GlobeCore®

международная торговая марка

ООО "Завод УКРБУДМАШ"

Skype:

    36034, Украина, г. Полтава, ул. Садовского 8

тел./факс +38-0532-668645;  моб.+38-067-1663333

          Skype:

Итак: чтоже такое модифицированные битумы и битумная эмульсия и с чем ее едят...

продолжение книги Р. Б. Гун., Нефтяные битумы. М.. «Химия». 1973. Р. Б. Гун Нефтяные битумы. М.. «Химия». 1973

Уровень жидкого продукта в кубах-окислителях битумной установки можно измерять [179] при помощи пьезометрического уровнемера с дистанционной электрической передачей показания на расстояние с точностью измерения в комплекте со вторичным прибором ±2%.

На Ново-Уфимском НПЗ разработана, смонтирована и успешно эксплуатируется система сигнализации и блокировки работы кубов-окислителей полунепрерывной битумной установки для защиты от аварий и неправильных действий операторов. Система обеспечивает подачу предупредительных светового и звукового сигналов и прекращает подачу воздуха на окисление в куб-окислитель не только а случаях подъема пены, повышения уровня битума выше 9 м, понижения уровня ниже 2 м и превышения температуры в кубе 270°С, но и при повышении давления газов в кубе более 180 мм вод. ст. (17,7*102 н/м2) и содержания кислорода в отходящих газах выше заданного значении. В случае повышения уровня пены подается непрерывный звуковой сигнал одновременно в операторной и на галерее. На галерее загорается сигнальная лампа с номером соответствующего куба. Во всех остальных случаях подается прерывистый звуковой сигнал только в операторном помещении.

АВТОМАТИЗАЦИЯ НЕПРЕРЫВНЫХ УСТАНОВОК С РЕАКТОРАМИ ЗМЕЕВИКОВОГО ТИПА

На новых непрерывно действующих битумных установках со змеевиковым реактором применяются современные схемы и средства автоматического контроля и регулирования. На потоках жидких продуктов установлены мембранно- компенсационные датчики ДМПК-100, на нагнетательных линиях поршневых насосов предусматривается установка датчиков расхода ДП-787 поплавкового типа. Датчиками температуры являются термопары типа ТХК и ТХА с электро- пневмо- преобразователями ЭПП-180, датчиками давления — манометрами В качестве вторичных приборов применяют малогабаритные приборы пневматических систем «Старт» и АУС.

Для регулирования и контроля уровней в аппаратах применяют датчики пневматического типа РУПШ, РУГЦ и ИУВЦ, а в емкостях, содержащих гудрон и битумы, — пьезометрическим методом измерения в комплекте с приборами типа ДМПК-100, регуляторами постоянного расхода воздуха РРВ-1 и вторичным прибором 1МП-30А.

Ниже приведены основные схемы автоматического регулирования, разработанные на основании опыта эксплуатации установок и рекомендуемые для применения на этих установках.

Расход сырья, поступающего в печь 27, следует поддерживать постоянным изменением производительности сырьевого насоса. Температура сырья на выходе из змеевика печи 27 поддерживается корректированием регулятора температуры дымовых газов над перевалом печи, воздействующего на регулирующий клапан, установленный на линии подачи топлива в печь. При применении жидкого топлива подача пара на распыление автоматически регулируется в зависимости от расхода топлива (рис. 106). 

Исследования динамики непрерывного процесса получения окисленных битумов в змеевиковом реакторе показали, что реактор работает по принципу полного вытеснения. Транспортное запаздывание в змеевике соответствует времени пребывания битума в реакторе. В результате математического описания динамики процесса было показано, что с увеличением коэффициента рециркуляции продолжительность переходного процесса и коэффициент усиления системы возрастают. Регулирование по выходному параметру вследствие значительного транспортного запаздывания требует компенсации возмущений.

Для получения битума с требуемыми свойствами необходимо поддерживать постоянным заданное соотношение расходов подогретого сырья заданных физико- химических свойств, рециркулята и сжатого воздуха, подаваемого в смеситель. Это достигается, например, при помощи приборов системы «Старт» типов ПР3.21 и ПР3.23. Стабилизации работы насоса рециркуляции достигают при помощи регулятора давления типа РД на нагнетательной линии насоса (рис. 107). 

Постоянство температуры смеси продуктов окисления на выходе из змеевикового реактора поддерживают автоматически изменением подачи охлаждающего воздуха на обдув змеевика реактора при помощи регулирующей заслонки.

Давление на выходе смеси продуктов из змеевикового реактора поддерживают постоянным (см. рис. 107).

Схема автоматического контроля испарителя приведена на рис. 108.

Фиксируются температуры газовой и жидкой фаз, уровень жидкой фазы и давление в испарителе. Уровень жидкой фазы в испарителе регулируется изменением откачки готового битума из испарителя в емкость. На испарителе установлен регулятор уровня типа РУПШ, а на перетоке с нагнетания на прием откачивающего товарный битум насоса установлен регулирующий клапан. Температура битума на выходе из холодильника поддерживается постоянной регулятором ПР3.21 изменением подачи охлаждающего воздуха, определяемым положением жалюзы. Пневматический импульс подается на исполнительный механизм жалюзы, разработанный Гипронефтемашем.

Постоянство давления продуктов в напорной линии сырьевого насоса достигается регулятором давления типа РД и регулирующим клапаном, установленным на обводной линии насоса с нагнетания на прием.

Предусмотрено также регулирование количества подаваемого разжижителя (экстракта и др.) и поверхностно-активной добавки в зависимости от количества, подаваемого в смеситель окисленного битума. Для непрерывного контроля параметров технологического режима процесса предусмотрены регистрирующие и показывающие приборы. К этим параметрам относятся: температура по потоку, включая буферную емкость и емкости готовых продуктов; давление в реакторе и испарителе; расход и давление пара, жидкого и газообразного топлива, поступающих на установку.

Для периодического контроля предусмотрено измерение следующих параметров с монтажом показывающих приборов: давления на нагнетании насосов и в аккумуляторе сжатого воздуха; тяги дымовых газов; температуры на входе (и выходе) холодильников; уровней в емкостях готовой продукции, буферной емкости, емкостях сырья, топлива, разжижителей. Контролируются также давление до и после воздушных фильтров, температура воздуха после компрессоров.

Для предупреждения об аварийном состоянии работы оборудования и привлечения внимания обслуживающего персонала на установке имеются звуковая и световая сигнализации, срабатывающие при прекращении подачи сжатого воздуха в смеситель и прекращении подачи рециркулята. Чтобы предотвратить отложение кокса в трубах змеевикового реактора и поддержать нормальный режим работы реактора, автоматически регулируют температуру смеси после реактора. Для предотвращения перелива существует сигнализация верхних предельных уровней продуктов в буферной емкости и емкостях готовых продуктов. Имеется сигнализация понижения давления воды в системе и сжатого воздуха для приборов и средств автоматизации, а также отсутствия напряжения в сети питания приборов.

В связи с высокой вязкостью сырья и продуктов битумной установки осуществляется тщательный обогрев водяным паром импульсных линий и датчиков и предусматривается возможность прокачки линий масляной фракцией и продувки инертным газом пьезометрических измерителей уровня. Датчики для измерения и регулирования устанавливают в обогреваемых шкафах по месту измерения. В качестве разделительной жидкости в приборах предусматривается 50%-ный раствор этилен- гликоля в воде. Вторичные приборы — показывающие, регистрирующие и регулирующие монтируют на щите приборов контроля и автоматики в операторном помещении. Для удобства, эксплуатации приборы располагают на щите по технологическому потоку. Вспомогательное оборудование — преобразователи, пневмосигнальные устройства и блоки дистанционного регулирования сосредоточены на щитах вспомогательного оборудования за щитом оператора. Здесь же расположены щиты питания и релейный шкаф сигнализации.

АВТОМАТИЗАЦИЯ УСТАНОВОК БЕСКОМПРЕССОРНОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ

На установке бескомпрессорного способа получения окисленных битумов предусмотрен автоматический контроль температуры вверху и внизу каждой секции реактора, температуры газов окисления и готового продукта, давления в реакторе и на нагнетательной линии насоса.

Схема автоматического контроля и регулирования приведена на рис. 58. В этой схеме применены взрывозащищённые термопары типа ТХК-150Т, работающие в комплекте с потенциометрами 27 типа ЭПВ2-14 показывающими и ЭПР-09 РИМЗ самопишущими с сигнализацией отклонения от температуры на каждой точке 26. Давление в реакторе замеряется пневматическим датчиком- напоромером 34 типа НС- П2, передающим показания на вторичный показывающий прибор 37 типа ПВ 1.3.

Предусмотрено автоматическое регулирование температуры на четных секциях реактора путем изменения подачи холодной воды. Система состоит из регуляторов 29, 31, 33 типа ПР3.21 и самопишущего прибора со станцией управления типа ПВ10.13, воздействующего на регулирующие клапаны. Импульс регуляторы получают от термопар типа ТХК-621, установленных внизу реактора, через пневмоэлектрические преобразователи 28, 30, 32 типа ТЭ-ПП-1Т. Уровень продукта в отстойной секции реактора поддерживается регулятором 38 типа ПР3.21 и вторичным прибором со станцией управления 42 типа ПВ10.13, работающим комплектно с измерителем уровня 36 типа ИУВЦ-ШК 1935-85-200. При повышении уровня продукта в отстойной секции реактора на выкидном трубопроводе готового продукта открывается клапан и уровень понижается.

Предусмотрена также сигнализация работы диспергаторов и аварийного уровня в каждой секции реактора. На высоте аварийного уровня в реакторе установлены термопары, которые при нормальной работе контролируют температуру паровой фазы реактора. При повышении уровня до аварийного по разности температур парового пространства реактора и жидкой фазы потенциометр типа ЭПР.09ИМЗ фиксирует момент заливания их битумом, контакт в схеме сигнализации замыкается. При этом срабатывает промежуточное реле, которое включает цепь сигнального табло с надписью «высокий уровень» в секции.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТЫХ ЦИКЛОННЫХ ТОПОК ДЛЯ ДОЖПГА ГАЗООБРАЗНЫХ ПРОДУКТОВ ОКИСЛЕНИЯ

Автоматический контроль и регулирование работы двухступенчатых циклонных топок (см. рис. 46) сводится к следующему. Температура в топке печи регулируется потенциометром 2 типа ЭПД-32 в комплекте с термопарой 8 типа ТПП-11 и регулирующим клапаном 5 на линии подачи топливного газа в печь. Подача воздуха в первую ступень циклонной топки осуществляется в определенном соотношении с расходом топлива. Расход топливного газа регистрируется и в вторичном приборе 14 типа ПВ.10.13, расход воздуха — на приборе 16 типа ПВ.4.3Э. В качестве датчиков расхода топливного газа и воздуха используют дифманометры 7 и 12 типа ДМПК-100 в комплекте с диафрагмами 4 и 9.

Предельное значение расхода топливного газа указывается сигнальной лампой 21 и звонком громкого боя 20. Соотношение расходов газов отдува и воздуха во вторую ступень циклонной топки осуществляется регулятором 17 типа ПР.3.23 в комплекте с регулирующей заслонкой 6 на линии подачи воздуха в печь. Расход газов отдува регистрируется на вторичном приборе 17 типа ПВ.10.1Э, расход воздуха — на приборе типа ПВ.4.3Э. В качестве датчиков расхода используют дифманометры 18 и 19 типа ДМПК-100 в комплекте с диафрагмами 11 и 13. Схема позволяет корректировать подачу воздуха во вторую ступень циклонной топки по расходу газов. Давление в линии топливного газа регулируется датчиком давления МПП и регулирующим блоком 1 с местным заданием типа 4РБ-32Б и регулирующим клапаном 5, установленным на линии подачи топливного газа на установку. Предусмотрено автоматическое прекращение подачи топливного газа при помощи отсекающего клапана ПКН-80 с прекращением подачи воздуха (на схеме не показано). Все самопишущие и сигнализирующие вторичные приборы смонтированы на щите контроля и автоматики в операторном помещении битумной установки.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПО КАЧЕСТВУ СЫРЬЯ И ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ

Управление процессом непрерывного промышленного производства окисленных битумов заключается в корректировании подачи сжатого воздуха на окисление сырья либо расхода сырья в зависимости от результатов лабораторных анализов контрольных проб сырья и битумов» периодически отбираемых в потоке. Расход сжатого воздуха в настоящее время корректируется вручную изменением задания регулятору расхода сжатого воздуха. При этом расход сырья, поступающего на установку, и температура процесса окисления стабилизируются соответствующими регуляторами.

Показателями качества для контроля и управления процессом могут служить температура размягчения или вязкость сырья, пенетрация или температура размягчения битумов в отдельности либо их сочетание. Предложены ускоренный метод определения температуры размягчения битумов по времени опускания болтика, ввинченного в битум [149], на дно стакана с водой или глицерином; контроль степени окисления сырья в битумы по интенсивности и цвету люминесценции исследуемой пробы битума по сравнению со свечением набора стандартных эталонов с известными физико-механическими свойствами [238]; а также контроль глубины окисления сырья в битумы методом электронного парамагнитного резонанса на основании прямолинейной зависимости между температурой размягчения дорожных битумов и интенсивностью ЭПР [209]. Данных, подтверждающих возможность контроля процесса методом ЭПР, недостаточно.

Корректирование расхода воздуха вручную зависит от опыта, навыка в работе и квалификации оператора и лаборанта. Как правило, ее производят с запаздыванием на 2-4 ч. В связи с этим корректирование не всегда отвечает оптимальным условиям ведения процесса и не обеспечивает непрерывного получения окисленных битумов, стабильных по основным показателям свойств. Колебания температуры размягчения битумов в потоке непрерывной битумной установки достигают ±3 - ±4 °С, а пенетрации — ±30*0,1 мм. При значительном изменении в потоке качества сырья (например, его температуры размягчения от 30 до 42°С) колебания качества получаемых битумов увеличиваются.

В последние годы наблюдается стремление применять взаимосвязанные схемы автоматического регулирования [52-54, 58, 64, 67] для управления процессом по прямым показателям качества продуктов [68, 71, 72, 81, 83]. Для автоматического контроля и управления процессами переработки нефти и нефтехимии создаются и широко применяются промышленные анализаторы состава и свойств нефти и нефтепродуктов. Анализаторы качества применяют как для автоматического контроля, так и для автоматического регулирования процессами [55, 60, 69]. Применение анализаторов качества для автоматического контроля характерно следующим.

Обычно их устанавливают в начале процесса на потоке сырья и в конце процесса — для определения качества готовых продуктов и полуфабрикатов на выходе с установки [50]. Это особенно необходимо при наличии жесткой связи между установками на современных нефтеперерабатывающих заводах.

На одном потоке одного и того же продукта могут быть установлены один и более автоматических анализаторов.

Целесообразно контролировать такие показатели состава и физико-химических свойств сырья, продуктов и полуфабрикатов, которые можно изменять, воздействуя каким-либо образом на процесс (вводом тепла, подачей пара, воды, изменением температуры, расхода потоков и др.). Показатели качества для автоматического контроля подбирают в результате проведения экспериментальных и исследовательских работ [74].

Во избежание большого времени запаздывания (более 30 мин) - монтируют обводной поток, к которому подключают датчики анализаторов качества.

5. Пробоотборная система должна обеспечивать поступление пробы с малым запаздыванием в заданных дозе и агрегатном состоянии при требуемых температуре и давлении [77].

Применение анализаторов состава и свойств продуктов должно быть экономически обосновано и оправдано [73, 75, 76].

Применение промышленных автоматических анализаторов состава и свойств продуктов для автоматического регулирования процессами переработки нефти помимо пп. 3—6 имеет следующие особенности. Регулирование, как правило, осуществляется [72] по одному из параметров качества, являющегося ведущим для данного узла, наиболее чувствительного к изменению по сравнению с остальными параметрами и обеспечивающего соблюдение требований технических условий и ГОСТ на остальные показатели качества продукта. Выбор ведущего параметра качества продукта, по которому следует автоматически управлять процессом, производится на основании исследовательских и экспериментальных работ, выявляющих взаимозависимость параметров качества и технологического режима.

Известны исследования зависимости состава и свойств сырья и получаемых продуктов от косвенных параметров технологического режима, таких как температура, давление, расход. В результате разработан [18, 59, 61, 66, 78, 79, 82] ряд схем комплексной автоматизации процессов нефтепереработки с применением автоматических анализаторов состава и свойств продуктов в потоке. Однако для непрерывных процессов производства окисленных битумов в этой области сделано крайне мало.

Для управления процессом по качеству продуктов необходимо подобрать ведущий параметр качества [57, 257, 258], по которому ведется процесс. Исследования В.В. Фрязинова и др. [242] вязкостно-температурной характеристики гудронов из чекмагушской, арланской, ромашкинской, краснодарской, мухановской и котуртепинской нефтей показали, что характер изменения вязкости с температурой и абсолютные значения вязкости различны.

Наибольшей вязкостью обладают гудроны из нефтей первой группы (по классификации БашНИИ НП наиболее пригодных для производства битумов), наименьшей вязкостью — гудроны из нефтей третьей группы. Авторами приведена зависимость вязкости при 250°С от температуры размягчения для гудронов из чекмагушской, арланской, усть-балыкской, ярегской, серноводской, красноводской, мухановской, узень-жетыбайской, тэбукской, ишимбайской, ромашкинской и котуртепинской нефтей. При столь высокой температуре (250°С) вязкость гудрона незначительна и зависимость ее от температуры размягчения выражена неярко.

Чтобы выявить возможность автоматического контроля качества непрерывно поступающего на переработку сырья по вязкости и найти рациональные температурные условия измерения вязкости, нами [90] исследованы взаимосвязи вязкости и температуры размягчения и вязкостно-температурная характеристика сырья непрерывных битумных установок. Вязкость определяют на лабораторном ротационном вискозиметре «Ротовиско» фирмы «Гебрудер Хааке». Исследуемое вещество находится в кольцевом зазоре между двумя цилиндрами, один из которых установлен жестко, а другой вращается. Мерой вязкости вещества служит его сопротивление вращательному движению. Вязкость нами измерялась в интервале температур 100-180°С. Результаты исследований даны в табл. 25.

Видно, что с повышением температуры размягчения гудрона вязкость повышается. При 100-120°С вязкость изменяется более чувствительно, чем при 140-180°С.

Изменение вязкости на 1°С температуры размягчения при температуре 100°С равно

2 2 171 спз (0,171 н*сек/м ). а при температуре 160°С - 8 спз (0,008 н*сек/м ). 

Для сравнения свойств образцов гудронов, полученных из разного сырья и имеющих одинаковую температуру размягчения (39°С), на рис. 109 приведены кривые изменения вязкости от температуры. Видно, что в зависимости от природы сырья вязкость гудронов с одинаковой температурой размягчения находится в широких пределах (387,4 - 751 спз, т.е. 0,3874 - 0,751 н*сек/м2).

Самой большой вязкостью при всех температурах обладают гудроны из смеси качановской и гнединцевской нефтей. Для нефтей одной и той же природы существует прямая зависимость между температурой размягчения и вязкостью гудрона, следовательно, можно осуществить автоматический контроль качества сырья непрерывных битумных установок по вязкости.

Известны также работы по определению зависимости вязкости от пенетрации [475]. Однако таких данных недостаточно, к тому же они не связаны с природой сырья.

И.Б. Грудников и др. [44] приводят значения вязкости битумов при температурах их производства (230— 270°С). Вязкость дорожных битумов при 250°С колеблется в пределах 7-30 спз (7*10~3 — 3* 102 н*сек/м2).

Изменение вязкости на 2 спз при 230°С соответствует изменению температуры размягчения на 1°С. Достигнуть такой точности измерения вязкости (±2 спз) существующими средствами практически невозможно.

Нами [91] исследована вязкость дорожных битумов, полученных в потоке непрерывно действующих битумных установок и изучено изменение вязкости в интервале 100— 220°С с изменением основных показателей физико-химических свойств битумов. Результаты исследования приведены в табл. 26 и на рис. 110—113.  На основании исследований можно сделать следующие выводы.

Вязкость битумов, полученных окислением гудронов, ниже вязкости окисленных асфальтов деасфальтизации при одной и той же температуре размягчения.

Изменение вязкости битумов с температурой различно и зависит от природы сырья. С углублением окисления кривизна вязкостно-температурной характеристики увеличивается.

С повышением температуры размягчения битума вязкость его повышается. Максимальная чувствительность вязкости с изменением температуры размягчения наблюдается в области исследованных температур при 100°С. На 1°С температуры размягчения при этой температуре изменение вязкости составляет 385 спз для битумов из смеси татарских нефтей и 459 спз для окисленных асфальтов.

С увеличением пенетрации при 25°С вязкость битумов уменьшается. С повышением температуры зависимость вязкости от пенетрации ослабевает.

С уменьшением пенетрации при 0°С вязкость возрастает. Для битумов из смеси татарских нефтей изменение вязкости на 1*0,1 мм пенетрации при 0°С составляет 163 спз при 100°С.

Справедливость установленного характера изменения вязкости от температуры, пенетрации и температуры размягчения подтвердилась нашими дальнейшими исследованиями дорожных битумов, полученных на непрерывной битумной установке Омского НПК окислением смеси гудрона (60 вес.%) и асфальта деасфальтизации (40 вес.%) из усть-балыкской нефти.

При изменении температуры на 10°С вязкость меняется на 310—670 спз (0,310—0,670 н*сек/м"). Изменение температуры размягчения битумов на 1°С, пенетрации при 25°С (100 Г, 5 сек) на 5*0,1 мм и при 0°С (200 Г, 60 сек) на 1*0,1 мм эквивалентно изменению вязкости на 500— 600 спз (0,5 - 0,6 н*сек/м2), 380 спз (0,38 н*сек/м2) и 200 спз (0,2 н*сек/м2) соответственно.

На рис. 114 и 115 приведены результаты наших исследований зависимости вязкости от температуры и пенетрации при 25°С для строительных битумов, полученных на непрерывной пилотной установке МИИХ и ГП колонного типа окислением при 250°С гудрона (температура размягчения 38°С) из смеси татарских нефтей.

Навигация по книге (страницы сайта)

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СОДЕРЖАНИЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ...>>

| битумная  эмульсия | жидкая резина | эмульгатор | латекс | вспененный битум | праймер | подгрунтовка | модифицированный битум | битум | дорожная эмульсия | битумные эмульсии и пасты | мастики и растворы | эмульсия битумная дорожная | адгезионная добавка