Разработка мобильной установки переработки отходов нефтехимии в жидкое топливо Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК: 665.6.002.8

А.Д. ЗОРИН, Е.Н. КАРАТАЕВ, В.Ф. ЗАНОЗИНА

НИИ химии Нижегородского государственного университета

им. Н.И.Лобачевского

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ НЕФТЕХИМИИ В ЖИДКОЕ ТОПЛИВО

Разработка проекта мобильной установки по переработке отходов нефтехимии в жидкое топливо является развитием работ по созданию опытно-промышленной установки переработки кислых гудронов в жидкое топливо и кокс мощностью 5000 т в год. По результатам исследования процесса тонкослойного крекинга отходов нефтехимии на испытательном стенде университета разработана принципиальная технологическая схема и компоновка мобильной установки. Предложены варианты установок различного назначения по видам отходов нефтехимии и разной мощности.

The development of a mobile plant design for the processing of petroleum chemistry waste to liquid fuel is a continuation of activities on engineering a pilot-commercial plant with 5000 t/year output for the processing of acid tars to liquid fuel and coke. From the study results of the process of thin-layer cracking of petroleum chemistry waste on test stand of the N. Novgorod University a technological scheme and packaging of the mobile plant. According to the kinds of petroleum chemistry waste, a wide variety of plants of a different capacity and purpose were proposed.

Мобильная установка для переработки кислых гудронов в жидкое топливо и кокс по своему назначению является природоохранным объектом.

Кислый гудрон - это отход процесса глубокой очистки нефтехимического сырья серной кислотой от непредельных и ароматических соединений. Несколько миллионов тонн кислых гудронов складированы в прудах вблизи десятков нефтеперерабатывающих заводов России.

Решение проблемы утилизации кислого гудрона - это путь к ликвидации этих прудов, загрязняющих окружающую среду в районе их размещения.

Введение в эксплуатацию первой мобильной установки для переработки кислого гудрона в жидкое топливо позволит решить следующие конкретные задачи:

• отработать в промышленном масштабе технологию утилизации кислого гудрона;

• получать в результате переработки кислого гудрона продукты, имеющие на-

родно-хозяйственное значение (печное топливо, мазут, кокс);

• разработать технические условия на товарные продукты и уточнить направление их использования.

В основе технологии переработки кислых гудронов лежит разработанный в ННГУ метод управляемого крекинга высокомолекулярных органических соединений, содержащихся в гудроне. Технология предусматривает предварительную подготовку кислого гудрона перед крекингом, заключающуюся в освобождении гудрона от серной кислоты путем экстракции водой с последующей выпаркой остаточной воды.

Метод утилизации кислого гудрона характеризуется следующими показателями: непрерывностью процесса; высокой производительностью; направленностью крекинга гудрона; высоким выходом жидкого топлива (75 %); ведением всех стадий процесса под атмосферным давлением, что повышает безопасность процесса. Технология утили-

- 45

Санкт-Петербург. 2005

зации гудрона отработана на испытательном стенде производительностью 15 т/год.

Для процесса крекинга кислого гудрона предложен реактор специальной конструкции и вспомогательное оборудование, отвечающее всем требованиям технологического процесса. Конструкция реактора и технологические параметры процесса крекинга гудрона защищены патентами. Процесс переработки кислого гудрона в жидкое топливо и кокс сопровождается непрерывным аналитическим контролем.

Технология переработки прудового кислого гудрона в жидкое топливо и кокс состоит из двух основных стадий: промывки кислого гудрона и утилизации кислой воды. Промывка кислого гудрона представляет собой преимущественно физический процесс экстракции серной кислоты из гудрона водой. Нейтрализация кислой воды от промывки гудрона гидроокисью кальция протекает по реакции Н^О4 (р-р) + Са(ОН)2 ^ ^ Са$04| + 2Н2О + ИН2О.

Обезвоживание отмытого гудрона осуществляется методом выпаривания воды при атмосферном давлении в роторно-пленочном испарителе, а переработка осушенного гудрона в жидкое топливо и кокс -методом тонкослойного управляемого крекинга в реакторе непрерывного действия при температуре поверхности контакта с гудроном 500-550 °С и атмосферном давлении. При этом гудрон подвергается термоудару, при котором происходит крекинг высокомолекулярных соединений до соединений, близких по составу к дизельному топливу, а также образуется 15-20 % кокса и 5-10 % газообразных углеводородов:

2СхНу ^ 2СХ - хНу + С.

Из дифференциального конденсатора реактора крекинга выходят два потока: газообразные углеводороды Сх-С4 с примесью сероводорода и жидкое печное топливо (температура кипения 50-380 °С).

Целевым продуктом технологического процесса является жидкое топливо. Для очистки от сульфокислот и меркаптанов производится его обработка водным раство-

ром едкого калия с массовой концентрацией 15-20 %:

nRHSO3 + пЯБН + 2пКОН (р-р) ^ ^ ЯБОзК + БЖ (р-р).

Газообразные углеводороды Сх-С4 с примесью сероводорода подвергаются очистке методом абсорбции в насадочной санитарной колонне по реакции

H2S + КОН (р-р) = КШ + Н2О.

Мазут М-100 получают простым смешением жидкого стабилизированного топлива и промытого и осушенного гудрона.

Мобильная установка для переработки кислых гудронов в жидкое топливо и кокс включает установку извлечения кислого гудрона из пруда, емкостной парк, узел нейтрализации кислого гудрона, реакторный блок, узел очистки абгазов и топлива, блок насосных агрегатов, склад товарной продукции и автостояк, модули лабораторный, управления и контроля установки, бытовой, склад реагентов, систему водооборота, пожарный резервуар, энергетический блок (котельная, дизель-генератор), топливные резервуары.

Мобильная установка разворачивается на берегу пруда с кислым гудроном на подготовленной площадке с твердым покрытием; отдельные элементы установки с целью защиты от атмосферного воздействия размещаются в крытых сборных ангарах. В состав мобильной установки входят также средства для реализации мероприятий по охране окружающей среды: почвы, воздуха и подземных вод.

Технологический процесс и аппаратура для утилизации кислых гудронов в жидкое топливо и кокс могут перестраиваться под различный состав кислого гудрона и неф-тешламов, близких к кислому гудрону. Для застарелых мазутов и гудронов технологический процесс переработки отходов в жидкое топливо на несколько стадий короче.

На следующем этапе работ предлагается опробовать несколько вариантов мобильных установок из типовых блоков и узлов для утилизации определенных групп отходов нефтехимии.

46--

ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.166