Способ переработки кислого гудрона
Патент 454244
Авторы
Способ переработки кислого гудрона
Иллюстрации
Реферат
(ii) 454244
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Сссетсннх
Соцналистнческк; респуолнк (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.10.71 (21) 1704249/23-4 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет (51 ) М. Кл. С 10g 31/06
С 10@ 17(10
Государственный комитет
Совета Министров СССР (53) УДК 665.664.23-4 (088.8) ло делам нзойретеннй Опубликовано 25.12.74. Бюллетень № 47 и открытий
Дата опубликования описания 17.02.75 (72) Авторы изобретения
В. И. Антонишин и А. Н. Фаст
Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛОГО ГУДРОНА
Изобретение относится к способам переработки кислого гудрона, т. е. отходов нефтеперерабатывающей промышленности, содержащих свободную серную кислоту. Такие гудроны образуются, например, при сернокислотной очистке масел, парафина и других нефтепродуктов, в процессах сернокислотного алкилирования.
Известен способ переработки кислого гудрона при повышенной температуре путем смешения его с нефтяными фракциями, например мазутами, крекинг-остатками, предварительно нагретыми до -400 С, взятыми из расчета
5 — 10 вес. ч. органической массы на 1 вес. ч. серной кислоты. По этому способу может быть получен битум или котельное топливо, однако такое топливо является низкокачественным из-за повышенного содержания сернистых соединений при получении битума необходимо специальное оборудование. Кроме того, при осуществлении указанного способа неполностью восстанавливается серная кислота.
С целью упрощения и интенсификации процесса, предлагается углеводородные фракции (органическая добавка) брать в количестве 3в
25 вес. % от исходного сырья и процесс осуществлять путем распыления полученной смеси с одновременным нагревом ее до 200—
300 С, например, продуктами сгорания топлива.
Перемешанные кислый гудрон и органическую добавку из мешалки насосом подают в печь, где они распыливаются форсункой.
В печь из топки, работающей под давлением, направляют продукты сгорания топлива.
Распыленная смесь мгновенно нагревается, в результате чего образуется твердый органический продукт и летучие продукты. Твердый продукт выводят из печи шнеком. Летучие
10 продукты направляют в циклон, где отделяются захваченные мелкие частички твердого вещества, а затем идут в скруббер, где сначала барботируют через слой жидкости, а затем орошаются водой. При этом увеличен15 ные твердые частички задерживаются. Конденсирующиеся в скруббере пары нагревают воду. Температура воды поддерживается около 100 С, что обеспечивает минимальное растворение сернистого ангидрида в ней. Жид20 кость из скруббера направляют в отстойник, где разделяются масляный отгон, вода и шлам. Газообразные продукты из скруббера поступают в холодильник, где охлаждаются до
20 — 35 С, а сконденсировавшаяся вода воз25 вращается в скруббер.
Газы, содержащие сернистый ангидрид, в дальнейшем направляют на осушку и переработку.
Температуру нагрева реакционной смеси в
30 печи регулируют подачей в топку газа и воз454244
Таблица 1
Превращение серной кислоты в кислом гудроне в зависимости от температуры (качество кислого гудрона) Температура, С
Показатели
300
150
180
61
27,4
28,9
30,2
33,9
37,8
0,1
0,1
0,6
1,0
1,4
Таблица 2
Содержание, %
Превращено серной кислоты вЗОэ,%
Количество органической массы в кислом гудроне непрореагировавшей серной кислоты серы в твердом продукте
28,9
3,5
97,5
0,9
99,4
1,0
0,0
100,0
1,4
0,0
100,0
0,0
1,3
100,0
0,0
1,5
100,0
Таблица 3
Содержание в кислом гудроне, %
Количество кислого гудрона, % органическая масса
Кислый гудрон серная кислота вода
58,0
37,2
4,8
100, 0
Выход твердого продукта, %
Содержание серной кислоты в твердом продукте, %
Содержание сульфогрупп в твердом продукте, мг экв/г
Кислый гудрон
Кислый гудрон — 2О, цилиндрового дистиллята
Кислый гудрон — 3% цилиндрового дистиллята
Кислый гудрон — 3,5% цилиндрового дистиллята
Кислый гудрон — 5% прямогонного гудрона
Парафиновый кислый гудрон †1, прямогонного гудрона
Отработанная кислота алкилирования — 25% прямогонного гудрона
Сборный
В том числе: транформаторный конденсаторный индустриальный цилиндровый парафиновый
Отработанная серная кислота
64,0
17,4
8,0
10,6
100,0
100,0
5,7
25,7
64,1
47,4
12,6
4,3
89,0
70,0
33,0
49,0
82,0
90,5
5,3
4,3
2,9
3,6
5,4
5,2
454241
Таблица 4
Результаты термообработки кислых гудронов совместно с органической добавкой
Опыт
Показатели
Взято„о, :
100, 0
100,0
100,0
100,0
5,0
3,5
5,0
15,0
115,0
Итого:
105,0
105,0
103,5
Вода и потери
115,0
Итого
105,0
105,0
103,5
Содержание в твердом продукте; о, 1,3
1,4
0,1
1,2
0 серы серной кислоты
Таблица 5
Состав, о
Продукт органическая масса серная кислота вода
5,0
5,0
90,0
20,0
74,0
6,0
Таблица 6
Опыт
Условия эксперимента
Температура реакционной смеси, - С
Температура теплоносителя, С
Удельный расход теплоносителя, дм /г реакционной смеси
750
800
330
300
Температура в реакторе, V, Кислый гудрон сборный
Парафиновый кислый гудрон
Цилиндровый дистиллят
Прямогонный гудрон
Получено, о :
Твердый продукт
Сернистый ангидрид
Масляный отгон
Отработанная серная кислота алкилирования
Кислый гудрон трансформаторный
37,9
39,9
0,9
24,8
39,0
39,8
1,0
25,2
39,4
39,2
0,9
25,5
26,4
53,6
0,8
34,2
454244
Таблица 7
Опыт
Материальный баланс
Взято, О ".
Кислый гудрон трансформаторный
Отработанная серная кислота алкилирования
Органическая добавка
90,9
87,0
13,0
9,1
Получено,,,".
Твердый продукт
Сернистый ангидрид
Газ, вода и потери
39,5
22,7
37,8
17,0
48,5
34,5
Таблица 8
Опыт
Качество твердого продукта
Содержание серы, о
Содержание серной кислоты
2,1
2,0
Отсутствует
Отсутствует духа. При нагреве реакционной смеси до
250 С, исходя из теплового баланса процесса, можно получать отходящие газы ($0 — — СОя — Хя) с содержанием сернистого ангидрида около 50 об. /о. Такой газ можно направлять на производство серной кислоты, компримировать и выделять жидкий сернистый ангидрид, который является товарным продуктом.
Органическая масса самого кислого гудрона и введенная извне при 200 †3 С является восстановительной средой для серной кислоты. При нагреве серная кислота вступает во взаимодействие с органической частью кислого гудрона, последняя интенсивно окисляется и превращается в твердый органический продукт, а продуктами восстановления серной кислоты являются сернистый ангидрид и вода.
Полнота превращения серной кислоты при нагреве кислого гудрона зависит от температуры нагрева и содержания органической массы в кислом гудроне. Из экспериментальных данных, приведенных в табл. 1 и 2, видно, что с повышением температуры и количества органической массы в кислом гудроне полнота превращения серной кислоты возрастает.
Для полного превращения серной кислоты в кислом гудроне недостает органических соединений. При введении 3,5 — 5 /о органических соединений в масляный кислый гудрон и 10 — 25 /о в парафиновый кислый гудрон и в отработанную серную кислоту алкилирования свободная кислота полностью превращается в сернистый а-:ангидрид и воду прп низких температурах, Б условиях, когда серная кислота полностью расщепляется, в образующемся продукте содержится небольшое количество серы, это свидетельствует и о том, что серная кислота не содержится в связанном состоянии.
Добавками к кислому гудрону могут служить: мазут, тяжелые масляные дистилляты, полугудрон, гудрон и другие тяжелые остаточные нефтепродукты.
Пример 1. К кислому гудрону (состав
40 приведен в табл. 3) добавляют заданное количество органической добавки (цилиндровый дистиллят и прямогонный гудрон). Смесь после тщательного пер емешивания подогревают до 250 С в кубе-реакторе.
45 Летучие продукты (сернистый ангидрид, масляный отгон и водяные пары) охлаждают в холодильнике и улавливают (жидкие продукты — в ловушке, а сернистый ангидрид поглощают). Результаты экспериментов пред50 ставлены в табл. 4.
Полученный твердый продукт содержит небольшое количество серы и совсем не содержит серной кислоты. Поэтому его можно использовать как твердое топливо для котель55 ных установок, подвергать коксованию самостоятельно или в смеси с жидким сырьем для получения кокса.
Расщепление серной кислоты и образование твердого органического продукта при на60 греве кислого гудрона с органической добавкой протекает с большой скоростью. Однако скорость протекания этого процесса ограничивается интенсивностью подвода тепла. Поэтому процесс наиболее целесообразно осущестб5 влять распылением исходной смеси (кислый
454244
Предмет изобретения
Составитель Е. Крылова
Техред Т. Миронова
Редактор О. Кузнецова
Корректор Т. Хворова
Заказ 237/15 Изд. № 253 Тираж 537 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 гудрон с органической добавкой) и подогревом ее горячими продуктами сгорания топлива. Это дает возможность осуществить интенсивный подвод тепла и разложить серную кислоту за очень короткое время.
Пример 2. Изучение способа в динамических условиях проводят на лабораторной установке. В качестве газообразного теплоносителя используют азот, углекислоту, водяной пар и их смеси, нагретые до необходимой температуры в нагревательной печи. Отработанную серную кислоту и органическую добавку смешивают в обогреваемом смесителе, Реакцию проводят в реакторе, изготовленном из нержавеющей стали. Распыление реакционной смеси в реакторе осуществляют подачей в сопло сжатого газа. Твердый продукт собирают в приемник, газообразные продукты отделяют от увлеченной пыли охлаждают, а затем направляют в абсорбер, где содовым раствором поглощают сернистый ангидрид.
Состав отработанной серной кислоты алкилирования и трансформаторного кислого гудрона, взятых для исследования, приведен в табл. 5.
В качестве органической добавки используют смесь, состоящую из 40% мазута и 60% гудрона. Основные показатели смеси: плотность р42 0,891, температура 3астывания
33 С, содержание серы 1,6%.
Условия ведения процесса, материальный баланс и качество твердого продукта приведены в табл. 6, 7 и 8.
Состав газов теплоносителя на процесс не оказывает никакого влияния. При использовании в качестве теплоносителей азота, углекислоты, водяного пара и их смеси получают одинаковые результаты.
В производственных условиях в качестве теплоносителя можно использовать горячие продукты сгорания топлива.
Способ переработки кислого гудрона при повышенной температуре путем смешения его с нефтяными фракциями, отличающийся тем, что, с целью упрощения и интенсификации процесса, углеводородные фракции берут в количестве 3,5 — 25 вес. % от исходного сырья и процесс осуществляют путем распыления полученной смеси с одновременным нагревом ее до 200 †3 С.