Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Теляшев Искандер Рашитович

Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой
<
Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Теляшев Искандер Рашитович. Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.07.- Уфа, 2001.- 100 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/1496-X

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 8

1.1. Свойства элементной серы 8

1.2. Получение битумов 12

1.3. Существующие представления о взаимодействии элементной серы с нефтяными остатками 21

1.4. Технологии вовлечения серы в дорожное строительство 26

1.4.1. Классификация технологий вовлечения серы в дорожное строительство 26

1.4.2. Обработка минеральных материалов серой 29

1.4.3. Литые серобитумоминеральные смеси 30

1.4.4. Технологии получения серобитумов 32

1.5. Выводы 36

2. Объекты и методы исследований 38

2.1. Физико-химические характеристики исходных компонентов для приготовления композиций нефтяных остатков и элементной серы 38

2.2. Методики проведения экспериментов 40

2.2.1. Способы приготовления композиций элементной серы и нефтяных остатков 40

2.2.2. Методики дальнейшей обработки полученных композиций 40

2.3. Методы анализа сырья и продуктов взаимодействия 40

2.3.1. Стандартные методы анализа 40

2.3.2. Методика исследования реологических характеристик 41

2.3.2. Методика определения группового химического состава нефтепродуктов, выкипающих выше 300 С 43

2.3.3. Методика проведения рентгеноструктурного анализа 44

2.3.4. Рентгеновское рассеяние под малыми углами 45

2.3.5. Методика выделения асфальтенов 46

2.3.6. Методика определения молекулярной массы 47

3. Исследование влияния количества и условий введения элементной серы на нефтяные остатки 48

3.1. Исследование влияния введения элементной серы на реологические характеристики композиций серы и нефтяных остатков 48

3.2. Влияние количества и условий введения элементной серы на групповой химический состав нефтяных остатков 51

3.3. Влияние количества и условий введения элементной серы на структурные характеристики нефтяных остатков 56

3.3.1. Исследование композиций серы и нефтяных остатков методом рентгеноструктурного анализа 56

3.3.2. Исследование полидисперсного строения нефтяных остатков методом малоуглового рассеяния 62

3.4. Выводы 66

4. Исследование взаимодействия серы и асфальтенов тяжелых нефтяных остатков 67

4.1. Исследование влияния количества и условий введения элементной серы на содержание серы в асфальтенах нефтяных остатков 67

4.2. Исследование влияния количества добавленной серы и условий последующей обработки на содержание кристаллической серы в асфальтенах 71

4.3. Исследование влияния количества и условий введения элементной серы на молекулярную массу асфальтенов нефтяных остатков 74

4.4. Механизм взаимодействия серы с асфальтенами и ее пластифицирующего действия на тяжелые нефтяные остатки 75

4.5. Выводы 77

5. Разработка технологии вовлечения элементной серы в процесс производства дорожных битумов . 79

5.1. Характеристика окисленных битумов на основе западносибирского гудрона, модифицированного элементной серой 80

5.2. Характеристика окисленных битумов на Основе арланского гудрона, модифицированного элементной серой 82

5.3. Характеристика окисленных битумов на основе крекинг-остатка и его композиций, модифицированных элементной серой 84

5.4. Технико-экономический расчет эффективности производства дорожных битумов из сырья, модифицированного элементной серой 86

5.5. Выводы 88

Основные выводы 90

Список использованной литературы 92

Приложение 101

Существующие представления о взаимодействии элементной серы с нефтяными остатками

Классификация нефтей в зависимости от пригодности для производства битумов основывается на содержании в них асфальтенов, силикагелевых смол и парафинов [16]. В работе [17] приведена классификация нефтей различных видов и их остатков, направляемых на битумное производство: - высокосернистые, высокосмолистые нефти с содержанием 25 - 36 % смолисто-асфальтеновых компонентов и 3 - 5 % твердых парафиновых углеводородов; - смолистые, парафинистые нефти с содержанием 10 - 20 % смолисто- асфальтеновых компонентов и 3 - 6 % твердых парафиновых углеводородов; - малосмолистые, малопарафинистые нефти с содержанием 7 - 10 % смолисто-асфальтеновых компонентов и 0,2 - 2,5 % твердых парафиновых углеводородов; - парафинистые, малосмолистые нефти с содержанием 7 - 10 % смолисто-асфальтеновых компонентов и 5 - 7 % твердых парафиновых углеводородов; - малосмолистые, высокопарафинистые нефти с содержанием 5 - 10 % смолисто-асфальтеновых компонентов и 7 - 12 % твердых парафиновых углеводородов. Для создания оптимальной технологии производства высококачественных битумов необходима раздельная переработка нефтей с учетом их пригодности для выработки битумов соответствующих марок. Лучшим сырьем для получения битумов являются высокосмолистые высокосернистые малопарафинистые тяжелые нефти.

Основными видами сырья для получения нефтяных битумов являются прямогонный гудрон (76 %), асфальт деасфальтизации 19 %), экстракт селективной очистки масел и другие тяжелые и высокосмолистые отходы переработки нефти ( 5 % от всего перерабатываемого сырья). При глубоком отборе вакуумных дистиллятов используют добавку к гудрону необходимого количества вакуумного погона [18,19]. Необходимые характеристики битума можно получить смешением гудронов различных нефтей [20].

Асфальт деасфальтизации, вовлекаемый в качестве сырья в производство окисленных битумов, способствует увеличению объемов выработки. Так, результаты опытно-промышленного пробега показали, что перевод окислительной установки с чистого гудрона на смесь гудрона и асфальта (до 30 %) позволяет увеличить выработку битума марок БНД 60/90 и БНД 90/130 [21].

В производство битумов могут быть вовлечены отработанные минеральные масла. Исследованиями ИП НХП АНРБ установлено, что битумы, получаемые окислением (при 240-250 С) гудрона и отработанного масла, удовлетворяют требованиям ГОСТ на дорожные битумы [22].

Анализ свойств рассмотренного сырья показал, что оптимальным сырьем для производства битумов являются остатки тяжелых нефтей ароматического основания. С вовлечением в битумное производство менее качественных парафинистых нефтей и различных остатков вторичных процессов переработки нефти большое значение приобретает обогащение перерабатываемого сырья ароматическими углеводородами, использование оптимальных технологических режимов и схем процессов окисления.

Основными параметрами процесса окисления, определяющими качество битума, являются: температура, расход воздуха и продолжительность окисления. Влияние этих параметров процесса окисления на физико-химические свойства битума рассмотрено, в частности, в [23]. Предельно допустимое содержание кислорода в газах окисления — не выше 6 % (об.) при температуре 250 С, в охлажденных газах - 7,2% об. Повышенная концентрация кислорода в газовом пространстве куба обусловливает возможность закоксовы- вания стенок этого пространства и взрыва в газовой фазе. Продолжительность процесса окисления зависит от температуры, расхода воздуха, в значительной степени от свойств сырья и необходимой марки битума.

Значительное количество исследований посвящено интенсификации процесса окисления гудрона. Предложено использование сетчатой насадки для подачи воздуха в окислительную колонну, что увеличивает контакт его с сырьем. Термическое инициирование процесса окисления путем кратковременного повышения температуры (около 10 С выше оптимальной) на начальном этапе позволяет сократить индукционный период процесса [23]. Активирование мазута путем введения концентратов ароматических углеводородов (например, экстракта селективной очистки масел фенолом — Ш-й масляной фракции в количестве 2-3%) позволяет увеличить отбор дистиллятных фракций, что приводит к изменению состава получаемых гудронов, а затем и битумов [24].

Гудроны могут быть активированы также непосредственно перед окислением введением в них концентратов ароматических углеводородов: крекинг-остатков [25], полиалкилбензольных смол [26 - 30], каменноугольных смол [31 - 33], экстрактов селективной очистки масел, кубовых остатков производства оксиамина [34], смолистых отходов промышленности [35], отходов производства липких изоляционных лент [36] и т.д. Разработана технология окисления гудронов ультразвуковым воздействием, в результате чего время окисления снижается на 30% [13].

Продожительность процесса окисления нефтяных остатков является одной из актуальных проблем производства битумов, в значительной степени определяющей стоимость получаемых продуктов. В ИП НХП АНРБ проведено исследование каталитического воздействия ряда металлов и оксидов на реакцию окисления гудрона в битум [37]. Оксиды вольфрама (VI), железа (II), ванадия (V) интенсифицируют скорость окисления приблизительно на 15 - 20 %. В работах [35, 38] в качестве каталитических добавок были испытаны ацетаты и стеараты марганца (II), железа (III), кобальта (II), меди (II), карбокси- латы этих металлов, полученные из кубовых остатков производства синтетических жирных кислот (СЖК). Наиболее активной добавкой является каталитическая система: хлорное железо — кубовый остаток СЖК. Каталитическая активность хлоридов, в частности, хлорида железа (III), повышается в присутствии оксида марганца (IV) [39]. В качестве катализаторов окисления гудрона в битум предложены: отработанный катализатор полимеризации оле- финсодержащих нефтяных газов — фосфор на кизельгуре [40], ортофосфор- ная кислота [41].

Процесс окисления гудронов может быть интенсифицирован [42]: изменением растворяющей силы дисперсной среды; путем изменения глубины отбора дистиллятных фракций при подготовке сырья; термическим уплотнением сырья; рециркуляцией продуктов в реакционном устройстве; добавкой в сырье эффективных комплексообразований; регулированием температуры. Кроме того, интенсификация процесса может осуществляться созданием в реакционном объеме локальных температурных градиентов за счет подачи охлажденных или перегретых потоков продуктов, размещением в реакторе охлаждаемых (либо нагретых до более высоких температур) поверхностей или наличия в реакторе адсорбционных поверхностей (металлов или оксидов металлов).

Физико-химические характеристики исходных компонентов для приготовления композиций нефтяных остатков и элементной серы

Обработка каменных материалов серой создает условия для улучшения сцепления вяжущего с различными породами, способствует их упрочнению и повышению физико-механических свойств смеси в целом, что позволяет использовать в асфальтобетонных смесях гравий, шлаки, малопрочные каменные материалы. Зарубежный опыт показывает, что качество подобных дорожных смесей соответствует качеству смесей, приготовленных на основе битумов и кондиционных щебня и минерального порошка [79].

В ряде европейских стран (Дания, Голландия) много внимания уделялось такой технологии приготовления органо-минеральных смесей, как обработка пористых, малопрочных каменных материалов расплавом серы, что способствовало их упрочнению и повышению физико-механических свойств смеси в целом.

Благодаря улучшению свойств асфальтобетонных смесей при помощи серы были исследованы возможности использования серобитумных вяжущих и для других видов дорожно-строительных работ. Так, в Великобритании такое вяжущее применяют для обработки щебня в установке и при устройстве слоев основания или покрытия дороги из щебня по методу заклинки; в Японии - для пропитки щебеночных слоев непосредственно на дороге.

Имеются данные [80] о нанесении серобитумного вяжущего или серы (в виде расплава или мелкоизмельченного порошка) в смесительный барабан на нагретый до 120 - 130 С минеральный материал. Затем после расплава серы и обволакивания ею минерального материала производится обработка битумом. С увеличением содержания серы в асфальтобетоне адгезионные свойства нефтяных вяжущих улучшаются. Приготовленный по такой технологии серный асфальтобетон отвечает по качеству требованию ГОСТ 9128-84.

Особое место в комплексе серобитумоминеральных смесей занимают литые асфальтосеробитумные смеси, приготовленные на основе природного песка. Значительное увеличение удобообрабатываемости, снижение температуры приготовления и укладки (соответственно с 220 - 250 С до 140 - 150 С и с 160 - 180 С до 125 - 135 С) с одновременным повышением сдвигоустойчивости и трещиностойкости дает возможность широко использовать эти смеси при строительстве автомобильных дорог [79]. Укладка таких смесей в дорожное покрытие без уплотнения позволяет эффективно использовать дисперсную серу, которая не прореагировала с битумом и в процессе остывания смеси, при температуре 120 С и ниже, выкристаллизовывается. В литых смесях она образует механические связи, оказывающие значительное влияние на прочность слоя, которые в обычных смесях, уплотняемых в диапазоне температур 60 - 80 С, разрушались бы и ухудшали качество устраиваемых слоев покрытия дорог [81].

Возможность использования в серобитумных смесях некондиционных материалов привела к исследованиям и в тех странах, где сера является привозным или еще сравнительно дорогим материалом. Так, в Саудовской Аравии был проведен комплекс исследований с целью выявления возможностей применения дюнных песков в асфальтобетонных смесях. Установлено, что введение 15 % серы в смесь дюнного песка с высоковязким битумом позволяет не только снизить оптимальное содержание битума с 6,4 до 5 %, но и значительно улучшить физико-механические свойства битумопесчаных материалов [79].

Исследование возможности использования природных, некондиционных песков в качестве минерального компонента битумосероминераль- ных смесей вообще является одним из центральных направлений лабораторных и опытно-производственных работ дорожников США, Канады, Англии. Такие смеси в основном предназначаются для ремонта асфальтобетонных покрытий аэродромов или дорог любых категорий. Они отличаются большой технологичностью (удобообрабатываемостью и уплотняе- мостью) и экономичностью.

Для подобных технологий основное значение имеет степень диспер- гации серы в битумном вяжущем, которая не допускала бы осаждения серы и обеспечивала устойчивость серобитумной композиции достаточно длительное время.

Эмульсию 20 - 45 % серы [82] в углеводородной среде типа битумов, асфальтов и гудронов получают перемешиванием расплавленной серы размером 0,5-5 мкм в мешалке, зазор в которой составляет 0,4 - 1,15 мм. Смесь вводят в мешалку при 110 - 140 С и получают эмульсию при 130 - 170 С. Смесь рециркулируют через одну мешалку или пропускают через несколько. После первого смешения размер частиц серы 0,1 - 2,25 мкм. Полученный продукт, используемый как дорожное покрытие, имеет пе- нетрацию 80 - 100 и вязкость на холоду меньшую или равную по сравнению с битумом и меньшую вязкость чем у битума при 160 С. Адгезия (в кг/см2) при -33 и +55 С меньше 0,46 и больше 5, соответственно.

В другом случае при получении кровельного материала на основе битума и серы [70] обеспечивается размер частиц серы 1-10 мкм.

В зависимости от отношения дисперсная фаза/дисперсионная среда в компаунде экспериментальным путем определено оптимальное количество газовой серы (10 -50 %), обеспечивающее получение высококачественных серобитумных вяжущих, работающих в широком интервале температур [83, 84]. Высокое качество серобитумных вяжущих, стойких к расслоению, обеспечивается применением аппарата с вихревым слоем. Показана высокая устойчивость полученных серобитумов к действию агрессивных сред.

Получение серобитумов, по аналогии с обычными битумами, возможно двумя основными способами - компаундированием и различным воздействием (окислением, термообработкой, механоактивацией и др.) на осерненное сырье с доведением его до требуемых товарных свойств.

В случае получения компаундированных серобитумов путем простого смешения битумов, гудронов и асфальтов с элементной серой, стадия смешения является основной. Данный способ позволяет приготавливать серобитумы разнообразного ассортимента, удовлетворяющие требованиям отечественных стандартов, содержащие до 30 % серы в битуме.

Для вяжущих, полученных простым смешением битумов с серой, предъявляются жесткие ограничения как по температурам смешения, так и по дальнейшей температуре использования. Смесь [85], полученную при 135 - 150 С, рекомендуется уплотнять виброкатками при температуре 95 - 120 С. Динамический модуль упругости асфальтобетонов на основе серо- битумных вяжущих достигает 140000 кг/см , что существенно выше, чем у асфальтобетонов обычного состава.

Влияние количества и условий введения элементной серы на групповой химический состав нефтяных остатков

Результаты обработки рентгенограмм композиций на основе западносибирского гудрона показали, что при добавлении серы происходит увеличение межплоскостного расстояния сЬог (таблица 3.4), которое характеризует отражение от гексагональных слоев атомов углерода, упакованных в графи- топодобные пачки [90] (плотность упаковки конденсированных ароматических структур), особенно проявляющееся при больших количествах добавленной серы. Механоактивация гудрона без серы также вызывает увеличение межплоскостного расстояния, но в меньшей степени. Увеличение продолжительности механоактивации и термообработки приводит к некоторому снижению с1оо2 для композиций с одинаковым количеством добавленной серы. Также возрастает межплоскостное расстояние с1у, характеризующее плотность упаковки парафино-нафтеновых и гетероциклических соединений [91]. Термообработка приводит к увеличению с1у, при незначительном влиянии механоактивации.

Полученные данные свидетельствуют о взаимодействии серы с асфаль- теновыми структурами, в результате которого происходит разупорядочива- ние их псевдо-кристаллической решетки, а также разрушение кристаллических структур нормальных парафинов, что приводит к снижению степени кристалличности и большей аморфности всей системы.

Таким образом, кластеры серы, попадая в дисперсную систему, влияют на регулярность ее строения, приводя к положительным явлениям «междискового смазывания» асфальтеновых агрегатов, в результате чего увеличивается пластичность и эластичность композиций нефтяной остаток - сера и се- робитумных вяжущих (СБВ) на их основе.

Исследование полидисперсного строения нефтяных остатков методом малоуглового рассеяния показало (таблица 3.6, 3.7), что для гудрона определяется четыре основных типа надмолекулярных образований, для асфальта - пять. Для всех исследованных видов сырья частицы наименьшего размера составляют основную часть надмолекулярных образований, при этом с утяжелением сырья увеличивается удельное количество наиболее крупных образований.

Механоактивация гудрона без серы (таблица 3.6) приводит к разрушению самых крупных частиц (4) и увеличению размеров самых мелких частиц (1). Дальнейшая обработка приводит к разрушению частиц (1) и увеличению более крупных частиц (3), при этом количество частиц (1) увеличивается, а частиц (3) уменьшается.

При механоактивационной обработке асфальта (таблица 3.7) наблюдается картина, отличная от гудрона. Размеры наиболее мелких образований практически не меняются, но при этом происходит волнообразное изменение их количества в зависимости от продолжительности обработки. Размеры и количество самых крупных образований также меняются волнообразно (и антибатно изменению количества мелких частиц) в зависимости от продолжительности обработки. Размеры и количество частиц, имеющих промежуточные размеры, после некоторого изменения при 5 минутной обработке приближаются к исходным значениям. После 20 минутной обработки определяются только четыре типа образований, причем значительно возрастают размеры и количество наиболее крупных частиц.

Полученные данные свидетельствуют о том, что в результате механоактивационной обработки происходит изменение качественного и количественного состояния надмолекулярных структур нефтяных остатков. В зависимости от количества дисперсной фазы ультразвуковая обработка может вызывать как уменьшение размеров надмолекулярных образований, так и их увеличение. Наибольший эффект механоактивации наблюдается в основном для асфальта, характеризующегося наибольшим количеством дисперсной фазы для исследованного сырья.

Согласно [102], при наличии в системе такого количества сложных структурных единиц (ССЕ), при котором вероятность их столкновения существенна, появляется возможность слияния ССЕ. По мере сближения двух ССЕ и уменьшения расстояния между ними при определенной кинетической энергии движения молекул всей системы (при фиксированной температуре) возникают различные варианты взаимодействия. Механоактивационная обработка, с одной стороны, снижает вероятностные и пространственные затруднения к сближению ССЕ, при этом появляется возможность слияния ССЕ с образованием более крупных ССЕ (вплоть до образования сложных структур с несколькими ядрами), на что также влияет количество дисперсной фазы (содержание CAB). С другой стороны, при продолжающемся механоак- тивационном воздействии происходит повышение кинетической энергии всей системы, что приводит к разрушению крупных ССЕ.

Таким образом, механоактивационная обработка оказывает неодинаковое влияние на полидисперсное строение различных нефтяных остатков, зависящее от количества дисперсной фазы. С увеличением последней зависимость полидисперсного распределения частиц по размерам от продолжительности механоактивации принимает полиэкстремальный характер.

В результате добавления серы для западно-сибирского гудрона также наблюдается изменение качественного и количественного состояния надмолекулярных структур нефтяных остатков (таблица 3.6), приводящее к укрупнению частиц (1) и увеличению количества частиц (2), при незначительном изменении их размеров. В данном случае трудно отделить результаты влияния добавления серы и механоактивации, однако можно предположить, что совместное действие этих факторов приводит к укрупнению самых мелких частиц и увеличению количества более крупных образований. 1. В результате проведенных исследований показано снижение вязкости нефтяных остатков при добавлении элементной серы. 2. В результате проведенных исследований установлено, что при температуре 120-140 С элементная серы вступает во взаимодействие с углеводородами сырья, в результате которого увеличивается количество смол, ас- фальтенов и уменьшается содержание тяжелых ароматических углеводородов. 3. Показано, что добавление серы к нефтяным остаткам существенно изменяет их структуру в сторону аморфности - происходит разупорядочивание и разупрочнение гелевых псевдо-кристаллических решеток асфальтенов и разрушение кристаллических структур нормальных парафинов. Взаимодействие серы и асфальтенов приводит к внедрению кластеров серы в межслоевое пространство асфальтеновых кристаллитов. 4. Установлено, что при относительно низких температурах (в условиях физико-химической обработки) кластеры серы придают нефтяным остаткам большую пластичность и эластичность. Выявлено, что предельное количество серы, вовлекаемой в битумы составляет от 5 до 15 %, в зависимости от условий физико-химического воздействия. 5. Установлены пределы применимости метода группового химического состава к анализу композиций нефтяных остатков и элементной серы. 6. Исследование влияния механоактивации и количества добавленной серы на полидисперсное строение нефтяных остатков показало неодинаковое влияние механоактивационной обработки на полидисперсное строение различных нефтяных остатков, зависящее от количества дисперсной фазы. Совместное действие этих факторов приводит к укрупнению самых мелких частиц и увеличению количества более крупных образований.

Исследование влияния количества добавленной серы и условий последующей обработки на содержание кристаллической серы в асфальтенах

Окислением не модифицированного серой крекинг-остатка получить качественный дорожный битум не удается. Битум из крекинг-остатка характеризуется низкой пластичностью, малой растяжимостью и недостаточной морозостойкостью (таблица 5.3). Его модификация элементной серой позволяет при окислении получить битум, соответствующий требованиям стандарта.

Однако, такой битум не устойчив к процессам окислительного старения. При испытании на старение (163 С, 5 часов) температура размягчения возросла на 7 С, остаточная пенетрация составила 44 % от исходной, остаточная растяжимость - 30 % от исходной.

Необходимо также отметить, что температура вспышки данного образца крекинг-остатка составила всего 138 С, что явно недостаточно для безопасного ведения процесса и не удовлетворяет требованиям технических условий на битумное сырье (190 С).

Таким образом, крекинг-остатки в чистом виде не могут рассматриваться как битумное сырье даже в случае модификации их серой.. Значительно лучшие результаты получены при компаундировании крекинг-остатка с высоковязким арланским гудроном (4) в соотношении 1:1. Полученная смесь имеет следующие характеристики: вязкость ВУ8о =: 20 с, температура размягчения КиШ 24 С, температура вспышки 212 С. Окисление такой композиции позволяет получать дорожные битумы марки БН 60/90 (таблица 5.3). Модификация данной композиции элементной серой (5 %) и окисление также позволили получить битум марки БН 60/90. Полученный битум получился более пластичным (пенетрация выросла на 20 %) с очень высокими адгезионными свойствами. При обработке вакуумированного крекинг-остатка серой протекают реакции присоединения кластеров серы по двойным связям ненасыщенных углеводородов (по типу вулканизации каучуков) с образованием дисуль- фидных мостиков, за счет чего также повышается устойчивость конечных продуктов к процессам старения. Технико-экономический расчет эффективности производства дорожных битумов из сырья, модифицированного элементной серой, проводили для условий производства битумов из привозного сырья на локальной установке при асфальтобитумном заводе средней мощностью порядка 20 тыс.т. битума в год. Материальный баланс процесса окисления битумного сырья (базовый вариант) и сырья, модифицированного элементной серой (предлагаемый вариант), приведены в таблице 5.4. В расчетах принимаем: цена битумного сырья - 2850 руб/т; цены элементной серы 162 руб/т; цена битума - 3480 руб/т; стоимость электроэнергии - 395 руб/тыс.кВт; стоимость водяного пара - 213 руб/Гкал; стоимость топлива - 1920 руб/т; штат установки - 18 чел.; средняя заработная плата - 5000 руб/месяц; отчисления -41%; накладные расходы - 18 % от затрат на производство. 1. Показана возможность получения дорожных битумов путем окисления предварительно осерненного битумного сырья, где на первой стадии исходное сырье смешивается с элементной серой, а затем окисляется кислородом воздуха. 2. При окислении серобитумной массы кислородом воздуха, наряду с повышением пластичности и эластичности, достигается существенное улучшение адгезии вяжущего к минеральным материалам кислого характера. 3. Оптимальное количество добавляемой серы для получения высококачественных дорожных битумов на основе западно-сибирского гудрона составляет 5.0 - 7.5 %. Оптимальное количество добавляемой серы для получения высококачественных дорожных битумов на основе арланского гудрона составляет 2.0 - 5.0 %. 4. При осернении высоковязкого гудрона арланской нефти возможно получение других видов битумной продукции (битум кровельный пропиточный), при этом исключается стадия окисления. 5. Использование модифицированных серой крекинг-остатков для получения высококачественных дорожных битумов возможно в случае создания на их основе сырьевых композиций с другими высококипящими остатками.

Похожие диссертации на Исследование закономерностей процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой