RU2221834C1 - Method of production of bitumen and a device for its implementation - Google Patents
Method of production of bitumen and a device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2221834C1 RU2221834C1 RU2002124112/04A RU2002124112A RU2221834C1 RU 2221834 C1 RU2221834 C1 RU 2221834C1 RU 2002124112/04 A RU2002124112/04 A RU 2002124112/04A RU 2002124112 A RU2002124112 A RU 2002124112A RU 2221834 C1 RU2221834 C1 RU 2221834C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bitumen
- air
- cavitation
- oxidation
- raw materials
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Working-Up Tar And Pitch (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения битума непрерывным окислением сырья, в качестве которого используются жидкие нефтяные остатки, и устройствам для их осуществления и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. The invention relates to methods for producing bitumen by continuous oxidation of raw materials, which are used liquid oil residues, and devices for their implementation and can be used in the oil refining and chemical industries.
Известен способ получения битума непрерывным окислением жидких нефтяных остатков, включающий подачу сырья, изменение в устройстве гидродинамических параметров потока с формированием развитой кавитационной полости и эжекцией воздуха, диспергирование сырья, образование потока мелкодисперсной пузырьковой смеси, изменение ее гидродинамических параметров, генерирование поля кавитационных пузырьков и эжекцию воздуха (т.е. данный способ предполагает использование двухступенчатого струйного аппарата) (Патент 1792342 СССР, 1993 г.). При этом на выходе из второй ступени струйного аппарата кинетическая энергия потока смеси преобразуется в потенциальную, увеличивается давление и улучшается диффузия воздуха в жидкую фазу. A known method of producing bitumen by continuous oxidation of liquid oil residues, including the supply of raw materials, changing the hydrodynamic parameters of the flow in the device with the formation of a developed cavitation cavity and air ejection, dispersing the raw materials, the formation of a fine bubble mixture flow, changing its hydrodynamic parameters, generating a field of cavitation bubbles and air ejection (i.e., this method involves the use of a two-stage inkjet apparatus) (USSR Patent 1792342, 1993). At the same time, at the exit from the second stage of the jet apparatus, the kinetic energy of the mixture flow is converted to potential, the pressure increases, and the diffusion of air into the liquid phase improves.
Недостатком данного способа являются небольшое время контакта жидкой и газообразной фаз, относительно невысокая диспергирующая способность гидродинамической кавитации и, как следствие, низкое качество продукции. The disadvantage of this method is the short contact time of the liquid and gaseous phases, the relatively low dispersing ability of hydrodynamic cavitation and, as a consequence, the low quality of the products.
Наиболее близкими по сути и достигаемому результату являются способ получения битума и устройство для его осуществления (Патент RU 2167183 C1, 20.05.2001 г. ). При этом способ окисления битума проводят с использованием акустического поля, а устройство для получения битума представляет собой вертикальную окислительную колонну и содержит узлы подвода сырья и воздуха, узлы отвода продукта и отходящих газов. The closest in essence and the achieved result are a method for producing bitumen and a device for its implementation (Patent RU 2167183 C1, 05.20.2001). The method of oxidizing bitumen is carried out using an acoustic field, and the device for producing bitumen is a vertical oxidizing column and contains nodes for supplying raw materials and air, nodes for removing product and exhaust gases.
Недостатком данного аналога являются длительный процесс окисления, невысокая диспергация сырья, низкое качество продукции и интенсивный износ элементов устройства. The disadvantage of this analogue is the long oxidation process, low dispersion of raw materials, low product quality and intensive wear of the device elements.
Цель предлагаемого изобретения - повышение качества строительного и дорожного битума, интенсификация процесса окисления за счет увеличения поверхности контакта фаз и времени взаимодействия жидких нефтяных остатков и воздуха, увеличение надежности и работоспособности устройства для получения битума, повышение производительности устройства. The purpose of the invention is to improve the quality of building and road bitumen, to intensify the oxidation process by increasing the contact surface of the phases and the interaction time of liquid oil residues and air, to increase the reliability and operability of the device for producing bitumen, and to increase the productivity of the device.
Поставленная цель достигается тем, что распыливание, диспергирование и окисление жидких нефтяных остатков осуществляют в акустическом поле, генерируемом раздельными потоками сырья и воздуха, причем направления вращения потоков в устройстве относительно его вертикальной оси совпадают. Смешанный поток подвергается интенсивному воздействию гидродинамической и гидроакустической кавитации, увеличивающей скорость тепло- и массообменных процессов. Воздушный поток, необходимый для окисления жидких нефтяных остатков, или его часть перед подачей в устройство для получения битума вводят в поток сырья. This goal is achieved in that the spraying, dispersing and oxidation of liquid oil residues is carried out in an acoustic field generated by separate streams of raw materials and air, and the directions of rotation of the flows in the device relative to its vertical axis coincide. The mixed stream is subjected to intense hydrodynamic and hydroacoustic cavitation, which increases the rate of heat and mass transfer processes. The air stream necessary for the oxidation of liquid oil residues, or part thereof, is introduced into the feed stream before being fed to the bitumen production apparatus.
Устройство для осуществления способа получения битума непрерывным окислением жидких нефтяных остатков воздухом, содержащее узлы подвода сырья и воздуха, вертикальную окислительную колонну, узлы отвода продукта и отходящих газов, дополнительно содержит кавитационно-вихревой аппарат, при этом узел подвода сырья снабжен акустической форсункой (Патент 2151954 RU, 1998 г. ), размещенной по оси в верхней части кавитационно-вихревого аппарата, имеющего цилиндрическую форму и установленного внутри окислительной колонны, а узел подвода воздуха выполнен в виде патрубка, расположенного тангенциально к боковой поверхности кавитационно-вихревого аппарата, на выходе из патрубка установлен акустический генератор, активные элементы которого могут быть выполнены вихревыми, тороидальными, дисковыми, диафрагменными и параметрическими, которые работают в режиме усиления выходных параметров. A device for implementing a method for producing bitumen by continuous oxidation of liquid oil residues by air, containing nodes for supplying raw materials and air, a vertical oxidizing column, nodes for removing the product and exhaust gases, further comprises a cavitation-vortex apparatus, while the node for supplying raw materials is equipped with an acoustic nozzle (Patent 2151954 RU , 1998), placed along the axis in the upper part of the cavitation-vortex apparatus having a cylindrical shape and installed inside the oxidation column, and the air supply unit was made nen in the form of a nozzle located tangentially to the side surface of the cavitation-vortex apparatus, an acoustic generator is installed at the outlet of the nozzle, the active elements of which can be made by vortex, toroidal, disk, diaphragm and parametric, which operate in the mode of amplification of output parameters.
Акустический генератор установлен таким образом, что направления вращения потоков относительно вертикальной оси устройства для получения битума совпадают, а на выходе потоков из кавитационно-вихревого аппарата выполнен канал в форме гиперболоида вращения. The acoustic generator is installed in such a way that the directions of rotation of the flows relative to the vertical axis of the device for producing bitumen coincide, and a channel in the form of a hyperboloid of rotation is made at the output of the flows from the cavitation-vortex apparatus.
Обоснование некоторых отличительных признаков. Justification of some distinguishing features.
В предложенном способе распыливание и окисление углеводородного сырья в потоке воздуха производят в условиях акустического поля, которое способствует диспергированию сырья, образованию высокодисперсного тумана, активизации тепломассообменных процессов, ускоряет отдельные химические реакции. При этом происходят фазовые превращения, не идущие в других условиях. Технологические эффекты акустического воздействия в большинстве случаев связаны со специфическими нелинейными явлениями - возникновением постоянных сил и течений, кавитацией, генерацией звука потоками, параметрическим усилением гидроакустических волн (Муфазалов Р.Ш., Арсланов И.Г., Гимаев Р.Н., Зарипов Р. К. Акустические технологии в нефтехимической промышленности. Казань: Изд-во "Дом печати". - 2001, с.27). Для возбуждения интенсивных акустических колебаний необходимо, чтобы собственные частоты всех источников генерации волн и резонаторов в системе были равны или близки по значению. In the proposed method, the atomization and oxidation of hydrocarbons in an air stream is carried out in an acoustic field, which contributes to the dispersion of the raw materials, the formation of fine mist, activation of heat and mass transfer processes, accelerates individual chemical reactions. In this case, phase transformations occur that do not occur in other conditions. The technological effects of acoustic exposure in most cases are associated with specific nonlinear phenomena - the occurrence of constant forces and currents, cavitation, sound generation by flows, parametric amplification of hydroacoustic waves (Mufazalov R.Sh., Arslanov I.G., Gimaev R.N., Zaripov R K. Acoustic technologies in the petrochemical industry. Kazan: Publishing House "Press House" - 2001, p.27). To excite intense acoustic vibrations, it is necessary that the eigenfrequencies of all sources of wave generation and resonators in the system are equal or close in value.
Совпадение направлений вращения потоков сырья и воздуха в устройстве для получения битума придает дополнительный импульс потоку сырья, увеличивая амплитуду акустических колебаний, а также существенным образом увеличивает продолжительность контакта фаз и, как следствие, интенсифицирует реакцию окисления, способствует улучшению качества конечного продукта. The coincidence of the directions of rotation of the flows of raw materials and air in the device for producing bitumen gives an additional impulse to the flow of raw materials, increasing the amplitude of acoustic vibrations, and also significantly increases the duration of phase contact and, as a result, intensifies the oxidation reaction, improves the quality of the final product.
Ввод воздушного потока, необходимого для окисления жидких нефтяных остатков, или его части в поток сырья перед подачей в устройство для получения битума и распыливанием обусловлен тем, что в многофазной жидкости при акустическом воздействии улучшаются условия возникновения гидродинамической и гидроакустической кавитации вследствие роста числа зародышей кавитации, увеличивается амплитуда генерируемых волн, улучшаются условия распыливания жидких нефтяных остатков. The introduction of the air flow necessary for the oxidation of liquid oil residues, or a part of it, into the feed stream before being supplied to the bitumen production device and spraying is caused by the fact that in a multiphase liquid, acoustic conditions improve the occurrence of hydrodynamic and hydroacoustic cavitation due to an increase in the number of cavitation nuclei, increases the amplitude of the generated waves, improves the atomization conditions of liquid oil residues.
Сужение канала на выходе из кавитационно-вихревого аппарата, выполненного в форме гиперболоида вращения, позволяет увеличить амплитуду волн смешанного потока, улучшить условия диспергирования сырья. Плавное расширение канала сопровождается преобразованием кинетической энергии смешанного потока в потенциальную, что приводит к повышению статического давления в потоке, улучшению диффузии кислорода в жидкую фазу, интенсификации процесса окисления. Кроме того, оно способствует уменьшению вероятности образования застойных зон в окислительной колонне. The narrowing of the channel at the exit of the cavitation-vortex apparatus, made in the form of a hyperboloid of rotation, allows to increase the amplitude of the waves of the mixed flow, to improve the dispersion of raw materials. The smooth expansion of the channel is accompanied by the conversion of the kinetic energy of the mixed stream into potential, which leads to an increase in the static pressure in the stream, an improvement in the diffusion of oxygen into the liquid phase, and an intensification of the oxidation process. In addition, it helps to reduce the likelihood of stagnant zones in the oxidation column.
Режимы выполнения способа: давление подачи сырья и воздуха 0,4...1,0 МПа; температура окисления 240. ..260oС; спектр частот акустического поля 0,3...10 кГц; амплитуда давления акустического поля 0,2...0,4 МПа.Modes of execution of the method: feed pressure of raw materials and air 0.4 ... 1.0 MPa; oxidation temperature 240. ..260 o C; frequency spectrum of the acoustic field 0.3 ... 10 kHz; the amplitude of the acoustic field pressure is 0.2 ... 0.4 MPa.
На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для получения битума непрерывным окислением жидких нефтяных остатков воздухом; на фиг.2 представлена схема выполнения канала на выходе из кавитационно-вихревого аппарата. Figure 1 shows a schematic diagram of a device for producing bitumen by continuous oxidation of liquid oil residues by air; figure 2 presents a diagram of the channel at the outlet of the cavitation-vortex apparatus.
Процесс получения битума непрерывным окислением сырья воздухом по предлагаемому способу осуществляется в следующей последовательности. The process of obtaining bitumen by the continuous oxidation of raw materials by air according to the proposed method is carried out in the following sequence.
Жидкие нефтяные остатки под давлением по нагнетательному трубопроводу 1 подачи сырья через акустическую форсунку 2 поступают в кавитационно-вихревой аппарат 3, имеющий цилиндрическую форму (см. фиг.1). При этом в акустической форсунке 2 генерируются звуковые колебания, а поток сырья на выходе из форсунки 2 распыливается и приобретает вращательное движение. Воздушный поток под давлением через узел подвода воздуха 4 с задвижками 5, содержащий расположенный тангенциально к аппарату 3 патрубок 6 и акустический генератор 7, подают в кавитационно-вихревой аппарат 3, где происходит его закручивание относительно оси аппарата 3 в направлении вращения распыливаемого акустической форсункой 2 углеводородного сырья, которое получает дополнительный импульс. Происходит смешивание потоков, а в результате совпадения частот, генерируемых форсункой 2 и акустическим генератором 7, резко увеличиваются амплитуда колебаний и мощность акустического поля. Сплошными линиями на фиг. 1 обозначена траектория движения сырья, пунктирными - воздуха, штрихпунктирными - смешанного потока, пунктирными стрелками - направление движения скоолепсированных пузырьков газа. Смешанный поток подвергается интенсивному воздействию гидродинамической и гидроакустической кавитации и далее поступает в вертикальную окислительную колонну 8, в которой под воздействием акустического поля происходит процесс диффузии кислорода воздуха в жидкую фазу. На выходе из кавитационно-вихревого аппарата 3 происходит коолепсация части пузырьков, в результате их размер увеличивается, и они за счет силы выталкивания всплывают вверх. Нескоолепсированные пузырьки газа потоком относятся к периферии вертикальной окислительной колонны 8 и далее двигаются вверх к узлу выделения отходящих газов 9, в который входят разделительные перегородки 10 со сливными стаканами 11. Готовый продукт выводится из вертикальной окислительной колонны 8 через расположенный внизу сливной патрубок 12. Liquid oil residues under pressure through the injection pipe 1 for supplying raw materials through the
По второму варианту воздух, необходимый для окисления жидких нефтяных остатков, или его часть подается под давлением по трубопроводу 13 в нагнетательный трубопровод подачи сырья 1 и далее через акустическую форсунку 2 поступает в кавитационно-вихревой аппарат 3. According to the second option, the air necessary for the oxidation of liquid oil residues, or a part of it, is supplied under pressure through a
При прохождении смешанного потока через суживающуюся часть 14 канала 15, выполненного в форме гиперболоида вращения (см. фиг.2), на выходе из кавитационно-вихревого аппарата 3 возрастает его скорость, увеличивается амплитуда акустических волн. В расширяющейся части 16 канала 15 происходит уменьшение скорости движения смешанного потока, увеличивается давление в газожидкостной смеси и, как следствие, диффузия кислорода в жидкую фазу. When the mixed stream passes through the
Таким образом, использование предлагаемого способа получения битума и устройства для его осуществления позволяет повысить эффективность процесса, уменьшить содержание кислорода воздуха в отработанных газах окисления до 1,5. . .2%, улучшить качество конечного продукта (увеличить теплостойкость и морозостойкость, повысить температуру размягчения на 3...5oС при работе на одном и том же сырье, эластичность, когезионную и адгезионную прочность, уменьшить пластичность и величину поверхностного натяжения на границе битум - воздух) за счет увеличения площади межфазного взаимодействия, времени контакта фаз и активации углеводородного сырья акустическим полем, увеличить производительность устройства на 20% за счет повышения скорости тепло- и массообменных процессов в акустическом поле, повысить работоспособность и надежность установки для получения битума за счет использования акустического генератора и акустической форсунки в безызносном исполнении.Thus, the use of the proposed method for producing bitumen and a device for its implementation can improve the efficiency of the process, reduce the oxygen content of the air in the exhaust gas oxidation to 1.5. . .2%, improve the quality of the final product (increase heat resistance and frost resistance, increase the softening temperature by 3 ... 5 o C when working on the same raw materials, elasticity, cohesive and adhesive strength, reduce ductility and surface tension at the bitumen border - air) by increasing the area of interfacial interaction, the contact time of phases and the activation of hydrocarbons by an acoustic field, increase the productivity of the device by 20% by increasing the speed of heat and mass transfer processes in ac acoustic field, to increase the operability and reliability of the installation for producing bitumen through the use of an acoustic generator and an acoustic nozzle in an unbearable design.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124112/04A RU2221834C1 (en) | 2002-09-10 | 2002-09-10 | Method of production of bitumen and a device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124112/04A RU2221834C1 (en) | 2002-09-10 | 2002-09-10 | Method of production of bitumen and a device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2221834C1 true RU2221834C1 (en) | 2004-01-20 |
| RU2002124112A RU2002124112A (en) | 2004-03-20 |
Family
ID=32091669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002124112/04A RU2221834C1 (en) | 2002-09-10 | 2002-09-10 | Method of production of bitumen and a device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2221834C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2271379C1 (en) * | 2004-11-24 | 2006-03-10 | Наиль Фанилевич Хафизов | Method for building bitumen production |
| US7871509B2 (en) | 2004-07-23 | 2011-01-18 | John Brodie Matthews | Process and apparatus for modifying bitumen |
| RU2499813C2 (en) * | 2011-07-21 | 2013-11-27 | Генрих Филиппович Левшин | Device for bitumen production |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2000311C1 (en) * | 1992-07-02 | 1993-09-07 | Московский Автомобильно-Дорожный Институт | Method of manufacturing bitumen |
| WO1994006887A1 (en) * | 1992-09-23 | 1994-03-31 | Neste Oy | Process of oxidation of bitumen or the like |
| RU2167183C1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-05-20 | Щебланов Александр Петрович | Method of bitumen production |
| RU2182922C1 (en) * | 2001-07-03 | 2002-05-27 | Лобанов Виктор Владимирович | Oil bitumen production process and installation |
-
2002
- 2002-09-10 RU RU2002124112/04A patent/RU2221834C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2000311C1 (en) * | 1992-07-02 | 1993-09-07 | Московский Автомобильно-Дорожный Институт | Method of manufacturing bitumen |
| WO1994006887A1 (en) * | 1992-09-23 | 1994-03-31 | Neste Oy | Process of oxidation of bitumen or the like |
| RU2167183C1 (en) * | 2000-03-30 | 2001-05-20 | Щебланов Александр Петрович | Method of bitumen production |
| RU2182922C1 (en) * | 2001-07-03 | 2002-05-27 | Лобанов Виктор Владимирович | Oil bitumen production process and installation |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7871509B2 (en) | 2004-07-23 | 2011-01-18 | John Brodie Matthews | Process and apparatus for modifying bitumen |
| RU2271379C1 (en) * | 2004-11-24 | 2006-03-10 | Наиль Фанилевич Хафизов | Method for building bitumen production |
| RU2499813C2 (en) * | 2011-07-21 | 2013-11-27 | Генрих Филиппович Левшин | Device for bitumen production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002124112A (en) | 2004-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5492654A (en) | Method of obtaining free disperse system and device for effecting same | |
| KR950011425B1 (en) | Inline Dispersion of Gases in Liquids | |
| US4162970A (en) | Injectors and their use in gassing liquids | |
| US7673516B2 (en) | Ultrasonic liquid treatment system | |
| US7762715B2 (en) | Cavitation generator | |
| KR100564129B1 (en) | Supply nozzle for spraying and its use | |
| KR20160098189A (en) | Apparatus and method using ultrasounds for gas conversion | |
| US10758861B2 (en) | Method of gas absorption and the device for its implementation | |
| RU2221834C1 (en) | Method of production of bitumen and a device for its implementation | |
| US4381268A (en) | Device for gassing liquids or suspensions | |
| RU2124550C1 (en) | Method and installation for processing heavy hydrocarbon material | |
| RU2046759C1 (en) | Method of saturating liquid by pressurized gas | |
| RU2167183C1 (en) | Method of bitumen production | |
| WO1999022148A1 (en) | Operation process of a pumping-ejection apparatus and related apparatus | |
| SU1549570A1 (en) | Hydrodynamic homogenizer/mixer | |
| US4786414A (en) | Gas dispersed packed extraction column | |
| RU2087518C1 (en) | Method and installation for processing liquid hydrocarbon raw material | |
| RU86114U1 (en) | LIQUID GAS CONTACT DEVICE | |
| Skala et al. | Gas holdup in a gas‐liquid‐solid reciprocating plate column | |
| CN116726683B (en) | Fuel gas wet desulfurization unit, device and system | |
| TW546367B (en) | Fluid atomization process | |
| WO1999037925A1 (en) | Liquid-gas ejector | |
| RU2065471C1 (en) | Method of bitumen producing | |
| RU2264847C2 (en) | Method of intensification of the reactive and mass-exchange processes in the heterogeneous systems and the apparatus for its realization | |
| RU2256495C1 (en) | Gas-liquid reactor (versions) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040911 |