Максим Полевой

Малотоннажное производство неокисленного битума

Recommended Posts

Юрий Георгиевич и Александр Юрьевич, солидарен с вами. Радик, вы посчитайте мощность компрессора хотя бы на 3 бара (КИП, теплообмен и еже с ним) - посмотрите энергетику, потом посмотрите размеры оборудования

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я правильно понял, что вы согласны с тем, что по данной технологии отдуть масляные фракции из гудрона можно? Вопрос только в аппаратурном оформлении и экономике процесса.

 

По поводу массовых нагрузок – соотношение L/G порядка 1 это обычная практика для колонных аппаратов. Проблема возникает, когда L/G  поднимается до значения 10 – не удается эффективно провести взаимодействие потоков. Когда же массовое соотношение потоков падает ниже 1, то это не является большой проблемой для процессов и аппаратов. Можно обеспечить циркуляцию жидкости за пределами аппарата – как, например, при сушке зерна. Можно вынести зону отдувки ЛФ из гудрона в отдельную единицу – и выводить/подавать непрерывно жидкость в необходимом количестве, при этом удерживая необходимый объем жидкости в большом количестве. Можно увеличить объем находящейся жидкости на тарелке (если это колонный аппарат).

Более того я свой расклад привожу при относительно низкой температуре процесса. Я привел графики, которые показывают, что при увеличении температуры выход ЛФ значительно увеличивается и L/G  может подняться при этом до 1 – и тогда эта проблема отпадает сама по себе. Это что касается непрерывного процесса.

При периодическом процессе (в данном случае считаю предпочтительнее) – отдуваем столько, сколько необходимо и не заморачиваемся по этим соотношениям, тем более, что расход газа падает кратно времени проведения процесса.

 

Посмотрел  Вашу  модель.  Массовое соотношение гудрон:азот  1:4  -  у  меня  такое  в  голове  на  вязких  продуктах  сложно  укладывается.  Интуитивно  в  колонне  непрерывного  действия  будет  пена,  да  и  энергетика  этой  технологии  под  большим  вопросом... 

 

По поводу пенообразования – насколько я понимаю, этот процесс сопровождается только при окислении гудрона, но никак ни при отдувке или дистилляции.

 

Очень интересный момент – посмотрите, если этот процесс проводить при вакууме в моем примере – что бы обеспечить удаление такого же количества фракций понадобится вакуум 0.012 ата. При этом объемный расход паровой фазы составляет 4000 м3/час – столько же сколько надо подавать инертного газа для отдувки ЛФ.

Теперь по экономике –

Во первых - технология позволяет получить неокисленный битум в принципе без глубокого вакуума и высоких температур (со всеми вытекающими отсюда сложностями и последствиями) и без ущерба для экологии (подобную технологию я не ограничиваю областью переработки гудрона). То есть при некоторых условиях экономика уходит на второй план.

Во вторых - 3 атмосферы это лишнее – я думаю, достаточно будет и 0,5 атм. Для 0,5 атм. и 4000 м3/час при кпд 50 % необходимо 110 кВт мощности электродвигателя газодувки. То есть на одну тонну в час переработанного гудрона расходы на транспорт инертного газа составят 330 руб. (при тарифе 3 руб. за кВт в час), к тому же это значительно дешевле, чем глубокий вакуум в таком количестве.

По расходу газа и габаритам оборудования - при периодическом режиме работы расход газа всего лишь в 2-3 раза больше расхода при производстве окисленного битума по существующей технологии.

Share this post


Link to post
Share on other sites

По поводу пенообразования – насколько я понимаю, этот процесс сопровождается только при окислении гудрона, но никак ни при отдувке или дистилляции.

 

 

Не  только.  Все  вязкие  продукты  при  определенном   газовом  факторе  дают  устойчивую  пену.   Интенсивность пенообразования  зависит   от  свойств  продукта,  температуры,  давления.  Не  уверен,  что  это  поддается  моделированию,  возможно  специальными  программами...

Share this post


Link to post
Share on other sites

1: 4 массовая? это не описка?

В  модели  расход  гудрона  1000 кг/час,  расход  азота  4000 кг/час...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Расход газа и расход жидкости смотрите в объемном соотношении - и вам прекрасно станет ясно, во сколько раз объем азота превышает объем гудрона.

0,5 бар хватит? Молодой человек, вы с практикой сталкивались: Теплообмен-Печь-Колонна-АВО-Сепаратор-вторичный конденсатор-улавливатель+КИП = 0,5 бара

Да, еще проблема для ваших фракций отдува - как минимум застывает при 20-30 град - вы должны охлаждение циркулирующего азота проводить в несколько ступеней, все электрообогревом и т.д.

Я не зря написал, что все это может быть интересно только для вакуумных колонн.

Про вспенивание забыл - если был бы мазут - то еще можно подумать, но гудрон точно при таком расходе поползет в пузырях.

По поводу битума. При условии получения битума соответствующего качества прямым отгоном - такой гудрон к вам вряд-ли попадет. КИШ определяет только температуру размягчения - это вам покажут многие нефтяные остатки соответствующего отгона (а поверьте, в последнее время большинство вакуумных колонн работают с получением гудрона н.к. около 540-560 - так что ваши условия - только для того варианта гудрона, который не качественный - так что вам не обойтись без окисления. Поэтому об обсуждении получения битумов вашим способом...это просто способ доотгона дистиллятов - не более. Вакуум однозначно будет дешевле и проще

Share this post


Link to post
Share on other sites

Расход газа и расход жидкости смотрите в объемном соотношении - и вам прекрасно станет ясно, во сколько раз объем азота превышает объем гудрона.

0,5 бар хватит? Молодой человек, вы с практикой сталкивались: Теплообмен-Печь-Колонна-АВО-Сепаратор-вторичный конденсатор-улавливатель+КИП = 0,5 бара

Да, еще проблема для ваших фракций отдува - как минимум застывает при 20-30 град - вы должны охлаждение циркулирующего азота проводить в несколько ступеней, все электрообогревом и т.д.

Я не зря написал, что все это может быть интересно только для вакуумных колонн.

Про вспенивание забыл - если был бы мазут - то еще можно подумать, но гудрон точно при таком расходе поползет в пузырях.

Вот наконец-то пошла нормальная дискуссия Алексей

1. Соотношение объемных расходов считаю не самым лучшим показателем - получение окисленного битума идет в тех же условиях и все работает. 

2. 0,5 бара я считаю хватит, вашу цепочку аппаратов можно сократить в два раза, есть технология очистки газа (и это моя область), которая позволяет это сделать дешево и сердито. 

3. Судя по эксперименту фракция отдува не застывает при 20 град - но замерить этот параметр стоит.

4. В эксперименте пены при подобном расходе газа не было, один раз было пенообразование при гораздо большем расходе газа, но там продукт был залит по патрубок выхода газа - не знаю что было первостепенным -  расход газа снизили, часть продукта слили - все стало нормально. 

 

По поводу битума. При условии получения битума соответствующего качества прямым отгоном - такой гудрон к вам вряд-ли попадет. КИШ определяет только температуру размягчения - это вам покажут многие нефтяные остатки соответствующего отгона (а поверьте, в последнее время большинство вакуумных колонн работают с получением гудрона н.к. около 540-560 - так что ваши условия - только для того варианта гудрона, который не качественный - так что вам не обойтись без окисления. Поэтому об обсуждении получения битумов вашим способом...это просто способ доотгона дистиллятов - не более. Вакуум однозначно будет дешевле и проще

Если все таки получать неокисленный битум - его ведь получают, создают необходимый вакуум и отгоняют лишние фракции и получают готовый продукт. Вы утверждаете "Вакуум однозначно будет дешевле и проще" - приведите цифры, что бы можно было бы как-то сравнить.

 

Если этот "просто способ доотгона дистиллятов" или других фракций приживется в нефтепереработке уже будет хорошо.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

4. В эксперименте пены при подобном расходе газа не было, один раз было пенообразование при гораздо большем расходе газа, но там продукт был залит по патрубок выхода газа - не знаю что было первостепенным -  расход газа снизили, часть продукта слили - все стало нормально. 

 ",,,расчеты в Hysys сделаны естественно в непрерывном режиме, азот подавался в чистом виде и в количестве значительно большем, чем в эксперименте, режимы аналогичны эксперименту,,,"

 

Это же  Ваши  слова?   Поэтому  пункт 4  звучит  не  убедительно.   Я  прикинул,  что  для  Вашей  колонны  по  модели  нужен  диаметр  примерно  метр.  Можете  принять  колонну  как  исчерпывающую  часть  составной  колонны  с  3-5  тарелками.  Попробуйте  посчитать  высоту  пены  на  тарелке  для  своего  случая...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Юрий согласен, модель сделана по технологическому подобию эксперимента, гидродинамика эксперимента не соответствует модели,

Посчитать высоту слоя пены знаю только как в Дытнерском, но боюсь, что полученные данные для гудрона не будут соответствовать реальным значениям.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Юрий согласен, модель сделана по технологическому подобию эксперимента, гидродинамика эксперимента не соответствует модели,

Посчитать высоту слоя пены знаю только как в Дытнерском, но боюсь, что полученные данные для гудрона не будут соответствовать реальным значениям.

Попробуйте  как  рекомендуют  студентам  в ТИИ,  а  иначе  только  эксперимент...

Методическое пособие. Расчёт тарелок ректификационных колонн.docx

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я эту методику как раз таки имел в виду, здесь  высота слоя пены является функцией критерия Фруда, скорости газа, высоты перелива и силы поверхностного натяжения с учетом различных конструктивных коэффициентов. В случае расчета высоты слоя пены для гудрона сложно будет учесть ПАВ и другие компоненты, которые там присутствуют в большом количестве. Все таки почему я считаю, что пена не является камнем преткновения в нашем случае:

1. Природой пенообразования является наличие процесса газообразования во всем объеме среды - в случае окисления битума идет образование газообразных продуктов реакции, в случае процессов перегонки - процесс кипения во всем объеме (как кипит чайник, например), у нас при контакте с инертным газом идет испарение легких фракций с межфазной поверхности - и процесс пенообразования является следствием гидродинамики взаимодействия продуктов, которая зависит от скорости потоков, площади взаимодействия, кратности ее обновления и т.д.

2. Если все таки пена будет - то она будет способствовать увеличению межфазной поверхности взаимодействия потоков, что будет нам на руку. 

3. При необходимости пену можно гасить различными конструктивными или реагентными способами.

4. Считаю колонные аппараты не самым лучшим аппаратурным оформлением нашего процесса

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я эту методику как раз таки имел в виду, здесь  высота слоя пены является функцией критерия Фруда, скорости газа, высоты перелива и силы поверхностного натяжения с учетом различных конструктивных коэффициентов. В случае расчета высоты слоя пены для гудрона сложно будет учесть ПАВ и другие компоненты, которые там присутствуют в большом количестве. Все таки почему я считаю, что пена не является камнем преткновения в нашем случае:

1. Природой пенообразования является наличие процесса газообразования во всем объеме среды - в случае окисления битума идет образование газообразных продуктов реакции, в случае процессов перегонки - процесс кипения во всем объеме (как кипит чайник, например), у нас при контакте с инертным газом идет испарение легких фракций с межфазной поверхности - и процесс пенообразования является следствием гидродинамики взаимодействия продуктов, которая зависит от скорости потоков, площади взаимодействия, кратности ее обновления и т.д.

2. Если все таки пена будет - то она будет способствовать увеличению межфазной поверхности взаимодействия потоков, что будет нам на руку. 

3. При необходимости пену можно гасить различными конструктивными или реагентными способами.

4. Считаю колонные аппараты не самым лучшим аппаратурным оформлением нашего процесса

Ну,  тогда  флаг Вам  в  руки.  Дождемся  когда  заработает  первая  установка  по  Вашей  технологии.  Дождемся?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Юрий, Алексей и Радик, не мог бы кто то из вас "на пальцах" объяснить, чем предлагаемое лучше классического, или классических аналогов с получением идентичных конечных продуктов не существует?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я преимущества вижу в следующем:

Если сравнивать с получением неокисленного битума:

1. Отказ от глубокого вакуума - а это: сложное насосное оборудование, дорогостоящее технологическое оборудование, высокие нормативные требования по проектированию и эксплуатации вакуумных процессов.

2 Отказ от высоких температур - а это: деструкция продукта, побочные реакции с образованием агрессивных продуктов, высокие требования к материалам оборудования.

3 Широкий диапазон выбора аппаратурного оформления процесса - можно непрерывно, можно периодически, можно в бочке отгонять, можно в колонне - условно говоря.

 

Если сравнивать с получением окисленного битума:

1. Минимальные переделки оборудования для получения неокисленного битума на установках окисленного битума.

2. Минимизация негативного воздействия на окружающую среду.

3. Более высокие потребительские качества битума с учетом необходимой модификации (в качестве исходного сырья для дорожников, строительных кровельных материалов и т.д.). 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я преимущества вижу в следующем:

Если сравнивать с получением неокисленного битума:

1. Отказ от глубокого вакуума - а это: сложное насосное оборудование, дорогостоящее технологическое оборудование, высокие нормативные требования по проектированию и эксплуатации вакуумных процессов.

2 Отказ от высоких температур - а это: деструкция продукта, побочные реакции с образованием агрессивных продуктов, высокие требования к материалам оборудования.

3 Широкий диапазон выбора аппаратурного оформления процесса - можно непрерывно, можно периодически, можно в бочке отгонять, можно в колонне - условно говоря.

 

Если сравнивать с получением окисленного битума:

1. Минимальные переделки оборудования для получения неокисленного битума на установках окисленного битума.

2. Минимизация негативного воздействия на окружающую среду.

3. Более высокие потребительские качества битума с учетом необходимой модификации (в качестве исходного сырья для дорожников, строительных кровельных материалов и т.д.). 

Спасибо, правила игры стали ясны. Не думаю, что аппаратурное офрмление будет проще, даже если пренебречь пеной, а пренебречь ей не получится, так как она обязательно будет.

- компрессор вещь не дешевая, ну ни как не дешевле вакуумного насоса

- азот надо очищать от уносимой им гадости, иначе компрессор сдохнет довольно быстро, азот циркулирует, верно?

- теплообменники газ-газ, монстры еще те

Уверен, что коллеги перечислят еще много, а если....

Знаете, есть старая притча, но верная. Дали красный шарик, физику, математику и инженеру и велели определить объем. Физик сунул его в воду, математик измерил диаметр, а инженер достал книжку, которая называлась "Справочник по определению объема красных шариков" и через две минуты у него был готов ответ.

В химической технологии, за последние 100 лет, мало что изменилось. Вы не встречали в истории промышленности ваш процесс, а если да, то почему его забыли?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Александр, тут все банально просто. Если в модели азот заменить на водяной пар, даже без вакуума -эффективность повышается...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Александр, тут все банально просто. Если в модели азот заменить на водяной пар, даже без вакуума -эффективность повышается...

Про подачу острого пара, это я знаю и это использовалась на нефтяных заводах, т.е подобная история известна, но, Юрий, что то же толкнуло человека на продувку "мазута" азотом, а не острым паром. Второй день лихорадочно вспоминаю, что где то я читал про подобную азотную историю, давно, года 3-4 назад, но хоть убей не могу вспомнить, почему они это затеяли

Share this post


Link to post
Share on other sites

... но хоть убей не могу вспомнить, почему они это затеяли

Скорее  всего  нужна  патентоспособная  новизна  или  что-то  вроде  этого...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Про подачу острого пара, это я знаю и это использовалась на нефтяных заводах, т.е подобная история известна, но, Юрий, что то же толкнуло человека на продувку "мазута" азотом, а не острым паром. Второй день лихорадочно вспоминаю, что где то я читал про подобную азотную историю, давно, года 3-4 назад, но хоть убей не могу вспомнить, почему они это затеяли

Александр Юрьевич, на одном из российских заводов с помощью азота отдували сероводород из тяжелого продукта. Они даже такую установку соорудили.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я преимущества вижу в следующем:

Если сравнивать с получением неокисленного битума:

1. Отказ от глубокого вакуума - а это: сложное насосное оборудование, дорогостоящее технологическое оборудование, высокие нормативные требования по проектированию и эксплуатации вакуумных процессов.

2 Отказ от высоких температур - а это: деструкция продукта, побочные реакции с образованием агрессивных продуктов, высокие требования к материалам оборудования.

3 Широкий диапазон выбора аппаратурного оформления процесса - можно непрерывно, можно периодически, можно в бочке отгонять, можно в колонне - условно говоря.

Радик, чем улучшит ваша отгонка более, чем вакуумная отгонка, процесс окисления и качество окисленных битумов - не знаю, но точно не тем, чем вы указали.

Что касается отгонки с азотом по вашей схеме:

1. Для вашей установки и ваших мощностей - вакуумный насос будет и проще, и дешевле компрессора. Теплообмен вам газ-газ и газ-жидкость придется ставить, чтобы утилизировать тепло - иначе печь подогрева сырья и азота не только съест ваше преимущество по оборудованию, но еще и по теплу. При сопротивлении теплообменника менее 20 кПа - он будет малоэффективный и завышенных габаритов. Про приборы КИП не забываем (повторяюсь еще раз) клапан - минимум 30 кПа и расходомер - этот же порядок (это далеко не дешевый КИП - более дешевый - будет иметь минимум 50 и 50 кПа). Добавляем печь финального нагрева.

Тепообмен остаток отгона  - сырье яне учитываем - он имеет место как в вашей схеме - так и в вакуумной

Итого имеем по схеме:

а-охладитель газа верха колонны - подогрев азота после компрессора

б-подогрев сырья перед печью

в-финальный охладитель газа перед сепарацией (не ниже 80 град - иначе масло застынет в трубах)

г-узел доохлаждения газа и сепарирования газа

д-подогрев газа для препятствования конденсации продукта на лопатках компрессора

е-рекуператор а-

ж-печь

Это теплообмен на азоте. Любую позицию рекуперации исключаете - ухудшаете энергетику процесса, не опускаете температуру на входе в компрессор - в одну ступень сжатие не получится

Потери на системе - 2 бар - минимум при минимальных потерях на теплообмене. При больших потерях - сжатие газа многоступенчатое.

Сравним вакуумную колонну.

а-верхнее ЦО+продукт - теплообмен с сырьем

б-теплообменник доохлаждения продукта и ЦО

И все по теплообмену.

Вакуумный насос с охлаждением (систему можно сделать общую с системой доохлаждения ЦО)-сепаратор

 

Где сложности? Ваша схема - сложнее будет по рекуперации в разы. Радик, ничего личного, но обратите внимание на обвязку компрессорного оборудования

По остальному допишу - но тоже ничего нет простого, кроме слов автора

Share this post


Link to post
Share on other sites

Алексей, вы все правильно рассуждаете и я с вами согласен, если рассматривать стандартный набор оборудования для очистки и компримирования газов. Но я вначале решил проблему очистки газов, а потом предложил эту технологию.

В данном случае очистка и компримирование выглядят следующим образом: газы из ректора (колонны) поступают в водокольцевой (центробежный, струйный) компрессор, далее после компримирования сжатые и нагретые газы поступают в сепаратор со встроенным холодильным змеивиком, наполненный охлажденным газойлем (той фракцией, которая выделяется) жирные газы проходят через слой холодного газойля, охлаждаются, осушаются, очищаются, выходят из сепаратора - и вновь по кругу.  В качестве рабочей жидкости для водокольцевого компрессора используется тот же охлажденный газойль. Коэффициент теплопередачи для холодильного змеевика будет раз в 50 выше чем коэф. теплопередачи для системы газ-газ, соответственно необходимая площадь будет во столько раз меньше его. В качестве хладагента сойдет и проточная вода. Еще есть варианты с другим оформлением процесса очистки, например в насадочной колонне и с выносным теплообменником и насосом циркуляции холодного газойля. Компрессор можно вынести на осушенный газ при необходимости. В данном случае обратный клапан не нужен - есть гидрозатвор, расходомер на газовую фазу пойдет и попроще - та же диафрагма.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если у вас змеевик эффективнее теплообменника - то тут я бессилен...

Вы учтите, что при допустимых скоростях в сепараторе они далеки о оптимальных в теплообменнике. При них унос будет просто колоссальный. Далее, у вас нет утилизации тепла. Далее, после сжатия в компрессоре поднимется температура, да и не найдете такого компрессора. Далее...

Нереализуемо ни аппаратурно, ни с нужными показателями технически.

Не хочу вас расстраивать, но ваше решение - это лабораторная работа. Это вам и я, и Юрий Георгиевич говорит.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Кто подскажет где в России или СНГ есть производство неокисленного битума?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.