Разработка конструкции и метода расчета кавитационно-вихревых аппаратов для процесса окисления нефтяных остатков
На современном уровне развития техники с использованием в промышленном масштабе гидроакустических излучателей разработанных на кафедре МАХП УГНТУ, не имеющих ¦ ограничения по производительности, можно создавать принципиально новые технологические процессы и оборудование нового типа. Проведены опытно-промышленные испытания. По результатам проведенных испытаний выносной газожидкостной… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Литературный обзор
- 1. 1. Описание, классификация и анализ существующих аппаратов и устройств для получения битумов
- 1. 1. 1. Кубы-окислители для производства нефтяных битумов
- 1. 1.1.2. Трубчатые реакторы для производства нефтяных битумов
- 1. 1. 3. Реакторы для производства нефтяных битумов бескомпрессорным способом. 1.1.4. Аппараты колонного типа для производства окисленных битумов. !
- 1. 2. Разновидности реакторов колонного типа
- 1. 3. Устройства распределения воздуха
- 1. 4. Влияние кавитационно-вихревых воздействий на интенсификацию процессов переработки углеводородного сырья
- 1. 5. Пути дальнейшего совершенствования процессов окисления — углеводородного сырья
- 1. 6. Механизмы окисления
- 1. 7. Влияние факторов процесса окисления на свойства конечного продукта
- 1. 8. Влияние температуры на процесс окисления сырья
- 1. 9. Описание схем получения строительных марок битумов
- 1. 1. Описание, классификация и анализ существующих аппаратов и устройств для получения битумов
- 2. 1. Исследование влияния окисления нефтяного сырья в пенной системе. Использование процесса окисление в трубопроводах
- 2. 2. Разработка методики расчета кавитационно-вихревого предокислителя
- 2. 3. Определение оптимальной скорости движения газового потока
- 2. 4. Исследование газожидкостного режима, создаваемого газожидкостным смесителем
- 2. 5. Выбор количества распределяющих сопел в предокислительном аппарате
- 2. 6. Определение геометрического размера сопла подвода жидкости
- 3. 1. Описание предлагаемой схемы получения строительных марок битумов
- 3. 2. Подбор оптимального режима работы выносного кавитационно-вихревого аппарата
- 3. 2. 1. Определение оптимального соотношения сырье: воздух, подаваемого в выносной ГЖКВА
- 3. 2. 2. Расчет оптимальной длины трубопровода-реактора
- 3. 2. 3. Расчет оптимального диаметра трубопровода-реактора
- 3. 2. 4. Расчет энергии активации процесса окисления
- 3. 3. Анализ качественных показателей работы блока получения строительных битумов
- 3. 4. Схема работы блока получения строительных битумов для обеспечения максимальной эффективности производства
- 4. 1. Подбор составов для производства дорожных марок битумов на основе строительного битума БН-70/30, полученного с использованием выносного ГЖКВА — предокислителя
- 4. 2. Технологическая схема для производства дорожных марок битумов на основе строительного битума БН-70/30, полученного с использованием выносного ГЖКВА — предокислителя
Разработка конструкции и метода расчета кавитационно-вихревых аппаратов для процесса окисления нефтяных остатков (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Битум, являясь одним из наиболее известных инженерно-строительных материалов, используется широко, достаточно назвать дорожное строительство, изготовление кровельных материалов, применение в лакокрасочной и кабельной промышленности, строительство, зданий и сооружений, прокладку трубопроводов, поэтому спрос на высококачественные нефтяные битумы имеет постоянную тенденцию к росту. Связано это в первую очередь с повышением требований к качеству вырабатываемых нефтебитумов и с реализацией ряда возрастающих.
• 4 1 требований, предъявляемых потребителями данного вида продукции.
На большинстве НПЗ России действуют битумные установки, использующие физически и морально устаревшие технологии, что крайне затрудняет переход нефтеперерабатывающих предприятий на производство высококачественных битумов. Весьма проблематичным в условиях недостаточности финансирования на многих предприятиях является вопрос увеличения мощности битумных установок, при сохранении существующего уровня качества, не говоря уже и о его значительном повышении. Особенно это касается такой консервативной сферы производства нефтебитумов как производство строительных битумов марок БН-70/30 и БН-90/10, широко используемых в промышленности и народном хозяйстве. При стандартном подходе для решения проблем увеличения мощности и повышения качества выпускаемой продукции требуется вложение значительных средств в реконструкцию действующих или строительство новых установок.
В настоящее время актуальным является вопрос разработки технологии производства битумов, позволяющей увеличить мощность и улучшить качество продукции на действующих битумных установках без значительных капитальных вложений.
Проводить процессы с наибольшей эффективностью и создавать компактные аппараты позволяет применение вихревого эффекта, поскольку для создания эффективного режима кавитации бывает достаточно энергии потока обрабатываемой жидкости.
Реализация современных технологий при разработке аппаратов на принципах. кавитационно-вихревого эффекта с учетом снижения энергоемкости актуальна в связи со значительным возрастанием в последнее время стоимости энергоносителей.
Основной целью диссертационной работы является разработка и. оптимизация кавитационно-вихревых аппаратов для предварительного окисления нефтяного сырья кислородом воздуха с целью совершенствования процесса производства строительных марок нефтебитумов.
Цель достигается изучением влияния волновых воздействий на углеводородное сырье, созданием новых аппаратов и методик их расчета для реализации различных механизмов создания волнового поля и разработкой технологических процессов с учетом волновых и вихревых эффектов.
Выводы:
1. Изучено влияние различных компонентов на свойства компаундированных битумов. Так наилучшими неокисленными компонентами для компаундов явились смеси асфальта со слопом в различном процентном соотношении. Содержание неокисленного компонента в компаунде не должно быть меньше 30% мае.
2. Разработана конструкция устройства, позволяющего производить исследования образцов асфальтобетона при различных условиях и нагрузках, подобных тем, в которых эксплуатируется асфальтобетон.
3. На основе разработанных составов для компаундированных битумов предложена технология смешения высококачественного окисленного битума БН-70/30, полученного с использованием выносного ГЖКВА и неокисленных компонентов (асфальт и слоп) с целью получения высококачественных дорожных битумов марок БНД-90/130 и БНД-60/90. Схема производства компаундированных битумов внедрена в промышленное производство.
Заключение
.
На современном уровне развития техники с использованием в промышленном масштабе гидроакустических излучателей разработанных на кафедре МАХП УГНТУ, не имеющих ¦ ограничения по производительности, можно создавать принципиально новые технологические процессы и оборудование нового типа.
В ходе проведенной работы была разработана конструкция выносного газожидкостного кавитационно-вихревого аппарата — предокислителя для интенсификации окисления нефтяного сырья до строительных марок битумов.
Аппарат представляет собой узел подачи сырья, использующий энергию потока сырья для генерирования акустических, колебаний, направленных на тонкое распыление и обработку сырья интенсивным волновым полем. Аппарат позволяет диспергировать сырье в кавитаторерассекателе и производить смешение воздуха и сырья во встречных вихревых потоках.
По разработанной конструкции изготовлены чертежи и техническая документация. Изготовлен образец для опытно-промышленных испытаний.
Проведены опытно-промышленные испытания. По результатам проведенных испытаний выносной газожидкостной кавитационно-вихревой аппарат — предокислитель внедрен в промышленную эксплуатацию на установке 19−10 цеха № 9 Производства масел и нефтебитума ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».
На основе строительного битума БН-70/30, полученного с использованием выносного ГЖКВА — предокислителя разработана технология производства компаундированных битумов дорожных марок БНД-90/130 и БНД-60/90.
Проведены опытно-промышленные испытания. По результатам проведенных испытаний технология производства компаундированных битумов внедрена в промышленную эксплуатацию на установке 19−10 цеха № 9 Производства масел и нефтебитума ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».
Список литературы
- Гун Р. Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973 г., 432 с.
- Грудников И.Б., Фрязинов В. В. — Химия и технология топлив и масел, 1978, № 8, с. 8−11.
- Баженов В.М. Нефтепереработка и нефтехимия. 1970, № 10, с. 27−29.
- Гун Р. Б. Новое в производстве улучшенных битумов. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971, с. 10−15.
- Фрязинов В.В., Грудников И. Б. Химия и технология топлив и масел, 1978, № 2, с. 11−14.
- Бодан А.Н. Диссертация, МИНХ и ГП им. Губкина, 1962.
- Пат. 2 030 437, 1991., (Россия)
- Пат. 2 046 874, 1994., (Россия)
- Пат. 2 003 374, 1993., (Россия)
- Мережко Ю.И. Диссертация. Уфа. УНИ. 1989 г.
- J1.M. Сиротин, Нефтепереработка и нефтехимия. 1962, № 4, с. 41.
- Баннов П.Г. и др. — Нефтепереработка и нефтехимия. 1977, № 9, с. 1416.
- Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983 г., 192с.
- Фрязинов В.В., Ахметова P.C. Труды БашНИИНП, вып. 8, Химия, 1968 г., с. 167−170.
- Тематический обзор. Современное состояние производства битума. № 5, М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1993 г.
- Грудников И.Б., Егоров И. В., Прокопюк С. Г. Нефтепереработка и нефтехимия. 1999, № 5, с. 42−45.
- Mozes Gy, Kadar J., Kristof M., Mafki, 324, Kiadv, Veszprem, 1966.
- Uhe W.G., Petrol. Proc., 5, № 1, 33 (1950).
- Баннов П.Г. и др. Нефтепереработка и нефтехимия. 1978, № 9, с. 1214.
- Пат. 297 167, 1972., (Австрия)
- Пат. 2 762 756, 1957., (США)22. Пат. 151 882, 1964., (ВНР)
- Рахмилевич Р.З., Новости нефтяной техники, Нефтепереработка.1959г., № 7, 32.
- Csikos R., Zakar Р. Et ai., Erdol Dienst, 19, 1965.
- Хропатый Ф.П. Нефтяник, 1959, № 12, с.14.
- A.c. 1 247 074, 1986., (Россия)
- A.c. 1 389 837, 1988., (Россия)
- Hakl А., Erdol u. Kohle, 18, 780, 1965.
- A.c. 1 042 792, 1983., (Россия)
- Пат. 297 899, 1972., (Австрия)
- Senolt H., Uneroffentliche Untersuchungen der OMV A.G., 1967.
- A.c. 1 560 302, 1990., (Россия)
- A.c. 1 526 810, 1986., (Россия)
- Пат. 2 030 439, 1995., (Россия)
- Пат. 2 044 029, 1995., (Россия)
- Руденская И.М. Нефтяные битумы. Химический состав, коллоидная структура, свойства и способы производства. 1963
- Черножуков Н.И., Крейн С. Э. Окисляемость минеральных масел. Гостопиздат, 1955.
- Бембель В.М., Леоненко В. В., Сафонов Г. А. Влияние гетероатомных соединений на окисление нефтяного гудрона // Химия и технология топлив и масел. 1995.-№ 4.-С. 33−35
- Пажитнова Н.П. Исследование влияния природы сырья на состав и свойства окисленных дорожных битумов (автореферат). М., 1970.
- Новое в производстве улучшенных битумов. 1971. Кинетика процессов окисления гудронов в битумы.
- Сергиенко С.Р., Семячко P.JL, Галич А. Н. // Журнал прикладной химии. 1959,32, вып. 3.
- Березников A.B. Влияние условий окисления на состав и свойства окисленных битумов: Дис. канд. техн. наук.-Л., 1975.
- Розенталь Д.А., Березников A.B., Кудрявцева И. К., Таболина Л. С., Федосова В. А. Битумы. Получение и способы модификации. Учебное пособие. Л., 1979
- Евдокимова Н.Г., Гуреев Ал.А., Гохман JI.M., Гурарий Е. М., Маненкова Н. И. Влияние качества сырья на свойства дорожных битумов //Химия и технология топлив и масел. 1990.- № 4.-С. 11−13.
- Кудрявцева И.Н., Диссертация, Ленинградский технологическтй институт им. Ленсовета, 1970 г.
- Белоконь Н.Ю., Бурлаков С. Н., Калошин А. И., Сюткин С. Н. -Нефтехимия и нефтепереработка. 2000, № 5, с. 41−46.
- Глинман A.C. и др. «Нефтяное хозяйство», 1959г., № 12.
- Павловская Е.И., Шибряев Б. Ф., Металлокерамические фильтры. М., «Недра», 1967 г.
- Пиевский И.М., Хозяинов М. А., Чернышева P.A., Духнеко Н. Т. — Нефтехимия и нефтепереработка. 1979, № 5, с. 12−14.
- A.c. 1 659 087, 1991., (Россия)
- A.c. 623 571, 1978., (Россия)
- A.c. 1 042 792, 1983., (Россия)
- Белоконь Н.Ю., Бурлаков С. Н., Истомин Л. В., Сюткин С. Н. -Нефтехимия и нефтепереработка. 2001, № 4, с. 45−47.
- Пат. 1 792 342, 1993., (Россия)
- Хуснияров М.Х. Диссертация УНИ. Уфа. 1993 г.
- Хафизов Ф.Ш. и др. Газожидкостной аппарат, пат. СССР. 1 806 002, 1993 г.
- Хафизов Ф.Ш., Разработка технологических процессов с использованием волновых воздействий, диссертация д.т.н., Уфа, 1996.
- Юминов И.П. Диссертация УНИ. Уфа. 1999 г.
- Ванчухин Н.П. Диссертация УГНТУ, Уфа. 2000 г.
- Перник А.Д. Явление кавитации. Издательство «Судостроение». Ленинград. 1966 г., 439 с.
- Арэуманов Э.С. Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях.
- Горшков A.C., Русецкий A.A. Кавитационные трубы. «Судостроение», 1972 г., 192с.
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа.
- Bottcher H.N., Die Zerstorung von Metallen durch Hohlsog (Kavitation), Zs. VD1.80,1499 (1936)
- Mousson J.M., Untersuchunger uber Hohlsog (Kavitation), Zs. VDl.83,397 (1938)
- Голямина И.П. Ультразвук маленькая энциклопедия.
- Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред.
- Маргулис М.А. Основы звукохимии./Учебное пособие для хим. и хим-технол. Тех ВУЗов. — М. Высшая школа. 1984 г., 110с.
- Фридман В.М. Ультразвуковая химическая аппаратура. «Машиностроение» М.: 1967 г., 726с.
- Бергман Л. «Ультразвук». М., 1957 г.
- Розенберг Л.Д. Физические основы ультразвуковой технологии. Издательство наука. М., 1970 г.
- Дисяткин Ю.Ф. и др. Распыливание жидкостей. М. Машиностроение. 1977 г., с. 208.
- Ультразвук. Маленькая энциклопедия. «Советская энциклопедия». М. 1979 г.
- Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. М.-Л., Машиностроение, ЛО, 1976 г., 168с.
- Г. А. Ластовкина, Е. Д. Радченко, М. Г. Рудина Справочник нефтепереработчика. Л., Химия, 1986 г., 648с.
- А.И. Горбунов, A.A. Гуров, Г. Г. Филлипов, В. Н. Шаповал Теоретические основы общей химии. М., Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001 г., 720с.
- Новицкий Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах. М.:Химия, 1983, с. 41.
- Бергман Л. Ультразвук и его применения в науке и технике. М.:ИЛ, 1957.
- Гистлинг A.M., Баром A.A. Ультразвук в процессах химической технологии.Л.:Госхимиздат, 1960, с. 95.81 .Галиахметов Р. Н. Реакции солей тиолкарбаминовых кислот и их интенсификация акустическим воздействием. Дисс. канд. хим. наук. Уфа, 1984, 120 с.
- Флин Г. Физика акустической кавитации. В кн. Методы и приборы ультразвуковых исследований под ред.У.Мазани, т.1,ч."Б", М.:Мир, 1967, с. 138.
- Сиротюк М.Г. О поведении кавитационных пузырьков при больших интенсивностях ультразвука. Акуст.ж.1961, № 4, с. 499.
- Сиротюк М.Г. Мощные ультразвуковые поля.М.:1968,с.37.
- Маргулис М.А., Акопян В. Б. Экспериментальные исследования зависимости скорости звуко-химических реакций и потока сонолюминесценции от интенсивности ультразвуковых волн. Х.Ф. Ж., 1978, т.52, № 3, с.601−604.
- Качанов Ю.С., Козлов, Левченко В.Я. Возникновение турбулентности в пограничном слое. Новосибирск,!982, Наука сиб.отд., с. 149.
- Бадовская Л.А., Корякин A.B., Кулькевич В. Г. действие ультразвука на систему фурфурол-перекись водорода. Изд. ВУЗов Химия и химическая технология топлив и масел. 1962, № 12, с.8−11.
- Буштан З.И. Изучение влияния ультразвука на скорость окисления. Химия и химическая технология топлив и масел. 1961, № 12, c. l 1.
- Старчевский В.Л., Брезген Ю. Б., Мокрый E.H. Кинетические закономерности и механизм окисления альдегидов в ультразвуковом поле. В кн. Акуст. кавитация и применение ультразвука в химической технологии, Славское, 1985, с. 87.
- Старчевский В.Л., Брезгин Ю. Б., Реутский В. В., Мокрый E.H. Особенности звукохимического окисления циклогексана. В кн. Акуст. кавитация и применение ультразвука в химической технологии, Славское, 1985, с. 87.
- Червинский К.А., Плужников В. А., Беляков В. Н. Влияние звуковых частот на процесс окисления н-декана кислородом, там же, с.54.
- Хафизов Ф.Ш., Разработка технологии акустической регенерации щелочных поглотителей в процессах демеркаптанизации легких углеводородов, дисс.к.т.н., Уфа, 1985.
- Хафизов Ф.Ш. Окисление этилмеркаптида натрия в акустическом поле.-Деп. в ЦНИИТЭНефтехим 08.10.91,№ 8нх-91,Деп.
- Moon S, Duchind, ICoony Application of ultrasond to arganic reachons ultrasonic catalysis anhydrolyses ofcarboxylic esters Fetragedron Letters 1979, v20,№ 14,p. 3917−3920.
- Kenneth I Chen, Shailendra K. Gupta Formation of polysulfides in agucons Solution -Environ Lett, 1973, v4, № 3,p 187−200.
- Френкель Я.И. Ж. физ. химии, 1940, № 4, с. 305.
- Скоробогатов В.И. Применение ультраакустических исследований к веществу. М.,"МОПОмт. 10,1960, с. 85.
- Апостолов С.А. Оптимизация процессов производства битумов из нефтяных гудронов // Нефтепереработка и нефтехимия. 1987.-№ 8.-С. 11−12.
- Сорокин И.Г. Влияние температуры размягчения сырья на качество дорожных битумов // Нефтепереработка и нефтехимия. 1989.-№ 6.-С. 811.
- Евдокимова Н.Г., Гвоздева В. В., Гуреев Ал.А., Донченко С. А. Оптимизация процесса получения окисленных дорожных и строительных битумов // Химия и технология топлив и масел. 1990.-№ 7.-С. 11−12.
- Романов С.И., Казначеев C.B., Легкодимова Г. В. Влияние температуры окисления сырья на устойчивость дорожных битумов // Химия и технология топлив и масел. 1993.-№ 6.-С. 6−8.
- Гун Интенсификация производства и улучшение свойств окисленных битумов вяжущих для цветных покрытий // Химия и технология топлив и масел. 1980.-№ 7.-С. 51−53.
- Грудников И.Б., Шестаков В. В., Мингараев С. С., Колесников Ю. А. Интенсификация процесса получения окисленных битумов с помощью пористых диспергаторов воздуха // Химия и технология топлив и масел. 1993.-№ 8.-С. 7.
- Пат 2 000 311 Россия, МКИ5 СЮ СЗ/04. Способ получения битума/ Королев И. В., Полякова C.B., Немчина Н. Е., Савченко O.A.: Московский автомоб.-дор. инст-т.-№ 5 054 099/04.
- Лалабеков С.К., авт. свид. СССР № 85 256 (1949) — Бюлл. изобр., № 12 (1950).
- Провинтеев М.В., авт. свид. СССР № 103 191 (1949) — Бюлл. изобр., № 5 (1956).
- Гун Р. Б. Нефтяные битумы: Учебн. Пособие для рабочего образования. -М.: Химия, 1989, с. 152.
- Голустов В. С.и др. Распиливание жидкостей М.: Химия, 1979, с. 216.
- Панфилой Ф.В. тр. Союздор НИИ, 1967, вып.21 с.128−130.
- Патент № 2 143 314. Газожидкостной реактор /Хафизов Ф.Ш., ' Юминов И. П., Кузьмин В. И., Баженов В., Аликин М. А., Хафизов Н. Ф. -БИ№ 35 от 27.12.1999 г.
- Патент № 2 176 929 Газожидкостной реактор /Хафизов Ф.Ш., Хафизов Н. Ф., Андреев B.C., Зязин В. А., Морошкин Ю. Г., Хафизов И. Ф. БИ № 35 от 20.12.2001 г.
- Пат. России, № 2 001 666, Гидродинамический кавитатор, Кузеев И. Р., Хафизов Ф. Ш., Хуснияров М. Х., Абызгильдин Ю. М. Бюл. № 39−40,1993'
- ГОСТ 22 245–90 Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические условия. 1990 г.
- A.c. 17 621, 2000., (Россия)