Технологическое описание промышленного получения окисленного битума

Аннотация

В данном курсовом проекте представлены технологическое описание промышленного  получения окисленного битума на заводе «Киришинефтеоргсинтез» и технологические  расчеты режима работы окислителя колонного  типа и нагревательной трубчатой  печи типа ЦД4.

Курсовая работа содержит 37 страниц, включая 11 таблиц, 3 рисунка, список

используемой литературы, включающий в себя 8 наименований.

 

The summery

In the given course project presented technological description of the industrial production of oxidized bitumen factory "Kirishinefteorgsintez" and technological calculations mode oxidizer column type and the heating tube furnace type CD4.

The course project consists of 37 pages, including 3 tables, 3 figures, 8 references.

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение……………………………………………………………………………...3
2. Общая характеристика производственного объекта……………………………....5

3. Литературный обзор…………………………………………………………………..6

3. 1 Битум и его свойства……………………………………...…………………6

3.2 Методы испытаний и соответствующие  виды классификаций…………...7

3. 2. 1. Пенетрация………………………………………………………..8

3. 2. 2. Температура размягчения………………………………………..8

3. 2. 3. Температура хрупкости………………………………………….9

3. 2. 4. Дуктильность……………………………………………………..9

3. 2. 5. Вязкость…………………………………………………………...9

3. 2. 6 Реология………………………………………………………….10

3. 2. 7 Растворимость……………………………………………………11

3. 3 Применение и требования к  качеству…………………………………….12

3. 4 Виды битума………………………………………………………………..15

3. 5 Способы получения битума……………………………………………….19

3. 6 Химизм процесса получения  окисленного битума………………………22

3. 7 Описание принципиальной технологической  схемы……………………25

3. 8 Нормы технологического режима………………………………………...27

4. Технологические расчеты…………………………………………………………...29

4. 1 Расчет окислительной колонны…………………………………………...29

4. 2 Расчет нагревательной печи……………………………………………….32

5. Список используемой литературы………………………………………………….39

 

1 ВВЕДЕНИЕ

Битум, пожалуй, одним из самых универсальных строительных материалов, коей применяется в разных сферах строительства, а также используется на различных этапах возведения зданий.

Битумными называют строительные специализированные материалы, в состав коих входят битумы. При этом битумы представляют собой  довольно сложные смеси углеводородов, а также их комбинации. Битумы не растворимы в воде. Нефтяные битумы получают в ходе переработки сырой нефти. Далеко не многие знают о том, что этот продукт применяется не на много реже, чем тот же самый бензин или дизтопливо, разве что область использования несколько отличается. Нефтяные битумы зачастую используются для производства различных строительных материалов.

Битум сегодня незаменим для строительства, в т.ч. для различных гидроизоляционных специализированных работ, а также строительного склеивания этой самой гидроизоляции и других материалов. Благодаря своим уникальным свойствам битум плотно закрепился на отечественном рынке строительных материалов. При этом битум входит в состав различных смесей. Битумы, а также битумные смеси в процессе строительстве делятся по сфере применения. Существуют специальные смеси для кровельных строительных работ, смеси для гидроизоляции стен или фундамента, модифицированный специализированный дорожный битум, битум с целью изоляции трубопроводов и иные. И хотя главным компонентом является битум, факультативные наполнители и иные составляющие, используемые в целом ряде смесей, позволяют достичь абсолютно разных свойств.

Все битумные материалы подразделяются на строительные, кровельные, а также дорожные. Строительные битумы используют для устройства гидроизоляции. Битумно-полимерные изоляционные, а также кровельные материалы предназначаются для защиты конструкций, а также сооружений нефте-, газо-, иных продуктопроводов от почвенной, а также атмосферной коррозии, плюс, для покрытия крыш либо клеящего слоя при обустройстве или ремонте мягкой кровли. Очень хорошие результаты при гидроизоляции показывает именно битумно-латексная мастика. Главными её свойствами являются: во-первых, стабильность, во-вторых, эластичность, в-третьих, технологичность, в-четвертых, безопасность. Приготовить подобную мастику, конечно, с несколько худшими свойствами, можно даже самому.

Наиболее часто при строительстве  для гидроизоляции используют битум, а также битумосодержащие материалы. Битумы, а также битумосодержащие материалы дают возможность провести качественную гидроизоляцию почти любых конструкций. Видов, а также типов и марок подобных материалов на сегодня имеется огромное количество. Кроме того, существует и множество мастик на базе битума, битумных лаков, а также битумно-полимерных мембран, прочих смесей с использованием битума. Битумные лаки применяются уже довольно долго, но, при этом, по-прежнему не утратили собственных позиций на рынке специализированных строительных материалов. Производство специализированных битумных лаков – это достаточно сложный процесс, который связан напрямую с химической промышленностью. Так, битумные лаки представляют собой растворы пленкообразователей на базе нефтяных битумов. Гидроизоляция кровель при помощи битума применяется с конца девятнадцатого века. Однако использовался сначала лишь прямогонный битум, который обладал температурой размягчения около пятидесяти градусов, что обусловило слабую теплостойкость таких материалов.

Сейчас битум используется в различных типах гидроизоляционных, а также оклеечных материалов. Пропитка особых химических волокон битумом дает возможность создавать материалы особой волокнистой структуры, которые применяются для рулонной гидроизоляции как кровли, так и других конструкций. При этом пропитку химических волокон материалом битумом освоили сравнительно недавно. Битум очень широко применяется также в автомобильной промышленности. На рынке представлена автомобильная специализированная резино-битумная мастика. Она отлично защищает автомобильный металл от коррозии. Особенно данная мастика необходима именно в отечественных автомобилях, в которых существует проблема достаточно быстрой коррозии различных закрытых частей салона.

 

 

2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОБЪЕКТА

Битумная установка  №2 (19/10)  предназначена для производства битумов различных марок методом непрерывного окисления гудрона.

Установка введена  в эксплуатацию в 1969 году.

Проект установки  разработан Ростовским филиалом ВНИПИНефть.

С целью увеличения производительности установка в1982 г. была реконструирована. Установлены  окислительные колонны по проекту ПКО Киришского НПЗ. Производительность установки после реконструкции составляет  500 тыс. тонн битума в год.

 В качестве  сырья используется гудрон, получаемый  на вакуумных блоках установок  ЭЛОУ-АВТ-2,  ЭЛОУ-АВТ-6.

В состав битумной установки входят:

• три окислительные колонны, работающие независимо друг от друга в различных режимах;
• печь подогрева сырья;
• сепараторы газов окисления;
• печь дожига газов окисления;
• воздушные холодильники;

Для размещения сырья и товарной продукции предусмотрены:

• сырьевой парк - 2 резервуара;
• эстакада налива битума в железнодорожный транспорт, автобитумовозы -  16 емкостей*

(* ёмкости Е-7,8 могут быть использованы для  размещения вакуумного погона);

• эстакада налива автобитумовозов битумом и мазутом (тит. 190-40) – 6 емкостей;

- эстакада затаривания  твёрдых марок н/битумов (тит. 190-36) – 6 емкостей

 

 

3 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

3. 1 БИТУМ И ЕГО СВОЙСТВА

Битумы это (от лат. Asphalt — горная смола) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см³. [1]

Свойства битумов  зависят от способов производства, качества сырья (природы перерабатываемой черного золота), а также от параметров процесса термолиза – температуры, давления, продолжительности. Получение высококачественных битумов из нефтей разной природы (компонентый состав) возможно при правильном определении не только вклада того или иного процесса в общую технологическую схему производства, но и последовательности их проведения.

Битум — это товар черного цвета с плотностью около единицы, с низкой тепло- и электропроводностью. Он прекрасно противостоит воздействию различных химических реагентов, водо- и газонепроницаем, устойчив к действию различных видов радиации и длительному тепловому воз действию. Именно такие ценные качества битумов в сочетании с низкой ценой и массовым производством сделали их незаменимыми во многих областях хозяйства.

Будучи веществом  аморфным, битум не имеет температуры  плавления. Переход от твердого состояния  к жидкому характеризуется температурой размягчения, которая обычно определяется по методу «кольца и шара». Твердость битумов оценивается путем измерения пенетрации, а пластичность - растяжимостью (дуктильностью).

Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см3.

Как будет подробно рассмотрено ниже, нефтяные битумы по способу производства делятся  на остаточные, окисленные и компаундированные. Остаточные битумы – мягкие легкоплавкие продукты, окисленные – эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства. [2] 

 

 

 

3. 2 МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ВИДЫ КЛАССИФИКАЦИЙ

Для классификации  товарных битумов по сортам в зависимости от их качества разработаны и применяются различные методы испытания. Эти методы утверждены стандартами разных стран.

Целью общепринятых методов испытания качества битумов  является определение их консистенции, чистоты и теплостойкости. Для  определения консистенции предложено много методов, позволяющих установить ее зависимость от вязкости. Битумы характеризуют и сравнивают по степени текучести при определенной температуре или по температуре определения некоторых свойств.

К таким показателям, характеризующим свойства твердых  битумов, относятся глубина проникания стандартной иглы (пенетрация), температура размягчения, растяжимость в нить (дуктильность), температура хрупкости. Эти исследования, строго говоря, не эквивалентны прямому определению вязкости, но находят широкое практическое применение, потому что позволяют быстро характеризовать консистенцию битума. К основным показателям, характеризующим свойства битумов, можно также отнести адгезию, поверхностное натяжение на границе раздела фаз, когезию, тепловые, оптические и диэлектрические свойства. К числу сопоставимых показателей, кроме того, можно отнести потерю массы при нагревании и изменение пенетрации после него, растворимость в органических растворителях, зольность, температуру вспышки, плотность, реологические свойства.

Природные битумы — это составная часть горючих ископаемых. К ним относятся естественные производные черного золота, образующиеся при нарушении консервации её залежей в результате химического и биохимического окисления, например асфальты, кериты, мальты, озокериты и др. Добычу проводят главным образом карьерным или шахтным способом (Битуминозные пески).

Искусственные (технические) битумы — это остаточные продукты нефтепереработки, каменного угля и сланцев. По составу сходны с природными битумами.

Битум с давних пор является одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов. Его адгезионные и гидрофобные свойства использовались уже на заре цивилизации.

Некоторые показатели определяют как для исходного  битума, так и для битума после  прогрева, который имитирует процесс старения. Стандартами задаются определённые значения показателей качества, что отражает оптимальный состав битума. Этот состав может быть различным для разных областей применения битумов. [2]

3. 2. 1 ПЕНЕТРАЦИЯ

Пенетрация  — показатель, характеризующий глубину  проникания тела стандартной формы  в полужидкие и полутвердые продукты при определенном режиме, обусловливающем способность этого тела проникать в товар, а товара — оказывать сопротивление этому прониканию. Пенетрацию определяют пенетрометром, устройство которого и методика испытания даны в ГОСТ 11501—78; за единицу пенетрации принята глубина проникания иглы на 0,1 мм. Пенетрация дорожных нефтяных битумов различных марок при 25 °С, нагрузке 100 Г, в течение 5 сек составляет 40—300*0,1 мм, а при 0 °С, нагрузке 200 Г, в течение 60 сек— от 13 до 50*0,1 мм. Таким образом, в зависимости от температуры, нагрузки и длительности проникания иглы значение пенетрации существенно изменяется. Поэтому условия ее определения заранее оговаривают. Пенетрация косвенно характеризует степень твердости битумов. Чем выше пенетрация битума при заданной температуре размягчения и при заданной пенетрации — температура размягчения битума, тем выше его теплостойкость. Получить битумы с высокой теплостойкостью можно соответствующим подбором сырья, технологического способа и режима производства. [2]