Содержание к диссертации
Введение
1. Литературный обзор 7
1.1. Получение остаточных битумов вакуумной перегонкой 7
1.2. Получение остаточных битумов деасфальтизацией 16
1.3. Производство окисленных битумов 38
1.4. Модификация битумов 56
1.5. Изменение компонентного состава битумов в процессе их производства 68
1.6. Перспективы производства дорожных битумов 75
2. Экспериментальная часть 83
2.1. Выбор и подготовка сырья для процесса деасфальтизации 83
2.2. Выбор растворителя для процесса деасфальтизации 84
2.3. Проведение процесса деасфальтизации 85
2.4. Определение физико-химических и структурно-механических свойств продуктов деасфальтизации 86
2.5. Расширение товарного ассортимента продуктов, получаемых в процессе деасфальтизации 90
2.6. Определение группового состава продуктов деасфальтизации 90
2.7. Определение структурно-группового состава продуктов деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти методом ИК-спектрометрии 92
2.8. Проведение процесса сополимеризации 98
3. Обсуждение результатов 101
3.1. Исследование процесса деасфальтизации, изучение свойств продуктов деасфальтизации 101
3.2, Групповой и структурно-групповой состав продуктов деасфальтизации 122
3.3 Сополимеризация с ТДИЦ 133
3.4. Получение жидких дорожных битумов и топлив для средне и малооборотных дизелей из продуктов деасфальтизации 140
4. Технологическая часть 144
4.1. Сравнение нефте - битумных заводов с различными способами получения битумных материалов 144
4.2. Описание технологической схемы 148
4.3. Применение продуктов разделения 153
Выводы 154
Список литературы 155
Приложение
- Получение остаточных битумов деасфальтизацией
- Выбор растворителя для процесса деасфальтизации
- Определение структурно-группового состава продуктов деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти методом ИК-спектрометрии
- Получение жидких дорожных битумов и топлив для средне и малооборотных дизелей из продуктов деасфальтизации
Введение к работе
Актуальность темы. Истощение запасов лёгких нефтей увеличение доли тяжелых нефтей вовлекаемых в переработку приводит к росту объёма нефтяных остатков (мазутов и гудронов) в материальных потоках НПЗ. Высокое содержание смолисто-асфальтеновых веществ (CAB) определяет и вариант переработки высоковязких нефтей (ВВН), предусматривающий получение главным образом битумов. В основу производства битумов из ВВН должна быть положена технология концентрирования CAB, созданных природой, а не получение их путем окисления масляных фракций. Последние должны быть использованы по их прямому назначению или переработаны в котельные и моторные топлива. Концентрирование CAB можно осуществить ректификацией или деасфальтизацией. Однако CAB обладают низкой термической стабильностью (порог термической стабильности = 300еС), поэтому ректификация ВВН сопровождается газообразованием, что не позволяет создать необходимый вакуум, а следовательно отобрать с нужной глубиной вакуумный (масляный) дистиллят. Все это обостряет проблему получения остаточных битумов и вынуждает производить окисленные битумы.
Получение окисленных битумов наиболее изученный и крупнотоннажный процесс, что связано с относительной простотой и гибкостью этой технологии, возможностью получения битумов с широким спектром свойств. В то же время получение битумов окислением сопровождается образованием жидких и газообразных отходов, требующих утилизации. Это особенно актуально при использовании в качестве сырья мазутов. На современном этапе исключительную важность представляют исследования в области новых технологий и схем разделения ВВН, учитывающие особенности этого нового альтернативного сырья.
Работа выполнена как развитие экстракционной научной школы возглавляемой доктором технических наук, профессором Дияровым И.Н. на кафедре «Химической технологии переработки нефти и газа», Казанского государственного технологического университета в рамках региональной программы «Битумы» № ГР 01 86.0074148, совместных программ Академии наук РТ и Фонда НИОКР РТ по темам: «Альтернативная технология повышения качества котельного топлива и получение широкой гаммы битумных материалов из остаточных нефтепродуктов», «Разработка объединенной технологии подготовки и переработки природных битумов».
Цель работы. В связи с вышеизложенным целью настоящей работы является:
И ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА СП«Т1 OS
- совершенствование процесса деасфальтизации нефтяных остатков, как способа облагораживания сырья каталитических термодеструктивных процессов и получения битумных вяжущих;
- исследование возможности повышения эффективности процесса
деасфальтизации путем совмещения процессов облагораживания
остаточного сырья и получения неокисленных битумных вяжущих;
исследование процесса деасфальтизации в области низкой кратности сырьё: растворитель;
определение закономерностей распределения компонентов сырья по полученным продуктам деасфальтизации;
- изучение влияния группового и структурно-группового состава
продуктов деасфальтизации на их структурно-механические и физико-
химические свойства;
- улучшение адгезионных свойств асфальтов деасфальтизации;
- разработка регламента на проектирование опытной установки
деасфальтизации с помощью растворителя.
Научная новизна,
выявлены новые закономерности процесса деасфальтизации в области низких кратностей растворитель-сырье, дополняющие ранее описанные;
разработан совмещенный метод получения маловязкого котельного топлива и битумных вяжущих путем разделения нефтяных остатков деасфальтизацисй ацетоном;
изучен процесс деасфальтизации в широком диапазоне кратности растворитель-сырье, показаны зависимости выхода продуктов деасфальтизации, свойств продуктов деасфальтизации и их группового и структурно-группового состава от кратности растворителя к сырью;
исследовано влияние температуры, кратности растворителя к сырью, числа ступеней контакта на процесс деасфальтизации;
установлены закономерности распределения компонентов сырья -асфальтенов, смол и масел в продуктах деасфальтизации при увеличении кратности растворителя к сырью.
изучены физико-химические свойства, структурно-групповой состав и технические характеристики полученных продуктов;
Практическая ценность. Разработан совмещённый метод получения маловязкого котельного топлива, облагороженного сырья для каталитических деструктивных процессов и битумных вяжущих путём разделения нефтяных остатков ацетоном.
Разработан способ модификации битумных вяжущих.
Разработан технологический регламент на проектирование опытной установки деасфальтизации с помощью растворителя.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XI Российской конференции по экстракции (г. Москва, 1998 г.), на V Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов "Нефтехимия-99" (Нижнекамск, 1999 г.), на IV Школе по современным проблемам химии и технологии экстракции (Москва, 1999г.), на Международной молодежной научной конференции "Молодежь-науке
будущего", (Наб. Челны, 2000 г.), на Международной конференции ICMS'2000, (Уфа, 2000 г.), на научной сессии КГТУ по итогам 2000 года, (Казань, 2001), на Российской конференции «Актуальные проблемы нефтехимии», (Москва, 2001 г.), на Международной конференции "Проблемы производства и применения дорожных битумов", (Казань, 2001г.), на 5 Международной конференции «Химия нефти и газа», (Томск, 2003 г.).
Публикации работы. Опубликовано 2 статьи, 17 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии 107 наименований. Объем работы 176 страниц, 71 таблица, 55 рисунков.
Получение остаточных битумов деасфальтизацией
Процесс деасфальтизации, предназначенный для удаления смолисто-аефальтеновых веществ (CAB), основная масса которых концентрируется в остатках от перегонки мазута, является головным процессом при производстве остаточных смазочных масел и сырья для каталитических термодеструктивных процессов, возможны варианты получения дорожных и строительных битумов. Необходимость деасфальтизации гудронов, полугудронов и концентратов обусловлена тем, что CAB не только ухудшают эксплуатационные свойства масел (вязкостно-температурные, стабильность против окисления, нагаро- и лакообразование), но и снижают эффективность последующих процессов производства масел, а также негативно влияют на результаты каталитических термодеструктивных процессов. В качестве растворителя для удаления из остаточного сырья CAB возможно использование углеводородных растворителей, кетонов, спиртов, С02, сжиженных и сжатых углеводородных газов. В большинстве промышленных установок в качестве растворителя используется сжиженный пропан. Процесс деасфальтизации основан на различной растворимости углеводородов и CAB в растворителе /15 А Остаток деасфальтизации в некоторых случаях соответствует требованиям стандарта на битум, а чаще его используют как компонент сырья битумного производства/16/. Основы процесса деасфальтизации сжиженными углеводородными газами. Деасфальтизацию гудрона сжиженными низкомолекулярными алканами проводят в области температур, близких к критическим температурам алканов (для пропана 97С, для н-бутана 152С и для н-пентана 197С). В этой области повышение температуры приводит к резкому уменьшению плотности и увеличению мольного объема низкомолекулярных алканов, а на плотности и мольном объеме высокомолекулярных углеводородов, находящихся в состоянии, далеком от критического, сказывается несущественно.
В результате уменьшаются силы межмолекулярного взаимодействия легких и тяжелых углеводородов, а те же силы между молекулами тяжелых углеводородов остаются относительно неизменными. Этим объясняется уменьшение растворимости высокомолекулярных органических , соединений в низкомолекулярных парафинах при повышении температуры процесса. Растворимость в пропане органических соединений разного строения неодинакова. Практически нерастворимыми являются асфальтены: при достаточном расходе растворителя они выделяются из раствора при любых температурах. Далее растворимость уменьшается в такой последовательности: смолы, полициклические и моноциклические ароматические углеводороды с алкильными боковыми цепями, парафино-нафтеновые углеводороды. Основные параметры процесса деасфальтизацйй сжиженными углеводородными газами Глубина извлечения CAB, т.е. эффективность процесса деасфальтизацйй, оцениваемая по коксуемости деасфальтизата, зависит от ряда факторов: качества сырья, температуры и давления процесса, кратности растворителя к сырью и его чистоты, числу ступеней контакта. Качество сырья Оптимальный режим процесса деасфальтизацйй, обеспечивающий необходимую степень извлечения отдельных групп компонентов сырья, определяется его фракционным и химическим составом, а также требованиям, предъявляемыми к качеству деасфальтизата. Остаточное сырье широкого фракционного состава содержит низкомолекулярные компоненты, которые в области температур близких к критической, более растворимы в пропане, чем высокомолекулярные фракции.
Растворяясь в пропане, низкомолекулярные фракции действуют как промежуточный растворитель, повышая, благодаря наличию в молекулах длинных парафиновых цепей, дисперсионные силы молекул пропана, а, следовательно, и его растворяющую способность по отношению к высокомолекулярным углеводородам и смолам. Это приводит к снижению глубины деасфальтизации, ухудшению селективности процесса и, как следствие, к повышению коксуемости и снижению вязкости деасфальтизата при одновременном увеличении его выхода. С углублением отбора вакуумной перегонке мазута эффективность извлечения CAB из гудрона возрастает. Деасфальтизаты, полученные при переработке более концентрированного остатка, характеризуются низкой коксуемостью, лучшим цветом и другими показателями. Однако в силу низкого потенциального содержания углеводородов выход деасфальтизата значительно ниже, чем при переработке остатков широкого фракционного состава/17/. От фракционного состава сырья при деасфальтизации пропаном зависит и температура образования двухфазной системы. С уменьшением вязкости сырья возрастает температура образования второй фазы, приближаясь к критической температуре пропана, что делает деасфальтизацию такого сырья нецелесообразной, рисунок 1.3. /18/. С увеличением глубины отбора низкокипящих фракций в гудроне увеличивается содержание смолистых веществ и высокомолекулярных углеводородов, что приводит к повышению его коксуемости и вязкости. В результате снижается температура образования второй фазы, однако уменьшается выход деасфальтизата, рисунок 1.4.
Выбор растворителя для процесса деасфальтизации
Выбор растворителя для проведения процесса деасфальтизации является важнейшим этапом исследований. В данном случае выбор ацетона был обусловлен: - процесс деасфальтизации желательно проводить при атмосферном давлении, варьируя при этом температурой в пределах 20-55С; температура кипения растворителя при атмосферном давлении должна быть не ниже 50С; -растворитель должен легко регенерироваться из растворов асфальта и деасфальтизата; разница в температурах кипения растворителя и продуктов разделения должна составлять не менее 50С; -растворитель должен обладать различной растворяющей способностью по отношению к компонентам сырья; -растворитель должен быть доступным, относительно дешевым, широко распространенным, не токсичным. При соблюдении этих положений резко ограничивается круг возможных растворителей. Использование углеводородных растворителей -пропана, бутана, легкого бензина требует использования высоких температур для поддержания требуемого уровня растворяющей способности по отношению к компонентам сырья, это неизбежно приведёт к высоким давлениям в экстракторе. Спирты, содержащие более четырех атомов углерода, имеют слишком высокую растворяющую способность и температуры кипения. Метанол и этанол не приемлемы из-за токсичности н наркотических свойств. Учитывая выше изложенные ограничения, в качестве растворителя был выбран ацетон. Кратность растворителя к сырью варьировалась в пределах 3-10. Процесс деасфальтизации проводился при температуре 20, 40С и 55С. Температурный режим поддерживался с помощью термостата. Точность регулирования температуры составляла ± 0.2С. Проводился также и двухступенчатая деасфальтизация, по схеме Нэша которая представлена на рисунке 2.1. Перемешивание сырья с растворителем осуществлялось электромешалкой. Число оборотов мешалки равнялось 500 в минуту. Время перемешивания определялось установлением термодинамического равновесия между фазами раствора асфальта и раствора деасфальтизата, и составляло 2 часа. После расслаивания в течение 1-2 часов образовывалось два слоя, раствор деасфальтизата, содержащий основное количество растворителя и растворенные в нем углеводороды и частично смолы, и раствор асфальта, состоящий в основном из асфальтенов, смол и небольшой части растворителя. Регенерация растворителя из растворов деасфальтизата и асфальта осуществлялась отгонкой и сушкой при температурах не выше 120С во избежания термического разложения продукта. Блок-схема процесса деасфальтизации приведена на рисунке 2.2, материальные балансы процессов приведены в таблицах ПРИЛОЖЕНИЯ А.
У полученных деасфальтизатов были определены следующие физико-химические показатели: У полученных асфальтов были определены следующие структурно-механические показатели: 1 .Температура размягчения по методу "Кольца и Шара" (ГОСТ 11506-73); 2.Гдубина проникания иглы (ГОСТ 11501-73); 3.Растяжимость (ГОСТ 11501-78); 4.Сцепляемость с гравием (ГОСТ 11508-74); 5.Температура хрупкости (ГОСТ 11507). Полученные результаты приведены в таблицах 2.6-2.9. На основе продуктов деасфальтизации была разработаны, в соответствии с ГОСТ 11955-82, рецептуры жидких дорожных битумов и топлив для мало- и среднеоборотных дизелей. Для получения жидких дорожных битумов был использован асфальт (температура размягчения 44,5С; глубина проникания иглы, при 25С - 9,1 мм; растяжимость 100 см), полученный при деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти, выкипающего выше 325С, ацетоном (55С, кратность 1:4) отвечающего требованиям ГОСТ на битум марки БНД 90/130, который затем разжижался, в качестве разжижителей использовали дистиллятные фракции Зюзеевской нефти (фр. 200-325С для марок - МГ, фр. 150-300С для марок - СГ). В зависимости от содержания разжижителя в смеси с исходным асфальтом были получены жидкие битумы марок СГ и МГ. Полученные результаты приведены в таблице 3.11. Для получения топлив для средне- и малооборотных дизелей из деасфальтизата, полученного при деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти, выкипающего выше 325С, ацетоном (55С, кратность 1:4) , отвечающего требованиям на котельные топлива марок Т 40 и Т 100, который затем разбавлялся дистиллятной фракцией Зюзеевской нефти 200-325С. В зависимости от содержания разбавителя в смеси с исходным деасфальтизатом были получены топлива для средне- и малооборотных дизелей. Физико-химические характеристики полученных топлив приведены в таблице 3.12. У продуктов деасфальтизации был определен групповой состав: асфальтены, суммарные смолы и масляная часть. Определение проводилось по методам Маркуссона и Гольде /Рыбак/. Результаты приведены в таблицах 2.10,2.11. Для определения структурно-группового состава продуктов деасфальтизации и их масляной части была привлечена ИК спектроскопия. Спектры в области 600-1800 1 см регистрировались на спектрометре Specord М-80 (Карл Цейс) в координатах оптическая плотность (Ц)-волновое число (см 1). . В качестве основных были выбраны полосы поглощения в следующих областях: Использовались величины D в максимумах соответствующих полос поглощения. Разделение сложных контуров HaN контуров заданной формы для первых серий не повысило точность определения искомых величин и в дальнейшем не проводилось. Отсчет D осуществлялся от базовой линии. Для полос 720, 750, 815, 875 см"1 проводилась единая базовая линия по минимумам поглощения в областях 650 см"1 и 910 см"1.
Известно, что более объективными (не зависящими от условий съемки) и более информативными показателями для сравнения исследуемых продуктов являются относительные величины (отношения оптических плотностей) основных полос поглощения. В ходе этих исследований были определены следующие показатели, характеризующие строение усредненной молекулы фракции. 1. Ароматичность-отношение оптической плотности полосы в области 1610 см"1 (ароматические структуры) к сумме оптических плотностей полос в области 720 см"1 и 1380 см"1 (СН2 и СН3 группы) 2. Разветвленность алифатических фрагментов 3. Отношение оптической плотности полосы 1030 см"1 ..относящейся к валентному колебанию S=0 сульфоксидной группы, к оптической плотности в области полосы 1610 см-1 (суммарная ароматика) 4. Отношение оптической плотности полосы 1030 см 1 к оптической плотности полос алифатических фрагментов 5. Общая незамещенность атомов водорода при ароматических фрагментах, отношение суммы оптических плотностей полос поглощения в области 750 см"1, 815 см"1, 875 см"1 (ароматические фрагменты с незамещенными атомами водорода) к оптической плотности полосы в области 1610 см"1 (ароматические структуры) 6. Отношение ароматических циклов с 4, 5 рядом расположенными атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода 7. Отношение ароматических циклов с 3 рядом расположенными атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода 8. Отношение ароматических циклов с 1,2 атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода, F3=D875/(D750+D815+D875) Значения оптической плотности (D) и полученных коэффициентов приведены в табл. 2.12-2.19. Таблица 2.12 - Оптическая плотность продуктов деасфальтизации, полученных при одноступенчатой деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти при температуре 55С
Определение структурно-группового состава продуктов деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти методом ИК-спектрометрии
В ходе этих исследований были определены следующие показатели, характеризующие строение усредненной молекулы фракции. 1. Ароматичность-отношение оптической плотности полосы в области 1610 см"1 (ароматические структуры) к сумме оптических плотностей полос в области 720 см"1 и 1380 см"1 (СН2 и СН3 группы) 2. Разветвленность алифатических фрагментов 3. Отношение оптической плотности полосы 1030 см"1 ..относящейся к валентному колебанию S=0 сульфоксидной группы, к оптической плотности в области полосы 1610 см-1 (суммарная ароматика) 4. Отношение оптической плотности полосы 1030 см 1 к оптической плотности полос алифатических фрагментов 5. Общая незамещенность атомов водорода при ароматических фрагментах, отношение суммы оптических плотностей полос поглощения в области 750 см"1, 815 см"1, 875 см"1 (ароматические фрагменты с незамещенными атомами водорода) к оптической плотности полосы в области 1610 см"1 (ароматические структуры) 6. Отношение ароматических циклов с 4, 5 рядом расположенными атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода 7. Отношение ароматических циклов с 3 рядом расположенными атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода 8. Отношение ароматических циклов с 1,2 атомами водорода к сумме ароматических фрагментов с незамещенными атомами водорода, F3=D875/(D750+D815+D875) Значения оптической плотности (D) и полученных коэффициентов приведены в табл. 2.12-2.19. Таблица 2.12 - Оптическая плотность продуктов деасфальтизации, полученных при одноступенчатой деасфальтизации мазута Зюзеевской нефти при температуре 55С ДА 1:3, деасфальтизат, полученный деасфальтизацией мазута Зюзеевской нефти при кратности сырье-растворитель равной 3. АС 1:3, асфальт, полученный деасфальтизацией мазута Зюзеевской нефти при кратности сырье-растворитель равной 3. Масла (ДА 1:3), масляная часть деасфальтизата, полученного деасфальтизацией мазута Зюзеевской нефти при кратности сырье-растворитель равной 3. Масла (АС 1:3), масляная часть асфальта, полученного деасфальтизацией мазута Зюзеевской нефти при кратности сырье-растворитель равной 3.
Для улучшения основных свойств асфальта, не отвечающего требованиям ГОСТ на дорожные битумы, проводили сополимеризацию его с толуилендиизоцианатом (ТДИЦ) и сополимеризацию с ТДИЦ и с элементной серой. В качестве сырья для процесса сополимеризации был взят асфальт, полученный деасфальтизацией мазута Згозеевской нефти ацетоном при 20С и кратности растворителя к сырью равной 3. Полученный асфальт не соответствует требованиям ГОСТа на дорожные битумы из-за низкой температуры размягчения, высокой глубины проникания иглы и низкой адгезии. Сополимеризация асфальта с ТДИЦ проводилась в течение 3-5 часов при температуре 100-115С к- при постоянной скорости перемешивания. Структурно-механические свойства продуктов сополимеризации представлены в таблице 2.20 и 2.21. В настоящее время, в нашей стране, битумные материалы получают в основном окислительной полимеризацией нефтяных остатков 121, что обусловлено рядом причин: - исторически сложившейся структурой производства битумных материалов, направленной на синтез дополнительных количеств смолисто-асфальтеновых веществ (САВ)при переработке остатков легких, малосмолистых нефтей; - относительной простотой данного процесса, гибкостью, широким ассортиментом используемого сырья. Получение остаточных битумов глубокой вакуумной перегонкой мазутов, деасфальтизацией нефтяных остатков занимает меньшую долю в общем, объеме вырабатываемых битумных материалов. В тоже время получение остаточных битумов является перспективным направлением в этой области нефтепереработкц. Преимущества получения остаточных битумов по сравнению с окисленными определяются: 1.
Комплексным, рациональным подходом к использованию потенциальных возможностей сырья. Получение остаточных битумов концентрированием CAB позволяет высвободить более легкую, масляную часть сырья и получить дополнительные ресурсы для топливного направления нефтепереработки. Получение остаточных битумов определяет безотходность процессов облагораживания сырья для каталитических термодеструктивных процессов. 2. Резкое снижение безвозвратных потерь, что связано с отсутствием окислительной полимеризации и деструкции компонентов сырья, приводящих к интенсивному образованию черного соляра и газов окисления. При получении окисленных битумов безвозвратные потери составляют до 12 массовых % на сырьё. Особенно резко потери возрастают при получении высокоплавких битумов и при использовании относительно легкого сырья (мазутов). 3. Снижение , количества газообразных и жидких отходов (газов окисления и черного соляра) резко уменьшает техногенную нагрузку на окружающую среду в процессе получения остаточных битумов по сравнению с процессом получения окисленных битумов. 4. Остаточные битумы характеризуются хорошими адгезионными характеристиками, высокой растяжимостью, более высокой термической стабильностью.
Окисленные битумы, подвергшиеся термообработке, в большей степени теряют пластичность и растяжимость, ухудшаются адгезионные свойства /98/. 5. Образцы .асфальтобетонов приготовленных с использованием остаточных битумов обладают существенно лучшими показателями по водостойкости /98/ 6 Испытания асфальтобетонов в реальных дорожных условиях показали, что трещиностойкость и износоустойчивость асфальтобетонных покрытий, созданных на основе остаточных битумов выше, чем у композиций, содержащих окисленный битум /99-102/. Комплекс этих факторов определяет возрастание доли неокисленных битумов в мировом производстве битумных материалов. Эффективность производства остаточных битумов, их качество и себестоимость определяется в первую очередь общей эффективностью соответствующего процесса подготовки сырья для каталитических, термодеструктивных процессов и масляного производства, т.е. процессов глубокой вакуумной перегонки и деасфальтизации. Применение процесса деасфальтизации, не имеющего ограничений по термической стабильности разделяемых компонентов позволяет существенно расширить сырьевую базу каталитических термодеструктивных процессов за счет отбора остаточной части масляных компонентов. В предлагаемой работе проведены исследования процесса деасфальтизации основной, целью которого являлось получение высококачественных битумных вяжущих, отвечающих требованиям Российских и международных стандартов, маловязкого котельного топлива и сырья для каталитических термодеструктивных процессов, Сырьем для деасфальтизации являлся остаток Зюзеевской нефти, выкипающий вьіше 325С. Деасфальтизация проводилась ацетоном при температурах 55, 40 и 20С. На рис.3.1 представлена зависимость выхода деасфальтизата и асфальта, полученных при 55С, от кратности растворителя к сырью. Эти кривые можно разбить на четыре зоны: I- зона насыщения сырья растворителем; II- зона, характеризующаяся интенсивным ростом выхода деасфальтизата при повышений кратности растворителя к сырью;
Получение жидких дорожных битумов и топлив для средне и малооборотных дизелей из продуктов деасфальтизации
Основные показатели, определяющие качество жидких дорожных битумов, являются : условная вязкость, по вискозиметру ВУБ-1 с отверстием 5 мм при 60С, количество испарившегося разжижителя, температура вспышки в открытом тигле, испытание на сцепление с мрамором или песком. Таким образом, показано, что на основе асфальта деасфальтизации возможно получение почти всех марок жидких дорожных битумов, применяемых в качестве вяжущего материала при строительстве дорожных покрытий и для следующих дорожных работ: обработка методом смешения на дороге грейдерами или другими простейшими механизмами связных (суглинистых) грунтов и несвязных (супесчаных) гравийных материалов и щебеночных материалов; приготовление битумно-минеральных смесей без подогрева минерального материала (грунтов, гравийных и щебеночных материалов) с укладкой в холодном состоянии, приготовление смесей холодного асфальтобетона с малым сроком хранения и смесей тяжелого асфальтобетона; поверхностной обработки гравийных дорог и щебеночных покрытий. На основе деасфальтизата, полученного при деасфальтизацией при 5 5 С и кратности растворитель : сырье равной 4, отвечающего требованиям ГОСТ на котельные топлива марки Т 40 и Т 100.
В зависимости от содержания разбавителя в смеси с исходным деасфальтизатом бьши получены топлива для средне- и малооборотных дизелей. Физико-химические характеристики полученных топлив приведены в таблице 3.13. Как видно из таблицы 3.13, для получения топлива для малооборотных дизелей минимальное содержание фракции 200-325С в смеси с исходным деасфальтизатом должно быть в пределах 7-8 масс. %. Эта смесь так же отвечает требованиям на экспортные мазуты ГОСТ 10585-75. Для получения топлив для среднеоборотных дизелей необходимо добавлять большее количество дистиллятнои фракции 200-325С. При добавлении 30 масс. % среднедистиллятной фракции, полученная смесь отвечает требованиям нормативно-технической документации (НТД) на топлива для среднеоборотных дизелей за исключением пункта коксуемости, который на 1,5 масс. % выше нормы. Получение топлив для средне- и малооборотных дизелей позволяет утилизировать среднедистиллятную фракцию Зюзеевской нефти без привлечения дорогостоящего и капитального процесса гидроочистки, что особенно важно для небольших маломощных предприятий, перерабатывающих подобную нефть. В связи с истощением запасов традиционных месторождений девонской нефти в Республике Татарстан (РТ) уделяется повышенное внимание высоковязким нефтям (ВВН) угленосных горизонтов. В настоящее время добыча ВВН в РТ составляет яП миллионов тонн в год. ВВН по своим характеристикам не могут конкурировать с девонскими нефтями, что приводит к значительным затруднениям в их реализации на Российском и мировом рынках. Из-за высокой вязкости, плотности, высокого содержания смолисто-асфальтеновых веществ (CAB), сернистых соединений и металлов возникают трудности с подготовкой, транспортировкой и переработкой ВВН. Высокое содержание CAB определяет и вариант переработки ВВН, предусматривающий получение главным образом битумов.
В основу производства битумов из ВВН должна быть положена технология концентрирования CAB, созданных природой, а не получение их путем окисления масляных фракций. Последние должны быть использованы по их прямому назначению или переработаны в котельные и моторные топлива. Концентрирование CAB можно осуществить ректификацией или деасфальтизацией. Однако CAB обладают низкой термической стабильностью (порог термической стабильности « 300С), поэтому ректификация ВВН сопровождается газообразованием, что не позволяет создать необходимый вакуум, а, следовательно, отобрать с нужной глубиной вакуумный (масляный) дистиллят. Все это обостряет проблему получения остаточных битумов и вынуждает производить окисленные битумы. Получение окисленных битумов наиболее изученный и крупнотоннажный процесс, что связано с относительной простотой и гибкостью этой технологии, возможностью получения битумов с широким спектром свойств. В то же время получение битумов окислением сопровождается образованием жидких и газообразных отходов, требующих утилизации. Это особенно актуально при использовании в качестве сырья мазутов. Однако такая технология положена в основу Зюзеевского нефтебитумного завода (НБЗ), поточная схема которого представлена на рисунке 4Л.
