Спосіб переробки кислих гудронів

Реферат: Спосіб переробки кислих гудронів включає видалення сульфатної кислоти та сульфогруп з кислих гудронів. Для виробництва сульфатної кислоти використовують воду, що міститься в кислому гудроні, кислий гудрон подають в реактор з перемішуючим пристроєм, де його нагрівають до температури 170-180 °C, при цьому відбувається безперервне виведення парів розведеної сульфатної кислоти з подальшою їхньою конденсацією. Органічну фазу з концентрацією сульфуру менше 1 % мас. направляють на подальшу переробку в бітум або для отримання електричної або теплової енергії. UA 75155 U (12) UA 75155 U UA 75155 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до нафтохімії, зокрема до переробки кислих гудронів. Відомий спосіб переробки кислого гудрону шляхом нагрівання і подальшої нейтралізації гідроксидами та вуглекислими солями лужних та лужноземельних металів і нейтральними нафтопродуктами. При цьому одержують сировину для бітумних установок та паливо для нафтозаводських печей (Патент РФ № 2183655). До недоліків цього способу треба віднести необхідність використання нейтральних нафтопродуктів (наприклад, керосинової фракції) та реагентів нейтралізації. Відомий також спосіб переробки кислих гудронів шляхом нейтралізації в них сульфатної кислоти карбонатом, оксидом чи гідроксидом кальцію з утворенням твердого продукту і маслоподібної фракції, яку можна використовувати після перегонки як пічні палива (Японська заявка, кл. 1889 (С10G 19/00), 51-111207, заявл. 26.03.75, 50-37/149, опубл. 01.10.76, РЖХ, 1978. 4П171П). За цим способом, в основному, одержують сульфат кальцію, що значно забруднений нафтопродуктами, тому широкого застосування він не набув. Найбільш близьким до корисної моделі за технічним рішенням є спосіб очищення кислих гудронів шляхом екстракції сульфатної кислоти до водної фази з подальшою нейтралізацією і кристалізацією розчину сульфатної кислоти, що утворився, газоподібним аміаком (Пат. РФ 2179571, прототип). Процес проводять з додаванням води у співвідношенні кислий гудрон: вода 1:6. Недоліком цього способу є застосування значної кількості води для екстракції сульфатної кислоти, а також значні енергетичні витрати на стадії випаровування внаслідок використання надлишку води. Крім того, після екстракції вільної сульфатної кислоти у водну фазу в органічній масі гудрону залишатимуться сульфогрупи у складі органічних сполук, але цю величину в прототипі не наведено. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу вилучення сульфуру із кислого гудрону, для здійснення якого виключалася б необхідність введення додаткових компонентів. Поставлена задача вирішується тим, що в пропонованому способі переробки кислого гудрону виділення сульфатної кислоти відбувається шляхом випаровування її під час кип'ятіння зразку кислого гудрону при температурі 170-180 °C без доступу повітря і безперервним відбиранням парів сульфатної кислоти, що утворилася. При таких умовах відбувається відокремлення сульфогруп від органічних сульфовмісних сполук, взаємодія сульфогруп з водою, що міститься в наважці гудрону, що і призводить до утворення сульфатної кислоти і її виділення разом з кислотою, яка міститься у водній фазі кислого гудрону. Перевагою запропонованого способу є високий ступінь вилучення сульфатної кислоти з кислого гудрону (дані таблиці, 79-86 %), а також відсутність необхідності додавання будь-яких реагентів до реакційної системи. Таким чином, можливим є використання отриманої сульфатної кислоти, або продуктів її подальшої нейтралізації. Очищений вуглеводневий залишок містить менше 1 % мас. сульфуру, що відповідає нормам вмісту сульфуру, наприклад, в бітумах. Тому пропонується використовувати його в якості компонента сировини для установки виробництва окиснених бітумів, або для виробництва теплової та електричної енергії. Запропонований спосіб здійснюють за принциповою схемою, яка складається із: 1 реактора знесірчення; 2 - електропечі; 3 - холодильника-конденсатора; 4 - ємності сульфатної кислоти; 5 - гідрозатвору. Потоки: І - свіжий кислий гудрон; II - пари сульфатної кислоти; III - рідка сульфатна кислота; IV - знесірчений кислий гудрон; V - скид в повітря. Вихідну сировину завантажують в реактор 1, який обігрівається електропіччю 2. Продукти, які виходять із реакційної зони, проходять водяний холодильник-конденсатор 3, потім рідкі продукти надходять в ємність сульфатної кислоти 4, а гази через гідрозатвор 5 скидають у повітря. Запропонований спосіб пояснюється прикладами, наведеними в таблиці. Приклад 1 (прототип). Наважка кислого гудрону змішується з водою у масовому співвідношенні 1:6 і нагрівається до температури 100 °C. Одночасно здійснюється перемішування. Потім суміш відстоюється, і водний шар відділяється від вуглеводневого. Приклади 2-10. Установка являє собою вертикальний циліндричний апарат із зовнішнім обігрівом, в який завантажується навіска кислого гудрону та щільно закривається. Нагрівання до температури відповідно 170 °C відбувається зі швидкістю 20 °C/хв. По досягненні вказаної температури починається інтенсивне виділення парів сульфатної кислоти, які конденсуються, проходячи водяний холодильник-конденсатор. Сульфатна кислота стікає в ємність 4, а гази, що не сконденсувалися, проходять гідрозатвор 5 та скидаються в атмосферу у кількості не більше 1 1 UA 75155 U 5 10 15 20 25 %мас. на початкову наважку гудрону. Процес вважається завершеним, коли припиняється виділення парів з реактору 1. Досліджувалися 3 зразки кислих гудронів: з ставків-накопичувачів Львівської області (приклади 1-3 і 4-6) та зразок з відходів НПЗ м. Надвірна (7-10). Початковий (стовпці 5А і 5Б) і кінцевий (стовпець 6) вміст сульфуру в органічній частині наважки кислого гудрону контролювався за методикою ГОСТ 1437-75 (органічний сульфур), кількість вільних сульфатів контролювалася титруванням. В таблицю внесено сумарне значення вмісту органічного сульфуру і сульфуру, що міститься у вигляді неорганічних сульфатів (стовпець 6). Результати досліджень наведено в таблиці. Як видно з таблиці, в запропонованому способі ступінь вилучення сульфуру досить високий і становить понад 80 % мас. (приклади 2-10). Нагрівання зразків здійснювалося до температури 170 - (приклади 2, 5, 8), 175 - (приклади 3, 6, 9) і 180 °C - (приклади 4, 7, 10). Експериментально доведено, що початковий вміст сульфуру в зразку істотно не впливає на ступінь знесірчення кислого гудрону (приклади 2, 5, 8; 3, 6, 9; та 4, 7, 10). Підвищення температури на 5 °C (приклади 2 і 3, 3 і 4; 5 і 6, 6 і 7; та 8 і 9, 9 і 10) сприяє більш глибокому знесірченню всіх зразків. На основі вищесказаного можна зробити висновок, що сукупність суттєвих ознак достатня для того, щоб одержати необхідний технічний результат, і запропонований спосіб зможе використовуватися для переробки кислих гудронів. Застосування запропонованого способу дозволяє виключити введення нейтралізуючих реагентів і значно зменшити витрати води (з 6 кг води на 1 кг гудрону). Вода кількістю до 0,2-0,7 кг на 1 кг гудрону міститься в кислих гудронах зі ставків-накопичувачів, тому потреби у додатковому введенні води немає. Крім того при застосуванні пропонованого методу можливо знизити енергетичні витрати на розділення продуктів переробки кислого гудрону шляхом виключення стадії випарювання надлишкової води з отриманої кислоти. Також стає можливою подальша переробка нейтралізованого вуглеводневого залишку через позбавлення його сульфурвмісних сполук. Таблиця Вміст сульфуру, % мас. Маса, г Маса Масове навіски У вихідній навісці: Ступінь в органічній сульфатної співвідношення № кислого t, °C вилучення частині після кислоти, вуглеводневого А-у Б-в вода:органічна гудрону, сульфуру, % видалення що залишку складі органічних Разом маса г сульфатів виділилася H2SO4 сполуках 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 не не 1 100 ~100 6:1 3,3 3,3 610 90 повідомляється повідомляється 2 170 0,78 47 52 84,4 3 175 1:4 0,28 4,74 5,02 0,68 48 51 86,4 4 180 0,67 48 51 86,6 5 170 1,21 56 43 86,6 6 100 175 1:1,5 3,32 5,73 9,05 1,10 56 43 87,7 7 180 1,07 58 41 88,1 8 170 0,42 41 58 79,0 9 175 1:1,75 0,17 1,85 2,02 0,36 43 56 82,0 10 180 0,35 43 56 82,5 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб переробки кислих гудронів, що включає видалення сульфатної кислоти та сульфогруп з кислих гудронів, який відрізняється тим, що для виробництва сульфатної кислоти використовують воду, що міститься в кислому гудроні, кислий гудрон подають в реактор з перемішуючим пристроєм, де його нагрівають до температури 170-180 °C, при цьому відбувається безперервне виведення парів розведеної сульфатної кислоти з подальшою їхньою конденсацією, а органічну фазу з концентрацією сульфуру менше 1 % мас. направляють на подальшу переробку в бітум або для отримання електричної або теплової енергії. 2 UA 75155 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3