Что такое кубовые остатки

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Кубовый остаток

Кубовый остаток при вакуум-перегонке ( гудрон) по своим свойствам зависит от происхождения нефтяного сырья. В случае нефтей ароматического основания, не содержащих парафинов, в кубе остается асфальт. Нефти нафтенового основания дают остаток, из которого получают так называемый брайтсток после отделения асфальта при помощи пропана. Наконец, остатком нефтей парафинового основания является брайтсток, высококипящая фракция, которая после очистки может быть использована либо непосредственно, либо в качестве компонента смазочных масел, прибавляемого к ним для достижения определенной вязкости. [1]

Кубовый остаток из депропапизатора поступает в отстойник для отделения щелочи, затем в колонну для отгонки избыточного бензола. Небольшие количества воды, которые еще остались после обработки щелочью, отгоняются вместе с бензолом и затем их отделяют от дистиллята. Разделение кумола от полиалкилбепзола проводят в колонне, работающей при нормальном давлении. [2]

Кубовый остаток охлаждают до 150 и в виде сухого мелкого порошка вывозят на отвал. [5]

Кубовый остаток представляет собой густую смолообразную массу темного цвета. [6]

Кубовый остаток используется как топливо. [7]

Кубовый остаток третьей колонны направляется в производство фенола и ацетона для отделения от фенола тяжелых примесей. [9]

Кубовый остаток либо остается в кубе, причем к нему примешивается следующая редестиллируемая фракция, либо через сборник кубовых остатков 5 передается в цех дестилляции смолы или непосредственно в смоло-перегонные кубы для смешения с более высококипящими фракциями. [11]

Кубовый остаток либо остается IB кубе, причем к нему примешивается следующая редестиллируемая фракция, либо через сборник кубовых остатков 5 передается в цех дестилляции смолы или непосредственно в смолоперегонные кубы для смешения с более высококипящими фракциями. [14]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Кубовая остатки

Кубовые остатки после ректификации используют в производстве толуола чда. [1]

Кубовые остатки из периодически действующих аппаратов разгоняют в вакуум-перегонном кубе, чтобы выделить из них уксусную кислоту. Некоторые из них выделяют при последующем фракционировании и используют в качестве растворителей. Нелетучий смолистый остаток, составляющий менее 1 % и представляющий собой густую черную массу, выгружают из вакуумнтерегонного куба и сжигают как отход производства. [2]

Кубовые остатки и некондиционные продукты по количеству и составу чрезвычайно разнообразны. [7]

Кубовые остатки от разгонки всплывных масел и сильвана-сырца отстаивают, всплывные масла сжигают в котельной, а отстоявшуюся воду спускают в канализацию. [8]

Кубовые остатки от ректификации высших спиртов представляют собой легковоспламеняющуюся жидкость темно-коричневого цвета с температурой вспышки 38 С, плотностью 890 кг / м3, вязкостью 3 мПа с при температуре 20 С. Пары этого вещества, иногда именуемого пеиореаген-том, раздражающе действуют на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и глаз. Применяют его в неразбавленном виде и в смеси с алкилированной серной кислотой. [9]

Кубовые остатки собирают в двух баках по 10 м3, что обеспечивает их суточный запас. [11]

Кубовые остатки из колонны для вакуумной дистилляции стирола или метилстирола рекомендуется выводить по обогреваемой трубе за пределы цеха. [13]

Кубовые остатки после ректификационной колонны, содержащие много примесей, повышающих коррозионную агрессивность уксусной кислоты к легированным сталям, разгоняются на медной колонне с деталями из бронзы. [14]

Кубовые остатки и маточные растворы, относящиеся к пятой группе, не подлежат химической или биологической очистке, так как они чрезвычайно концентрированы. Они подлежат уничтожению или утилизации. [15]

Источник

Что такое кубовые остатки

Исследование работы ректификационной колонны
периодического действия

Ректификацией называется процесс разделения жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате противоточного взаимодействия паровой и жидкой смесей.
Разделение жидкой смеси основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь делится на две части: дистиллят – смесь, обогащенную легколетучим компонентом (ЛЛК), и кубовый остаток – смесь, обогащенную труднолетучим компонентом (ТЛК). Легколетучим в процессе испарения является компонент с более низкой температурой кипения.
Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке непрерывно или периодически. В первом случае разделяемая смесь, предварительно подогретая до температуры кипения, подается в установку непрерывно. Подача ее осуществляется в среднюю часть так называемую питающую тарелку колонны, которая делит весь аппарат на нижнюю и верхнюю часть (рис. 1). Нижняя часть аппарата работает как отгонная – в ней происходит удаление легколетучего компонента из разделяемой смеси, а верхняя часть, как укрепляющая. В верхней части ректификационной колонны происходит обогащение паровой фазы легколетучим компонентом.

Установка в этом случае, обычно, работает в установившемся режиме, что позволяет получать продукт и кубовый остаток с постоянной по времени концентрацией легколетучего компонента.
При осуществлении периодического процесса (рис. 2.) разделяемая смесь предварительно заливается в испаритель – куб колонны, доводится до кипения и испаряется. Образовавшийся пар проходит через колонну, орошаемую подаваемой сверху флегмой, представляющую собой часть сконденсированного продукта. При взаимодействии флегмы и паровой фазы последняя обогащается легколетучим компонентом. Установка периодического действия работает в нестационарном режиме, то есть концентрация легколетучего компонента и в кубе во времени непрерывно уменьшается, при условии, что расход флегмы постоянен.

Сущность процесса ректификации состоит в частичном испарении исходной смеси с отводом и последующей конденсацией образовавшейся паровой фазы. Получившийся конденсат снова частично испаряется, конденсируется и т.д. За счет этого образуется продукт, обогащенный легколетучим компонентом (Л.Л.К.). Наглядно это можно иллюстрировать построением процесса на диаграмме температура – состав (рис. 3.).
Исходная смесь (точка D), обогащенная труднолетучим компонентом (Т.Л.К.) В, имеющим температуру кипения – tВ, нагревается до температуры кипения (линия Dа) и частично испаряется (линия ab), при этом образуется пар, обогащенный Л.Л.К. А. Получившийся пар конденсируется (линия bc) и образовавшийся конденсат снова частично испаряется (линия cd) и т.д. до тех пор, пока получится продукт – дистиллят заданного состава (точка С), обогащенный Л.Л.К. – А.

На практике ректификация проводится в колонных аппаратах барботажного (рис. 4) или насадочного (рис. 5) типа, принцип работы которых заключается в постоянном тепло- и массообмене между поднимающимся в колонне паром и стекающей жидкостью – флегмой.
Рассмотрим механизм взаимодействия флегмы и пара на колпачковой тарелке. Пар, образовавшийся в испарителе колонны, поступает на первую тарелку и проходит через паровые патрубки колпачков. Колпачки погружены на некоторый уровень в жидкую фазу. В результате этого паровая фаза проходит через прорези колпачков и барботирует в виде пузырьков в жидкой фазе, обеспечивая тем самым поверхность контакта между паровой и жидкой фазами и протекание на этой поверхности тепло- массообменных процессов. Поскольку пар имеет более высокую температуру чем жидкость, то при взаимодействии с жидкой фазой пар охлаждается и из него частично конденсируется легколетучий компонент, который присоединяется к жидкой фазе. Таким образом, она обогащается труднолетучим, а в паре повышается содержание легколетучего компонента.

Теплота конденсации паровой фазы передается флегме и нагревает ее до температуры кипения, флегма вскипает и из нее частично испаряется легколетучий компонент. В результате этого паровая фаза будет обогащена легколетучим компонентом, а жидкая фаза труднолетучим компонентом.

Аналогичные тепло- массообменные процессы протекают непрерывно на элементах поверхности насадочной колонны.
Таким образом, в результате процессов частичной конденсации паровой фазы и частичного испарения жидкой фазы, протекающих по всей высоте колонны, в верхней части аппарата накапливается пар практически чистого легколетучего компонента, а в кубе – жидкость, близкая по своему составу к чистому труднолетучему компоненту.
При расчете ректификационных колонн принимают, что разделяемая смесь следует правилу Трутона, согласно которому отношение мольной теплоты испарения к абсолютной температуре кипения для всех жидкостей является приближенно величиной постоянной. Отсюда следует, что молярные расходы обеих фаз для любого сечения колонны будут постоянны.
Вследствие этого весь расчет колонн удобнее производить в мольных количествах, а концентрации выражать в мольных долях.
Процесс периодической ректификации может проводиться при постоянном расходе флегмы, но при этом концентрации Л.Л.К. в различных сечениях колонны по мере отгонки его из куба будут убывать во времени, и соответственно, получают фракции дистиллята с уменьшающейся концентрацией Л.Л.К.

Проведение процесса с получением дистиллята постоянного состава возможно путем непрерывного увеличения расхода флегмы. Расчет процесса ректификации ведется, обычно, графоаналитическим методом, для чего на диаграмму составов наносится кривая равновесия и рабочая линия процесса (рис.6.)
Материальный баланс процесса периодической ректификации по материальным потокам может быть записан следующим образом:

где — флегмовое число, показывающее, сколько кг молей флегмы необходимо подать в колонну для получения 1 кг моля готового продукта. Отсюда

Материальный баланс процесса периодической ректификации по Л.Л.К. записывается аналогично уравнению (1) и может быть представлен в следующем виде:

Разделив правую и левую часть уравнения (4) на D с учетом , получим выражение:

где х_D – концентрация Л.Л.К. в продукте (дистилляте). Выражения (5), представляющее собой зависимость рабочей (действительной) концентрации Л.Л.К. в паровой фазе (y) от его содержания в жидкой фазе (x), называется уравнением рабочей линии процесса. Она изображается отрезком прямой АВ (рис.6).
Равновесная линия, характеризующая состав пара, находящийся в равновесии с жидкой фазой, строится в координатах y_p – x на основании экспериментальных данных [4] и позволяет определить значение равновесной концентрации Л.Л.К. в паровой фазе yp от текущего ее значения в жидкой фазе x:

Если разделяемая смесь подчиняется закону Рауля, то равновесная концентрация Л.Л.К. в паровой фазе (y_p) может быть вычислена по уравнению:

где y_F и y_D – концентрации Л.Л.К.в исходной смеси и дистилляте, определяются по диаграмме y-x, мольн. доли; — число единиц переноса по паровой фазе, которое характеризует изменение рабочей концентрации, приходящееся на единицу движущей силы. Вследствие сложной зависимости y_р=f(x) рассчитать аналитически число единиц переноса, как правило, невозможно. Поэтому прибегают к графическому интегрированию, для чего строится график в координатах (рис.7)

При построении этого графика на диаграмме y(y_p)-x наносятся равновесная и рабочая линии (рис. 7б). Последовательно задаются рядом значений y ( в интервале от y_F до y_D), для которых графическим путем определяется величина движущей силы процесса (y_p— y) и рассчитываются значения . По полученным значениям y и соответствующим строится график f(y) = (рис. 7а), площадь под которым численно равна числу единиц переноса. При определении данной площади необходимо учитывать масштабы по обеим осям.
Число единиц переноса можно определить численным методом. Для этого весь интервал интегрирования (y_F; y_D) разбиваем на равные отрезки . В узлах интегрирования определяем значения подынтегральной функции . Далее применяем одну из формул приближенного вычисления определенного интеграла, например, метод трапеций:

Высота слоя насадки в аппарате может быть рассчитана по следующей формуле

где h_экв – высота, эквивалентная единице переноса (ВЕП) по паровой фазе, является одной из характеристик работы массообменного аппарата.

практическое ознакомление со схемой и работой ректификационной установки периодического действия для разделения смеси этиловый спирт – вода. Составление материального баланса процесса. Построение процесса на диаграмме y(y_р) – x. Определение коэффициентов массоотдачи и высоты, эквивалентной единице переноса.

Схема установки и принцип работы

Перепад давления на насадке измеряется при помощи дифференциального монометра, заполненного водой и присоединенного к кубу (2) через буферную емкость (на схеме не показаны). Для разделения паровой фазы на флегму и готовый продукт служит распределительная головка (5), снабженная воздушной рубашкой для уменьшения конденсации пара внутри ее. Внутри распределительной головки (5) расположены отверстия, отводящие пар для образования продукта и флегмы, которые попеременно перекрываются клапаном (11). Последний штоком соединяется с сердечником (12), находящимся внутри индукционной катушки (10), ток в которой включается автоматически на определенные отрезки времени через заданные интервалы. Регулируя их величину можно менять соотношение отбираемого продукта и подаваемой в колонну флегмы. При втянутом в катушку (10) сердечнике (12) клапан (11) занимает верхнее положение, перекрывая вход в дефлегматор и весь пар, вышедший из колонны направляется в конденсатор (7), где конденсируется, охлаждается и стекает в сборник готового продукта (8). При отключённом токе в катушке (10) клапан опускается, перекрывает вход в конденсатор (7) и весь пар поступает в дефлегматор (6), где конденсируется и стекает по стенкам распределительной головки в колонну в виде флегмы.

Порядок выполнения работы

Перед началом работы следует приготовить исходный раствор этилового спирта в дистиллированной воде заданной концентрации, которая контролируется при помощи рефрактометра или ареометра. Графики зависимости показателя преломления света и плотности от концентрации водных растворов этанола приводятся на щите установки. Приготовленный раствор заливается в куб колонны и включается электронагреватель испарителя. Включение аппаратуры в работу и установка заданного режима разрешается только допущенным к этому лицам.
После того, как раствор в испарителе закипит, и колонна прогреется, включается клапанное устройство и начинается отбор продукта. Колонна вошла в рабочий режим.
При проведении работы отмечается объем дистиллята, образовавшегося за определенный отрезок времени, и замеряется его концентрация по рефрактометру или при помощи ареометра. Следует помнить, что зависимость плотности спиртового раствора от концентрации на графике дается для температуры 20°С, поэтому пробу перед замером плотности необходимо охладить до соответствующей температуры. Полученные данные сводятся в таблицу 1 и по ним производится расчет процесса.

Источник

Разработка технологии и переработка кубовых остатков на Кольской АЭС

В ходе эксплуатации атомных реакторов на АЭС России и Украины накоплен большой объем кубовых остатков. Емкости для их хранения практически на всех станциях заполнены на 70% и более. Методы отверждения таких отходов, используемые на некоторых АЭС, не могут найти широкого применения из-за отсутствия хранилищ для конечного продукта. Изменить сложившуюся ситуацию может внедрение такого способа переработки кубовых остатков, который позволяет многократно сократить объем кондиционированных РАО.

Ионоселективная очистка

Кубовые остатки являются продуктом выпарки различных ЖРО, образующихся на АЭС. Они представляют собой высокосолевые растворы, загрязненные продуктами деления, радионуклидами коррозионного происхождения и различными веществами, используемыми для дезактивации оборудования и поддержания водно-химического режима. Традиционными методами переработки кубовых остатков АЭС являются цементирование и битумирование. Эти способы позволяют перевести ЖРО в достаточно инертную форму, пригодную для хранения (захоронения). Однако их использование не позволяет значительно сократить объем конечного радиоактивного продукта.

Селективная сорбция обладает неоспоримым преимуществом по сравнению с другими способами переработки кубовых остатков. Поэтому ее целесообразно использовать в качестве базового способа переработки таких отходов. Однако на АЭС «Ловиза» (Финляндия) кубовые остатки с помощью селективного сорбента очищают только от радионуклидов цезия.

Для очистки кубовых остатков практически от всех радионуклидов в ГУП МосНПО «Радон» совместно с ГП ВНИИАЭС, ЗАО «РАОТЕХ» и ЗАО «Альянс-Гамма» разработана технология ионоселективной очистки (рис. 1). В кубовых остатках кроме радионуклидов цезия присутствуют радиоизотопы стронция, кобальта, марганца и др. Они находятся и в ионной форме, и в виде различных комплексов с веществами, которые используют для дезактивации оборудования и других целей. Чтобы очистить кубовые остатки от всех радионуклидов, необходимо перевести их в ионную форму. Для этого перед сорбцией кубовые остатки подвергают предварительной обработке, которая включает две стадии: озонирование и отделение образующегося при этом осадка. Целью такой обработки является разрушение органических комплексов, связывающих радионуклиды кобальта, марганца и других, склонных к комплексообразованию, и органических веществ, отравляющих селективные сорбенты, а также отделение образующегося осадка, на котором концентрируется основная доля (свыше 99%) радионуклидов кобальта, стронция, марганца и других.

После предварительной обработки раствор направляют на селективную очистку от радионуклидов цезия на сорбентах.

В результате технологических операций (озонирование, фильтрация осадка, сорбция) образуются вторичные отходы. Это осадок со стадии фильтрации, в который переходят радионуклиды кобальта, стронция, марганца и других с удельной активностью на уровне исходных ЖРО, отработавший сорбент, в котором в основном, содержатся радиоизотопы цезия (его удельная активность в сотни раз выше, чем ЖРО), а также очищенный кубовый остаток, где содержание радионуклидов не превышает санитарных норм.

Осадок со стадии фильтрации поступает на цементирование, а отработавший сорбент непосредственно в корпусе аппарата размещается на долговременное хранение в хранилище твердых РАО.

Очищенный от радионуклидов кубовый остаток упаривают до сухих солей и в бочках направляют на полигон промышленных отходов.

Уникальность технологии состоит в том, что она позволяет перерабатывать не только декантат (раствор), но и осадок, который образовался в емкостях в результате длительного хранения и многократного доупаривания кубового остатка. Сначала перерабатывают декантат, а затем порциями растворяют осадок. Полученный раствор обрабатывают так же, как и декантат. Растворение осадка и переработку полученного раствора ведут до полного освобождения емкости.

Данная технология прошла лабораторные и стендовые испытания на Кольской, Калининской, Ленинградской АЭС, на Мангышлакском атомно-энергетическом комбинате (город Актау, Казахстан).

На Первой в мире АЭС (Обнинск) на кубовых остатках Калининской и Курской АЭС была испытана опытно-промышленная установка производительностью до 100 л/час.

Комплекс переработки ЖРО

В 2006 году на Кольской АЭС был построен комплекс переработки ЖРО (КП ЖРО), реализующий данную технологию, проектной производительностью 0,5м 3 /час. В него входят установки размыва и извлечения кубового остатка из емкостей хранения, ионоселективной очистки, глубокого упаривания.

С помощью установки размыва и извлечения, основным элементом которой является гидромонитор, декантат (или раствор, полученный при размыве осадка) направляют на узел озонирования установки ионоселективной очистки, где озон производят из кислорода с помощью генераторов. Озонирование происходит в периодическом режиме в контуре «емкость – насос – эжектор – емкость».

Рис. 2. Генераторы озона и система охлаждения

После завершения процесса озонирования кубовый остаток для отделения осадка направляют на узел фильтрации, состоящий из сетчатых и мембранных фильтров (рис. 3). На сетчатом фильтре происходит отделение основной доли осадка, а на мембранном – доочистка. Периодически с помощью сжатого воздуха производят обратную промывку сетчатого фильтра. Полученный шлам временно, до ввода в эксплуатацию установки цементирования, сбрасывают в специальную емкость.

Рис. 3. Фильтры предварительные (сетчатые)

Для извлечения радиоизотопов цезия из пермеата, его прокачивают с узла фильтрации в контрольную емкость насосом-дозатором через два последовательно соединенных фильтра-контейнера (объемом 120л каждый) с ферроцианидным сорбентом.

Технология ионоселективной очистки позволяет перерабатывать не только декантат (раствор), но и осадок, который образовался в емкостях в результате длительного хранения и многократного доупаривания кубового остатка.

Затем очищенный от радионуклидов кубовый остаток направляют на установку глубокого упаривания. Ее основным элементом является многосекционный теплообменник «труба в трубе», позволяющий получать плав солей, который при остывании превращается в прочный материал. Плав разливают в 200-литровые бочки и хранят в специально отведенном месте как нерадиоактивные отходы.

Управление всеми стадиями переработки осуществляется с пульта оператора.

За время опытной (2006 год) и четыре месяца промышленной эксплуатации в 2007 году на КП ЖРО переработано 67 м 3 декантата из емкости ЕКО-5 и 1200м 3 раствора, полученного при растворении осадка в емкости ЕКО-6 (см. табл. 2).

Вторичные РАО, полученные в результате переработки, – четыре отработавших фильтра-контейнера с сорбентом и 11 м 3 шлама с узла фильтрации. Коэффициент сокращения объема радиоактивных отходов превысил 50.

Таким образом, внедрение способа ионоселективной очистки кубовых остатков на Кольской АЭС позволяет не только значительно сократить объемы РАО, направляемых на долговременное хранение, но и использовать ценные компоненты радиоактивных отходов в промышленности, в том числе и на АЭС.

Источник