляет от 93 до 95 процентов всех усовершенствованных покрытий и лишь от трех до пяти процентов падает на покрытия с применением цементобетона.
В наибольшем объеме выпускаются дорожные битумы, которые подразделяются на вязкие (ГОСТ 22245-76), предназначенные для выполнения основных дорожно-строительных работ, и жидкие (ГОСТ 11955-74), предназначенные для удлинения сезона дорожного строительства. Далее по количеству потребления битумов идет кровельная промышленность, и кровельные битумы (ГОСТ 9548-74) подразделяются на пропиточные (для пропитки кровельной основы) и покровные (для создания покровного слоя). Значительная доля битумов используется в строительных работах; это - строительные битумы (ГОСТ 6617-76). Кроме того, выпускают высокоплавкие мягчители (ГОСТ 781-78) для резинотехнической и шинной промышленности, Специальные битумы (ГОСТ 21822-76) для лакокрасочной, шинной и электротехнической отраслей промышленности, изоляционные битумы (ГОСТ 9812-74) для изоляции трубопроводов и битумы для заливочных аккумуляторных мастик (ГОСТ8771-76).
Сырьем для производства битумов являются продукты вакуумной перегонки мазута. Мазут на первой стадии производства поступает в блок вакуумный.
Основное назначение блока вакуумной перегонки мазута – получение гудрона (фракция более 5000С), сырья для производства битумов окислением кислородом воздуха в окислительных колоннах.
Для повышения термической стабильности продуктов и улучшения ректификации мазута, процесс проводится под вакуумом (остаточное давление от 35 до 100 мм рт.ст.) с подачей перегретого пара в нижнюю часть вакуумной колонны.
Битумы хранят в специально оборудованных резервуарах и раздаточниках.
Существует несколько способов разлива, упаковки, погрузки и транспортирования битумов. Они определяют экономику битумного производства. Наиболее удобны для транспорта битумы в жидком виде.
Для перевозки битума в жидком виде на небольшие расстояния (до 350 км) с доставкой к месту потребления используют автобитумовозы. Это удобно для потребителей, не имеющих железнодорожных путей. Битумы транспортируют также и на специально оборудованных морских и речных судах. Высокоплавкие битумы формуют и перевозят в крафт-бумажных мешках. Транспортируется битум и размельченным или превращенным в «муку». Для подогрева и расплавления холодного битума пользуются различным оборудованием в зависимости от условий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1 Литературный обзор

 

1.1 Обзор периодических изданий


Методы производства нефтяных битумов. Основным сырьем для производства битумов в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудрон асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций. Использование природных битумов крайне незначительно.
Производство нефтяных битумов осуществляют разными способами: продувкой гудронов воздухом, перегонкой мазутов с глубоким отбором дистиллятов, деасфальтизацией гудронов пропаном. Широко применяют также компаундирование продуктов различных процессов.
Каждый из процессов имеет свои особенности, заключающиеся в неодинаковой степени решенности характерных проблем, к числу которых нужно отнести уровень энергетических, материальных и трудовых затрат, а также соответствие требованиям экологии и охраны труда. Свойства битумов зависят как от технологии производства, так и от природы исходной нефти, Это позволяет получать битумы, различающиеся по качеству и пригодные для применения в разнообразных областях.
Потенциальная возможность получения высококачественных битумов из нефтей разной природы (сернистых или парафинистых) реализуется лишь при правильном определении не только вклада того или иного процесса в общую технологическую схему производства, но и последовательности их проведения.
В процессах вакуумной перегонки и деасфальтизации получают остаточные и осажденные битумы. Главное назначение этих процессов - извлечение дистиллятных фракций для выработки моторных топлив и деасфальтизации - подготовка сырья для масляного производства. В то же время побочные продукты этих процессов - гудрон перегонки и асфальт деасфальтизации - соответствуют требованиям на битум или их используют в качестве компонентов сырья при производстве окисленных битумов.
Основным процессом производства битумов в нашей стране является окисление - продувка гудронов воздухом.
Получать битумы можно также воздействуя на гудрон селеном либо теллуром - элементами, входящими в ту же четвертую группу периодической системы элементов Менделеева, что кислород и сера.
Ближайшим аналогом кислорода является сера, поэтому химическое воздействие серы на сырье и битумы подобно действию кислорода воздуха. Процесс обработки нефтяных остатков серой был впервые освещен еще в 1866 г. Нефтяные остатки месторождений Лимы и Огайо, с содержанием серы от 20 до 25 процентов массовых, нагревали при температуре несколько ниже температуры кипения серы до тех пор, пока не прекращалось выделение газа. Получаемый при этом продукт по физическим свойствам был близок к окисленным битумам. Он мало чувствителен к изменениям температуры, обладает недостаточной растяжимостью. Осерненные твердые битумы в виде порошка рекомендуются для использования в качестве мягчителей [6].
Пластические свойства, придаваемые битуму серой, быстро теряются, и происходит превращение пластического материала в кристаллический. Для придания битуму большей прочности и упругости были предложены и описаны процессы обработки битумов следующими реагентами в смеси с серой: сульфидом железа, кислородом и сульфидами или оксидами фосфора и др.
Добавление к битуму вместо свободной серы полиметилентетрасульфида сопровождается также возрастанием пенетрации и понижением температуры хрупкости (по Фраасу). Однако пластические свойства полимера сохраняются значительно дольше. Недостатком простых ор¬ганических полисульфидов является их низкая стойкость к действию высоких температур, имеющих место при обычном использовании битумов. Себестоимость осерненного битума оказалась высокой, так как расход серы составил от 20 до 25 процентов. Поэтому производство осерненного битума не получило широкого распространения.
При обработке сырья серой выделяется значительное количество сероводорода и летучих сернистых соединений, в готовом битуме остается лишь небольшое количество серы. По-видимому, сера, отнимая водород, превращает простые связи в двойные, а затем образовавшиеся ненасыщенные соединения полимеризуются [6].
В соответствии со способами производства битумы разделяют на окисленные, остаточные, осажденные и компаундированные. Классифицируют битумы и по областям применения.
Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия, причем доля, битумов, полученных в аппаратах непрерывного действия, - более экономичных и простых в обслуживании - постоянно увеличивается. Среди аппаратов непрерывного действия наиболее эффективными являются пустотелые колонны с разделенными секциями реакции и сепарации прореагировавших фаз.
Анализ просмотренных патентов и литературы показывает, что окисление сырья кислородом воздуха имеет очевидные преимущество.
При помощи окисления кислородом воздуха не возникают проблемы с утилизацией вредных газов и угрозой загрязнения окружающей среды. Этот способ экономичен, прост и удобен в использовании. Именно по этому окисление кислородом воздуха получило широкое распространение и дальнейшие использование в технологиях получения нефтяных битумов.
Области применения нефтяных битумов. Благодаря широким диапазонам различных свойств битумов (тепло- и морозостойкость, пластичность, адгезионно-когезионные свойства, погодостойкость, стойкость к агрессивным средам, высокие диэлектрические свойства и др.) и низкой стоимости их весьма широко используют в строительстве, промышленности и сельском хозяйстве. Наибольшая потребность в битумах отмечается в период с июня по октябрь, когда усиленно ведутся строительство и ремонт дорожных и других покрытий (в период с декабря по март потребность в битумах более чем в три раза ниже по сравнению с летим периодом).
Значение битума в производстве дорожных покрытий первостепенно. Такие покрытия обеспечивают прочность, безопасность и в пределах от 2 до 2,5 раза дешевле, чем бетонные. Более 70 процентов выпускаемых битумов – дорожные, половина используется с разжижителями без подогрева. Применение битумов различных марок в России в зависимости от способа строительствам дорожных покрытий приведено ниже:
Поверхностная обработка: БГ-35/40, БГ-40/70, БГ-70/130, СГ-25/40, СГ-40/20, СГ-70/Ш, СГ-130/200, МГ-70/130, М Г-130/200, БНД-130/200, БНД-200/300. БН-130/200. БН-200/300.
Пропитка: БНД-130/200, БНД-90/130, БН-130/200, БН-90/130.
Смешение в асфальтосмесителе: БГ-40/70, БГ-70/130, СГ-40/70, СГ-70/130, МГ-40/70, МГ-70/130, БНД-60/90. БНД-40/60, БН-60/90.
Машинное смешение на строящейся дороге: БГ-25/40. БГ-40/70, БГ-70/130, БГ-130/200, СГ-25/40. СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200, МГ-25/40, МГ-40/70, МГ-70/130.
Для обеспыливания дорог служат вяжущие материалы следующих марок: при сильнозапыленной поверхности-БГ-130/200, СГ-130/200, и МГ-130/200; при малозапыленной поверхности-БГ-40/70, СГ-70/130 и МГ-70/130.
Жидкие нефтяные дорожные битумы представляют собой остаточные продукты полутвердой и жидкой консистенции. Подобные битумы получают также разжижением вязких битумов нефтью и нефтепродуктами. Высокосмолистые тяжелые нефти - это естественные жидкие битумы. Использование жидких битумов позволяет исключить высокотемпературные процессы, использовать различные способы обработки минеральных материалов и продлить сезон строительных работ. Из дорожного покрытия, включающего жидкие битумы, с течением времени под действием кислорода воздуха, солнечных лучей, адсорбции каменным материалом или грунтом и других факторов испаряются низкокипящие - фракции и уплотняются высокомолекулярные соединения. Прочность и долговечность дорожных покрытий зависят не только от свойств битума, но также и от применяемых минеральных матери¬алов и от технологии приготовления и укладки битумоминеральной смеси. Поэтому повышение требований к качеству нефтяных дорожных битумов должно сопровождаться улучшением технологии дорожного строительства [1].
Как водозащитные средства битумы применяют очень давно. Они водонепроницаемы и устойчивы к разрушению при низких температурах, нетоксичны и могут безопасно применяться для покрытия хранилищ питьевой воды и облицовки труб водоснабжения. Битумы широко применяют в гидротехнических сооружениях, в частности для предотвращения просачивания воды в водопроницаемые породы и предохранения от оползней берегов и каналов.
Гидроизоляционный материал получают смешением битума с минеральным наполнителем. Покрытия из такого материала гарантируют долговременную защиту от протекания воды в бассейнах, водохранилищах, плотинах, дамбах, склонах побережий рек, морей, каналов, гаваней, портов. Смесь обладает также достаточной прочностью при действии нагрузок и имеет низкую стоимость по сравнению с другими материалами. Затраты на гидросооружения с применением битумных материалов быстро окупаются. Битумные смеси используют и при строительстве молов и волнорезов. При оседании мола покрытие деформируется, но не растрескивается. Впрыскивание в почву специальных битумных эмульсий, содержащих коагулирующие агенты замедленного действия, позволяет создавать влагонепроницаемые участки в требуемом месте и на заданной глубине.
Для гидроизоляции применяют дорожные битумы пенетрацией от 20 0 до 45 0,1 мм, а также окисленные битумы пенетрацией от 85 до 40 0,1 мм - в специальных случаях. Широко используют каменноугольный пек или смесь битума с масляной фракцией в качестве разжижителя. Для обкладки ирригационных каналов применяют битумы и, окисленные в присутствии пентаоксида фосфора и имеющие высокую пластичность при низких температурах. Водонепроницаемая футеровка готовится из от 25 до 75 частей полипропиленового волокна и от 75 до 25 частей эмульсии, содержащей битум пенетрацией (от 100 до 120)∙0,1 мм при 25 °С (от 50 до 70 процентов массовых .), воду ( от 25 до 50 процентов массовых ) и эмульгатор от 0,1 до 4,0 процентов массовых .
Для гидроизоляции транспортных сооружений - тоннелей и мостов - можно получать специальные тепло- и морозостойкие битумы из следующего сырья: ухтпластбит - окислением остатков тэбукской нефти; пластбит I и пластбит II - низкотемпературным окислением остатков прямой перегонки специальных малопарафинистых и малосернистых нефтей Украины с компаундированием и без него; гидроизоляционный нефтяной битум с повышенным интервалом пластичности - окислением смеси прямогонного гудрона с мазутом специальных смолистых малосернистых нефтей месторождений Азербайджана.
Показана возможность получения гидроизоляционных битумов из западносибирских и восточных сернистых нефтей путем окисления смеси гудрона с тяжелой масляной фракцией (от 400 до 500 °С) при температуре не выше 250 °С. Окисляемое сырьё – смесь должна иметь условную вязкость при 80 °С не выше 10 с при диаметре сгонного отверстия вискозиметра 5 мм. Например, сырьё состоит из смеси 60 процентов (масс.) гудрона с температурой размягчения 27 °С и 40 процентов (масс.) фракции от 400 до 500 °С, вязкостью при 100 °С 8,9 мм2/с и обладает условной вязкостью 7,8 с при 80 °С и температурой вспышки 246 °С. Продолжительность окисления сырья в кубе периодического действия до получения пластбита I (температура окисления 250 °С, расход воздуха от 650 до 700 м3/ч для куба-окислителя полезной емкостью 130 т) составляет от 45 до 50 ч [5].
Широко применяют битумы при производстве кровельного (рубероидного) и водоизоляционного картонов - гидроизоляционных материалов для покрытия крыш промышленных, гражданских и других сооружений. Доля битума, используемого в производстве кровельных материалов, во многих странах составляет от 15 до 20 процентов от общего потребления. Технология производства названных строительных материалов примерно одинакова и может быть проиллюстрирована примером получения рубероида: на тряпичный картон, пропитанный мягким битумом, накладывают слой из окисленного битума с минеральным наполнителем. Картон выпускают рулонами стандартной ширины и листами различных конфигураций. Сборные кровельные покрытия производят в виде кровельного картона из нескольких слоев. На месте потребления такой картон пропитывают и проклеивают расплавленным битумом. Если кровельный картон используют в качестве основы для укладки шифера, его часто упрочняют, подклеивая к нему слой ткани. Ткани, пропитанные битумом, применяют в системах шахтной вентиляции и для водонепроницаемых покрытий.
Бумагу с одно- и двусторонним битумным покрытием и многослойную бумагу, склеенную битумом, иногда с тканевой прокладкой, используют для упаковки и в строительстве. Бумагу пропитанную, мягкими битумами, применяют в производстве электрических кабелей, для водозащитных покрытий и тепловой изоляции промышленных трубопроводов. Битумом пропитывают также асбестовые ткани и стеклянный войлок. В виде эмульсии его можно вводить в волокно при формовании бумаги; этот способ успешно используют при производстве тяжелых сортов картона, чтобы придать последнему водонепроницаемость.
В России повышены требования к кровельным пропиточным и покровным битумам, получаемым из специально подобранных нефтей (ромашкинской, анастасиевской, западносибирской и др.). Повышен нижний предел пенетрации и ограничен верхний, понижен нижний предел и установлен верхний предел температуры размягчения покровных кровельных битумов. Для пропиточных кровельных битумов ограничен верхний предел температуры размягчения. Для покровных кровельных битумов введён такой показатель, как температура хрупкости.
Компаундирование битумов с полимерными материалами в большинстве случаев процесс физический. Полимеры в битуме образуют новую сравнительно грубодисперсную структуру, и полимерно-битумные композиции приобретают физико-механические свойства отличные от свойств битума.
Для повышения теплостойкости и водонепроницаемости кровельного битума предложено к битуму БН-60/90 добавлять от 5 до 12 процентов массовых низкомолекулярного полиэтиленового воска. При добавлении от 7 до 10 процентов массовых этиленпропиленового полимера понижается температура хрупкости битума. Для повышения интервала пластичности кровельных битумов предложено к битуму, окисленному до температуры размягчения от 50 до 70 ºС, добавлять пять процентов массовых полиэтилена молекулярной массы 19000, что повышает температуру размягчения на 17 и 22 ºС, понижает температуру хрупкости на 13 и 17 ºС соответственно для битумов из ромашкинской и тэбукской нефтей. Погодостойкость кровельного материала повышается при добавлении к кровельному битуму 1-10 процентов массовых N-алкиламинокислоты. Огнестойкий кровельный материал получают добавлением к кровельному окисленному битуму от 2,5 до 0,5 процентов массовых асбеста, от 3 до 15 процентов массовых поливинилхлорида и от 2,5 до 15 процентов массовых триоксида сурьмы [4].
Битумы водо- и газонепроницаемы, хорошо противостоят атмосферной и химической коррозии, поэтому их применяют в качестве противокоррозионных покрытий. На основе битумных вяжущих веществ изготовляют материалы и изделия для защиты материалов от действия кислот и щелочей, кислорода воздуха при температурах 20-60 ºС. Противокоррозионным материалом покрывают металлические конструкции, находящиеся в атмосфере, в воде и земле, бетонные подземные каналы, в которых смонтированы кислотопроводы, полы в цехе, где возможен розлив серной кислоты, вентиляционные трубы и трубопроводы.
Материалы для гидроизоляционных покрытий изготавливают в виде мастик (замазок), растворов и бетонов, гидроизоляционных рулонных и листовых материалов, порошков и лаков. Мастики по способу применения делятся на горячие и холодные. Их применяют в качестве основного изоляционного слоя и в качестве приклеивающего состава при нанесении рулонных (бризола, гидроизола), стекловолокнистых и других материалов, а также как изоляционный или противокоррозионный материал при строительстве магистральных газопроводов, нефтепроводов для нефтепродуктов. Для производства мастик используют такие сорта окисленных битумов, которые дают прочный защитный покров (не плавящийся при температурах окружающего воздуха, не разрушающийся под действием слоя земли), достаточно эластичных, т.е. не растрескивающихся при ударах во время транспорта и укладки труб.
Требования на одну из мастик для защиты металлических трубопроводов следующие: плотность при температуре 15,5 ºС составляет 1200 кг/м3, температура вспышки - 315 ºС, пенетрация при температуре 25 ºС (1НЮ 5с) 5∙0,1 мм. Добавление от 0,3 до 0,5 процентов массовых поливинилхлорида, хлорида железа и других веществ, 5 процентов массовых полистирена улучшает адгезию, а введение от 1 до 5 процентов массовых эбонита повышает сопротивляемость удару. Для улучшения свойств покрытий трубопроводов при низких температурах рекомендуется пластифицировать окисленный битум добавлением от 5 до 15 процентов массовых экстракта селективной очистки фурфуролом нафтеновых масел [3].
К другим областям применения битумов можно отнести: строительство промышленных и гражданских зданий и сооружений; получение заливочных аккумуляторных мастик, электроизоляционных лент и труб, покрытий для изделий радиопромышленности, термопластических формовочных материалов, пластификаторов, кокса, смазок для прокатных станков, специальных покрытий и изделий, коллоидных растворов, применяемых при бурении нефтяных и газовых скважин; брикетирование; защита от радиоактивных излучений и от действия микроорганизмов; повышение урожайности и др.
В строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений битумы широко применяются в качестве связующего, водонепроницаемого, тепло- и звукоизолирующего материала. Природный асфальт и остаточные битумы с температурой размягчения 24, 25 и от 82 до110 ºС и пенетрацией при 25 ºС соответственно 300, от 85 до 100 и от 18 до 24∙ 0,1 мм используют для приготовления прочных и водостойких блоков, кирпичей, черепиц и плит. Мастики, состоящие из смеси тонкоизмельчённой извести или порошкообразного природного асфальта и битума, широко используют при настиле полов, кровельных покрытий и в качестве гидроизоляции. Толщина слоя мастики обычно не превышает 2,5 мм. Битум применяют для покрытия грунтов производственных помещений. Для устранения накопления статического электричества к нему добавляют порошок кокса или графита. Звукопоглощающий улучшенный прочный гибкий термопластичный материал для гашения вибраций и для заделки стыков содержит от 25 до 40 процентов массовых битума, полученного смешением в соотношении (1:3), остаточного (при tp от 49 до 54 ºC) и битума, полученного при глубокой вакуумной перегонке (при tp от 85 до 95 ºC), от 3 до 15 процентов массовых окисленного льняного масла (с вязкостью от 50 до 90 Па∙с) и от 72 до 45 процентов массовых минерального наполнителя, состоящего из асбестового волокна и тяжёлого шпата (сульфата бария).
Водостойкие материалы для упаковки получают с применением остаточного битума вязкостью от 180 до 432 мм2/с при 102 ºС и с добавлением от 2 до 25 процентов массовых бутадиен-строительного сополимера или полибутадиена и от 0 до 25 процентов массовых масел. Битумы используют для создания паро- и влагонепроницаемых барьеров при укладке нижней части фундаментов зданий и приготовления теплоизолирующих материалов, применяемых при сооружении холодильных камер и складов для хранения продуктов при низкой температуре, вагонов-холодильников. Для улучшения запаха битума, применяемого в качестве уплотнительного материала в холодильных установках, к нему добавляют от 0,15 до 5,0 процентов массовых водного раствора NaOH, Na2CO3, KOH, K2CO3, LiOH или Ba(OH)2.
Битумы для заливочных аккумуляторных мастик удовлетворяет следующим техническим требованиям (ГОСТ 8771-76): tp=105-117 ºC; П25=(10-16)∙0,1мм, растяжимость при 25 ºС более 1см, растворимость в бензоле или хлороформе более 99 процентов массовых, изменение массы после прогрева в течение 5 часов менее 1 процента массовых, температура вспышки в открытом тигле более 250 °С, содержание водорастворимых соединений менее 0,3 процентов массовых, воды-следы, индекс пенетрации более плюс четыре.
Битумы с температурой размягчения от 137 до 150 °С и отношением суммы асфальтенов и смол к маслам более 1,4 используют в качестве коллоидных нефтяных растворов при бурении нефтяных и газовых скважин. Способность противостоять фильтрации этим растворам придается добавлением к битуму, окисленному до температуры размягчения 137 °С, от 1 до 4 процентов массовых смолистого экстракта сосны и от 0,3 до 15 частей на одну часть смолистого экстракта гидроксида кальция. Применение растворов на нефтяной основе для вскрытия продуктивных пластов позволяет сохранить проницаемость призабойной зоны, увеличить дебит скважин и их нефтеотдачу. Растворами на нефтяной основе пользуются для отбора керна, чтобы сохранить его водо- и нефтенасыщенность. Анализ таких кернов дает более точное представление о характере нефтяной или газовой залежи, помогает подсчитывать их промышленные запасы. Исследования показали, что окисленные битумы с температурой размягчения 150 °С из восточных нефтей имеют оптимальные коллоидно-химические свойства, необходимые для изготовления бурильных растворов на нефтяной основе.
Битумы применяют для биологической защиты от γ-лучей и потока нейтронов при эксплуатации атомных реакторов, являющихся мощными источниками ионизирующих излучений. При облучении органических веществ γ-лучами и потоком нейтронов происходит радиолиз углеводородов. Наименее подвержены радиолизу ароматические структуры. Их присутствие также снижает радиолиз парафиновых, нафтеновых и других соединений. Остаточные и глубокоокисленные битумы, специальные и щелочные (рубраксы) битумы из малосернистых нефтей (содержащие менее 0,5 процентов массовых серы) по химическому составу и физико-химическим свойствам (включая теплофизические, механические и противопожарные) отвечают требованиям, предъявляемым к водородсодержащим материалам био¬логической защиты, применяемым при рабочей температуре до 200 °С. Облучение высокоплавких битумов (рубраксов) при 200 °С показало, что они практически устойчивы к воздействию излучения до интегрального потока 1017 бн/см2. Наиболее высокая радиационная стойкость в этих условиях у рубракса «А» Батумского нефтеперерабатывающего завода.
Длительное (до 2000 часов) тепловое воздействие до 200 °С без доступа воздуха никаких превращений в рубраксах не вызывает, компонентный состав и свойства их практически не меняются, т.е. при температуре 200 °С они термически стабильны. Битумы применяют на атомных электростанциях (низкой и средней активности) для защиты от радиоактивных излучений отходов этих электростанций.
На битумной основе изготовляют специальные покрытия. Битумную мастику, обладающую высокой растяжимостью при низких температурах, применяют для покрытия металлических крыш. Получают ее добавлением к битуму от 1 до 10 процентов массовых мелкораздробленных (от 1,5 до 4,5 мм) частиц каучука [10].
Из всего выше перечисленного мы видим, что битум является одним из важнейших компонентов, который используется человеком для благоустройства и обеспечения безопасности своей жизнедеятельности. Поэтому эта технология нуждается в дальнейшем развитии, модернизации, повышению качества и перспективному наросту производительности.


1.2 Новшество вводимое в проект


Известны различные попытки ускорить процесс окисления сырья и придать определенные свойства окисленному битуму с применением окислителей, катализаторов и инициаторов. В качестве окислителей предложено применять кислород, озон, серу, хлор, бром, йод, селен, теллур, азотную и серную кислоты, марганцевокислый калий и др. В качестве катализаторов окислительно-восстановительных реакций - соли хлороводородной кислоты и металлов переменной валентности (железа, меди, олова, титана и др.). В качестве катализаторов алкилирования, дегидратации, крекинга (переносчика протонов) предложены хлориды алюминия, железа, олова, пентаоксида фосфора и т.п., а в качестве инициаторов окисления - пероксиды и др. Добавка хлорида железа значительно понижает температуру хрупкости (до минус 21 °С по Фраасу для марки БН-90/10), при этом повышается пенетрация при 0 °С (до 30-0,1 мм для БН-90/10). Это объясняется тем, что с введением добавки в битумах возрастает содержание масел и понижается содержание смол (для марки БН-90/10 от 27 до 18 процентов) и асфальтенов (для марки БН-90/10 от 33 до 27 процентов). Сохранение высокой температуры размягчения битума объясняется увеличением молекулярной массы асфальтенов (от 2700 до 3450) и более разветвленной структурой. Кроме того, высокая теплостойкость битумов при повышенном содержании масел объясняется образованием высокомолекулярных комплексных соединений железа в битумах. При окислении в присутствии хлорида железа увеличивается выход воды и снижается выход летучих, выход целевого продукта возрастает в пределах от трех до пяти процентов. Добавка хлорида железа более 0,5 процентов массовых экономически нецелесообразна; кроме того, значительно повышается (выше нормы) содержание растворимых в воде соединений. Результаты исследований окисления гудрона из смеси татарских нефтей при температуре 250 °С, продолжительности в 1 час в присутствии 0,2, 0,4 и 0,6 процентов массовых хлорида железа с подачей воздуха 8 л/(мин*кг) представлены на рисунках 1 и 2. Было установлено уменьшение продолжительности окисления более чем в 3 раза и подтверждены результаты, полученные другими исследователями. На процесс окисления влияет способ ввода катализатора. Ввод хлорида железа по каплям в виде водного раствора вызывает вскипание гудрона, а попадание больших количеств раствора приводит к выбросу его из куба. При введении хлорида железа в гудрон, нагретый до 50 °С, выброса не наблюдается, но заметно снижается каталитический эффект добавки. Количество образующегося в процессе окисления НСl (из хлорида железа) составляет около 65 г на 1 кг хлорида железа, т. е. 6,5 процентов.

 

 

 

 

 


Рисунок 1 - Зависимость температуры размягчения tр окисленных битумов от концентрации добавки хлорида железа Сд

 

 

 

 

 

Рисунок 2 - Зависимость температуры размягчения tр окисленных битумов от продолжительности окисления τ при разной концентрации хлорида железа: 1-0,6 процента; 2-0,4 процента; 3-без добавки.

Исследования по каталитическому воздействию хлорида железа показали следующее: хлорид железа тормозит общее превращение масляных компонентов гудрона и ускоряет превращение смол; при любой глубине окисления замедляются реакции термоокислительного крекинга, уплотнения и конденсации в области любой из масляных групп и усиливаются в области любой из групп смол; хлорид железа при любой глубине окисления приводит к усиленному переходу молекул всех последующих групп в предыдущие, т. е. к интенсивному образованию менее уплотненных продуктов окисления; наиболее реакционноспособным компонентом сырья и наиболее чувствительным к изменению глубины каталитического окисления являются «бензольные» смолы; «спиртобензольные» смолы, являясь достаточно реакционноспособными, в меньшей степени подвержены влиянию хлорида железа; в присутствии хлорида железа образуются продукты окисления ароматических компонентов сырья с более короткими алкильными заместителями и с меньшим числом колец.
Для интенсификации процесса окисления сырья в битумы на Московском нефтеперерабатывающего завода был осуществлен монтаж узла подготовки и ввода катализатора на битумной установке колонного типа непрерывного действия.
Введение 0,1 процента массовых хлорида железа (FеСl3*6Н2О) уже дает положительный эффект. Водный раствор катализатора подавался плунжерным насосом в среднюю часть окислительной колонны. При этом был получен товарный битум высокого качества, производительность установки возросла на 33 процента, а при заданной производительности по сырью температура размягчения битума повысилась в пределах от 23 до 24 °С (без добавки на 12 °С), что в 2 раза больше.
Окисленные в присутствии хлорида железа битумы обладают более высокими тепло- и морозостойкостью и широким интервалом пластичности, высокой температурой размягчения при одинаковой пенетрации при температуре 25 °С и особенно при температуре 0 °С.
Проведенные совместно с МАДИ исследования образцов высоко-пористого песчаного асфальтобетона показали, что асфальтобетон на каталитически окисленном битуме обладает большой прочностью при сжатии с меньшей деформацией, повышенной стойкостью при высоких температурах летом, высокими механическими свойствами при температурах от 10 до 0 °С, соответствующих неблагоприятному осенне-весеннему периоду работы дорожных покрытий.
Из других каталитических добавок было исследовано влияние пентаоксида фосфора Р2О5. Испытания проводили на опытно-промышленной непрерывнодействующей битумной установке колонного типа; сырье-гудрон смеси татарских нефтей (tр = 39,5°С), температура непрерывного окисления 250 °С. Результаты исследования свойств полученных битумов приведены на рисунке 3.

 

 

 

 

а б в г
Рисунок 3 - Изменение свойств битума от концентрации добавки Р2О5: а -пенетрация (П); б -растяжимость (Р); в -температура хрупкости (tр); г -интервал пластичности (∆ tпл); 1 - 2,0 процента Р2О5; 2 - 1,0 процент Р2О5; 3 - без добавки

Как видно, улучшается тепло- и морозостойкость битумов: при получении битумов с tр = 90 °С пенетрация при 25°С повышается от 12 до 47∙0,1 мм, растяжимость при 25 °С от 3 до 6 см, температура хрупкости понижается от -2 до -14 °С и интервал пластичности повышается от 92 до 104 °С при добавке 2 процента массовых Р2О5; продолжительность окисления не изменилась.
Ортофосфорная кислота наиболее доступна, но по своему действию она уступает пентаоксиду фосфора. На скорость окисления влияет момент введения фосфорной кислоты (Н3РО4). Введение кислоты через 90 мин после начала окисления скачкообразно увеличивает скорость повышения температуры размягчения (на 2,4 °С в минуту), тогда как при окислении с добавкой хлорида железа (FeCl3) эта скорость составляет 0,7 °С в мин, а без добавки 0,1 °С в мин. Вслед за скачком при введении фосфорной кислоты (Н3РО4) резко снижается скорость повышения температуры размягчения, что связано с образованием вначале фосфорорганических соединений, являющихся ингибиторами процесса окисления.
Добавка смеси хлорида железа – универсального катализатора для всех видов сырья и фосфорной кислоты, придающей битуму повышенную морозо- и погодостойкость, позволяет получать битумы со свойствами лучшими, чем при применении каждой из указанных добавок. Хлорид железа в этом случае нужно подавать в момент включения воздушного дутья, а ортофосфорную кислоту - через 60 мин после начала окисления. Пенетрация при 25 °С для БНК-5 при этом увеличивается до 21∙0,1 мм, температура хрупкости понижается до мину четырех градусов цельсия, тогда как показатели при использовании только хлорида железа (FeCl3), или только фосфорной кислоты (Н3РО4) таковы: пенетрация при 25 °С 15∙0,1 и 13∙0,1 мм соответственно, температура хрупкости 2 и 0 °С соответственно.
В США имеется битумная установка использующая от 0,1 до 3 процентов массовых Р2О5, в качестве катализатора. Получаемый битум применяют для специальных целей, например для облицовки оросительных каналов.
В присутствии серы или хлора сокращается продолжительность окисления сырья в битумы. Так, при добавлении до пяти процентов массовых серы продолжительность окисления сокращается в 6 раз, при содержании хлора в сжатом воздухе до 11,2 процентов массовых время окисления сокращается в 5 раз.
Ввод в реакционную зону аммиака в смеси с воздухом в количестве 0,017-0,025 процентов объемных на смесь с воздухом для нейтрализации газов окисления и снижения скорости коррозии углеродистой стали, не влияет на интенсивность окисления и свойства получаемых битумов.
Для равномерного распределения малых количеств катализатора в большой массе окисляемого сырья катализатор предварительно смешивают с подогретым до требуемой температуры сырьем или битумом в специальном аппарате - смесителе. Затем дозу катализаторной смеси следует вводить в такое место реактора, где обеспечено ее наилучшее перемешивание с битумом.
Многочисленные литературные данные по применению и действию катализаторов и инициаторов окисления сырья в битумы противоречивы, что можно объяснить большим разнообразием в способах приготовления, подготовки и ввода добавок в реакционную среду, различием условий производства битумов. Теоретическая разработка химизма процесса каталитического окисления и механизма действия катализаторов еще не завершена, что в значительной степени препятствует широкому распространению различных способов каталитического окисления сырья в битумы. Большинство предложенных катализаторов не нашло практического применения из-за высокой стоимости, малой эффективности и недостаточной изученности процесса. Наиболее изученными эффективными, доступными, дешевыми и внедренными в промышленность каталитическими добавками в настоящее время являются хлорид железа, пентаоксид фосфора и фосфорная кислота.
В таблице 1 приведены данные по использованию этих катализаторов в капиталистических странах на крупнотоннажных непрерывнодействующих битумных установках:


Таблица 1 – Использование катализаторов на крупнотоннажных непрерывнодействующих битумных установках
Фирма Страна Мощность установки, тыс. т. в год Катализатор
Esso Oil Company США 700 FeCl3∙6H2O
Агсо США 600 FeCl3+H3PO4
Texaco США 560 H3PO4

Br. Petroleum Англия 500 FeCl3+H3PO4
Shell Nether Land Raffinaderic Голландия 600 FeCl3+6H2O

Рассмотрев все выше перечисленные свойства и характеристики катализаторов и каталитического окисления, нами принято использовать в качестве катализатора хлорное железо. Наряду с другими катализаторами, он имеет низкую стоимость, улучшает качество окисляемых битумов, снижает время окисления, прост и удобен в использовании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Павлодарский университет
Кафедра- Химия
«УТВЕРЖДАЮ»
Зав. кафедрой «Химия» __________________Свидерский А.К.
«___»_______ 2006 год

ЗАДАНИЕ
на проведение патентно - информационных исследований
в ходе дипломного проектирования

Тема дипломного проекта: Проект установки каталитического окисления тяжелых нефтяных остатков с получением товарных битумов мощностью 400 тыс. тонн в год
Начало поиска 1970 Окончание поиска 2000
Краткая характеристика разрабатываемого объекта техники – разрабатываемый проект установки получения битума является одним из прогрессивных технологических процессов, так как битум является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. В качестве сырья на установке используют в основном остаточные продукты нефтепереработки. Основным процессом производства битумов является окисление - продувка гудронов воздухом, что дает возможность получать битумы с хорошими технологическими характеристиками, так как свойства битума в основном зависят от процесса их получения.

Таблица 2 - Патенты
Предмет
поиска
(его
составные
части) Цель поиска
информации
Стра
ны
поиска Классификацион
ные индексы Ретро-
спек-
тив-
ность
поиска Наименова-
ние источни-
ков, по кото-
рым прово-
дится поиск

УДК ИКИ,
НКИ,
ИКПО
1 2 3 4 5 6 7
Способ получения нефтяного битума Повышение степени использования кислорода, интенсификация процесса Россия 5037453/04 С 10 С 3/04 1970-2000 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара
Способ получения окисленного битума Изменение скорости окисления нефти Казахстан 920231.1 С 10 С 3/04 1970-2000 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара


Продолжение таблицы 2
1 2 3 4 5 6
Способ получения битума Сокращение времени обработки и уменьшение расхода нефтяного остатка Россия 4338362/31-04 С 10 С 3/02 1970-2000 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара

Задание выдано – 21.11.2005

Исполнитель_________________ Кудайбергенов Н.К.

Руководитель дипломного проекта ____________ Свидерский А.К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Патентный поиск

 

Справка
об исследовании объекта поиска
по патентной и научно - технической литературе

Тема дипломного проекта - Проект установки каталитического окисления тяжелых нефтяных остатков с получением товарных битумов мощностью 400 тыс. тонн в год
Глубина патентного поиска – с 1970 по 2000 гг.
Поиск проведен по следующим материалам, изученным в ходе выполнения дипломного проектирования (см. таблицу 3)
Таблица 3 – Материалы патентного поиска
Предмет
поиска
Страна
поиска
Класси-
фикаци-
онные
индексы
(ИКИ,
НКИ,
УДК) По фонду
какой ор-
ганизации
проведен
поиск Патентная документация, наиме-
нование патентного
бюллетеня, журналов, номера и дата их
публикации с
указанием пределов просмотра

1 2 3 4 6
Способ получения нефтяного битума Россия С 10 С 3/04 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара Описания к патентам на изобретения и полезные модели Российской Федерации
Способ получения окисленного битума Казахстан С 10 С 3/04 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара Описания к патентам на изобретения и полезные модели Республики Казахстан
Способ получения битума Россия С 10 С 3/02 Патенты, изобретения Патентного фонда г. Павлодара Описания к патентам на изобретения и полезные модели Российской Федерации

Патентная документация, изученная в ходе проведения патентного поиска и содержащая аналоги, представлена в таблице 3.

Таблица 3 - Патентная документация
Предмет
поиска
Выявленные аналоги
Страна выдачи
Заявитель Сущность заявленного технического решения и цели его создания Возможность использования технического
решения
1 2 3 4 5
Способ получения нефтяного битума Россия Хафизов Ф.Ш., Хуснияров М.Х., Кузеев И.Р. Сущность: нефтяные остатки при температуре от 250 до 290° С окисляют кислородом воздуха. Сырье со скоростью от 8 до 12 м/с распыляют в воздухе, движущемся со скоростью от 25 до 50 м/с в камере смешения при направлении сырья и воздуха под углом от 0 до 90° по отношению друг к другу. Затем снижают скорость образовавшейся газожидкостной струи в камере гашения.
Полученную мелкодисперсную систему пенного типа подают в реакционную зону колонны.
Объем воздуха, подаваемый в колонну, создает режим идеального смешения. Сырье в основном подается на высоту 2/3 от низа колонны свободным изливом в реакционную зону. Содержание кислорода в газах окисления находится в пределах от 6 до 15 процентов в зависимости от состава сырья. Температура газового пространства 240-280°С. Изобретение относится к производству нефтяных битумов и может быть использовано на нефтеперерабатывающих заводах и в строительстве.

Продолжение таблицы 3
1 2 3 4 5
Целью изобретения является повышение степени использования кислорода воздуха, уменьшение количества остаточного кислорода в газах окисления с одновременной интенсификацией процесса и снижение температуры в газовом пространстве.
Поставленная цель достигается тем, что в способе получения нефтяного битума, включающем окисление кислородом воздуха нефтяных остатков при температуре от 250 до 290°С в колонне окисления создается большая площадь контакта газовой и жидкой фазы за счет соударений струй воздуха и сырья, имеющие большие скорости, в ограниченном объеме. Ограниченный объем, в котором происходит контакт двух струй, представляет аппарат, состоящий из двух камер. В первой камере смешения происходит взаимодействие двух потоков, в результате чего происходит распыливание сырья в потоке воздуха, который имеет скорость от 25 до 50 м/с. Скорость струи сырья в момент взаимодействия составляет от 8 до 12 м/с. Во второй камере происходит гашение скорости струи.
Продолжение таблицы 3
1 2 3 4 5
Энергия струи расходуется на образование мелкодисперсной среды воздуха и сырье пенного типа, что создает благоприятные условия для массообмена между газовой и жидкой фазами. Затем газожидкостная смесь попадает в объем колонны, в результате чего происходит образование пузырьков воздуха, что соответствует режиму работы традиционной колонны. Струя сырья и воздуха соударяются в камере смешения под углом от 0 до 90° по отношению друг к другу. Таким образом использование предложенного технического решения позволяет повысить степень потребления кислорода воздуха, уменьшить его содержание в газах окисления с одновременной интенсификацией процесса окисления битума.
Способ получения окисленного битума Казахстан Производственное объединение Южных магистральных нефтепродуктов Предложен способ получения окисленного битума путем контактирования углеводородного сырья с кислородом воздуха в присутствии катализатора на основе соединения железа, отличающийся тем, что углеводородное сырье окисляют при скорости подачи воздуха 3 л/(мин*кг) при температуре от 170 до 200 ºC в присутствии
Продолжение таблицы 3
1 2 3 4 5
трехвалентного железа с концентрацией от 0,05 до 0,50 процентов массовых. Способ позволяет получать битум с температурой размягчения по Кольцу и Шару ГОСТ 11506-73, равной плюс 100° С, температурой хрупкости по ГОСТ 11 507-65 до минус 50° С, интервалом, пластичности до 150 ºС, адгезией при плюс 20 ºС - 1 кг/см2.
Термостойкий битум получают окислением каражанбасской нефти. Окисление каражанбасской нефти проводили в присутствии катализатора. Исходным веществом для катализатора является кристаллогидрат хлорного железа FeCI3*6 Н2О. Катализатор готовится путем растворения хлорного железа в воде в соотношении 1:1 по массе. Таким образом из каражанбасской нефти окислением в присутствии незначительного количества катализатора при температурах от 170 до 200° С получают высокоплавкие битумы, характеризующиеся высокими физико-химическими показателями при времени окисления от 20,6 до 6,0 часов. Изобретение относится к нефтяной, газовой и коксохимической промышленности и может быть использовано для получения изоляции металлических поверхностей.


Продолжение таблицы 3
1 2 3 4 5
Способ получения битума Россия Украинский заочный политехнический институт им. И.З. Соколова Цель -снижение времени обработки и сокращение расхода нефтяного гудрона. Для этого нефтяной гудрон, взятый в количестве от 40 до 45 процентов массовых на смесь, смешивают с кубовым остатком производства оксиамина, полученным после выделения оксиамина перегонкой, с последующей изотермической обработкой при 170°С до получения целевого продукта. Эти условия позволяют сократить расход на 50 процентов нефтяного гудрона и сократить время обработки с 7 до 1-3,5 часов.
Способ получения битума путем смешения нефтяного остатка с аминами и изотермической обработки полученной смеси при.170°С, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени обработки и уменьшения расхода нефтяного остатка, в качестве нефтяного остатка используют нефтяной гудрон, а в качестве аминов - кубовый остаток производства оксиамина, полученный после выделения оксиамина перегонкой. Изобретение относится к способам получения битума и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности для получения вяжущих, применяемых в строительстве автомобильных дорог

Выводы
о проведении патентно - информационных
исследований в ходе дипломного
проектирования

по теме: Проект установки каталитического окисления тяжелых нефтяных остатков с получением товарных битумов мощностью 400 тыс. тонн в год.
Глубина патентного поиска - с 1970 по 2000 гг.

1. Целью патентного поиска было проведение патентно-информационных исследований в области технологии получения битумов. В результате исследований не был выявлен ни один патент, так как предлагаемое новшество - использовать в качестве катализатора хлорное железо, было принято на основе публикуемых статей в специальных журналах и взято из практических данных.
2. Предлагаемое новшество - использовать в качестве катализатора хлорное железо, который наряду с другими катализаторами имеет низкую стоимость, улучшает качество окисляемых битумов, снижает время окисления, прост и удобен в использовании.
3. Предлагаемое новшество и представленные патенты наиболее целесообразно использовать на предприятиях нефтеперерабатывающего производства.

 

Исполнитель_________________ Кудайбергенов Н.К.

Руководитель дипломного проекта ____________ Свидерский А.К.

 

 

 

 

 

 

 

 


3 Технико-экономическое обоснование метода производства

 

Размещение нефтехимического производства обуславливается необходимостью проведения соответствующих расчетов экономической эффективности развития этой отрасли в данном районе. Эти расчеты основываются на количественной оценке влияния всех факторов размещения.
При размещении нефтеперерабатывающего проекта: будь то завод, цех нового, для данного предприятия, производства, установка, либо реконструкция существующего оборудования и ввод нового в расчет необходимо включать все затраты, начиная от производства той или иной продукции и кончая доведением ее до потребителя. Технико-экономическое обоснование размещения пункта включает в себя вопросы выбора площадки строительства объекта. Правильный выбор пункта строительства объекта оказывает существенное влияние на экономику строительства, определяя его продолжительность и стоимость, а также издержки по эксплуатации после ввода в строй объекта.
При обосновании расположения установки получения битума в данном дипломном проекте были учтены следующие факторы:
1) наличие в близи дешевого сырья;
2) наличие в регионе дешевых энергоресурсов;
3) наличие в регионе развитой инфраструктуры, обеспечивающей производство квалифицированными кадрами, хороший социальный уровень жизни и отдых персонала;
4) связь данной установки с уже существующими на предприятии;
5) потребность в продукции и предполагаемые рынки сбыта;
6) наличие водных ресурсов;
Нефтеперерабатывающие предприятия обычно размещаются вблизи водоемов, так как нуждаются в большом потреблении воды, как свежей, так и оборотной.
Для выбора площадки строительства завода основными исходными показателями служат: площадь застройки, суточный грузооборот предприятия, максимальный расход воды, годовой и максимальный часовой расход электрической и тепловой энергии, суточный сброс сточных вод и их характеристика.

 

 

 

 

4 Технологическая часть

 

4.1 Кинетика процесса окисления нефтяного сырья


Кинетика и математическое описание реакций окисления сырья в битумы имеет большое техническое значение для расчета и оптимизации процесса. Однако исследования в этой области крайне недостаточны и основные трудности математического описания процесса обусловлены следующими факторами. Во время окисления происходят изменения поверхности контакта газ - жидкость, идут процессы перегонки, уменьшается статическое давление и повышается температура. В результате поглощения кислорода из газовой фазы происходит непрерывное уменьшение его концентрации, и, как следствие, уменьшается парциальное давление кислорода. Жидкая фаза насыщается химически инертным азотом, коэффициент диффузии газа в жидкость в процессе окисления меняется с изменением вязкости продуктов реакции.
Понятие о скорости реакции окисления сырья в битумы многие авторы рассматривают по-разному. Обычно исследуют повышение температуры размягчения продукта, понижение пенетрации при 25 °С, увеличение содержания асфальтенов или повышение вязкости продукта в единицу времени. Наиболее удобным является определение температуры размягчения, проводимое обычно для контроля качества готового продукта. Однако в процессе окисления образуются промежуточные продукты, и суждение о ходе процесса по свойствам конечного продукта не отразит истинную картину. За ходом процесса можно следить и по изменению вязкости продукта и по количеству отгона.
Была разработана схема и дано математическое описание, которые можно использовать для процессов получения окисленных битумов. Используя группировку компонентов реагирующей смеси по химическим признакам, можно выделить парафино-нафтеновые (ПН), ароматические моноциклические (МЦА), бициклические (БЦА) и полициклические (ПЦА) соединения, смолы (С), асфальтены (Ас) и карбены (К). При окислении гудрона возможен переход одних соединений в другие или их окисление с дегидрогенизацией и образованием газообразных соединений. Н. И. Черножуков и С. Э. Крейн, С. Р. Сергиенко и сотрудники приводят такую схему превращений:

(1)

В. А. Гарбалинский, С. Р. Сергиенко и Р. В. Анброх дают схему превращения высокомолекулярных соединений в процессе окисления, в соответствии с которой моноциклические ароматические соединения могут образовываться из бициклических и полициклических аромати¬ческих соединений:

(2)


Анализ приведенных схем и исследования автора позволяют сделать вывод о том, что для промышленных условий окисления гудрона в дорожные битумы при температурах от 220 до 260 °С можно принять следующие превращения компонентов сырья и битумов:


(3)

 


Содержание парафино-нафтеновых соединений в сырье - гудроне - по мере углубления процесса окисления остается почти неизменным. Изучение ИК-спектров подтверждает однородность их структуры при окислении сырья до дорожных битумов.


4.2 Физико-химические основы процесса ректификации


Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения за счет противоточного многократного контактирования паров и жидкости. Контактирование паров и жидкости осуществляется в вертикальных цилиндрических аппаратах - ректификационных колоннах, снабженных специальными устройствами - ректификационными тарелками или насадкой - позволяющей создать тесный контакт между паром, поднимающимся вверх по колонне и жидкостью стекающей вниз. В среднюю часть колонны в виде пара жидкости или парожидкостной смеси подается сырье, которое необходимо разделить на две части: высококипящую и низкокипящую. Зона, в которую подается сырье, носит название эвапорационной, так как в ней происходит эвапорация – однократное испарение нагретой в печи или теплообменнике смеси на паровую и жидкую фазы. В некоторых случаях эвапорационная зона отделена от колонны, и эвапорация производится в самостоятельном аппарате. Однако у большинства колонн, в частности на установках первичной перегонки, однократное испарение и ректификация совмещаются.
В работающей ректификационной колонне через каждую тарелку проходят четыре потока: жидкость-флегма, стекающая с вышележащей тарелки; пары, поступающие с нижележащей тарелки; жидкость-флегма, уходящая на нижележащую тарелку; пары, поднимающиеся на вышележащую тарелку.
Пары и жидкость, поступающие на тарелку, не находятся в состоянии равновесия, однако, вступая в соприкосновение, стремятся к этому состоянию. Жидкий поток с вышележащей тарелки поступает в зону более высокой температуры, где из него испаряется некоторое количество низкокипящего компонента, в результате чего концентрация последнего в жидкости уменьшается. С другой стороны, паровой поток, поступающий с нижележащей тарелки, попадает в зону более низкой температуры и часть высококипящего продукта из этого потока конденсируется, переходя в жидкость. Концентрация высококипящего компонента в парах, таким образом, понижается, а низкокипящего - повышается. Фракционный состав паров и жидкости по высоте колонны непрерывно изменяется. Часть ректификационной колоны, которая расположена выше ввода сырья, называется концентрационной, а та часть, которая расположена ниже ввода сырья - отгонной. В обеих частях колонны происходит один и тот же процесс ректификации. С верха концентрационной части выводится целевой продукт необходимой чистоты - ректификат, а с низа жидкость, еще в заметной степени обогащенная низкокипящим компонентом. В отгонной части из этой жидкости окончательно отпаривается низкокипящий компонент. В виде жидкости с низа этой части колонны выводится второй целевой компонент - остаток. Для нормальной работы ректификационной колонны необходимо, чтобы с верха колонны на нижележащие тарелки непрерывно стекала жидкость (флегма). Поэтому часть готового продукта (ректификата) после конденсации возвращается на верхнюю тарелку колонны в виде, так называемого орошения. С другой стороны, для нормальной работы колонны необходимо, чтобы с низа колонны вверх постоянно поднимались пары. Чтобы создать в колонне паровой поток, часть уходящего из колонны остатка подогревается, испаряется и возвращается обратно в колонну.
Существуют колонны, в которых имеется только концентрационная часть, когда сырье вводится под нижнюю тарелку колонны, или только отгонная, когда сырье подается на верхнюю тарелку.
На современных установках по переработке нефти наряду с простыми колоннами широкое распространение получили сложные колонны, в которых как бы совмещается несколько простых колонн. Сырье в таких колоннах поступает в среднюю часть одной из секций и разделяется на жидкую и паровую фазы. Жидкая фаза опускается по тарелкам нижней (отгонной) части секции и при этом из неё отгоняются легкие фракции. Паровая фаза поднимается по тарелкам верхней (концентрационной) части секции, постепенно облегчаясь по составу и затем, с верха колонны уходит самый легкий дистиллят. Изменяя число ректификационных тарелок в колонне, можно регулировать полноту разделения смеси. Чем больше тарелок, тем более четко разделяется смесь на компоненты.
Для наиболее полного разделения смесей при ректификации, в системе (аппарате) должно соблюдаться термодинамическое равновесие. Иными словами, на каждой ректификационной тарелке должна быть определенная постоянная температура: более высокая - на нижних тарелках колонны, более низкая - на верхних. Кроме постоянства температуры, для сохранения термодинамического равновесия необходимо, чтобы на каждой ректификационной тарелке над жидкостью находился пар соответствующего состава. Выполнение этого условия более сложно, так как требует отказа от отвода пара с поверхности тарелок, а, следовательно, и с верха колонны. Так как это практически невыполнимо, поскольку противоречит основной цели ректификации, отвод пара сокращают так, чтобы нарушение термодинамического равновесия в системе было минимальным. Для этого часть жидкости, сконденсировавшейся в дефлегматоре, возвращают в верхнюю часть колонны для орошения ректификационных тарелок. Чем полнее возврат конденсата, тем слабее нарушение термодинамического равновесия в колонне, происходящее вследствие отбора продукции. Часть конденсата, возвращаемого на верхние тарелки ректификационной колонны, называют флегмой, а отводимого из колонны в качестве продукции - дистиллятом.
В основу технологического процесса получения битумов положен метод непрерывного окисления сырья в аппаратах колонного типа до заданной марки.
Окислительная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с расширенной верхней частью, оборудованный маточником для подачи воздуха. Маточник предназначен для более равномерного распределения воздуха по сечению колонны и для улучшения контакта с окисляемым сырьем. Расширение верхней части колонны выполнено для уменьшения нагрузки по газам и улучшения сепарации. При продувке воздухом подогретого сырья кислородом окисляются высококипящие фракции, процесс окисления сопровождается выделением тепла.
При этом масляные углеводороды превращаются в смолы, смолы в асфальтены, асфальтены в карбены, карбены в карбоиды( см. рисунок 4)

Масла смолы асфальтены карбены карбоиды

Рисунок 4 – Схема превращения углеводородов.

Суммарный тепловой эффект реакции зависит от качества сырья и степени его окисления.
Технологический процесс характеризуется основными параметрами, поддержание которых в заданных пределах обеспечивает стабильную работу установки, оптимальную производительность и получение кондиционного продукта.
К таким параметрам относятся:
1) температура ведения процесса, которая зависит от качества исходного сырья и практически приемлемой скорости его окисления. Температура должна быть тем выше, чем ниже вязкость исходного сырья, обусловленная сравнительно низким содержанием асфальтенов в сырье;
2) удельный расход воздуха, значение которого зависит от качества и природы исходного сырья, получаемого продукта, а также коэффициента использования кислородом воздуха;
3) использование кислорода воздуха исходным сырьем, которое при выбранных остальных параметрах процесса окисления определяется временем контакта реагирующих фаз;
4) стабилизация теплового режима, которая осуществляется путем подачи сырья с определенной температурой и съемом избыточного тепла рециркуляции, что определяется тепловым балансом колонны для каждой марки битума.


4.3 Принципиальная блок-схема получения битумов


Принципиальная блок-схема получения битумов показана на рисунке 5.

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 5 – Принципиальная блок-схема получения битумов


4.4 Характеристика сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции


Характеристика сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции представлена в таблице 4.

Таблица 4- Характеристика сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции
Наименование сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции Номер ГОСТа, стандарт
предприятия Показатели качества,
обязательные для проверки Стандарт предприятия Область применения
1 2 3 4 5
Сырье
Мазут прямогонный или смесь
мазута прямогонного с гудроном вакуумного блока КТ-1
При мазутном варианте
С-100 ЛК-6у Стандарт предприятия 1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Фракционный состав:
- температура начала кипения, °С
- выход до 350°С, % (вес.)
3) Температура вспышки в открытом тигле, °С
4) Температура вспышки в открытом тигле (при мазутном варианте), °С 1000, не более

 

260, не менее

8,0, не более

 

170, не ниже

 

150, не ниже Сырье вакуумного блока установки производства битумов
Гудрон после вакуумной колонны КТ-1 Стандарт
предприятия

 

1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Температура вспышки, °С
3) Температура размягчения по КиШ,°С
4) Вязкость условная при 80°С, сек.
1015, не более

200, не ниже


30, не более

от 28 до 40 Сырье битумного блока УПБ
Гудрон вакуумного блока секции 001 комплекса КТ-1 Стандарт
предприятия

 

1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Вязкость условная при 80°С, сек.
3) Содержание фракции до 500°С, %
4) Температура вспышки, °С 1050, не более


от 15 до 40

17, не более

200, не ниже Компонент сырья битумной установки


Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
Фракция от 180 до 350°С 1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Фракционный состав:
- температура начала кипения, ºС
- температура конца кипения, ºС
3) Содержание воды, % (вес.)
860, не более

 

180, не менее

360, не более

следы Для прокачки трубопроводов в пусковой период или
перед остановкой
на ремонт
Полуфабрикаты
Фракция до 350°С из емкости Е-4 1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Фракционный состав:
- температура начала кипения, ºС
- 50 %-ного, , ºС
- выход до 350°С, % (вес.)
3 Содержание воды, % (вес.)
880, не более

 

200, не менее
300, не более

80, не менее

0,5, не более В смеси с фракциейот 350 до 450 °С ис
пользуется как сырье гидроочистки вакуум
ного газойля
Фракция от 350 до 450°С 1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Цвет, ед.
3) Коксуемость, % (вес.)
от 895 до 910
5,0, не более
0,3, не более Используется как сырье
гидроочистки вакуум
ного газ
ойля комп
лекса КТ-1
Фракция 450-500°С (качество нормируется при использовании фракции на каталитическом крекинге) 1) Плотность при 20°С, кг/м3
2) Цвет, ед.
3) Коксуемость, % (вес.)
930, не более
8

0,5, не более Используется как сырье каталитического крекинга
Продукты
Битумы нефтяные дорожные ГОСТ 22245-76 БНД 60/90 БНД 90/
130 БНД
40/60 Используются в качестве вяжущего
1 Глубина
Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
проникания иглы 0,1мм 60
90 90
130 материала при
строитель
стве и
ремонте дорожных и аэродром
ных покрытий
- при 25°С 61
90 91
130 40
60
- при 0°С, не менее 20 20 40
60
2) Температуры размягчения по кольцу и шару, °С, не ниже 47 43 13
3) Растяжимость см, не менее
- при 25°С 55 65
- 0°С 3,5 4,0 45
4) Температура хрупкости, °С, не выше -15 -17
5) Температура вспышки, °С, не ниже 230 230 -12
6) Изменение температуры размягчения после прогрева, °С, не более 5 5 230
7) Индекс пенетрации до минус 1,0 до плюс 1,0
8) Массовая доля водорастворимых соединений, %, не более 0,30 0,30 0,30
Битумы нефтяные кровельные ГОСТ
9548-74 БНК
40/180 БНК
45/190
1) Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1мм от 160 до 210 от 160 до 200
2) Температура размягчения по КиШ,С от 37 до 44 от 40 до 50
3) Температура вспышки, °С, не ниже 240 240

Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
4) Растворимость в бензоле, %, не менее 99 99,5
5) Изменение массы после прогрева, %, не более 1 0,8
6) Массовая доля парафина, %, не более - 5
7) Массовая доля водорастворимых соединений, %, не более 0,3 0,3
Битумы нефтяные строительные ГОСТ 6617-76 БН 70/30 БН 90/10
1) Глубина проникания иглы при 25°С, 0,1мм от 21 до 40 от 5 до 20
от 70 до 80 от 90 до 105
3) Растяжимость при 25°С, не менее 3,0 1,0
4) Растворимость, %, не менее 99,5 99,5
5) Изменение массы после прогрева, %, не более 0,5 0,5
6) Температура вспышки, °С, не ниже 240 240
7) Массовая доля воды, % (вес.) следы
Битумы нефтяные изоляционные ГОСТ 9812-78 БНИ-IV БНИ-V Применяется
при проведении
гидроизоляционных работ
1) Температура размягчения по кольцу и шару, °С от 75 до 85 от 90 до 100
2) Глубина проникания иглы при 25°С, 0,01мм от 25 до 40 от 20 до 40
3) Температура вспышки, °С, не ниже 250 240
4) Растяжимость при 25°С, см, не менее 3 2

Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
5) Изменение массы после прогрева,
%, не более 0,5 0,5
6) Водонасыщенность за 24 часа, %, не более 0,10 0,10
Топливный газ Стандарт
предприятия 1) Содержание сероводорода и меркаптановой серы, % 0,002, не более Используется
как топливо для печей УПБ
2) Компонентный состав, % не нормируется
3) Плотность при 20°С, кг/м3 не нормируется
Сточные воды 1) Содержание нефтепродуктов, мг/л 300, не более
2) Показатели рН От 7,0 до 8,5
Водяной пар 1) Содержание аммиака, мг/кг не нормируется.
2) Показатели рН, ед.рН от 6 до 9
3) Содержание свободной углекислоты, мг/кг не нормируется
Дымовые газы 1) Содержание О2, % 6,0, не более
2) Содержание СО, % (об.) 0,05, не более
Реагенты
Диамоний-фосфат ГОСТ 8515-75 1) Внешний вид Кристаллы белого цвета
допускается желтоватый
или сероватый оттенок Используется
для придания
огнестойкости
бумажным мешкам в соответствии с требованиями ГОСТ 1510
2) Содержание общего Р2О5, %, не менее 51,0
3) Содержание аммиака, %, не менее 23,0
4) Содержание влаги, %, не более 5,0


Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
5) Содержание мышьяка, %, не более не нормируется
6) Содержание тяжелых металлов серо-
водородной группы, %, не более не нормируется
7) Содержание фтора, %, не более 0,05
Сульфат аммония ГОСТ 9097-82 1) Внешний вид Белые или прозрачные
кристаллы Используется для придания огнестойкости бумажным мешкам в соответствии с требованиями ГОСТ 1510
2) Массовая доля азота в пересчете на сухое вещество, % 21, не менее
3) Массовая доля воды, % 0,2, не более
4) Массовая доля свободной кислоты, % 0,03, не более
5) Фракционный состав:
- фракции размером более 0,5мм, % (масс.)
- не менее 6мм, % (масс.)

 

80, не более

100
6) Рассыпчатость, % 100
7) Массовая доля нерастворимого в воде
остатка, % 0,02, не более
Антипенная присадка
ПМС-200А ОСТ 6-02-20-79 1) Внешний вид Бесцветная жидкость Для предотвращения воспламенения горячего
битума при наливе
2) Пеногасящая способность, мм/с допускается опалесценция
0,5, не менее
3) Механические примеси отсутствуют
4) Вязкость кинематическая при 20°С, сст от 150 до 400

Продолжение таблицы 4
1 2 3 4 5
5) Вязкость кинематическая при 100°С, сст от 30 до 110
6) Температура вспышки, °С 225, не ниже
7) Содержание кремния, % (вес.) от 36 до 39


4.5 Описание технологической схемы


Вакуумный блок. Сырье вакуумного блока – мазут или мазут в смеси с гудроном поступает на установку в емкость поз. 1. Допускается прием сырья, минуя емкость 1, по «байпасной» линии на прием насосов поз.2,3. Из емкости поз.1 сырье забирается насосом поз.2,3 и двумя параллельными потоками подается в теплообменники поз.4-7. Первый поток мазута проходит последовательно трубное пространство теплообменника поз.4, межтрубное пространство теплообменника поз.5. Второй поток сырья проходит последовательно трубное пространство теплообменника поз.6, межтрубное пространство теплообменника поз.7. В теплообменниках сырье нагревается фракциями, которые получаются вакуумной разгонкой мазута в колонне поз.9. Теплоносителями для нагрева сырья служат: в теплообменниках поз.5,7 – гудрон; в теплообменнике поз.4 – II-ое циркуляционное орошение фракции от 350 до 450°С; в теплообменнике поз.6 – фракция от 350 до 450°С выводимая с установки в парки. После теплообменников поз.4-7 сырье двумя параллельными потоками поступает в печь поз.8. Трубчатая цилиндрическая печь поз.8 состоит из камеры радиации, в которой сжигается топливо и размещаются радиантные трубы и камеры конвекции, в которой находятся конвекционные трубы, пароперегреватель, обогреваемые дымовыми газами, поступающими из камеры сгорания. Трубы конвекционной и радиантной камер печи состоят из двух змеевиков, в которых происходит нагрев сырья. Перегретый пар после пароперегревателя подается в вакуумную колонну поз.9 и радиантную часть змеевика печи поз.8. Для предотвращения разложения продукта в змеевиках печи поз.8 и повышения доли отгона на выходе из печи, перегретый пар подается на вход в радиантный змеевик трубчатой печи. После печи 8 нагретое сырье по 2 трансферным линиям подается в вакуумную колонну поз.9. В колонне 9 сырье подвергается ректификации под вакуумом на следующие фракции:
фракция до 350°С, которая отбирается с 15-й тарелки;
фракция от 350 до 450°С, которая отбирается с 9-й тарелки;
фракция от 450 до 500°С, которая отбирается с 5-й тарелки;
гудрон (фракция более 500°С), который выводится с низа колонны.
С верха вакуумной колонны пары воды, нефтепродукта и газа разложения по 2 шлемовым линиям поступают в поверхностный конденсатор поз.49, где происходит охлаждение поступающей парогазовой смеси и частичная конденсация. Регулирование температуры, продуктов после поверхностного конденсатора осуществляется вручную, изменением подачи оборотной воды I системы. Из конденсатора поз.49 продукты поступают в вакуумный приемник поз.50, где происходит разделение паровой и жидкой фаз. Газы разложения и несконденсировавшиеся продукты из поз.50 отсасываются трехступенчатым пароэжекторным вакуум-насосом поз.51(52). После каждой ступени пароэжекторного насоса установлен конденсатор, в который подается для охлаждения вода I системы противотоком, регулировка подачи воды осуществляется вручную. Конденсат самотеком по сливным трубам сливается в емкость поз.53 . После конденсатора третьей ступени пары и газы поступают в печь поз.58 для дожига. К эжекторам поз.51(52) подается пар 12 ата, через клапан регулятор давления, который установлен на линии пара к эжекторам. Выходя из эжектора, пар и газ конденсируется в конденсаторе, и конденсат выводится в емкость поз.53 (барометрическая емкость). Сконденсировавшаяся вода и нефтепродукты из поверхностных конденсаторов эжектора и емкости поз.50 также поступают в емкость поз.53, где происходит их разделение. Вода по уровню раздела фаз сбрасывается в канализацию, а нефтепродукт откачивается насосом поз.54(55). Откачка нефтепродуктов осуществляется по линии вывода фракции 350-450°С или в линию продуктов прокачки. Схемой предусмотрена откачка нефтепродукта из емкости поз.53 на заполнение емкостей поз.72,73 и использование фракции до 350°С для нужд установки (прокачка насосов, линий и т.п.). Емкость поз.53 предназначена для сброса и разделения технологического конденсата и нефтепродукта. Внутри емкость разделена перегородкой на 2 части: отстойную и сборник нефтепродукта. С целью создания гидрозатвора трубы от поверхностных конденсаторов поз.51(52) опущены до дна емкости с косым срезом. Для исключения подсоса воздуха в колонну поз.9 и в аварийных ситуациях, для качественного разделения эмульсии и создания гарантированного гидрозатвора, емкость поз.53 оборудована перегородкой, а слив воды выполнен в виде петли, которая поднята на высоту перегородки. Из колонны поз.9 фракция до 350°С забирается насосом поз.46(47) с «глухой» 15-й тарелки и подается в холодильник поз.48 на охлаждение. Тепловой режим верха колонны поз.9 поддерживается подачей первого циркуляционного орошения, после холодильника поз.48 на 19-ю тарелку колонны. Для стабилизации подачи первого циркуляционного орошения при работе установки на малых загрузках, схемой предусмотрена подача фракции 350-450°С в линию первого циркуляционного орошения. Указанная схема смонтирована с линии выхода холодильника поз.45 на входе в холодильник поз.48.
Фракция от 350 до 450°С забирается с 9-й тарелки «глухой» насосами поз.41,42,43 и двумя потоками подается:
первый поток – от насосов поз.41,42,43 подается в межтрубное пространство теплообменников поз.4, где нагревается поток мазута, а затем направляется в холодильники поз.44 на дополнительное охлаждение и возвращается в колонну поз.9 в качестве второго циркуляционного орошения на 14-ю тарелку.
второй поток фракции от 350 до 450°С откачивается насосами поз.41,42,43 по уровню на 9-ой тарелке и подается в межтрубное пространство теплообменника поз.6, где нагревает поток мазута, а затем направляется в холодильник поз.45 на доохлаждение, после чего выводится с установки.
Схемой предусмотрена подача фракции от 350 до 450°С в линию сырья после сырьевого клапана в ёмкость поз.1 для обеспечения минимально допустимой загрузки на печь поз.8 в момент ограничения установки сырьем (линия циркуляции). Фракция от 450 до 500°С забирается с 5-й «глухой» тарелки насосами поз.39,40 подается в холодильник поз.13 и далее с установки. Схемой предусмотрен вывод фракции от 450 до 500°С с фракцией от 350 до 450°С, объединение фракций осуществляется на границе установки. С низа колонны гудрон (фракция более 500°С) забирается насосами поз.10,11 разделяется на два потока и проходит через теплообменники поз.5 и 7, где, нагревая сырье, охлаждается. Из теплообменников гудрон направляется в холодильники поз.12 и поз.13(3 секция) и охлажденный подается в емкость поз.14 как сырье для производства битумов. Схемой предусмотрен вывод избыточного гудрона после холодильника поз.12 по линии вывода избытка гудрона в парки.
Битумный блок. Технологической схемой битумного блока предусматривается возможность одновременного получения: двух марок дорожного битума; одной марки строительного битума; одной марки кровельного битума. Для вывода битумного блока или отдельных колонн на режим, предусматривается подача горячего гудрона с вакуумного блока после теплообменников поз.5,7 в окислительные колонны поз.17, 26, 31. Битум получается прямым окислением гудрона (фракции более 500°С) до заданной марки. Из емкости поз.14 гудрон забирается насосами поз.15, 16 и подается в окислительные колонны поз.17, 26, 31. Для осуществления реакции в колонны поз.17, 26, 31 подается сжатый воздух от компрессоров поз.60, 61, через емкость аккумулятор поз.62 и маточники смонтированные внизу колонны. Реакция окисления гудрона кислородом воздуха сопровождается выделением большого количества тепла. Тепловой режим колонн поз.17,26,31 регулируется подачей рециркулята (вручную, арматурой на линиях рециркулята в колонны поз.17, 26, 31). Для снижения концентрации кислорода в отводящих газах окисления до допустимых пределов в верхнюю часть окислительных колонн предусмотрена подача водяного пара. Количество водяного пара подаваемого в колонны поз.17, 26, 31 регулируется вручную по концентрации кислорода в газах окисления.
Окислительные колонны защищены от превышения давления предохранительными клапанами, сброс от которых предусмотрен через буферную емкость поз.56 и каплеотбойник поз.57 в печь дожига газов окисления поз.58. Нефтепродукт из емкости поз.56 откачивается насосом поз.74 по линии л.94 откачки с установки или дренируется в ёмкость поз.66 с откачкой насосом поз.67. Реакция окисления гудрона кислородом воздуха ведется при давлении не более 0,5 кгс/см². Дорожный битум с низа поз.17 забирается насосом поз.18(37, 38) и подается в холодильник поз.19. После охлаждения дорожный битум направляется в емкости готового битума поз.20-25. Кровельный битум из окислительной колонны поз.26 забирается снизу насосом поз.27(37,38) и подается в холодильник воздушного охлаждения поз.28, где охлаждается и поступает в емкости поз.29, 30. Для получения качества битума в рециркулят колонны поз.17, 26 предусмотрена подача фракции от 450 до 500°С от насоса поз.39, 40, с автоматическим регулированием расхода в количестве от 10 до 20 процентов массовых от сырья. Строительный битум с низа окислительной колонны поз.31 забирается насосом поз.32(37,38) и подается на охлаждение в холодильник поз.33.После охлаждения готовый битум поступает в емкости поз.34-36.
Схемой предусмотрена циркуляция битумов. Из холодильников поз.19, 28, 33 битум, полностью или частью в виде рециркулята для снижения температуры окисления, направляется в окислительные колонны поз.17, 26, 31 соответственно. С верха колонн поз.17, 26, 31 парогазовая смесь (водяной пар, газы окисления, отработанный воздух, пары отгона), направляются через каплеотбойник поз.57 в печь дожига поз.58. Из каплеотбойника поз.57 отгон окислительных колонн самотеком собирается в емкость поз.66, и по мере накопления откачивается с установки в линию фракции от 450 до 500°С. Для сбора продуктов от сброса предохранительных клапанов окислительных колонн поз. установлена емкость поз.56, откачка из которой производится насосом поз.74, как некондиция с установки, а пары и газы через каплеотбойник направляется на дожиг в печь поз.58.
При длительной остановке установки или отдельных ее узлов схемой предусмотрено полное освобождение системы от продукта путем промывки продуктом прокачки (фракцией от 180 до 360°С) с последующей пропаркой. Прокачка ведется насосом поз.74. Возможна прокачка трубопроводов и аппаратов (насос поз.41) фракцией от 350 до 450°С с последующей прокачкой в зимнее время продуктом прокачки. Продукты прокачки выводятся с установки.


4.6 Нормы технологического режима и метрологическое обеспечение


Нормы технологического режима представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Нормы технологического режима
Наименование стадий процесса, аппараты, показатели режима Номер позиции прибора на схеме Ед-цы изм. Допускае
мые пределы техн-х параметров Требуе
мая точность измерения, % Примеча
ние
1 2 3 4 5 6
Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
Вакуумный блок
Вакуумная колонна поз.9
Температура:
- верха
- над 12 тарелкой

- на 9 тарелке (фракция от 350 до 450°С)
- на 5 тарелке (фракция от 450 до 500°С)
- низа
1-10
1-09


1-34т5

1-37т4
1-37т1
°С
°С


°С

°С
°С от 75 до 130
от 180 до 270
от 200 до 290
от 300 до 370
от 320 до 380
1,5
1,5


1,5

1,5
1,5 регистрация, регулирование
Давление верха (остаточное) 2-09 мм.рт. ст от 360 до 100 1,5 регистрация, регулирование
Уровень низа 5,9,15 тарелки 4-04
4-07 % от 30 до 70 1,5 регистрация, регулирование
Расход перегретого пара 3-01 т/ч от 0,5 до 4,0 1,5 регистрация, регулирование
Вакуумсоздающая система
Давление пара 12 ата на установку 2-03 кг/см2 8, не ниже 2,0 регистрация, регулирование
Температура газо-продуктовой смеси после холодильника поз.49 1-39 (т-8) °С 50, не более 2,0 регистрация, регулирование
Емкость поз.53 (барометрический сборник)
Уровень раздела фаз 4-03 Наличие командных сигналов на открытие «закрытие» клапана КИП на сброс воды (изменение сигнала от 0 до 1,5)
Уровень нефтепродукта 4-02 % шкалы от 10 до 80 2,5 регистрация, регулирование, сигнализация
Сырьевая емкость поз.1
Температура 1-40г °С от 90 до 160 2,0 регистрация
Уровень заполнения 4-01 % 80, не более 2,0 регулирование, сигнализация

Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
Уровень заполнения 4-01 % 80, не более 2,0 регулирование, сигнализация
Трубчатая печь поз.8
Расход сырья на установку 3-40 м3/ч от 100 до 200 2,0 регулирование, сигнализация
Расход сырья по потокам 3-07

3-08 м3/ч от 60 до 130
от 60 до130
1,5

1,5 регистрация, регулирование, сигнали
зация, блоки
ровка
Расход пара на турбулизацию 3-46
3-47 кг/ч от 0 до 400 1,5 регистрация
Температура:
- сырье на выходе печи

- над перевалом

 

- перегретого пара на выходе из пароперегревателя 1-11
1-12

1-36а, б, в
1-мб

1-07 °С от 340 до 405

800, не более


от 340 до 430

1,5

1,0

 

1,5 регистрация, регулирование
регистрация, регулирование, сигнали
зация
регистрация, регулирование
Давление пара в пароперегревателе 2-05 кг/см2 от 2,0 до 4,0 2,0 регистрация, регулирова
ние
Содержание О2 в дымовых газах по мес
ту % 7,0, не более по месту
Содержание СО в дымовых газах 5-06 % (об.) 0,05 2,0 регистрация
Температура продуктов после охлаждения
Фракция до 350°С после холодильника поз.48 1-01а °С от 40 до 100 2,0 регистрация
Фракция от 350 до 450°С после холодильника поз.45 1-02 °С 90, не более 2,0 регистрация
Фракция от 450 до 500°С после холодильника поз.13 (I,II секц.) 1-57т °С от 70 до 150 2,0 регистрация
II-го циркуляционного орошения после холодильника поз.44 1-03 °С от 120 до 180 2,0 регистрация

Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
Гудрона после холодильников поз.12, 13 (III секции). 1-05 °С от 120 до 200 2,0 регистрация
Фракция от 450 до 500°С с установки 1-37 (11т) °С 90, не более 2,0 регистрация
Гудрона при выводе с установки 1-37 (12т) °С 95, не более 2,0 регистрация
Фракция до 350°С при выводе с установки 1-01а °С 60, не более 2,0 регистрация
Битумный блок. Емкость гудрона поз.14
Температура гудрона 1-60д °С от 120 до 200 2,0 регистрация
Уровень заполнения 4-32 % 80, не более 2,0 регистрация, сигнализация
Окислительные колонны поз.17, 26, 31.
Расход гудрона 3-14
3-18 м3/ч от 0 до 25 1,5 зависит от марки битума, регистрация, регулирование
Температура на тарелке 1-15
1-20 °С От 200 до 270 1,5 регистрация, сигнализация
Разность между температурой жидкой и паровой фазы 1-41 (т.5)1-46 (т.5) °С 15, не более 1,5 регистрация
Высота взлива окисляемого продукта 4-13а4-18а м 17, не менее 2,0 регистрация, регулирование, сигнализация
Давление верха (избыточное) 2-212-25 кг/см2 0,5, не более 1,5 регистрация, регулирование, сигнализация
Давление воздуха подаваемого на окисление 2-10 кг/см2 от 3,0 до 7,0 2,0 регистрация, регулирование
Расход воздуха на окисление 3-093-13 нм3/час от 0 до 3200 1,5 зависит от качества и марки получаемого битума,
Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
регистрация, регулирование
Объемная нагрузка по воздуху на свободное сечение аппарата нм3/
(м2 мин) 8, не более расчетным путем
Содержание кислорода в газах окисления на выходе из колонн
- при выработке строительного битума
- при выработке дорожных и кровельных битумов 5-015-05
%


% (об.)
% (об.) от 0 до 10

10, не более
8, не более


2,0

2,0 регистрация, сигнализация,
блокировка
Емкости приема и розлива готового битума поз.20-25, 29, 30, 37, 38.
Температура в ёмкостях поз.20-25 1-59
1-60
°С от 150 до 180 2,0 регистрация,
сигнализация
Температура в ёмкостях поз.29, 30 1-60
1-61 °С от 150 до 200 2,0 регистрация,
сигнализация
Температура в ёмкостях поз.37, 38 1-61
1-62
°С от 150 до 180 2,0 регистрация,
сигнализация
Уровень заполнения ёмкостей поз.20-25, 29, 30, 37, 38. 4-22
4-41 % 80, не более 2,0 регистрация,
сигнализация
Холодильники готового битума поз.19, 28, 33.
Температура на выходе из холодильников поз.19, 28. 1-27
1-29 °С от 150 до 180 2,0 при выводе битума в емкости регистрация
Температура на выходе из холодильника поз.33. 1-30 °С от 150 до 200 2,0 при выводе битума в емкости регистрация
Дренажная емкость поз.66. Емкости с фракцией для прокачки оборудования поз.72,73.
Уровень заполнения емкости 4-11
4-12 % 80, не более 2,0 регистрация,
сигнализация
Температура в поз.66 °С 100, не более 2,0 регистрация,
сигнализация
Печь дожига газов окисления поз.58
Температура продуктов горения 1-58 °С от 600 до 800 1,5 регистрация, регулирование
Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
Разрежение в печи 2-74 по месту кгс/м2 от 15 до 30 регистрация
Каплеотбойник поз.57
Уровень 4-60 % от 5 до 35 2,0 регистрация
Прочие параметры
Давление пара на установку 2-03 кг/см2 от 8,5 до 12 2,0 регистрация, регулирование, сигнали
зация
Давление жидкого топлива к форсункам печей 2-01 кг/см2 от 6 до 8 1,5 регистрация, регулирование, сигнали
зация
Давление пара к форсункам печей 2-07 кг/см2 от 6,5 до 9 1,5 регистрация, регулирование
Давление топливного газа к форсункам печей 2-86 кг/см2 от 0,5 до 1,5 1,5 регистрация, регулирование
Температура жидкого топлива к печам 1-08 °С от 120 до 160 2,0 регистрация
Давление воздуха КИП на установку 2-04 кг/см2 от 4 до 6 2,0 регистрация, сигнализация
Расход оборотной воды
I системы 3-20 м3/ч 550, не более 1,5 регистрация
I системы 3-30 м3/ч 180, не более 1,5 регистрация
Давление оборотной воды
I системы 2-14 кг/см2 от 3,0 до 5,0 1,5 регистрация, сигнализация
II системы 2-15 кг/см2 от 3,5 до 5,0 1,5 регистрация, сигнализация
Емкости системы охлаждения насосов поз.71
Уровень 4-42 % шкалы от 40 до 80 2,0 регистрация, сигнализация
Температура в картере подшипникового узла насосов поз.10, 11 1-39 (1-12) °С 70, не более 1,5 регистрация
Компрессоры поз.60, 61
Продолжение таблицы 5
1 2 3 4 5 6
Температура подшипников °С 70, не более 1,5 регистрация, блокировка
Давление масла в напорном коллекторе (после маслоохладителя) манометр кгс/см2 от 1,5 до 2,2 1,5 по месту
Перепад давления на маслофильтре манометр кгс/см2 1,8, не более 2,0 по месту
Температура масла в напорном коллекторе (после охладителя) термометр ртутный °С от 32 до 38 2,0 по месту
Расход охлаждающей воды II с. 3-30 м3/ч 60, не менее 1,5 регистрация, сигнализация, блокировка
Температура воздуха после первой ступени охлаждения °С 40, не более 2,0 по месту
Температура воздуха после второй ступени охлаждения °С 40, не более 2,0 по месту
Температура воздуха на нагнетании °С 150, не более 2,0 по месту
Давление воздуха на нагнетании манометр кгс/см2 6,8, не более 2,0 по месту
Температура обмоток и железа статора электродвигателя логометр °С 100, не более 2,0 регистрация, сигнализация
Температура холодного воздуха логометр °С 45, не более 2,0 регистрация, сигнализация
Температура горячего воздуха логометр °С 90, не более 2,0 регистрация, сигнализация
Нагрузка на электродвигатель амперметр показывающий
Вибрация (двойная амплитуда) подшипников
Компрессора мкн 15, не более по месту
Мультипликатора мкн 15, не более по месту
Электродвигатель мкн 50, не более по месту
Скорость вибрации подшипников компрессора, мультипликатора и электродвигателя мкн/сек 7,1, не более по месту

5 Расчетная часть


5.1 Материальный баланс вакуумной ректификационной колонны


Определим часовую производительность колонны по формуле [13]:

(4)

где G – часовая производительность колонны, кг/час;
П – мощность установки, кг/год;
365 – количество дней в году, так как установка работает непрерывно, дней;
24 – количество часов в сутки, час.
Так как мощность установки составляет 400000 т/ год, то часовая производительность колонны составит:

 

Выход продуктов примем как на действующей установке, а именно (в процентах массовых):
гудрон (фракция более 500 ºС) – 46;
затемненный продукт (фракция от 450 до 500 ºС) – 12;
широкая масляная фракция (фракция от 350 до 450 ºС) – 37;
легкий вакуумный газойль (фракция менее 350 ºС) – 4,52;
летучие углеводороды и пары воды – 3,8.
При этом на действующем производстве в колонну подается водяной пар в количестве 3 процента массовых от поступающего сырья, а потери установки составляют 0,1 процент массовый. Для удобства расчета примем такие же данные.
Отсюда составим материальный баланс вакуумной ректификационной колонны (см. таблицу 6)
Таблица 6 – Материальный баланс вакуумной ректификационной колонны
Приход % (масс) кг/час т/год Расход % (масс) кг/час т/год
1 2 3 4 5 6 7 8
Мазут 100 45662,1 400000 Гудрон 46 21004,57 184000
Водяной пар 3 1369,86 12000 Затемненный продукт 12 5479,45 48000
Широкая масляная фракция 37 16894,98 148000
Продолжение таблицы 6
1 2 3 4 5 6 7 8
Легкий вакуумный газойль 4,52 2063,93 18080
Летучие углеводороды и пары воды 3,38 1543,37 13520
Потери 0,1 45,66 400
Итого 103 47031,96 412000 Итого 103 47031,96 412000


5.2 Материальный баланс окислительной колонны


Примем к проектированию 5 окислительных колонн (как на действующей установке). Определим годовую производительность одной колонны по формуле [13]:

(5)

где П1 – производительность одной колонны, т/год;
П – мощность установки, т/год;
n – количество окислительных колонн, ед.

 

Определим часовую производительность колонны по формуле [13]:

(6)

где Gf – часовая производительность колонны, т/ч;
f – продолжительность работы одной колонны, с учетом остановок на ремонт, которая составляет 330 дней в году;
τ – продолжительность одного дня работы, равная 24 часа.

 

Учитывая температуру размягчения битума по таблице 3.27 [15], выход битума из гудрона составляет 96,5%. Определим количество битума по формуле [13]:
(7)

где Gб – массовый выход битума, кг/ч.

 

Определим количество воздуха, необходимого для окисления часового расхода гудрона по формуле [13]:

(8)

где Gв – массовый расход воздуха на процесс окисления, т/ч;
gв – удельный расход воздуха, который равен 100 м3/(т*час);
ρв – плотность воздуха при 25 ºС, равная 1,293 кг/м3.

 

Процентное содержание кислорода в воздухе составляет 21 процентов массовых. Определим количество кислорода и инертных газов в воздухе, который не участвует в реакции и уходит из колонны по формулам [13]:

(9)
(10)

где - массовый расход кислорода, кг/ч;
- массовый выход инертных газов, кг/ч.

 

Примем содержание кислорода в газах окисления пять процентов массовых. Определим количество остаточного кислорода в газах окисления по формуле:

(11)

где G1 – массовый выход остаточного кислорода в газах окисления, кг/ч.

 

Определим количество кислорода, пошедшего на процесс окисления по формуле:

(12)

где G2 – массовый расход кислорода воздуха на процесс окисления, кг/ч.

 

Рассчитаем количество и состав побочных продуктов окисления, выходящих из окислительного слоя колонны. Принимаем, что на образование диоксида углерода расходуется 30 процентов массовых кислорода, а на образование воды 0,65 процентов массовых[11].
Определим количество образующегося диоксида углерода и паров воды по формулам [17]:

(13)
(14)

где , , - молекулярные массы диоксида углерода, кислорода, воды соответственно, кг/кмоль.

 

Вычислим количество гудрона пошедшего на образование диоксида углерода и воды по формуле [17]:

(15)

где Gг – массовый расход гудрона, пошедший на образование диоксида углерода и воды, кг/ч.

 

Жидкие продукты в составе отгона примем равными 0,5 процентов массовых. Вычислим количество жидких продуктов по формуле [17]:

(16)

где Gж - массовый выход жидких продуктов в составе отгона, кг/ч.

 

Количество углеводородных газов, образующихся в процессе, примем равным 4,5 процентов массовых. Определим количество углеводородных газов по формуле [13]:

(17)

где Gувг – массовый выход углеводородных газов, кг/ч.

 

Примем коэффициент рециркуляции равным 0,2 процентов массовых (по данным завода). Вычислим количество рециркулята по формуле [17]:

(18)
где Gр – массовый расход рециркулята, кг/ч;
Gб – массовый выход битума, кг/ч.

 

Полученные данные сведем в таблицу 7.
Таблица 7 - Материальный баланс окислительной колонны
Приход % (масс.) кг/час Расход % (масс.) кг/час
Гудрон 100 10101 Битум 96,5 9747,5
Воздух 12,93 1306,06 Кислород 0,14 13,8
Рециркулят 19,3 1949,5 Диоксид углерода 1,06 104,6
Вода 0,01 0,96
Отгон 0,5 50,7
Углеводородные газы 4,51 454,6
Азот 10,21 1034,9
Рециркулят 19,3 1949,5
Итого 132,23 13356,56 Итого 132,23 13352,96


5.3 Тепловой баланс вакуумной колонны


5.3.1 Тепловой баланс низа колонны – части А (см. рисунок 6)

 

 

 


 

 

 

Рисунок 6 – Вакуумная ректификационная колона: 1- мазут, 2- гудрон, 3- водяной пар, 4- затемненный продукт, 5- легкий вакуумный газойль(л.в.г.), 6- широкая масляная фракция (ш.м.ф.), 7- I-ое циркуляционное орошение (л.в.г.), 8- II-ое циркуляционное орошение (ш.м.ф.), 9- летучие у/в и пары воды.
Приход тепла.
Количество тепла, пришедшее с потоками в колонну определим по уравнению[13]:

(19)

где QприхА – количество тепла, пришедшее с потоками в колонну, кДж/ч;
Q1А – количество тепла, пришедшее с исходным сырьем, кДж/ч;
Q2А – количество тепла, пришедшее с водяным паром, кДж/ч..
Определим количество тепла, пришедшее с исходным сырьем, по формуле[12]:

(20)

где Gсырья- массовый расход сырья, кг/ч;
Iсырья- энтальпия сырья, кДж/кг.
Определим энтальпию исходного сырья по формуле[12]:

(21)

где ρ1515 – плотность сырья при температуре 15 ºС, г/см3;
I0 – значение энтальпии сырья в зависимости от температуры входа сырья в колонну, равная 931,73 кДж/кг[17].
Плотность сырья при температуре 15 ºС определим по формуле[12]:

(22)

где ρ420 - плотность сырья при температуре 20 ºС, равная 0,930 г/см3[12];
а – температурная поправка для температуры 95 ºС, равная 0,000594 [12], ед.
Отсюда

 

Рассчитаем энтальпию исходного сырья, которая составит

 

Тогда количество тепла, пришедшее с исходным сырьем, будет равно

 

Определим количество тепла, пришедшее с водяным паром, по формуле[12]:

(23)

где Gвод.пара- массовый расход водяного пара, кг/ч;
Iвод.пара- энтальпия водяного пара, кДж/кг;
Энтальпия водяного пара при температуре 100 ºС равна 3282,4 кДж/кг [12]. Отсюда

 

 

Расход тепла.
Количество расходуемого тепла определим по формуле[13]:

(24)

где QрасхА - количество расходуемого тепла, кДж/ч;
Q3А – количество тепла, ушедшее из колонны с жидким остатком, кДж/ч;
Q4А- количество тепла, ушедшее в верхнюю часть колонны с парами сырья, кДж/ч;
Q5А - количество тепла, ушедшее из колонны с затемненным продуктом, кДж/ч;
Q6А - потери тепла в окружающую среду, кДж/ч.
Определим количество тепла, ушедшее из колонны с жидким остатком, по формуле[12]:

(25)

где Gгудрона - массовый расход жидкого остатка, кг/ч;
Iгудрона- энтальпия гудрона, кДж/кг.
Определим энтальпию гудрона по формуле[12]:

(26)

где ρ15гуд15 – плотность гудрона при температуре 15 ºС, г/см3;
I0гуд – значение энтальпии гудрона в зависимости от температуры входа сырья в колонну, равная 857,06 Дж/кг[12].
Плотность сырья при температуре 15 ºС определим по формуле[12]:

(27)

где ρ4гуд20 - плотность гудрона при температуре 20 ºС, равная 0,952 г/см3[12];
а – температурная поправка для температуры 370 ºС, равная 0,000567 [12], ед.
Отсюда

 

Рассчитаем энтальпию гудрона, которая составит

 

Тогда количество тепла, ушедшее с гудроном, будет равно


Определим количество тепла, ушедшее в верхнюю часть колонны с парами сырья, по формуле[12]:

(28)

где Gпар.сырья - массовый расход паров сырья, кг/ч;
Iпар.сырья- энтальпия паров сырья при температуре верха колонны, Дж/кг.
Так как точный состав паров сырья не известен, то количество тепла, ушедшее в верхнюю часть колонны с парами сырья, определим в результате расчета теплового баланса нижней части колонны.
Определим количество тепла, ушедшее из колонны с затемненным продуктом, по формуле[12]:

(29)

где Gзат - массовый расход затемненного продукта, кг/ч;
Iзат.пр.- энтальпия затемненного продукта, кДж/кг.
Определим энтальпию затемненного продукта по формуле[12]:

(30)

где ρ15зат15 – плотность затемненного продукта при температуре 15 ºС, г/см3;
I0зат – значение энтальпии затемненного продукта в зависимости от температуры, равная 827,81 кДж/кг[12].
Плотность сырья при температуре 15 ºС определим по формуле[12]:

(31)

где ρ4зат20 - плотность затемненного продукта при температуре 20 ºС, равная 0,920 г/см3[12];
а – температурная поправка для температуры 360 ºС, равная 0,000607 [12], ед.
Отсюда

 

Рассчитаем энтальпию затемненного продукта, которая составит


Тогда количество тепла, ушедшее с затемненным продуктом, будет равно

 

Определим количество потерянного тепла, для этого примем, что потери тепла в окружающую среду составляют три процента от приходящего тепла. Отсюда

(32)

 

Определим количество расходуемого тепла

 

Определим количество тепла, ушедшее в верхнюю часть колонны с парами сырья, в соответствии с законом сохранения энергии

 


5.3.2 Тепловой баланс верха колонны - части Б.


Приход тепла.
Количество тепла, пришедшее с потоками в верхнюю часть колонны, определим по уравнению[13]:

(33)

где QприхБ – количество тепла, пришедшее с потоками в верхнюю часть колонны, кДж/ч;
Q1Б – количество тепла, пришедшее с парами сырья в верхнюю часть колонны, кДж/ч;
Q2Б – количество тепла, пришедшее с первым циркуляционным орошением в верхнюю часть колонны, кДж/ч;
Q3Б – количество тепла, пришедшее со вторым циркуляционным орошением в верхнюю часть колонны, кДж/ч.
Определим количество тепла, пришедшее с парами сырья в верхнюю часть колонны. Это количество тепла будет равна количеству тепла, ушедшему с парами сырья из нижней части колонны, т.е.:

(34)

 

Определим количества тепла, пришедшие с первым и вторым циркуляционными орошениями в верхнюю часть колонны.

(35)

(36)

где QI-гоЦО, QII-гоЦО – тепло, пришедшее в колону с первым и вторым циркуляционными орошениями соответственно, кДж/ч.
Но нам не известны массовые расходы орошений, поэтому их рассчитаем в результате теплового баланса верхней части колонны. Значит

 

Расход тепла.
Количество тепла, ушедшее с потоками из верхней части колонны, определим по уравнению[13]:

(37)

где QрасхБ - Количество тепла, ушедшее с потоками из верхней части колонны, кДж/ч;
Q4Б, Q5Б, Q6Б, Q7Б – тепло ушедшее из колоны с широкой масляной фракцией, лёгким вакуумным газойлем, водяным паром и летучими углеводородами соответственно, кДж/ч.
Определим количество тепла, ушедшее из верхней части колонны, с широкой масляной фракцией по формуле[12]:

(38)

где Gшмф - массовый расход широкой масляной фракции, кг/ч;
Iшмф.- энтальпия широкой масляной фракции, кДж/кг.
Определим энтальпию широкой масляной фракции по формуле[12]:

(39)

где ρ15шмф15 – плотность широкой масляной фракции при температуре 15 ºС, г/см3;
I0шмф – значение энтальпии широкой масляной фракции в зависимости от температуры, равная 605,83 кДж/кг[12].
Плотность широкой масляной фракции при температуре 15 ºС определим по формуле[12]:

(40)

где ρ420 - плотность широкой масляной фракции при температуре 20 ºС, равная 0,905 г/см3;
а – температурная поправка для температуры 280 ºС, равная 0,000633 [12], ед.
Отсюда

Рассчитаем энтальпию широкой масляной фракции, которая составит

 

Тогда количество тепла, ушедшее с широкой масляной фракцией, будет равно

 

Определим количество тепла, ушедшее из колонны с лёгким вакуумным газойлем, по формуле[12]:

(41)

где Gлвг - массовый расход лёгкого вакуумного газойля, кг/ч;
Iлвг.- энтальпия лёгкого вакуумного газойля, кДж/кг.
Определим энтальпию лёгкого вакуумного газойля по формуле[12]:

(41)

где ρ15лвг15 – плотность лёгкого вакуумного газойля при температуре 15 ºС, г/см3;
I0лвг – значение энтальпии лёгкого вакуумного газойля в зависимости от температуры, равная 528,19 кДж/кг[12].
Плотность сырья при температуре 15 ºС определим по формуле[12]:

(42)

где ρ4лвг20 - плотность лёгкого вакуумного газойля при температуре 20 ºС, равная 0,860 г/см3[11];
а – температурная поправка для температуры 250 ºС, равная 0,000686 [12], ед.
Отсюда

Рассчитаем энтальпию лёгкого вакуумного газойля, которая составит

 

Тогда количество тепла, ушедшее с лёгким вакуумным газойлем, будет равно

 

Определим количество тепла, ушедшее из колонны с водяными парами, по формуле[12]:

(43)

где Gвод.п - массовый выход водяного пара, кг/ч;
Iвод.п.- энтальпия водяного пара, кДж/кг.
Энтальпия водяного пара при температуре 125 ºС равна 2736,9 кДж/кг[13]. Тогда количество тепла, ушедшее с водяными парами, будет равно

 

Определим количество тепла, ушедшее из верхней части колонны с летучими углеводородами, по формуле[12]:

(44)

где Gлет - массовый выход летучих углеводородов, кг/ч;
Iлет.- энтальпия летучих углеводородов, кДж/кг.
Определим энтальпию летучих углеводородов по формуле[12]:

(45)

где ρ15лет15 – плотность летучих углеводородов при температуре 15 ºС, г/см3;
I0лет – значение энтальпии затемненного продукта в зависимости от температуры, равная 455 кДж/кг[12].
Тогда количество тепла, ушедшее с летучими углеводородами, будет равно

 

Отсюда

 

Отсюда

 

В общей сложности первое (л.в.г.) и второе (ш.м.ф.) циркуляционные орошения должны отвести из колонны 8200147,05 кДж/ч тепла во внешнюю среду. Примем соотношение отведенного тепла первым и вторым циркуляционными орошениями как 1:3.
Вычислим значение энтальпии первого циркуляционного орошения (л.в.г.) при температуре 50С

 

Значит массовые расходы первого и второго циркуляционных орошений будут равны


5.4 Тепловой баланс окислительной колонны


Приход тепла.
Количество тепла, пришедшее с потоками определим по формуле [13]:

(46)

где Qприх – количество тепла, пришедшее со всеми потоками в окислительную колонну, кВт;
Q1 – количество тепла, поступившее с сырьем, кВт;
Q2 – количество тепла, поступившее с рециркулятом, кВт;
Q3 – количество тепла, поступившее с воздухом, кВт;
Q4 – количество тепла, выделившееся в результате реакции, кВт.
Вычислим количество тепла, поступившего с сырьем по формуле [13]:

(47)

где Gf – часовая производительность колонны, кг/ч;
Сг – теплоемкость гудрона, Дж/(кг*град);
tг – температура гудрона на входе в колонну, ºС.

 

Рассчитаем количество тепла, пришедшего с рециркулятом по формуле [13]:

(48)

где Gр– массовый расход рециркулята, кг/ч;
Ср – теплоемкость рециркулята, Дж/(кг*град);
tр – температура рециркулята на входе в колонну, ºС.
Температуру рециркулята на входе в колонну примем равной 190 ºС (по данным регламента). Отсюда

 

Определим количество тепла, пришедшее с воздухом, по формуле [13]:

(49)

где Gв– массовый расход воздуха, кг/ч;
Св – теплоемкость воздуха, Дж/(кг*град);
tв – температура воздуха на входе в колонну, ºС.
Температуру воздуха на входе в колонну примем равной 25 ºС (по данным регламента). Отсюда

 

Количество тепла, выделившегося при окислении гудрона, определим по формуле[]:

(50)

где I – энтальпия гудрона, Дж/кг.

 

Тогда общее количество пришедшего тепла составит

 

Расход тепла.
Количество тепла, ушедшее с потоками определим по формуле [13]:

(51)

где Qрасх – количество тепла, ушедшее со всеми потоками из колонны, кВт;
Q5 – количество тепла, ушедшее с битумом, кВт;
Q6 – количество тепла, ушедшее с газами окисления, кВт;
Qпотерь – потери тепла в окружающую среду, которые примем пять процентов от приходящего тепла, кВт.
Рассчитаем количество тепла, ушедшее с битумом, по формуле [13]:

(52)

где Gб– массовый выход битума, кг/ч;
Сб – теплоемкость битума, Дж/(кг*град);
tб – температура битума на выходе из колонны, ºС.
Температуру битума на выходе из колонны примем равной 235 ºС (по данным регламента). Отсюда

 

Определим количество тепла, ушедшее с газами окисления, по формуле [13]::
(53)

где Gго– массовый выход газов окисления, кг/ч;
Сго – теплоемкость газов окисления, Дж/(кг*град);
tго – температура газов окисления на выходе из колонны, ºС.
Температуру газов окисления на выходе из колонны примем равной 180 ºС (по данным регламента). Массовый выход газов окисления определим суммой всех газообразных продуктов (см. материальный баланс):

 

 

Определим потери тепла в окружающую среду по формуле[13]:

(54)
Тогда

 

Отсюда

 

По закону сохранения энергии

(55)

Исходя из данного закона определим температуру сырья на входе в колонну:

 


5.5 Конструктивный расчет вакуумной колонны


По уравнению Менделеева - Клайперона определим объем паров воды и летучих углеводородов в верхней части колонны по формуле[13]:

(56)

где Gi - расход компонента, кг/с;
R- универсальная газовая постоянная, равная 8314 Дж/(моль*град);
Ti - температура в системе, К;
Mi - молекулярная масса, кг/кмоль;
Рi - давление в системе, Па.
Молекулярную массу смеси углеводородов и паров воды условно примем равной 128[12].
Отсюда

 

Значит общий объем газового потока составит

(57)

 

Линейную скорость паров в колонне определим по уравнению Саудерса и Брауна [12]:

(58)

где - плотность жидкости и пара, кг/м³;
К – поправочный коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между ними и условий ректификации, который для паров принимаем равным 180[12]. Плотность жидкости принимаем равной плотности легкого вакуумного газойля, т.е. 860 кг/м3.
Определим плотность паров, отпариваемых в верхней части колонны по формуле[13]:

(59)

 

Отсюда линейная скорость паров в колонне составит

 

Диаметр верха колонны определим по уравнению[12]:

(60)

где Vобщ- объем паров, м³/с;
uд.л.- допустимая линейная скорость движения паров, м/с.

 

Принимаем по стандартному ряду диаметров диаметр верхней части колонны равным 2600 мм, что совпадает с диаметром верхней части колонны на действующей установке, значит, расчет выполнен верно.
Определим объем паров, отпариваемых в нижней части колонны

 

Определим плотность паров, отпариваемых в нижней части колонны

 

Примем плотность жидкости, равной 930 кг/м3, а поправочный коэффициент равным 110[12]. Отсюда линейная скорость паров, отпариваемых в нижней части колонны составит

 

Диаметр средней части колонны определим по уравнению[12]:

(61)

где Vпароввниж- объем паров в нижней части колонны, м³/с;
uд.л.1- допустимая линейная скорость движения паров в нижней части колонны, м/с.

 

Примем диаметр средней части колонны равным 6400 мм.
Высоту нижней части колонны определим, исходя из запаса продукта внизу колонны, необходимого для нормальной работы насоса.

 

Отсюда, высота нижней части колонны составит[17]:

(62)

 

Расстояние от уровня жидкости внизу колонны до нижней тарелки примем равным 2 м, чтобы пар, поступающий из пароперегревателя равномерно распределялся по сечению колонны. В этой части примем 4 ситчатые тарелки с расстоянием между ними 0,7м.
В концентрационной части расположено 15 тарелок: 12 клапанных, 3 глухих.
Общую высоту колонны найдем по формуле:

(63)

где Нотг – высота отгонной части колонны, м
Нв – высота верхней части колонны, м;
Нсв - высота от верхней тарелки до верхнего днища, принимаем в пределах от 1/2 диаметра, т.е. 1,3 м.
Отсюда высота вакуумной колонны составит

 


5.6 Конструктивный расчет окислительной колонны


Вычислим реакционный объем в колонне по формуле[17]:

(64)

где Vр – реакционный объем колонны, м3;
τ – время работы колонны, примем равным 10 часам (по данным регламента);
ρг – плотность гудрона, кг/м3.

 

Определим площадь поперечного сечения колонны по формуле[13]:

(65)

где S – площадь поперечного сечения колонны, м2;
D – диаметр колонны, м.
Примем ориентировочно диаметр колонны равным 3800 мм (по данным действующего производства).
Отсюда

 

Определим высоту слоя реакционной массы по формуле[13]:

(66)

где h – высота реакционного слоя, м.

 

Найдем секундный объем воздуха по формуле[12]:

(67)

где Vв – объемный расход воздуха, м3/с;
Gв – массовый расход воздуха, кг/ч;
tн –температура выхода воздуха из колонны, ºС;
tк – абсолютная температура газов, К;
ратм – давление атмосферное, атм;
рраб – рабочее давление, которое примем равным 0,15 атм.

 

Определим скорость подачи воздуха по формуле[12]:

(68)

где Uв – скорость подачи воздуха, м/с.

 

Допустимая скорость движения смеси паров и газов, покидающих окислительную колонну равна 0,3 м/с [15, табл 3.26].
Расчеты скорости воздуха - 0,035 м/с, т.е. не превышают допустимые значения, поэтому принятые параметры колонны можно считать правильными.
Определим объем газов, покидающих колонну.
Объем газов окисления по формуле[13]:

(69)

где – объемный выход газов окисления, м3/с;
– объемный выход диоксида углерода, м3/с;
– объемный выход кислорода, м3/с;
– объемный выход паров воды, м3/с;
– объемный выход углеводородных газов, м3/с;
- объемный выход отгона, м3/с;
- объемный выход воздуха, м3/с.
Объемный выход каждого газа определим по общей формуле[12]:

(70)

где Vi – объемный выход соответствующего газа, м3;
Gi – массовый выход соответствующего газа, кг/ч
Mi – молекулярная масса соответствующего газа, кг/кмоль.
Отсюда

 

Тогда общий объем газов окисления составит

 

Определим объем газов с учетом температуры процесса по формуле[12]:

(71)

где Vt – объем газов с учетом температуры процесса, м3/ч;
tпр – температура процесса, равная 138 ºС;
t0 – абсолютная температура газов при н.у., К.

 

Определим диаметр расширенной части колонны по формуле[13]:

(72)

где d – диаметр расширенной части колонны, м;
ω – скорость газов, примем равной 0,022 м/с.

 

Принимаем стандартный диаметр расширенной части колонны 6000 мм.
Определим диаметры штуцеров по общей формуле[13]:

(73)

где Di – диаметр соответствующего штуцера, м;
Vi – объемный расход соответствующего потока, м3/с;
ωi – скорость соответствующего потока, м/с.
Определим диаметр штуцера для подачи гудрона, при этом скорость подачи гудрона примем равной в пределах от 1,5 до 3 м/с (по данным регламента).
Для этого необходимо вычислить объем гудрона по формуле[13]:

(74)

где Vг – объемный расход гудрона, м3/с.

 

Отсюда диаметр штуцера для подачи гудрона (D1) будет равен

 

Вычислим размер штуцера для входа воздуха (D2). Скорость входа воздуха принимаем в пределах от 20 до 40 м/с.

Для этого необходимо вычислить объем воздуха по формуле[13]:

(75)

где Vв – объемный расход воздуха, м3/с.

 

Отсюда диаметр штуцера для подачи воздуха (D2) будет равен

 

Определим диаметр штуцера для входа рециркулята (битума). Скорость входа рециркулята (битума) принимаем равной от 1,5 до 3 м/с.
Для этого необходимо вычислить объем рециркулята (битума) по формуле[13]:

(76)

где Vр – объемный расход рециркулята (битума), м3/с;
ρб200 – плотность битума при средней температуре 200 ºС.
Плотность битума при средней температуре 200 ºС определяем по формуле[12]:

(77)

где ρ420 – плотность битума при 20 ºС, которая равна 996 кг/м3;
α – температурная поправка на плотность, равная 0,000515[12], ед.;
t – средняя температура битума, равная 200 ºС.

 

 

Отсюда диаметр штуцера для подачи рециркулята (битума) (D3) будет равен

 

Определим диаметр штуцера для выхода готового продукта (битума). Скорость выхода готового продукта (битума) принимаем равной от 0,8 до 1 м/с.
Определим объем битума по формуле[13]:

(78)

где Vб – объемный выход битума, м3/с.
ρб235 – плотность битума при температуре выхода битума 235 ºС.
Плотность битума при температуре выхода битума 235 ºС определяем по формуле[12]:

(79)

где ρ420 – плотность битума при 20 ºС, которая равна 996 кг/м3;
α – температурная поправка на плотность, равная 0,000515[12], ед.;
t –температура битума, равная 235 ºС.

 

 

Отсюда диаметр штуцера для выхода готового продукта (битума) (D4) будет равен

 

Определим диаметр штуцера для выхода газов окисления (D5). Скорость выхода газов окисления принимаем равной от 20 до 40 м/с. Объем газов окисления равен 0,6 м3/с (см.выше). Тогда

 

Таким образом, в соответствии со стандартным рядом диаметров, принимаем D1=80 мм, D2=150 мм, D3=50 мм, D4=100 мм, D5=250 мм.
В зависимости от диаметра колонны выбираем стандартные конструктивные элементы - днище и крышку аппарата.
Для нижней части колонны (диаметр 3800 мм) подбираем днище эллиптическое отбартованное[18] со следующими характеристиками:
внутренний диаметр - 3800 мм;
масса днища - 2844 кг;
толщина металла днища - 18 мм;
высота борта днища - 50 мм;
высота эллиптической части днища - 950 мм;
внутренняя поверхность днища - 103 м2.
Так как стандартных эллиптических крышек с внутренним диаметром 6000 мм нет, то принимаем к проектированию круглую сварную крышку радиусом 3000 мм. Таким образом внутренний диаметр крышки будет равен 6000 мм.
Определим общую высоту колонны по формуле[17]:

(80)

где Нк – общая высота колонны, м;
Нн – высота нижней части колонны с диаметром 3800 мм, м;
Нв – высота верхней части колонны, м;
Нд – высота днища, м;
Нкр – высота крышки, м;
Нкп – высота конического перехода, м;
Но – высота опоры, м.
Определим высоту нижней части колонны с диаметром 3800 мм по формуле[17]:

(81)

где Нсл - высота реакционного слоя, равная 12,3 м;
0,8 - запас высоты для предотвращения «захлебывания» колонны, м.
Тогда

 

Определим высоту верхней части колонны с диаметром 6000 мм по формуле[11]:

(82)

 

Конический переход представим в виде равнобедренной трапеции и разобьем ее на прямоугольник и два прямоугольных треугольника, катеты которых обозначим буквами а и b (см. рисунок 7). Из чего следует, что сторона а = 1100 мм. Из теоремы следует, что напротив угла в 30 находится сторона в два раза меньше по отношению к стороне находящейся напротив угла 60°. Согласно этому утверждению b = 2200 мм. Следовательно высота конического перехода равна 2200 мм.

 

 

 

 


Высоту опоры (Но) принимаем равной 2000 мм. Отсюда общая высота колонны будет равна

 


5.7 Расчет и выбор вспомогательного оборудования


Расчет аппарата воздушного охлаждения. Исходные данные: охлаждаемый компонент — битум; температура битума на входе - 235 °С; температура битума на выходе - 160 °С; расход битума G - 2,7 кг/с; хладоагент - воздух; температура воздуха на входе - 26 С температура воздуха на выходе - 32 °С.
Определим тепловую нагрузку холодильника по формуле[12]:

(83)

где It1б и It2б - энтальпия гудрона при температурах 508 К и 433 К, которые определяются по формуле Крега[12]:

(84)

где ρ - относительная плотность битума; Т - соответствующая температура битума, К.

 

Определим тепловую нагрузку холодильника


Определим массовый расход холодильника из уравнения теплового баланса:

(85)

где G1 - количество воздуха, кг/ч;
С"р, С'р - средние теплоемкости воздуха (при постоянном давлении) при его конечной и начальной температурах соответственно, Дж/(кг*град).
Тогда

 

Определим средний температурный напор. При противоточном движении теплоносителей схема потоков будет следующая (см.рисунок 8)

 

 


Рисунок 8 - схема потоков теплоносителей

Находим отношение ∆tmах к ∆tmin:

 

Так как 1,51<2, следовательно, средний температурный напор определяется по формуле[13]:

 

Определим поверхность теплообмена по формуле[13]:

(86)

где К - коэффициент теплопередачи принимаем равным от 10 до 60 Вт/(м2*К)[13].

Примем стандартный аппарат воздушного охлаждения типа АВГ - ВВ. Определим следующие размеры холодильника [19, табл. 3.13]:
поверхность теплообмена - 630 м2;
длина труб - 4000 мм;
диаметр вентилятора -2800 мм.
Для обеспечения производительности битумного блока необходимо 5 аппаратов воздушного охлаждения типа АВГ - ВВ.


5.8 Краткая характеристика основного и вспомогательного технологического оборудования


Краткая характеристика основного и вспомогательного технологического оборудования представлена в таблице 8.
Таблица 8 - Характеристика технологического оборудования
Наименование оборудования (тип, наименование аппарата, назначение и т.д.) Номер пози-ции по схеме Кол-во, шт. Материал Метод защиты металла оборудо-
вания от коррозии Техническая характеристика
1 2 3 4 5 6
Вакуумная колонна 9
1 Вст3сп5+
08Х13;
16гс+08Х13 ОХ13; 40Х; 15ХМ, 35Х
Вст3сп5
конструкционный
Р=50100мм.рт.ст;
Т=80°-390°С;
Н=19200мм;
D=2600мм;
19 тарелок, из них: 12 клапанных прямоточных тарелок, 4 ситчатых тарелки с отбойными элементами, 3 глухих тарелки с сетчатыми отбойниками
Окислительная колонна 17, 26, 31 5 Вст3сп5 конструкционный
Р=0,5кг/см2;
Т=300°С;
Н=32426мм;
Д=3800/6000мм;
V=540м3
Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
Сырьевая емкость мазута. 1 1 Вст3сп5 конструкционный Р=1 атм;
Т=170°С;
Н=9400мм;
D=8000мм;
V=400м3
Дренажная емкость. 66 1 16ГС, ст.20 конструкционный Р=1 атм;
Т=60°С;
L=9300мм;
D=2400мм;
V=40м3
Вакуумный приемник. 50 1 Вст3сп5 Р=50-100 мм.рт.ст.
Т= 30°С;
L=7000мм;
D=2000мм;
V=20м3
Емкость конденсата после поверхностных конденсаторов и эжекторов. 53 1 Вст3сп5 Р=1,0кг/см2;
Т=30°С;
L=5400мм;
D=2000мм;
V=16м3
Герметизированная емкость приема и розлива вязкого дорожного битума. 20 -25 6 Вст3чп5 Р=1 атм;
Т=170°С;
Н=9395мм;
D=8000мм;
V=400м3
Герметизированная буферная емкость гудрона. 14 1 Вст3сп5 Р=1 атм;
Т=170°С;
Н=9395мм;
D=8000мм;
V=400м3
Герметизированная емкость приема, розлива строительного битума. 34, 35, 36 3 Вст3сп5 Р=1 атм;
Т=200°С;
Н=9395мм;
D=8000мм;
V=400м3
Емкость розлива кровельного битума. 29, 30 2 Вст3сп5 Р=1 атм;
Т=80-100°С;
Н=9395мм;
D=8000мм;
V=400м3


Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
Ресивер воздуха для приборов КИПиА. 63 1 09Г2С Р=8кг/см2;
Т=35°С;
Н=12636мм;
D=3000мм;
V=80м3
Аккумулятор сжатого воздуха после компрессоров поз.60, 61 62 1 09Г2С Р=8кг/см2;
Т=60°С;
Н=7440мм;
D=2200мм;
V=25м3
Емкость сброса предохранительных клапанов. 56 1 Вст3сп5 Р=0,03кг/см2;
Т=270°С;
Н=9628мм;
D=2400мм;
V=25м3
Емкость пенообразователя 81, 82 2 Вст3сп5 Р= 1 атм;
Т=25-30°С;
Н=2336мм;
В=1250мм;
L=1250мм;
V=3м3
Емкость свежего и отработанного масла 79, 80 2 Вст3сп5 Р=1 атм;
Т=25°С;
Н=2668мм;
D=1300мм;
V=2,75м3
Емкость антифриза 71 1 Вст3сп5 Р=1кг/см2;
Т=40°С;
L=3666мм;
D=1200мм;
V=4м3
Каплеотбойник 57 1 Вст3сп5 Р=1,5кг/см2;
Т=170°С;
L=9300мм;
D=2400мм;
V=40м3
Емкость для хранения прокаченного продукта 72, 73 2 ВКСт3кп
СТО9Г2С
ВМСТЗсп Р=1 атм;
Т=5060°С;
Н=6630мм;
D=5920мм;
V=200м3



Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
Теплообменник мазут – II циркуляционное орошение. 4 1 Ст.10, ст.20 ВМст3сп
ст16ГС Р=25кг/см2;
Т= 285°С;
L=7830мм;
F=405х2 м2;
1200ТП-25-М1;
25Г6К4
Теплообменник мазут-гудрон 5 1 Ст.10, ст.20 ВМст3сп
ст16ГС Р=25кг/см2;
Т= 370°С;
L=7830мм;
F=405х2 м2;
1200ТП-25-М1;
25Г6К4
Теплообменник мазут-фракция от 350 до 450°С 6 1 Ст.10, ст.20
ВМст3сп
ст.16ГС Р=25кг/см2;
Т= 280°С;
L=7830мм;
F=425х2 м2;
1200ТП-25-М1;
25Г6К4
Теплообменник мазут-гудрон 7 1 Ст.10, ст.20
ВМст3сп
ст.16ГС Р=25кг/см2;
Т= 370°С;
L=7830мм;
F=425х2 м2;
1200ТП-25-М1;
25Г6К4
Теплообменник для подогрева жидкого топлива. 64 1 ВМСт3сп
ст.16ГС, ст.10, ст.20 Р=11кг/см2;
Т= 283°С;
L=6690мм;
F=19,0 м2;
325ТП-16-М1;
25Г6К4
Поверхностный конденсатор-холодильник 1200КВК-М6 20Г6-4 49 1 ВМСт3сп
ВКСт3сп 16ГС, латунь Ртр=3кг/см2;
Рмт=50мм.рт.ст;
Т= 200°С;
F=530 м2
Холодильник антифриза
800ХП-16-МГ
20Г6К2 70 1 ВМСт3сп
ст.16ГС
ВМСт3кп
ст.10, ст.20 Р=16/16кг/см2;
Т= 35°С;
F=214 м2
Холодильник фракции более 350°С и I циркуляционного орошения 48 1 сборный углеродистый Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=8380мм;
В=4140мм;
F=2500м2
Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
АВГ-М6-25-Б5-ВЗ
4-2-8
Холодильник фракции от 350 до 450°С
АВГ-В-Ж-25-Б1-ВЗ
8-4-8 45 1 сборный углеродистый Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=8930мм;
В=4530мм;
Н=4100мм;
F=3660м2
Холодильник II циркуляционного орошения
АВГ-В-Ж-25-Б1-ВЗ
8-4-8 44 1 сборный углеродистый Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=8930мм;
В=4530мм;
Н=4100мм;
F=3660м2
Холодильник фракции от 450 до 500°С I и II секции и гудрона III секция
АВГ-В-Ж-25-Б1-ВЗ
8-4-8 13 1 сборный углеродистый Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=8930мм;
В=4530мм;
Н=4100мм;
F=3660м2
Холодильник гудрона
АВГ-В-Ж-25-Б1-ВЗ
8-4-8 12 1 сборный углеродистый Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=8930мм;
В=4530мм;
Н=4100мм;
F=3660м2
Холодильник дорожного вязкого битума
АВГ-В-Ж-25-Б1-ВЗ
8-4-8 19 1 Вст3сп
ст.20, ст.16ГС, ст.45, АД.1 Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=5080мм;
В=4530мм;
Н=4110мм;
F=630м2;
Холодильник кровельного битума
АВГ-ВВ-Ж-25-Б1-
ВЗ
5-15-4 28 1 Вст3сп
ст.20, ст.16ГС, ст.45, АД.1 Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=5080мм;
В=4530мм;
Н=4110мм;
F=630м2

Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
Холодильник строительного битума
АВГ-ВВ-Ж-25-Б1-
ВЗ
5-15-4 33
1 Вст3сп
ст.20, ст.16ГС, ст.45, АД.1 Р=25кг/см2;
Т=300°С;
L=5080мм;
В=4530мм;
F=630м2
Печь дожига газов окисления. 58 1 Вст3 Т=800°С;
D=3044мм;
Н=6200мм;
Q=9360кг/час
Дымовая труба 59 1 железобетон, кирпич D=3600мм;
Н=120000мм
Подогреватель пароводяной 65 1 углеродистая сталь F=3,97м2
Насос для подачи сырья (мазута) в вакуумную колонну НК-560/335-180-2б
СГ-70к 2, 3 2 углеродистая сталь Н=162м вод.ст.;
Q=315м3/час
Откачка гудрона с низа колонны поз.9 НК 200/120-120-2б ДТ-60к АПГ-1с 10, 11 2 углеродистая сталь Н=126м вод.ст.;
Q=120 м3/час
Подача I циркуляционного орошения в колонну поз.9 и откачка фракции до 350°С НК-65/35-125-Iв СГ-60к 46, 47 2 углеродистая сталь Н=95м вод.ст.;
Q=55м3/час
Откачка фракции от 350-450°С и подача II-го ЦО НК-560/335-120-2а ДТ-70к АПГ-1с 41, 42, 43 3 углеродистая сталь сборная Н=124м вод.ст.;
Q=335м3/час
Откачка фракции от 450-500°С с 39, 40 2 углеродистая сталь сборная Н=115м вод.ст.;
Q=48м3/час
Продолжение таблицы 8
1 2 3 4 5 6
установки НК 65/35-125-1в ДТ-60 АПГ-1с
Откачка сконденсированных продуктов из емкости поз.53 НК 65/35-70 ОП-60ПР 54, 55 2 углеродистая сталь сборная Н=4м вод.ст.;
Q=35м3/час
Насос для подачи гудрона в окислительные колонны НК-200/120-120-2Б ДК-60кр 15, 16 2 углеродистая сталь сборная Н=74,5м вод.ст.;
Q=85м3/час
Откачка дорожного битума из колонны поз.17 НК 65/35-125-1в ДТ-60кр 18 1 углеродистая сталь сборная Н=110м вод.ст.;
Q=60м3/час
Откачка кровельного битума из колонны поз.26 НК 65/35-125-2а ДТ-60кр АПГ-1с 27 1 Н=120м вод.ст.;
Q=35м3/час
Откачка строительного битума из колонны поз.31 НК 65/35-125-2а
Дт-60кр 32 1 Н=120м вод.ст.;
Q=35м3/час
Подача воздуха на окисление ЦК-135/8 60, 61 2 Р=7,8 кг/см2;
Q=135 нм3/мин

 

 


6 Управление, контроль и автоматизация технологического процесса

 

Автоматизированные системы управления технологическими процессами предназначены для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления (ТОУ) в соответствии с принятым критерием управления при помощи современных средств сбора и переработки информации. Под ТОУ понимают совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим технологическим регламентам технологического процесса.
В объекте возникают такие возмущения, как изменения начальных параметров исходной смеси, а также тепло- и хладо- носителей, изменения свойств теплопередающих поверхностей, что связано с отложением веществ на стенках и т.д., которые в свою очередь приводят к нарушению технологического режима.
Ликвидация и компенсация возмущающих воздействий осуществляется системой управления, включающей в себя комплекс автоматических устройств и оперативный технологический персонал.
Технические средства управления, контроля и автоматизации представлены в таблице 9.
Таблица 9 - Выбор технических средств управления, контроля и автоматизации.
№ позиции Контролируемый параметр Место установки Наименование прибора
1 2 3 4
1-1
1-2
1-3 Расход мазута на установку Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-219 6 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
2-1
2-2 Уровень мазута
Емкость поз.1
ЦЩУ Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор РПВ 4.2э
3-1
3-2 Температура мазута Емкость поз.1
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
4-1
4-2 Температура мазута после т/о поз.4,5 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
5-1
5-2 Температура мазута после т/о поз.6,7 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
1-1
Температура мазута Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
1-12
Температура мазута Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4

Продолжение таблицы 9
1 2 3 4
1-13
Температура газов Печь поз.8
ЦЩУ Термопара ТХА
Автоматический мост КСП- 4
1-14
Температура газов Печь поз.8
ЦЩУ Термопара ТХА
Автоматический мост КСП- 4
3-07

Расход мазута в печь поз.8
(I поток) Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-219 6 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
3-08

Расход мазута
в печь поз.8
(II поток) Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-219 6 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
3-46 Расход пара на турбулизацию I потока в печи 8 Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-57 3,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
3-47 Расход пара на турбулизацию II потока в печи 8 Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-57 3,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
3-29 Расход воды в холодильник поз.49
Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-159 4,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
1-39 Температура паров воды и у/в Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
1-10 Температура верха колонны (кол.) поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
3-35а
б Расход мазута к печам поз.
Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-219 6 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
2-05а
б Давление пара в пароперегревателе Трубопровод
ЦЩУ Прибор МС-П
Вторичный прибор ПВ 4.2э
4-02 Уровень нефтепродукта в емкости поз.53 Емкость поз.1
ЦЩУ Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор РПВ 4.2э
1-57 Температура фракции после холодильника поз.48 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
4-07 Уровень 15-й тарелке кол. поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Уровнемер УБ-П Вторичный прибор РПВ 4.2э
3-36 Расход фракции до 350°С выводимой с установки Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-57 3,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
Продолжение таблицы 9
1 2 3 4
3-04 Расход I-го ЦО, подаваемого на 19-ю тарелку(т.) кол.поз.9 Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-57 3,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
4-06 Уровень на 9-ой тарелке колонны поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Уровнемер УБ-П Вторичный прибор РПВ 4.2э
1-03 Температура II-го ЦО после холодильника поз.44 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
3-03 Расход II-го ЦО, подаваемого на 12-ю т. колонны поз.9 Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-159 4,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
1-09 Температура на 12-ой т.колонны поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
1-37 Температура фр. 350-450°С после холодильника поз.45 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
3-37 Расход фр. 350-450°С выводимой с установки Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-159 4,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
4-05 Уровень фр. 450-500°С на 5-ой тарелке Колонна поз.9
ЦЩУ Уровнемер УБ-П Вторичный прибор РПВ 4.2э
3-52 Расход фр. 450-500°С выводимой с установки Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-89 4 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
1-57 Температура фракции после холодильника поз.13 Трубопровод
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
4-04 Уровень фракции >500°C в колонне поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Уровнемер УБ-П Вторичный прибор РПВ 4.2э
3-42 Расход гудрона откачиваемого с низа колонны поз.9 Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-159 4,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
3-56 Расход гудрона выводимого с установки Трубопровод
Трубопровод
ЦЩУ Диафрагма ДК 16-159 4,5 Преобразователь 13ДД11
Вторичный прибор ПВ 10.1э
2-20 Вакуум в низу колонны поз.9 Трубопровод
ЦЩУ Прибор МС-П
Вторичный прибор ПВ 4.2э
1-37 Температура низа колонны поз.9 Колонна поз.9
ЦЩУ Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
Продолжение таблицы 9
1 2 3 4
1-35 Температура дымовых газов на выходе в дымовую трубу Печь поз.8 Термопара ТХК
Автоматический мост КСП- 4
5-06 Концентрация окиси углерода в дымовых газах печей Газоходы печей поз.8, 58 Газоанализатор ГИАМ-15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


7 Экономическая часть

 

7.1 Расчет мощности производства


Мощность производства – количество выпускаемого готового продукта в год. В данном дипломном проекте мы разрабатываем установку получения битумов, которая работает непрерывно. Поэтому количество выпускаемой продукции определим по формуле:

(87)

где Qтов – товарный выпуск готовой продукции, кг/год;
Gб – массовый выход битума в одной колонне, который равен 9747,5 кг/час (см.таблицу 7);
n – количество колонны в проекте, которое равно пяти шт.

 


7.2 Расчет затрат на сырье и материалы


Основным сырьем для данной установки является мазут, расход которого по заданию составляет 400000 т/год.
Затраты на сырье и материалы определяем по формуле:

(88)

где З – затраты на сырье и материалы, тнг/год;
Р – годовой расход соответствующего сырья или материала, т/год, кг/год;
Ц – цена соответствующего сырья или материала, тнг/т, тнг/кг.
Расчет затрат на сырье и материалы представлен в таблице 10.
Таблица 10 - Затраты на сырье и материалы
Наименование сырья и материалов
Годовой расход, т/год Цена, тнг/тонну Общая сумма затрат, тыс.тнг
Мазут 400000 15320 6128000
Итого: 6128000
7.3 Расчет энергозатрат


Расчет энергозатрат проводим аналогично расчету затрат на сырье и материалы, согласно формуле (88). Расчет энергозатрат представлен в таблице 11.
Таблица 11 - Затраты на энергию и другие материалы
Наименование вида энергии Ед.изм. Расход Цена за единицу, тнг
Общая
сумма
затрат, тыс. тнг
на 1 тонну
сырья на весь объем производства
Электроэнергия кВт 45 18000000 4,0 72000
Пар Гкал 0,48 192000 480,5 92256
Воздух м
72,9 29160000 265,8 7750728
Оборотная вода м
13 5200000 1800 9360000
Топливо:
- мазут
- газ
т
м

0,04
0,05
16000
20000
15320
12300
245120
246000
Итого: 17766104


7.4 Расчет численности промышленно-производственного персонала


Промышленно-производственный персонал делится на три группы:
основные рабочие – это рабочие непосредственно занятые в техпроцессе;
вспомогательные рабочие - обслуживающие производственные процессы;
административный и управленческий персонал – мастера, начальники цехов, служащие, занятые учетом и планированием.

7.4.1 Расчет численности основных производственных рабочих. Численность основных рабочих рассчитывается по суммарной норме обслуживания оборудования для основных рабочих, при этом рассчитываем явочный, штатный и списочный составы.
Явочный состав - это численность работающих в смене, необходимая для полного обслуживания технологического процесса.

ЧЯВ= , (89)

где Чяв - явочная численность работающих, человек;
Но - суммарная норма обслуживания оборудования, час;
Тр - время рабочей смены, час.
Так как на действующей установке работают по графику, представленному на рисунке 9 и продолжительность одной смены составляет 12 часов, то примем к расчету такие же данные.

 

 


Рисунок 9 - График рабочего времени одного работающего

При расчетах учитываем, что работа на установке организована по непрерывному графику, по пятибригадной системе. Расчет норм обслуживания оборудования представлен в таблице 12.
Таблица 12 - Расчет норм обслуживания оборудования
Наименование
оборудования Количество
оборудования Норма обслуживания оборудования Общая норма обслуживания оборудования
Вакуумная колонна 1 3 3
Окислительные колонны 5 1 5
Теплообменники 6 1 6
Компрессоры 1 2 2
Насосы 11 2 22
Печи 2 3 6
Холодильники 11 1 11
Ёмкости 5 2 10
Итого: 42 15 65
Отсюда



Полученное значение явочной численности распределяем по профессиям и разрядам (см. таблицу 13).
Таблица 13 - Явочный и штатный состав

Профессия
Разряд Число
бригад Норма
Штата, чел. Штатный
состав, чел.
Оператор
Оператор
Оператор
Машинист 6
5
4
4 5
5
5
5 2
1
2
1 10
5
10
5
Итого: 6 30

Штатная численность - 30 человек.
Определим списочную численность рабочих, при этом коэффициент запаса примем равным 15 процентов. Тогда списочная численность составит

(90)

 

Разница между списочной и штатной численностью составляет численность подмены:

Чподмены = 35-30=5 человек

При расчетах примем подмену – 5 человек, которых примем операторами 4 разряда.

7.4.2 Расчет численности вспомогательных рабочих. Вспомогательные рабочие - это рабочие, обслуживающие основной производственный процесс. Это наладчик, электрик, слесарь, слесарь КИПиА, электрогазосварщик, лаборант и др. Подмена для вспомогательных рабочих не учитывается.
В дипломном проекте (работе) можно примем явочную численность вспомогательных рабочих 20 процентов от явочной численности основных рабочих. Значит

(91)

где Чяв.всп - явочная численность вспомогательных рабочих, человек;
Чяв - явочная численность основных рабочих, человек.

 

Полученную явочную численность вспомогательных рабочих распределим по профессиям и разрядам (см. таблицу 13).
Таблица 13 - Профессия и квалификация вспомогательных рабочих
Профессия Разряд Число бригад Норма штата, чел. Штатный состав, чел.
Слесарь-бригадир 6 5 2 10
Слесарь-ремонтник 5 5 2 10
Электромонтер 5 5 2 10
Электромонтер 4 5 2 10
Итого: 8 40

7.4.3 Расчет численности административного и управленческого персонала. Административным и управленческим персоналом на промышленных предприятиях являются работники, которые руководят процессом производства и рабочими, занятыми на этом производстве. Численность и состав административного и управленческого персонала определяется структурой управления цехом и отделением, и штатным расписанием. Примем численность административного и управленческого персонала примем 10 процентов от общей численности основных и вспомогательных рабочих.

(92)

где ЧАУП – численность административного и управленческого персонала, человек;
Чосн – общая численность основных рабочих, включая подмену, человек;
Чвсп – общая численность вспомогательных рабочих, человек.
Отсюда

 

Распределим полученную численность административного и управленческого персонала по профессиям (см.таблицу 14).
Таблица 14 - Штат административного и управленческого персонала
Профессия служащего Разряд Численность, человек
1. Начальник установки XV 1
2. Инженер-технолог XII 1
3. Начальник смены IX 3
4. Механик отделения IX 1
5. Мастер VIII 1
6. Энергетик VII 1
Итого: 8


7.5 Расчет годового фонда рабочего времени одного работающего


Баланс рабочего времени одного работающего времени одного работающего представляет собой расчет количества дней и часов работы в год на одного среднесписочного рабочего и зависит от режима производства и условий труда. Целью расчета баланса рабочего времени является определение эффективного годового фонда рабочего времени одного работающего. Баланс рабочего времени одного производственного рабочего установки получения битума приведен в таблице 14.
Таблица 14 – Баланс рабочего времени одного работающего
Наименование показателей Количество дней
1 2
Продолжение таблицы 14
1 2
1. Календарный фонд времени 365
2. Количество нерабочих дней (18 дней×12 месяцев согласно графику) 216
3. Количество рабочих дней 149
4. Неявки на работу
- очередные и дополнительные отпуска
- учебные отпуска
- болезни
- прочие неявки 35
27
1
6
1
5. Число рабочих дней в году
- рабочие дни в праздники и выходные
- будни 114
42
72
6. Средняя продолжительность смены одного работающего, час 12
7. Эффективный годовой фонд рабочего времени одного средне-списочного рабочего, в часах
- рабочие часы в праздники и выходные
- рабочие часы в будни
1368
504
864
8. Эффективный месячный фонд рабочего времени одного работающего, час 114


7.6 Расчет заработной платы основных и вспомогательных рабочих


Для расчета фонда заработной платы используем единую тарифную сетку оплаты труда, которая является основой формирования фонда оплаты труда и выплаты зарплаты. Тарифная ставка представляет собой оплату одного часа рабочего времени для работающего, которая принимается по условиям работы предприятия. Тарифная сетка приведена в таблице 15.
Таблица 15 – Разрядные коэффициенты
Разряд 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Разрядный коэффициент, Кр 1,24 1,33 1,43 1,54 1,66 1,78 1,91 2,05 2,20 2,37 2,55 2,74

Тарифная ставка соответствующего разряда может быть рассчитана по формуле:

, (93)

где Стар – тарифная ставка разряда, тенге в час;
Смин – средний прожиточный минимум, тенге;
Кр – разрядный коэффициент, единицы;
Ч – количество рабочих часов в месяц, часов в месяц.
Примем минимальный прожиточный минимум равный 7945 тенге. Разрядный коэффициент принимается в соответствии с принятыми разрядами основных и вспомогательных рабочих. Количество рабочих часов в месяц одного работающего составляет 114 часов. Определим часовые тарифные ставки с 4-го по 7-ой разряд.
Отсюда

 

Премию рабочих примем как на действующем производстве: для основых рабочих – 40 процентов от тарифного годового фонда заработной платы, а для вспомогательных – 25 процентов. Таким образом, премия для основных (Просн) и вспомогательных (Првсп) рабочих рассчитаем следующим образом:

, (94)

, (95)


где Тз/п – тарифный годовой фонд заработной платы, тнг/год.
Доплата к тарифному фонду заработной платы за работу в ночь и за работу в праздники определяется по формулам:

, (96)
где Вг – годовой фонд рабочего времени одного работающего, час/год.
Доплата за работу в праздники производится на основании продолжительности одной смены по формуле:

(97)

где Тсмены – продолжительность одной смены, часов; 9 – количество праздников в году, дни; 2 – коэффициент оплаты праздничных дней.
Примем доплату за вредность равной 40 процентам от тарифного фонда заработной платы рабочих. Расчет заработной платы основных и вспомогательных рабочих приведен в таблице 16.

Таблица 16 – Расчет заработной платы основных и вспомогательных рабочих
Профессия рабочего Разряд Численность , чел. Часовая тарифная ставка, тнг/час Годовой фонд рабочего времени одного рабочего, час Тарифный фонд з/платы, тнг/год Премия, тнг/год Доплата к тарифному фонду заработной платы, тнг/год Доплата за вредность, тнг/год Годовой фонд заработной платы, тнг/год
за работу в ночь за работу в праздники
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Основные рабочие
1. Оператор 6 10 99,7 1368 1363896 545558,4 681948 215352 545558,4 3352313
2. Оператор 5 5 92,7 1368 634068 253627,2 317034 100116 253627,2 1558472
3. Оператор 4 15 86,4 1368 1772928 709171,2 886464 279936 709171,2 4357670
4. Машинист 4 5 86,4 1368 590976 236390,4 295488 93312 236390,4 1452557
Итого годовой фонд з/платы 4361868 1744747 2180934 688716 1744747 10721012
Среднемесячная з/плата одного рабочего 25526,22
Вспомогательные рабочие
1. Слесарь-бригадир 6 10 99,7 1368 1363896 340974 681948 215352 545558,4 3147728
2. Слесарь-ремонтник 5 10 92,7 1368 1268136 317034 634068 200232 507254,4 2926724
3. Электромонтер 5 10 92,7 1368 1181952 295488 590976 186624 472780,8 2727821
4. Электромонтер 4 10 86,4 1368 1181952 295488 590976 186624 472780,8 2727821
Итого годовой фонд з/платы 4995936 1248984 2497968 788832 1998374 11530094
Продолжение таблицы 16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Среднемесячная з/плата одного рабочего 24021,03
Всего: 9357804 2993731 4678902 1477548 3743121 22251106

 

 

 

 

 

 

 

 



7.7. Расчет заработной платы административного и управленческого персонала


Расчет заработной платы административного и управленческого персонала производим на основе окладов, действующих на реальном производстве, при этом доплату за условия труда принимаем равными 40 процентам от месячного фонда заработной платы. Расчет заработной платы административного и управленческого персонала представлен в таблице 17.
Таблица 17 - Расчет фонда заработной платы административного и управленческого персонала
Должность Разряд Численность, чел. Месячный
оклад, тнг/месяц Доплата
за условия
труда, тнг/месяц Общий
месячный
фонд з\платы, тнг/месяц Годовой фонд
заработной платы, тнг/год
1. Начальник установки XV 1 47000 18800 65800 789600
2. Инженер-технолог XII 1 42000 16800 58800 705600
3. Начальник смены IX 3 39000 15600 54600 655200
4. Механик отделения IX 1 38000 15200 53200 638400
5. Мастер VIII 1 32000 12800 44800 537600
6. Энергетик VII 1 30000 12000 42000 504000
Итого: 8 228000 91200 319200 3830400


7.8 Расчет величины амортизационных отчислений


В основном производственном процессе прямо или косвенно участвуют основные производственные фонды, которые оцениваются по первоначальной стоимости, т.е. по фактической стоимости приобретения, доставки, монтажа.
Сегодня в рыночных условиях узнать точную первоначальную стоимость практически невозможно, так как это является коммерческой тайной, поэтому воспользуемся укрупнёнными показателями вложениями на одну тонну переработанного продукта в год. В регионе Северного Казахстана с 2000-2006гг. этот показатель - 800 тенге на одну тонну перерабатываемой продукции за год. При товарном выпуске продукции 426940,5 тонн в год размер капитальных вложений, т.е. стоимость основных производственных фондов, составит:

 

Для нефтехимических производств удельные затраты на здания и сооружения составляют 20 процентов, а на оборудование 80 процентов от стоимости основных производственных фондов.
Отсюда стоимость зданий и сооружений составит:

 

Стоимость оборудования составит:

 

Норма амортизации на здания и сооружения составляет 5,2 процента от стоимости зданий и сооружений. Величину амортизационных отчислений на здания и сооружения вычисляем по формуле:

(98)

где Азд- величина амортизационных отчислений на здания и сооружения, тенге/год;
Сзд- стоимость зданий и сооружений, тенге;
Нзд- норма амортизации на здания и сооружения, проценты.

 

Норма амортизации на оборудование составляет 13,6 процентов от стоимости оборудования. Величину амортизационных отчислений на оборудование вычисляем по формуле:

(99)

где Аоб- величина амортизационных отчислений на оборудование, тенге/год;
Соб- стоимость оборудования, тенге;
Наоб- норма амортизации на оборудование, процент

 

Общая суммарная величина амортизационных отчислений составит:

(100)

 


7.8 Расчет цеховых расходов


Цеховые расходы представляют собой все расходы, связанные с обслуживанием, содержанием и управлением цеха. Цеховые расходы представлены в таблице 18.
Таблица 18 - Смета цеховых расходов
Наименование статьи расходов Значение, тнг
1. Годовой фонд заработной платы административного и управленческого персонала 3830400
2. Годовой фонд заработной платы основных и вспомогательных рабочих 22251106
3. Отчисления от заработной платы (20 процентов от суммы заработной платы административного и управленческого персонала, основных и вспомогательных рабочих) 5216301,2
4. Расходы на охрану труда и технику безопасности (12 процентов от суммы заработной платы административного и управленческого персонала, основных и вспомогательных рабочих) 3129780,72
5. Содержание зданий, сооружений, расходы на хозяйственные нужды (семь процентов от стоимости зданий и сооружений) 4781733,6
6. Текущий ремонт зданий и сооружений (один процент от стоимости зданий и сооружений) 683104,8
7. Амортизация оборудования, зданий и сооружений, 40713046,08
8. Расходы на испытания, внедрение новой техники и т.п. (один процент от стоимости оборудования) 2732419,2
9. Прочие расходы (25 процентов от суммы всех расходов) 20834472,9
Итого: 104172364,5


7.10 Расчеты себестоимости продукции


Себестоимость продукции - это обобщающий показатель, в нем отражаются: состояние и использование техники и технологии производства, материальных и трудовых ресурсов, уровень организации производства т.е. вся производственная деятельность предприятия. Калькуляция себестоимости продукции представлена в таблице 19.


Таблица 19 - Калькуляция себестоимости продукции
Статьи затрат Ед. изм. Затраты на годовой выпуск Затраты на единицу продукции
количество значение, тнг количество значение, тнг
Сырье:
- мазут
т
400000
6128000000
0,94
14400,8
Энергозатраты:
- электроэнергия
- пар
- воздух
- вода оборотная
- топливо:
- мазут
- газ
кВт
Гкал
м3
м3

т
м3
18000000
192000
29160000
5200000

16000
20000
72000000
92256000
7750728000
9360000000

245120000
246000000
45
0,48
72,9
13

0,04
0,05
180
230,64
19376,82
23400

612,8
615
Заработная плата основных рабочих тнг 10721012 25,1
Отчисления от заработной платы тнг 5216301,2 12,2
Цеховые расходы тнг 104172364,5 244,0
Полная себестоимость продукции. тнг 24014213678 59097,4


7.11 Расчет основных технико-экономических показателей


Расчет основных технико-экономических показателей представлен в таблице 20.
Таблица 20 - Технико-экономические показатели
Показатель Значение
1 2
1. Производительность установки, т/год 426940,5
2. Численность работающих, чел.
- основных рабочих, чел
- вспомогательных рабочих, чел
- административного и управленческого персонала, чел. 83
35
40
8
3. Выработка на одного
- рабочего, тнг
- работающего, тнг
60000
6400
4. Годовой фонд заработной платы
- основных рабочих, тнг/год
- вспомогательных рабочих, тнг/год
10721012
11530094

Продолжение таблицы 20
1 2
- административного и управленческого персонала, тнг/год 3830400
5. Средняя заработная плата
- одного основного рабочего, тнг/год
- одного вспомогательного рабочего, тнг/год
25526,22
24021,03
6. Эффективный годовой фонд рабочего времени, час/год 1368
7. Себестоимость готовой продукции, тнг/т 59097,4
8. Рентабельность производства, % 24,5
9. Срок окупаемости, год 1,3


7.12 Технико-экономический вывод


При внедрении новой технологии каталитического окисления возрастает выход продукта от трех до пяти процентов массовых. Снижается время окисления и температура окисления в три раза. Примем, что выход продукта возрастает на пять процентов массовых. Значит, при внедрении предлагаемого новшества выход товарного битума составит 448287,53 т/год, а основные затраты снизится на 5 процентов. Рассчитаем себестоимость готового продукта с учетов увеличения выхода товарного битума (см. таблицу 21).
Таблица 21 – Изменение в калькуляции себестоимости продукции с использованием нового катализатора.
Статьи затрат Ед. изм. Затраты на единицу продукции
количество значение, тнг
Сырье:
- мазут
т
0,9
13788
Энергозатраты:
- электроэнергия
- пар
- воздух
- вода оборотная
- топливо:
- мазут
- газ
кВт
Гкал
м3
м3

т
м3
40
0,45
69,3
12

0,03
0,04
160
216,2
18419,9
21600

459,6
492
Заработная плата основных рабочих тнг 18,1
Отчисления от заработной платы тнг 6,4
Цеховые расходы тнг 154,1
Полная себестоимость тнг 55314,4
После проведения расчета себестоимости продукции видно, что полная себестоимость одной тонны битума снизилась на 3783 тенге. Отсюда видно, что использование катализатора не только улучшает качество получаемых битумов, но и экономически выгоднее, чем обычное окисление кислородом воздуха. Значит внедрение предлагаемого нами новшества экономически выгодно. Обоснованность и реальность реализации выбранных решений подтверждается проведенными экономическими расчетами. Так, срок окупаемости планируемых изменений по предварительным расчетам составит около 1,3 года, а уровень рентабельности инвестиционного проекта составит 24,5%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


8 Охрана труда

 

Причинами аварийной остановки могут быть прекращение нормального снабжения установки сырьем, электроэнергией, паром, водой, воздухом КИП, прогар труб в печи, разгерметизация оборудования, трубопроводов, сопровождающиеся выбросом нефтепродуктов, загазованностью, взрывом, пожаром или другими явлениями, создающими опасность для дальнейшей эксплуатации установки.
По своему характеру аварийная остановка есть нормальная остановка установки в очень короткое время, усложненная особенностями, вызвавшими ее причины.
Наиболее характерными случаями аварийного положения на установке являются:
прекращение подачи сырья;
прекращение снабжения установки электроэнергией;
прекращение снабжения установки паром;
прекращение снабжения установки оборотной водой;
прекращение снабжения установки воздухом КИП;
прогар труб змеевиков печи;
загорание продуктов коксования в окислительных колоннах;
застывание битума в холодильниках.
Прекращение подачи сырья на установку. При прекращении подачи сырья на установку, вакуумный блок необходимо перевести на циркуляцию с постепенным понижением температур, используя запас сырья. При аварийной остановке сырьевых насосов необходимо:
потушить форсунки на печи;
закрыть подачу пара на турбулизацию и в колонну, сброс пара из пароперегревателя перевести «на свечу»;
перевести установку на циркуляцию, используя продукты в системе и остаток сырья;
понизить вакуум в колонне;
печь перевести на газообразное топливо.
По битумному блоку: остановить котел-утилизатор; после срабатывания гудрона перекрыть подачу воздуха в окислительные колонны; битум из колонн откачать в товарные емкости; прокачать колонны, трубопроводы, холодильники прокаченным продуктом.
Прекращение подачи электроэнергии. При прекращении подачи электроэнергии останавливаются электроприводные насосы, компрессора, вентиляторы, приборы КИПиА. В этом случае необходимо: включить в ночное время аварийное освещение в операторной с помощью кнопок, расположенных на щите операторной; потушить форсунки на печах; перекрыть арматуру на линиях подачи воздуха в колонны; произвести нажатие кнопок «Стоп» (с фиксацией их в этом положении) на всех электродвигателях насосов, вентиляторов; перекрыть подачу пара в колонну и на турбулизацию змеевиков, сброс пара из пароперегревателя направить «на свечу»; слив битума в бункера, автобитумовозы, крафт-мешки прекратить; выяснить у диспетчера завода и дежурного электрика причину и продолжительность отключения электроэнергии.
При продолжительном отключении электроэнергии приступить к остановке битумного блока; при этом откачку продуктов и прокачку всей системы производить с помощью паровых насосов. При непродолжительном отключении электроэнергии приступить к пуску установки по согласованию с руководством цеха или диспетчером завода.
Прекращение подачи пара. При прекращении подачи пара нарушается нормальное горение форсунок печей, не будет подачи пара на эжектора, остановятся паровые насосы, прекратится обогрев трубопроводов и приборов КИП, не будет работать паротушение. В этом случае необходимо: потушить форсунки печи, форсунки печи остановить на сжигание газообразного топлива; закрыть подачу пара в колонну и на турбулизацию змеевиков, сброс пара из пароперегревателя перевести «на свечу»; перекрыть задвижку на входе пара на установку, открыть дренажи на паропроводах, пароспутниках, паровых насосах; перевести газы разложения вакуумной колонны «на свечу», перекрыв арматуру на линии газов в печь; выяснить причину и продолжительность прекращения подачи пара у персонала цеха №6 и диспетчера завода.
При непродолжительном отключении пара установку перевести на циркуляцию с выводом мазута в товарные парки цеха №2.
При прекращении подачи оборотной воды 1 системы не будет охлаждения подшипников насосов, холодильников вакуумной системы, поверхностных конденсаторов эжекторов. Необходимо потушить форсунки на печи; перекрыть подачу пара в колонну и на турбулизацию змеевиков, сброс пара из пароперегревателя перевести «на свечу»; остановить горячие насосы по мере падения уровней на тарелку; перекрыть арматуру на входе выходе от воды на установку; продолжить подачу холодного орошения в колонну для постепенного ее охлаждения насосом; выяснить причину и продолжительность прекращения подачи оборотной воды у персонала цеха №6 и диспетчера завода.
При прекращении подачи оборотной воды II системы не будет охлаждения воздушных компрессоров, а срабатывает блокировка по отключению компрессоров. В этом случае необходимо запросить разрешение диспетчера завода на работу воздухом, подаваемым с центральной компрессорной станции завода до выяснения причины и продолжительности прекращения подачи воды.
При прекращении подачи воздуха КИП перестают работать клапана-регуляторы (клапаны типа «ВО» – закрываются типа «ВВ» - открываются»). Неконтролируемо будут изменяться параметры, связанные с работой этих клапанов. Показания контрольно-измерительных приборов упадут на «Нуль».
При кратковременном отключении воздуха КИП перекрыть его подачу в ресивер и работать, используя имеющийся в нем запас (ресивер рассчитан на часовой запас воздуха). Выяснить причину и продолжительность прекращения подачи воздуха у персонала воздушной компрессорной и диспетчера завода. При продолжительном отключении воздуха КИП начать плановую остановку установки, используя часовой запас. При падении давления воздуха в ресивере ниже 2 кг/см2, установку аварийно остановить.
При прогаре труб в вакуумной печи необходимо потушить форсунки печи; прекратить подачу мазута в змеевики печи; подать пар в линию паротушения печи, предварительно сдренировав конденсат; дать пар в змеевики по ходу сырья; после продувки змеевиков закрыть задвижки на линии подачи сырья в колонну; «снять» вакуум в колонне, остановкой паровых эжекторов и подачей пара в колонну; откачать нефтепродукт с тарелок и кубовой части колонны К-1 до сброса насосов; битумный блок, используя наличие гудрона в емкости, остановить в соответствии с регламентом.
Загорание продуктов коксования в окислительных колоннах. При загорании кокса в окислительной колонне необходимо:
прекратить подачу воздуха в колонну;
подать пар в верхнюю часть колонны, предварительно сдренировав паровой конденсат из паропровода;
прекратить подачу сырья в колонну и откачку битума из нее.
Застывание битума в воздушных холодильниках. При застывании битума в воздушных холодильниках необходимо:
отключить холодильник;
прекратить подачу воздуха в колонну, колонну поставить на циркуляцию;
приступить к отогреву секций холодильника с освобождением от застывшего продукта.
Характеристика токсических, пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в технологическом процессе, приведена в таблице 22. Характеристика производственных помещений, наружных установок и отдельных видов оборудования по взрывопожароопасности и санитарной характеристике приведена в таблице 23
Таблица 22- Характеристика токсических, пожаровзрывоопасных свойств веществ, обращающихся в технологическом процессе
Наименование веществ Класс опасности Температура, °С Характеристика токсичности (воздействия на организм человека) ПДК в воздухе рабочей зоны, ГОСТ 12.1.005-88
вспышки воспламенения самовоспламенения
1 2 3 4 5 6 7
Мазут 4 170 от 250 до 300 см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Фракция до 350°С 4 125 - см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Продолжение таблицы 22
1 2 3 4 5 6 7
Фракция от 350 до 500°С 4 - - см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Гудрон 4 300 280- 300 см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Битум дорожный 4 220 300 см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Битум строительный 4 230 300-340 см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Битум кровельный 4 240 300 см. пары углеводородов паров 300 мг/м3
Пары углеводородов 3 43 430-522 вызывает головную боль, головокружение, сердцебиение, слабость, психическое возбуждение, при тяжелых отравлениях - судороги, ослабление дыхания, потеря сознания. 300 мг/м3
Углеводородные газы (топливный газ, газы окисления) 4 43 430-520 300 мг/м3
Сероводород (в смеси с углеводородами С4-С5) 3 246
при легком отравлении - вызывает резь в глазах, светобоязнь, кашель, тошноту,
головную боль, а при тяжелом - головную боль, рвоту, повышение сердцебиение, потерю сознания, посинение губ. 10 мг/м3,
3 мг/м3 в присутствии углеводородов

 

 

 


Таблица 23 - Характеристика производственных помещений, наружных установок и отдельных видов оборудования по взрывопожароопасности и санитарной характеристике
Наименование производства, установки, отделения, производственного помещения Категория пожарной опасности процесса по ОНТП 24-86 Степень огнестойкости зданий, сооружений Группа производственного процесса по санитарной характеристике


1 2 3 6
Воздушная компрессорная Д 1
По санитарным нормам проектирования производственный процесс относится к группе IIIб СНиП 2.09.04-87
Операторная Д 1
Трансформаторная подстанция Д
1

Маслосклад В 1
Насосная пенотушения Д 1
Открытая насосная Б 1
Помещение мешкосклеивающих машин В 1
Склад бумаги В 1
Постамент №1 Б 1
Постамент №2 Б 1
Печи Г 1
Блок окислительных колонн А 1
Емкость сброса от предохранительных клапанов Б 1
Холодильник вакуумного блока Б 1
Холодильники битумного блока Б 1
Блок вакуумной колонны А 1
Площадка для погрузки битума Б 1
Навес для затаривания битума в мешки Б 1
Венткамеры Д 1

 

 

9 Охрана окружающей среды

 

9.1 Выбросы в атмосферу, сточные воды и твердые отходы, методы обезвреживания и утилизации


При производстве продукции образуются отходы: выбросы в атмосферу; сточные воды; освобождение аппаратов от нефтепродуктов; битумная крошка.
Выбросы в атмосферу. Основными выбросами в атмосферу являются дымовые газы печей. Газы, выделяются в процессе битумного производства, выделяющиеся газы в процессе окисления гудронов в окислительных колоннах и газы разложения из вакуумной колонны сжигаются в печи дожига газов окисления. После термического обезвреживания, продукты горения газов окисления и топлива после котла-утилизатора выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу высотой 120 м. Высота трубы обеспечивает рассеивание вредных выбросов до допустимых концентраций. В аварийных случаях продувки и пропарки аппаратов (колонн окисления и вакуумной колонны) производится в печь дожига газов окисления. Выбросы в атмосферу приведены в таблице 24.
Сточные воды. В сеть промканализации сбрасывается вода от сальников насосов, дренажная вода из емкости, вода от мытья колонн, от полива площадки для остывания и хранения битума. Эта вода содержит незначительное количество нефтепродуктов. Содержанием нефтепродуктов в воде не должно превышать 3000 мг/дм3. Контролируется лабораторными анализами один раз в сутки. Характеристика сточных вод приведена в таблице 25.
Освобождение аппаратов от нефтепродуктов. Освобождение аппаратов и прокачка их проводится через линию вывода продукта прокачки в котельное топливо. Дренирование аппаратов производится по закрытой системе в заглубленную емкость с откачкой из нее в котельное топливо.
Битумная крошка. Крошка, получаемая при затаривании строительного битума. Она используется для нужд завода или реализуется по соглашению с торгующими организациями.
Характеристика твердых отходов приведена в таблице 26.

 

 

 

 

Таблица 24 - Выбросы в атмосферу
Наименование сброса Количество, образование выбросов по видам нм3/час, гран/сек Условия (метод) ликвидации, обезвреживания и утилизации Периодичность выбросов Установленная норма содержания в выбросах
1 2 3 4 5
Дымовые газы от печей 42113 нм3/час,
неорганическая 0,15 г/с;
сернистый ангидрид – 9,538 г/с;
окись углерода – 0,001 г/с;
окислы азота – 0,871 г/с;
двуокись азота – 0,041 г/с;
метан – 0,003 г/с выбрасыва ются через
дымовую трубу высотой 120 м, диаметром 3600 мм постоянно пыль неор
ганическая
– 0,165 г/с;
сернистый ангидрид – 13,486 г/с;
окись углерода – 2,664 г/с;
окись азота – 0,884 г/с;
двуокись азота – 0,047 г/с;
углеводороды – 0,3103 г/с
Неорганизованные выбросы (при наливе нефтяных битумов, через дыхательные клапана емкостей, через торцевые уплотнения насосов, при пропарке оборудования) углеводороды (суммарно) 9,492 г/с; 273,357 т/год, в том числе:
предельные 7,654 г/с; 220,449 т/год, непредельные 1,838 г/с; 52,908 т/год. Не обезвреживаются, выбросы в атмосферу постоянно

 

 


Таблица 25 - Сточные воды
Наименование стока Условия (метод) ликвидации, обезвреживания, утилизации Периодичность выбросов Куда
сбрасывается Установленная норма содержания загрязнений в стоках Примечание
1 2 3 4 5 6
Дренажная вода из вакуумсборника обезвреживается на очистных сооружениях завода. постоянно наружная сеть промышленной канализации. 300 мг/л, не более, на выходе с установки количество сточных вод рассчитано при условии работы установки на полную производительность.
Вода от мытья полов обезвреживается на очистных сооружениях завода. 3 раза в сутки. наружная сеть промышленной канализации. 300 мг/л, не более, на выходе с установки. количество сточных вод рассчитано при условии работы установки на полную производительность.

Таблица 26 - Твердые отходы
Наименование отхода Куда складируется, транспорт Периодичность образования Условия (метод) и место захоронения, обезвреживания, утилизации Примечание
1 2 3 4 5
Крошка битумная, образующаяся при затаривании и отгрузке строительного битума, при наливе дорожного битума в ж/д бункера.
Состав в процентах (вес.): битум до – 70, мехпримесей 30 и выше. специально отведенная площадка, вывозится автотранспортом в среднем один раз в сутки. частично используется для нужд завода и реализуется. количество отходов взято из расчета проектной производительности.
Заключение

 

В дипломном проекте разработана установка получения битумов мощностью 400000 т/год.
В дипломном проекте произведен анализ литературных источников и произведен патентный поиск, в ходе которого не был выбран ни один патент, так как предлагаемое нами новшество имеет экономическую эффективность, увеличивает выход продукта от трех до пяти процентов массовых, снижает время окисления, снижает температура окисления в три раза, увеличивает полный объём производства.
В расчетной части дипломного проекта рассчитаны:
материальные балансы вакуумной и окислительной колонн;
тепловые балансы вакуумной и окислительной колонн;
конструктивный расчет вакуумной и окислительной колонн.
В экономической части дипломного проекта рассчитаны основные технико-экономические показатели производства, из которых плановая рентабельность составляет 24,5 %. Это доказывает, что при реализации продукции в указанных объемах предприятие накапливает ежегодно средства для дополнительного поощрения работников, выплаты премии, оказания материальной помощи. Остальная часть прибыли направляется на развитие предприятия, замену морально устаревшего оборудования и т.д.
В дипломном проекте также освещены вопросы охраны труда и охраны окружающей среды.
Следовательно, внедрение в производство каталитического окисления является выгодным не только для общественных потребностей, но и для всего коллектива предприятия.

 

 

 

 

 

 

 

 


Список используемых источников

 

1) Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. – М.: Химия, 1983. – 234с.
2) Krenkler K.. Bitumen. // Jeere, Asphalle, Peche. — 1955. — №9, — 295с.
3) Фрязинов В.В., Печёный Б.Г. и др. Вопросы производства и качества нефтяных битумов // Сб. науч. тр. Баш НИИНП / Уфа, Башкнигоиздат. - 1976. - Вып. 15, - с.61-67.
4) Печёный Б.Г. Долговечность битумов и битумно-минеральных покрытий. — М.: Стройиздат, 1981. - 123 с.
5) Печеный Б.Г. Битумы и битумные композиции. - М.: Химия, 1990. - 257с.
6) Гун Р.Б. Нефтяные битумы. - М.: Химия, 1989. - 432с.
7) Кутьин Ю.А., Хайрудинов И.Р. и др. Рациональные направления производства дорожных битумов // Башкирский химический журнал. - 1996. - Т.3, №3. - с.27-32.
8) Хайрудинов И.Р., Кутьин Ю.А. и др. Глубокая переработка углеводородного сырья // Сб.науч.тр. ХНИЛ УНИ ФОХ / М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993. - с.91-94.
9) Хайрудинов И.Р., Мингараев С.С. и др. Сернистые нефти и продукты их переработки // Сб.науч.тр. ИП НХП АНРБ / Уфа, Баштехинформ, 1994. - Вып.32, - с.10-14.
10) Хайрудинов И.Р., Кутьин Ю.А. и др. Перспективы развития ОАО "Уфанефтехим": Материалы НТК, Уфа, 1996. - с.46-51.
11) Технологический регламент установки получения битума.
12) Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа.-,М.:-Химия, 1980 г.
13) Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии — Л.: Химия, 1964.
14) Шкатов Е.Ф., Шувалов В.В. Основы автоматизации технологических процессов химических производств — М.: Химия, 1988. - 77с.
15) Танатаров А.Г. Процессы и аппараты химической промышленности – М.:Химия, 1978.
16) Аппараты воздушного охлаждения для технологических установок химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности – М.: НИИТЭП, 1968.
17) Рычков Ю.В., Пляскин Ю.А., Акаев В.Х. Производство нефтяных битумов – М.: Химия, 1979.
18) Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химических аппаратов.Справочник, Л.: Машиностроение, 1963 г
19) Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию, Л.: Машиностроение, 1991 г

 




Комментарий:

Содержание стр. Аннотация 5 Введение 8 1 Литературный обзор 10 1.1 Обзор периодических изданий 10 1.2 Новшество, вводимое в проект 17 2 Патентный поиск 25 3 Технико-экономическое обоснование метода производства 32 4 Технологическая часть 33 4.1 Кинетика окисления нефтяного сырья 33 4.2 Физико-химические основы процесса ректификации 34 4.3 Принципиальная блок-схема получения битумов 37 4.4 Характеристика сырья, полупродуктов, материалов, реагентов, получаемой продукции 37 4.5 Описание технологической схемы 44 4.6 Нормы технологического режима 47 5 Расчетная часть 54 5.1 Материальный баланс вакуумной ректификационной колонны 54 5.2 Материальный баланс окислительной колонны 55 5.3 Тепловой баланс вакуумной колонны 58 5.4 Тепловой баланс окислительной колонны 68 5.5 Конструктивный расчет вакуумной колонны 71 5.6 Конструктивный расчет окислительной колонны 74 5.7 Расчет и выбор вспомогательного оборудования 81 5.8 Краткая характеристика основного и вспомогательного оборудования 83 6 Управление, контроль и автоматизация технологического процесса 90 7 Экономическая часть 94 7.1 Расчет мощности производства 94 7.2 Расчет затрат на сырье и материалы 94 7.3 Расчет энергозатрат 95 7.4 Расчет численности промышленно-производственного персонала 95 7.5 Расчет годового фонда рабочего времени одного работающего 98 7.6 Расчет заработной платы основных и вспомогательных рабочих 99 7.7 Расчет заработной платы административного и управленческого персонала 103 7.8 Расчет величины амортизационных отчислений 103 7.9 Расчет цеховых расходов 105 7.10 Расчеты себестоимости продукции 105 7.11 Расчет основных технико-экономических показателей 106 7.12 Технико-экономический вывод 107 8 Охрана труда 109 9 Охрана окружающей среды 114 9.1 Выбросы в атмосферу, сточные воды и твердые отходы, методы обезвреживания и утилизации 114 Заключение 117 Список используемых источников 118 Аннотация В данном дипломном проекте подробно разобран процесс каталитического окисления нефтяных битумов. Раскрыты теоретические основы процесса, описаны преимущества ректификации под вакуумом. В проекте осуществлена разработка технологической схемы установки производства битумов, основное назначение которой производство битумов различных марок. Сырьем для производства битумов являются продукты вакуумной перегонки мазута. Так же произведен расчет ректификационной и окислительной колонн, подбор вспомогательного оборудования с учетом практических данных работы Московского и Павлодарского нефтеперерабатывающих заводов. В проекте предусмотрена схема автоматизированной системы управления процессом, выполнен расчет технико-экономических показателей установки производства битумов, учтены требования по охране окружающей среды и технике безопасности. Abstract In given degree project in detail parsed process an division of fuel oil on separate factions. Reveal open theoretical bases of process, is described advantages the division under vacuum. In project is realized development of technological scheme of installing the production of bitumen’s, main purpose which production of bitumen’s of different marks. Raw material for production of bitumens are products of vacuum distillation of fuel oil. It is in the same way made calculation underbar and oxidizing of pillars, selecting the accessory with provision for practical the data of work Moscow and Pavlodarsky oil processing plants. In project is provided scheme automated managerial system by process, is executed calculation of technical-economic factors of installing the production of bitumen’s, is taken into account requirements on guard surrounding ambiences and safety. TYCIНIКТЕМЕ Мына диплом жобасында мазут ректификация процесiнiн жеке фракцияга болiнгенi толык талкыланган. Процесстiн теориялык негедi ашылган, вакууммен жасалган ректификациянын артыкшылыгы корсетiлген. Жобада кондыргы битум ондiрiсiнiн технология сызбасы жузеге асырылган, онын негедi ,битумнын неше т рлi маркасын шыгару.Битум ондiрiстiн шыкi заты - вакуум перегонкадан шыкан заттар. Москва мен Павлодар м най ондеу зауыттардын есен ж ргизген ж мыстары бойынша ректификациялык ж не окислительный колонналардын есебi, комекшi жабдыктары iрiктелген. Жобада процесс баскаруы автоматика ж йесiнiн сызбасы корсетiлген, битум ондiрiсiнiн технико-экономикалык корсеткiнi есебi жасалган, айналадагы ортаны коргауга, кауiпсiздiк техникасын сакталуына койылган талаптареске алынган. Введение Битум с давних пор является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. Это первый продукт из нефти, который использовал человек. Природные битумы и асфальты, добываемые в районах нефтяных месторождений, использовали в качестве связующих, антисептических, противокоррозионных и водопроницаемых материалов, для строительства зданий и башен, водопроводных и водосточных каналов, туннелей, зерно- и водохранилищ, дорог, в судостроении. Битумами покрывали хранилища для зерна, скрепляли плиты стен и полов в храмах, их применяли в медицине и для мумификации трупов. Консервирующее свойство битумов обусловлено их высокой водо- и воздухонепроницаемостью. С развитием нефтяной промышленности возросла переработка асфальтосмолистых нефтей, увеличилось производство и улучшилось качество битумов, которые вытеснили природный асфальт, но добыча последнего продолжается до сих пор. В настоящее время области использования битумов чрезвычайно широки. Достаточно назвать дорожное строительство, изготовление кровельных материалов, применение в лакокрасочной и кабельной промышленности, строительство зданий и сооружений, прокладку трубопроводов, а также для защиты от радиоактивных излучений. Потребление битумов во всех странах мира непрерывно возрастает. Ведущее место занимает США, где потребление битумов почти в два раза больше, чем в европейских странах. Такое потребление битумов в США и западноевропейских странах объясняется разветвленностью сети дорог и большой нагрузкой автотранспорта. Например, на 1 млн. населения протяженность дорог в США и Канаде составляет около 23 тыс. км, что в 3,5 раза больше, чем в ФРГ. Производство битумов на душу населения в нашей стране меньше, чем в Японии и Франции примерно от 1,3 до 1,5 раза, Бельгии, Швейцарии, Норвегии и Голландии – от 1,6 до 1,7 раза, ФРГ и Австрии в два раза, Канаде в 5,5 раза и США в 3,9 раза. Доля дорожных покрытий с применением битума в странах СНГ составляет от 93 до 95 процентов всех усовершенствованных покрытий и лишь от трех до пяти процентов падает на покрытия с применением цементобетона. В наибольшем объеме выпускаются дорожные битумы, которые подразделяются на вязкие (ГОСТ 22245-76), предназначенные для выполнения основных дорожно-строительных работ, и жидкие (ГОСТ 11955-74), предназначенные для удлинения сезона дорожного строительства. Далее по количеству потребления битумов идет кровельная промышленность, и кровельные битумы (ГОСТ 9548-74) подразделяются на пропиточные (для пропитки кровельной основы) и покровные (для создания покровного слоя). Значительная доля битумов используется в строительных работах; это - строительные битумы (ГОСТ 6617-76). Кроме того, выпускают высокоплавкие мягчители (ГОСТ 781-78) для резинотехнической и шинной промышленности, Специальные битумы (ГОСТ 21822-76) для лакокрасочной, шинной и электротехнической отраслей промышленности, изоляционные битумы (ГОСТ 9812-74) для изоляции трубопроводов и битумы для заливочных аккумуляторных мастик (ГОСТ8771-76). Сырьем для производства битумов являются продукты вакуумной перегонки мазута. Мазут на первой стадии производства поступает в блок вакуумный. Основное назначение блока вакуумной перегонки мазута – получение гудрона (фракция более 5000С), сырья для производства битумов окислением кислородом воздуха в окислительных колоннах. Для повышения термической стабильности продуктов и улучшения ректификации мазута, процесс проводится под вакуумом (остаточное давление от 35 до 100 мм рт.ст.) с подачей перегретого пара в нижнюю часть вакуумной колонны. Битумы хранят в специально оборудованных резервуарах и раздаточниках. Существует несколько способов разлива, упаковки, погрузки и транспортирования битумов. Они определяют экономику битумного производства. Наиболее удобны для транспорта битумы в жидком виде. Для перевозки битума в жидком виде на небольшие расстояния (до 350 км) с доставкой к месту потребления используют автобитумовозы. Это удобно для потребителей, не имеющих железнодорожных путей. Битумы транспортируют также и на специально оборудованных морских и речных судах. Высокоплавкие битумы формуют и перевозят в крафт-бумажных мешках. Транспортируется битум и размельченным или превращенным в «муку». Для подогрева и расплавления холодного битума пользуются различным оборудованием в зависимости от условий. 1 Литературный обзор 1.1 Обзор периодических изданий Методы производства нефтяных битумов. Основным сырьем для производства битумов в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудрон асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций. Использование природных битумов крайне незначительно. Производство нефтяных битумов осуществляют разными способами: продувкой гудронов воздухом, перегонкой мазутов с глубоким отбором дистиллятов, деасфальтизацией гудронов пропаном. Широко применяют также компаундирование продуктов различных процессов. Каждый из процессов имеет свои особенности, заключающиеся в неодинаковой степени решенности характерных проблем, к числу которых нужно отнести уровень энергетических, материальных и трудовых затрат, а также соответствие требованиям экологии и охраны труда. Свойства битумов зависят как от технологии производства, так и от природы исходной нефти, Это позволяет получать битумы, различающиеся по качеству и пригодные для применения в разнообразных областях. Потенциальная возможность получения высококачественных битумов из нефтей разной природы (сернистых или парафинистых) реализуется лишь при правильном определении не только вклада того или иного процесса в общую технологическую схему производства, но и последовательности их проведения. В процессах вакуумной перегонки и деасфальтизации получают остаточные и осажденные битумы. Главное назначение этих процессов - извлечение дистиллятных фракций для выработки моторных топлив и деасфальтизации - подготовка сырья для масляного производства. В то же время побочные продукты этих процессов - гудрон перегонки и асфальт деасфальтизации - соответствуют требованиям на битум или их используют в качестве компонентов сырья при производстве окисленных битумов. Основным процессом производства битумов в нашей стране является окисление - продувка гудронов воздухом. Получать битумы можно также воздействуя на гудрон селеном либо теллуром - элементами, входящими в ту же четвертую группу периодической системы элементов Менделеева, что кислород и сера. Ближайшим аналогом кислорода является сера, поэтому химическое воздействие серы на сырье и битумы подобно действию кислорода воздуха. Процесс обработки нефтяных остатков серой был впервые освещен еще в 1866 г. Нефтяные остатки месторождений Лимы и Огайо, с содержанием серы от 20 до 25 процентов массовых, нагревали при температуре несколько ниже температуры кипения серы до тех пор, пока не прекращалось выделение газа. Получаемый при этом продукт по физическим свойствам был близок к окисленным битумам. Он мало чувствителен к изменениям температуры, обладает недостаточной растяжимостью. Осерненные твердые битумы в виде порошка рекомендуются для использования в качестве мягчителей [6]. Пластические свойства, придаваемые битуму серой, быстро теряются, и происходит превращение пластического материала в кристаллический. Для придания битуму большей прочности и упругости были предложены и описаны процессы обработки битумов следующими реагентами в смеси с серой: сульфидом железа, кислородом и сульфидами или оксидами фосфора и др. Добавление к битуму вместо свободной серы полиметилентетрасульфида сопровождается также возрастанием пенетрации и понижением температуры хрупкости (по Фраасу). Однако пластические свойства полимера сохраняются значительно дольше. Недостатком простых ор¬ганических полисульфидов является их низкая стойкость к действию высоких температур, имеющих место при обычном использовании битумов. Себестоимость осерненного битума оказалась высокой, так как расход серы составил от 20 до 25 процентов. Поэтому производство осерненного битума не получило широкого распространения. При обработке сырья серой выделяется значительное количество сероводорода и летучих сернистых соединений, в готовом битуме остается лишь небольшое количество серы. По-видимому, сера, отнимая водород, превращает простые связи в двойные, а затем образовавшиеся ненасыщенные соединения полимеризуются [6]. В соответствии со способами производства битумы разделяют на окисленные, остаточные, осажденные и компаундированные. Классифицируют битумы и по областям применения. Окисленные битумы получают в аппаратах периодического и непрерывного действия, причем доля, битумов, полученных в аппаратах непрерывного действия, - более экономичных и простых в обслуживании - постоянно увеличивается. Среди аппаратов непрерывного действия наиболее эффективными являются пустотелые колонны с разделенными секциями реакции и сепарации прореагировавших фаз. Анализ просмотренных патентов и литературы показывает, что окисление сырья кислородом воздуха имеет очевидные преимущество. При помощи окисления кислородом воздуха не возникают проблемы с утилизацией вредных газов и угрозой загрязнения окружающей среды. Этот способ экономичен, прост и удобен в использовании. Именно по этому окисление кислородом воздуха получило широкое распространение и дальнейшие использование в технологиях получения нефтяных битумов. Области применения нефтяных битумов. Благодаря широким диапазонам различных свойств битумов (тепло- и морозостойкость, пластичность, адгезионно-когезионные свойства, погодостойкость, стойкость к агрессивным средам, высокие диэлектрические свойства и др.) и низкой стоимости их весьма широко используют в строительстве, промышленности и сельском хозяйстве. Наибольшая потребность в битумах отмечается в период с июня по октябрь, когда усиленно ведутся строительство и ремонт дорожных и других покрытий (в период с декабря по март потребность в битумах более чем в три раза ниже по сравнению с летим периодом). Значение битума в производстве дорожных покрытий первостепенно. Такие покрытия обеспечивают прочность, безопасность и в пределах от 2 до 2,5 раза дешевле, чем бетонные. Более 70 процентов выпускаемых битумов – дорожные, половина используется с разжижителями без подогрева. Применение битумов различных марок в России в зависимости от способа строительствам дорожных покрытий приведено ниже: Поверхностная обработка: БГ-35/40, БГ-40/70, БГ-70/130, СГ-25/40, СГ-40/20, СГ-70/Ш, СГ-130/200, МГ-70/130, М Г-130/200, БНД-130/200, БНД-200/300. БН-130/200. БН-200/300. Пропитка: БНД-130/200, БНД-90/130, БН-130/200, БН-90/130. Смешение в асфальтосмесителе: БГ-40/70, БГ-70/130, СГ-40/70, СГ-70/130, МГ-40/70, МГ-70/130, БНД-60/90. БНД-40/60, БН-60/90. Машинное смешение на строящейся дороге: БГ-25/40. БГ-40/70, БГ-70/130, БГ-130/200, СГ-25/40. СГ-40/70, СГ-70/130, СГ-130/200, МГ-25/40, МГ-40/70, МГ-70/130. Для обеспыливания дорог служат вяжущие материалы следующих марок: при сильнозапыленной поверхности-БГ-130/200, СГ-130/200, и МГ-130/200; при малозапыленной поверхности-БГ-40/70, СГ-70/130 и МГ-70/130. Жидкие нефтяные дорожные битумы представляют собой остаточные продукты полутвердой и жидкой консистенции. Подобные битумы получают также разжижением вязких битумов нефтью и нефтепродуктами. Высокосмолистые тяжелые нефти - это естественные жидкие битумы. Использование жидких битумов позволяет исключить высокотемпературные процессы, использовать различные способы обработки минеральных материалов и продлить сезон строительных работ. Из дорожного покрытия, включающего жидкие битумы, с течением времени под действием кислорода воздуха, солнечных лучей, адсорбции каменным материалом или грунтом и других факторов испаряются низкокипящие - фракции и уплотняются высокомолекулярные соединения. Прочность и долговечность дорожных покрытий зависят не только от свойств битума, но также и от применяемых минеральных матери¬алов и от технологии приготовления и укладки битумоминеральной смеси. Поэтому повышение требований к качеству нефтяных дорожных битумов должно сопровождаться улучшением технологии дорожного строительства [1]. Как водозащитные средства битумы применяют очень давно. Они водонепроницаемы и устойчивы к разрушению при низких температурах, нетоксичны и могут безопасно применяться для покрытия хранилищ питьевой воды и облицовки труб водоснабжения. Битумы широко применяют в гидротехнических сооружениях, в частности для предотвращения просачивания воды в водопроницаемые породы и предохранения от оползней берегов и каналов. Гидроизоляционный материал получают смешением битума с минеральным наполнителем. Покрытия из такого материала гарантируют долговременную защиту от протекания воды в бассейнах, водохранилищах, плотинах, дамбах, склонах побережий рек, морей, каналов, гаваней, портов. Смесь обладает также достаточной прочностью при действии нагрузок и имеет низкую стоимость по сравнению с другими материалами. Затраты на гидросооружения с применением битумных материалов быстро окупаются. Битумные смеси используют и при строительстве молов и волнорезов. При оседании мола покрытие деформируется, но не растрескивается. Впрыскивание в почву специальных битумных эмульсий, содержащих коагулирующие агенты замедленного действия, позволяет создавать влагонепроницаемые участки в требуемом месте и на заданной глубине. Для гидроизоляции применяют дорожные битумы пенетрацией от 20 0 до 45 0,1 мм, а также окисленные битумы пенетрацией от 85 до 40 0,1 мм - в специальных случаях. Широко используют каменноугольный пек или смесь битума с масляной фракцией в качестве разжижителя. Для обкладки ирригационных каналов применяют битумы и, окисленные в присутствии пентаоксида фосфора и имеющие высокую пластичность при низких температурах. Водонепроницаемая футеровка готовится из от 25 до 75 частей полипропиленового волокна и от 75 до 25 частей эмульсии, содержащей битум пенетрацией (от 100 до 120)∙0,1 мм при 25 °С (от 50 до 70 процентов массовых .), воду ( от 25 до 50 процентов массовых ) и эмульгатор от 0,1 до 4,0 процентов массовых . Для гидроизоляции транспортных сооружений - тоннелей и мостов - можно получать специальные тепло- и морозостойкие битумы из следующего сырья: ухтпластбит - окислением остатков тэбукской нефти; пластбит I и пластбит II - низкотемпературным окислением остатков прямой перегонки специальных малопарафинистых и малосернистых нефтей Украины с компа


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы