способ получения нефтепродукта, нефтепродукт

Формула изобретения

1. Способ получения нефтепродукта, включающий непрерывное компаундирование жидких потоков углеводородных компонентов различного происхождения в проточном смесителе с выводом целевого продукта в виде общего потока, отличающийся тем, что образующееся в смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении.

2. Нефтепродукт, полученный по способу п.1 непрерывным компаундированием жидких потоков углеводородных компонентов различного происхождения в проточном смесителе с выводом целевого продукта в виде общего потока, отличающийся тем, что при его получении образующееся в смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, в частности касается способа получения нефтяных битумов, сырья для получения нефтяных битумов, тяжелых топлив и других вязких нефтепродуктов.

Известны способы получения различных тяжелых нефтепродуктов, в том числе сырья для производства битумов, компаундированных нефтяных битумов, котельных топлив, остаточных компонентов масел и др., в которых используют нефтяные остаточные компоненты, например, остатки атмосферной и вакуумной перегонки нефти, остатки процессов деасфальтизации (асфальты), экстракты селективной очистки масел, остатки масляного производства, крекинг - остатки и пр.

1. Р.Б.Гун. Нефтяные битумы. М., "Химия", 1973.

2. И.Б.Грудников. Производство нефтяных битумов. М., "Химия, 1983.

3. Б.Г.Печеный. Битумы и битумные композиции. М., "Химия, 1990.

4. Справочник нефтепереработчика. Под ред. Г.А.Ластовкина, Е.Д.Радченко, М.Г.Рудина - Л., "Химия", 1986.

5. Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение./ Справ. изд. под ред. В.М.Школьникова - М., "Химия", 1989).

Известно получение окисленных битумов и битумных композиций, в которых к окисленному или перекисленному гудрону, асфальту или их смеси добавляют различные тяжелые нефтепродукты - гудрон, мазут, экстракты масел, полугудрон, тяжелые дистилляты [1, 2, 3].

Однако в известных способах получения компаундированных битумов довольно сложно регулировать коллоидную структуру битумов и поддерживать взаимосвязь между основными нормируемыми показателями качества битумов - температурой размягчения, хрупкости, пенетрацией, растяжимостью. Это связано с тем, что индивидуальные компоненты битумных композиций нетекучи, имеют большую вязкость, отличаются физико-химическими характеристиками, химическим составом. Поэтому получение компаундированных битумов, а также рабочих сырьевых смесей для окисления в производстве битумов, в виде монодисперсной системы с высокой коллоидной стабильностью и заданными свойствами представляет собой сложную задачу. Для получения однородной структуры известно применение растворителей, сплавление, эмульгирование, различные смесительные установки, структурообразующие присадки и пр. [1, 2, 3].

Известно получение компаундированных битумов на основе асфальтов деасфальтизации с разбавителями (Ю.А. Кутьин и др. Башкирский химический журнал, т. 3, вып. 3, 1996, с. 27 - 32). Однако до настоящего времени компаундированные битумы не нашли широкого внедрения и применения, что, по-видимому, связано со сложной технологией их производства и созданием устойчивых условий для получения однородных коллоидных систем, включающих компоненты высокомолекулярных фракций нефти.

Аналогичные проблемы возникают при получении компаундированных топлив [4, 5], так как тяжелые исходные компоненты, взятые для приготовления таких топлив имеют исключительно различную химическую природу (например, парафинистые остатки и ароматизированные или высокосмолистые вещества) и фракционные составы (например, остатки вакуумной перегонки нефти и средние и/или легкие дистилляты, вторичные дистилляты).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, в котором компаундированные нефтяные системы на основе асфальтов, разбавителей и различных добавок получают путем смешения компонентов в потоке (US 3251508, 1966). Компаундирование осуществляют постадийно, предварительно смешивая в первой зоне смешения разбавитель с добавкой (присадкой), а затем во второй зоне смешения объединяют самый тяжелый компонент - асфальт с потоком двух других компонентов. Далее смесь поступает в третью зону смешения, проходит смеситель и выводится как целевой продукт.

Однако известный способ является недостаточно эффективным, так как требует предварительные турбулентные зоны смешения. Это, по-видимому, связано с тем, что в известном способе смешения в одном смесителе всех потоков компонентов не позволяет достигнуть их равномерного распределения по всему объему и создать устойчивую к расслоению смесь. Поэтому известная схема получения компаундированных нефтяных систем характеризуется повышенными капитальными и энергетическими затратами, сложностью в эксплуатации.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии и снижение стоимости компаундированного нефтепродукта.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения нефтепродукта, включающем непрерывное компаундирование жидких потоков углеводородных компонентов различного происхождения в проточном смесителе с выводом целевого продукта в виде общего потока, образующееся в смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении.

В способе получают нефтепродукт, включающий углеводородные компоненты различного происхождения, компаундированные в проточном смесителе и выведенные в виде общего потока, причем при его получении образующееся в проточном смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении.

Отличительным признаком изобретения является то, что образующееся в проточном смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении. Такой технический прием позволяет улучшить качество смешения жидких потоков углеводородных компонентов различного происхождения, отличающихся вязкостью, температурами размягчения, химическим составом и прочими физико-химическими характеристиками. Кроме того, значительно упрощается технология производства компаундированных нефтепродуктов, так как исключается необходимость создания предварительных зон смешения, в результате чего снижаются капитальные и энергетические затраты на приготовление целевого продукта.

Для осуществления предлагаемого способа было изготовлено специальное смесительное устройство на основе проточного статического смесителя с винтовыми элементами.

Винтовые элементы для разработанного смесителя представляют собой спиралевидные пластины диаметром 50 мм, длиной 100 мм и углом закрутки спирали 90^oC. Каждые два вышеназванных элемента помещают последовательно в цилиндрическую трубу (звено) длиной 200 мм; причем один из них имеет левоизогнутую, другой - правоизогнутую спирали для создания углового знакопеременного закручивания множества потоков, образующихся в смесителе.

Для интенсификации перемешивания между каждой парой элементов в звене смонтировано соединительное кольцо, которое делит жидкость на концентрические потоки и вносит их возмущение в радиальном направлении.

Несколько вышеназванных звеньев, соединенных с обеих сторон дисками по диаметру, составляют секцию, причем количество звеньев в секции зависит от производительности по исходному сырью.

Данные секции монтируют в цилиндрическом корпусе с расстоянием между ними 100 мм, и количество их зависит от обеспечения требуемого качества целевого продукта.

Жидкие потоки исходных компонентов (два, три или более в зависимости от необходимости получения заданного смесевого нефтепродукта) непрерывно подают в заданном соотношении на компаундирование в вышеописанный проточный смеситель, в котором образующееся множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, интенсивному перемешиванию и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении, что способствует получению общего потока, выводимого из смесителя, в виде однородного и гомогенного целевого продукта.

В полученном по данному изобретению нефтепродукте вследствие улучшения качества смешения исключается расслоение смеси, выделение неоднородных подтеков, сгустков, при этом нефтепродукт обладает заданными свойствами в зависимости от соотношения и природы углеводородных компонентов, используемых для его приготовления. В качестве углеводородных компонентов используют остатки атмосферной и вакуумной перегонки нефти, остатки процесса деасфальтизации (асфальты), отходы масляного производства (экстракты, гачи, петролатум, фильтраты), остатки вторичных процессов переработки нефти, окисленные нефтяные остатки или окисленные смеси остатков, смеси окисленных и первичных нефтяных остатков, нефтяные дистилляты, полимеры и отходы производства полимерных материалов, масляные фракции, отходы сернокислотной очистки масляных фракций и/или смеси вышеназванных углеводородных компонентов в различных соотношениях для достижения желаемого качества и марки нефтепродукта.

По данному изобретению получают битум любого типа - дорожный, кровельный, строительный, изоляционный и др.; смесевое сырье для получения битумов; котельные и тяжелые моторные топлива и др.

По имеющимся у авторов сведениям предлагаемая совокупность отличительных признаков, характеризующих сущность изобретения, не известна из уровня техники, следовательно, изобретение соответствует критерию "новизна".

Сущность заявляемого изобретения не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, так как предложен новый технический прием смешения жидких компонентов, заключающийся в том, что образующееся множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, и каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении. Такой прием смешения привел к неожиданному положительному эффекту и позволил перемешивать жидкие потоки углеводородных компонентов самого различного происхождения. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение может быть многократно или постоянно использовано при получении нефтепродукта с положительным техническим результатом, заключающимся в упрощении технологии и снижении стоимости нефтепродукта.

Осуществление предлагаемого изобретения иллюстрируется конкретными примерами.

Пример 1.

Получение битума. Жидкий поток окисленного гудрона с температурой размягчения по кольку и шару (КИШ) 90^oC компаундируют с жидким потоком гудрона, имеющего температуру размягчения по КИШ 34^oC в соотношении по массе 45:55 в проточном смесителе, состоящем из цилиндрического корпуса, в который помещены четыре секции с расстоянием между ними 100 мм, включающие по три звена с двумя винтовыми смесительными элементами, соединенными распределительными кольцами, как описано выше (общее количество смесительных элементов 24 шт., распределительных колец 12 шт.). Образующееся в смесителе множество потоков подвергают угловому знакопеременному закручиванию, причем каждый из потоков дополнительно делят на концентрические потоки, которые подвергают возмущению в радиальном направлении. Выходящий общий поток представляет собой целевой продукт - дорожный битум, имеющий стабильную однородную коллоидную структуру. Показатели качества битума приведены в табл. 1 (табл. 1 и 2 см. в конце описания). Условная стоимость полученного битума по отношению к товарному битуму марки БНД 90/130 составляет 0,75 (25% снижение стоимости).

Пример 2.

Получение битума осуществляют аналогично примеру 1, но в качестве сырья используют асфальт деасфальтизации с температурой размягчения по КИШ 51,5^oC, гудрон с температурой размягчения 31^oC и экстракт масел с плотностью 0,977 г/см³ в соотношении по массе 64 : 35 : 1. Условная стоимость битума по отношению к товарному окисленному марки БНД 90/130 составляет 0,60 (40% снижения стоимости). Показатели качества полученного битума соответствуют нормативным (табл. 1).

Пример 3.

Получение битума осуществляют аналогично примеру 1, но получают кровельный битум из асфальта деасфальтизации и гудрона, как в примере 2, но в соотношении по массе 59 : 41. Показатели качества битума, приведенные в табл.1, соответствуют нормативным для БНК 45/190. Условная стоимость 0,58 по отношению к товарному битуму (42% снижения стоимости).

Пример 4. Получение битума осуществляют аналогично примеру 1, но получают кровельный битум из асфальта деасфальтизации с температурой размягчения по КИШ 47,5^oC и модификатора - полиэтилена с температурой плавления 135^oC в соотношении по массе 90 : 10. Показатели качества битума, приведенные в табл. 1, соответствуют нормативным для битума БНК 90/30. Условная стоимость 0,87 по отношению к товарному, полученному окислением, кровельного битума БНК 45/190 (13% снижения стоимости).

Пример 5. Получение битума осуществляют аналогично примеру 1, но дорожный битум получают из окисленной смеси асфальта деасфальтизации и гудрона, как в примере 2 (97 мас.частей) и модификатора - фильтрата производства масел с плотностью 0.895 (3 мас. части). Показатели качества битума, приведенные в табл. 1, соответствует нормативным для битума БНД 90/130. Условная стоимость битума 0,8 по отношению к товарному, полученному окислением гудрона (20% снижения стоимости).

Пример 6. Получение сырья для производства нефтяного битума осуществляют компаундированием аналогично примеру 1 гудрона с условной вязкостью при 80^oC 48 с и асфальта деасфальтизации с температурой размягчения по КИШ 43^oC в соотношении по массе 90 : 10. Сырьевая смесь, поступающая на окисление, имеет показатели, соответствующие требованиям к сырью окисления для получения дорожного битума (табл. 2). Условная стоимость смесевого сырья окисления снижается на 4% по сравнению с гудроном - традиционным сырьем окисления промышленных установок.

Пример 7. Получение сырья для производства нефтяного битума осуществляют компаундированием аналогично примеру 1 асфальта деасфальтизации, как в примере 6, и прямогонного мазута с плотностью при 20^oC 0,952 г/см³, температурой вспышки, определяемой в открытом тигле, 205^oC в соотношении по массе 70 : 30. Сырьевая смесь имеет показатели, приведенные в табл. 2. Условная стоимость смесевого сырья окисления снижается по отношению к гудрону на 8%.

Пример 8. Получение котельного топлива осуществляют компаундированием аналогично примеру 1 гудрона с условной вязкостью при 80^oC 72 с и легкого вакуумного дистиллята с пределами выкипания 275 - 400^oC в соотношении по массе 75 : 25. Показатели топлива соответствуют нормируемым для марки М-100 (табл. 2), условная стоимость котельного топлива составляет 0,85% по отношению к товарному М-100.

Пример 9. Получение моторного топлива осуществляют компаундированием аналогично примеру 1 прямогонного мазута, как в примере 7, и каталитического газойля с пределами выкипания 280 - 420^oC в соотношении по массе 50 : 50. Показатели топлива (табл. 2) соответствуют топливу для судовых малооборотных двигателей марки ДМ; условная стоимость снижается на 10% по сравнению с товарным за счет вовлечения некалькулируемого вторичного газойля.

Из данных табл. 1, 2 видно, что получение тяжелых нефтепродуктов разных видов и марок по предлагаемому способу компаундированием углеводородных компонентов различного происхождения с использованием нового технического приема смешения продуктов, обладающих различными физико-химическими характеристиками и структурой, позволяет упростить технологию и снизить стоимость полученного целевого продукта от 4 до 40 и более процентов. При этом получают целевые продукты нормируемого качества.

Кроме того, достигается улучшение экологической ситуации при получении вышеназванных нефтепродуктов, так как возможно резкое сокращение, либо исключение экологически опасной стадии окисления тяжелых остатков в производстве битума, а также превращение вредных некалькулируемых отходов нефтепереработки, например асфальта, экстрактов и др. в товарные нефтепродукты - битумы и топлива различных марок.