Научная статья на тему 'О ВОВЛЕЧЕНИЯ ОСТАТКА ВАКУУМНОЙ КОЛОННЫ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЯЗКОГО ДОРОЖНОГО БИТУМА'

О ВОВЛЕЧЕНИЯ ОСТАТКА ВАКУУМНОЙ КОЛОННЫ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЯЗКОГО ДОРОЖНОГО БИТУМА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
30
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИТУМЫ ДОРОЖНЫЕ ВЯЗКИЕ / СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМОВ / ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМОВ / ОКИСЛЕННЫЕ БИТУМЫ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Прозорова С.Ю., Фаткуллин М.Р.

На сегодняшний день вязкий дорожный битум является одним из самых распространенных материалов, используемым для строительства дорожного покрытия. Для повышения качественных характеристик битумов, экономической эффективности производств и конкурентоспособности на рынке - разработано множество технологий производства, используется обширная сырьевая база, разрабатываются различные присадки и добавки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Прозорова С.Ю., Фаткуллин М.Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ABOUT ATTRACTION OF THE RESIDUE OF THE VACUUM COLUMN OF THE VISBORATING INSTALLATION AS A RAW MATERIAL FOR THE PRODUCTION OF VISCOUS ROAD BITUMENS

To date, viscous road bitumen is one of the most common materials used for paving. To improve the quality characteristics of bitumen, the economic efficiency of production and competitiveness in the market, many production technologies have been developed, an extensive raw material base is used, various additives and additives are being developed.

Текст научной работы на тему «О ВОВЛЕЧЕНИЯ ОСТАТКА ВАКУУМНОЙ КОЛОННЫ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЯЗКОГО ДОРОЖНОГО БИТУМА»

УДК 665.637

Прозорова С.Ю. студент магистратуры группа МТП-21-21-21 Фаткуллин М. Р., к. т. н.

доцент преподаватель кафедра «Химическая технология» Институт нефтепереработки и нефтехимии

ФГБОУВО УГНТУ Россия, г. Салават

О ВОВЛЕЧЕНИЯ ОСТАТКА ВАКУУМНОЙ КОЛОННЫ УСТАНОВКИ ВИСБРЕКИНГА В КАЧЕСТВЕ СЫРЬЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЯЗКОГО ДОРОЖНОГО БИТУМА

Аннотация: На сегодняшний день вязкий дорожный битум является одним из самых распространенных материалов, используемым для строительства дорожного покрытия. Для повышения качественных характеристик битумов, экономической эффективности производств и конкурентоспособности на рынке - разработано множество технологий производства, используется обширная сырьевая база, разрабатываются различные присадки и добавки.

Ключевые слова: битумы дорожные вязкие, способ получения битумов, технология получения битумов, окисленные битумы.

Prozorova S. U. master student group MTP-21-21-21 Fatkullin M.R., Ph.D.

docent

ABOUT ATTRACTION OF THE RESIDUE OF THE VACUUM COLUMN OF THE VISBORATING INSTALLATION AS A RAW MATERIAL FOR THE PRODUCTION OF VISCOUS ROAD

BITUMENS

Abstract: To date, viscous road bitumen is one of the most common materials used for paving. To improve the quality characteristics of bitumen, the economic efficiency of production and competitiveness in the market, many production technologies have been developed, an extensive raw material base is used, various additives and additives are being developed.

Keywords: viscous road bitumen, bitumen production method, bitumen production technology, oxidized bitumen.

Для расширения сырьевой базы битумных вяжущих, улучшения и химизации процесса получения окисленных дорожных битумов, рассмотренавозможность вовлечения остатка вакуумной колонны установки висбрекинга в сырье производства окисленных вязких дорожных битумов.

В настоящее время известен способ получения битума [Патент РФ №2194737] из нефтяных остатков, а именно из остатков атмосферно-вакуумной перегонки нефти, подвергавшихся дальнейшей переработке. Проводят висбрекинг прямогонных нефтяных остатков с последующей атмосферной перегонкой продуктов висбрекинга, выделением битума в виде остатка, где в качестве прямогонных нефтяных остатков используют мазут в смеси с тяжелой газойлевой фракцией 360-480°С, выделяемой атмосферной перегонкой парообразных продуктов висбрекинга при их соотношении 1:0,5^0,6. При этом продукты висбрекинга подают в испаритель при температуре 380-490°С и давлении 0,05-1,5 МПа отгоняют парообразные продукты висбрекинга с последующей атмосферной перегонкой их с разделением на бензиновую и дизельную фракции и выделением из испарителя в качестве битума остатка, выкипающего выше 370°С. Недостатком способа является необходимость вовлечение мазута который можно реализовать как готовый продукт, что экономически не выгодно36.

Так же известен способ получения битума[Патент РФ №2758853]из остатков перегонки нефти гудрона/полугудрона путем окисления гудрона/полугудрона кислородом воздуха при температуре от 250 до менее 270°С в присутствии добавки. Причем в качестве добавки используют фракцию 270°С-кк тяжелой смолы пиролиза, взятую в количестве от 3 до менее 5 мас.% или от более 5 до 15 мас.% на сырье37.

Рассматривая возможность вовлечения остатка вакуумной колонны установки висбрекинга в сырье производства окисленных вязких дорожных битумов необходимо понимать что, вотличие от гудрона первичной переработки нефти приведенного в способе получения битума[Патент РФ №2758853] из остатков перегонки нефти гудрона/полугудрона путем окисления гудрона/полугудрона кислородом воздуха, остаток висбрекинга обогащен непредельными соединениями и смолисто-асфальтеновыми веществами, что предопределяет его большую

36 Патент 2194737. Российская Федерация, МПК C10C3/06 (2000.01). Способ получения битума: № 2001131267/04: заявл. 19.11.2001: опубл. 20.12.2002 Бюл. № 35 / А. К. Курочкин, А. А. Хайбуллин. - 4 с.

37 Патент 2758853. Российская Федерация, МПК C10C3/04 (2006.01). Способ получения битума: № 2020143242: заявл. 28.12.2020: опубл. 02.11.2021 Бюл. № 31/ А. С. Алябьев, А. А. Ахметшин, В. А. Будник, Р.Ф. Губайдуллин, Н.Н. Никифоров, Д.Х. Файрузов, М.В. Федосеева, А.М. Хабибуллин, А.А. Яубасаров. - 4 с.

склонность к х химическим реакциям, в том числе к процессам окисления38.

Таким образом, использование остатка висбрекинга в качестве компонента сырья для получения дорожного битума является весьма перспективным направлением исследований.

Выполнены исследования по окислению кислородом воздуха гудрона, остатка вакуумной колонны установки висбрекинга и их смесей при различных параметрах режима: температуре окисления (240, 270 оС), времени пребывания сырья (от 3 до 18 часов), расходе воздуха на окисление (от 45 до 165 дм3/кг-ч).

При проведении испытаний определено влияние параметров процесса окисления на выход остатков окисления и на температуру размягчения остатков окисления полугудрона

Сходимость качества полученного образца с качеством промышленного окисленного битума при одинаковых параметрах режима позволяет судить о применимости предложенной лабораторной схемы окисления для прогнозирования свойств окисленных битумов из различных видов сырья для промышленных условий.

Изменяя температуру окисления, расход воздуха и время пребывания сырья в зоне окисления, можно получить битум с заданной степенью окисления. Более низкая температура и меньший расход воздуха позволяет получить при длительной выдержке битум с лучшими пластическими свойствами.

Установлено, что окислением полугудрона можно получить битумы, по температуре размягчения и пенетрации соответствующие ГОСТ 2224590 на битумы марок БНД 60/90 (температура размягчения 1р > 43 оС, пенетрация при 25 оС (0,1 мм) П25 = 60-90) и БНД 90/130 (1р > 47 оС, П25 = 90-130).

В ходе исследования процесса окисления вакуумированного остатка висбрекинга изменены следующие параметры процесса: температура окисления (240, 270 оС), время пребывания сырья (от 3 до 18 часов), расход воздуха на окисление (от 45 до 75 дм3/кг-ч).

Определено, что окислением вакуумированного остатка висбрекинга можно получить битумы, по температуре размягчения и пенетрации соответствующие ГОСТ 22245-90 на битумы марок БНД 60/90 (температура размягчения 1р > 43 оС, пенетрация при 25 оС (0,1 мм) П25 = 60-90) и БНД 90/130 (1р > 47 оС, П25 = 90-130)39.

38 Сайфуллина А.А., Козлова М.Ю., Ефремов А.В., Басыров М.И., Никифоров Н.Н., Евдокимова Н.Г. Исследование процесса компаундирования при получении дорожных битумов на битумной установке // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. № 4 - 5. С. 70 -73.

39 Евдокимова Н.Г., Прозорова О.Б., Кортянович К.В. Методы исследования свойств битумов и нефтяных остатков. Уфа: УГНТУ, 2004. 56 с.

В ходе исследования установлено,по отношению к сырью, при одинаковых параметрах процесса, прирост температуры размягчения у битума из ВОВБ почти в 3,4 раза выше, чем у битума из полугудрона.

На рисунке 1 представлено изменение показателя пенетрации остатков окисления полугудрона и ВОВБ от продолжительности окисления при температуре 240 оС.

350

I 300

5 250 200

11-50 § 100

^ 50

ш Я

1=3 0

--Л

С у

12 15 Время окисления, час.

18

Расход воздуха: —□— 45 л/ктч; —Д— 55 л/ктч; —О— 75 л/кг-ч

1 - окисленные образцы полугудрона; 2 - окисленные образцы ВОВБ Рисунок 1 - Изменение показателя пенетрации остатков окисления полугудрона и ВОВБ от продолжительности окисления при температуре

240 оС

0

3

6

9

На рисунке 2 представлено изменение показателя пенетрации остатков окисления полугудрона и ВОВБ от продолжительности окисления при температуре 270 оС.

350

I 300

©" 250

сТ

V, 200

! I50

1100

й

& 50

аз

С 0

0 3 6 9 12 15 18

Время окисления, час.

Расход воздуха: —□— 45 л/ктч; —Д— 55 л/ктч; —О— 75 л/кг-ч

1 - окисленные образцы полугудрона; 2 - окисленные образцы ВОВБ Рисунок 2 - Изменение показателя пенетрации остатков окисления полугудрона и ВОВБ от продолжительности окисления при температуре

270 оС

Из рисунков 1 и 2 видно, что с увеличением продолжительности окисления и расхода окислительного воздуха битумы из ВОВБ имеют более низкие показатели пенетрации, чем битумы из полугудрона, это снижение объясняется высокими значениями температуры размягчения битумов из ВОВБ.

Для изучения инициирующего влияния вакуумированного остатка висбрекинга (ВОВБ) на скорость окисления полугудрона, проведена серия экспериментов по окислению их смесевых композиций, при проведении которых установлено, что зависимость температуры размягчения от содержания в сырье ВОВБ имеет линейный характер, из чего следует, что вакуумированный остаток висбрекинга не оказывает инициирующего

40

влияния на скорость окисления полугудрона40.

С целью достижения требований ГОСТ 22245-90 по качеству товарных битумных вяжущих проведено исследование компаундирования остатка окисления ВОВБ. Качественные показатели полученных продуктов компаундирования представлены в таблице 1.

Как видно из таблицы 1, образцы компаундов на основе окисленного ВОВБ удовлетворяют требованиям ГОСТ 22245 -90 на битумы марок БНД 60/90 и 90/130.

40 Ишкильдин А.Ф., Александрова С.А., Мингараев С.С. Битумы из концентрированных остатков

висбрекинга // Химия и технология топлив и масел. 1997. № 1. С. 17.

Таблица 1 - Показатели качества компаундов

Разбавитель , % масс. ВОВБ (окис.), % масс. Температура размягчения, оС Изменение температуры размягчения после прогрева, оС Пенетрация при 25 оС, 0,1 мм Температ ура вспышки, оС Растяжим ость при 25 оС, см

Использование в качестве разбавителя полугуд юна

40,0 60,0 48,5 1,3 71 298 120

45,0 55,0 45,8 2,8 89 294 120

50,0 50,0 45,0 0,3 103 296 120

55,0 45,0 43,0 5,5 129 302 110

Использование в качестве разбавителя висбрекинг-остатка

40,0 60,0 50,8 1,0 62 296 120

45,0 55,0 49,5 0,5 70 304 120

50,0 50,0 49,3 0,7 81 298 120

55,0 45,0 47,0 0,5 93 295 120

60,0 40,0 44,8 2,0 102 298 120

65,0 35,0 43,8 0,0 117 302 120

БНД 60/90 более 47 не более 5 61-90 не ниже 230 не менее 55

БНД 90/130 более 43 не более 5 91-130 не ниже 230 не менее 65

Ряд сравнительных анализом кинетических кривых окисления позволяет судить о гораздо большей склонности к окислению остатка висбрекинга и компаундов на его основе по сравнению с полугудроном.

Результаты компаундирования окисленного битума, приготовленного на основе висбрекинг-остатка с полугудроном и исходным висбрекинг-остатком показали возможность получения битумов, соответствующих требованиям ГОСТ 22245-90 на битумы товарные марок БНД 60/90 и БНД 90/130.

Результаты окисления смесевого сырья на основе вакуумного остатка висбрекинга и полугудрона показали пропорционное увеличение скорости окисления сырья с увеличением содержания висбрекинг-остатка. При этом не наблюдается синергетического эффекта, из чего следует, что все компоненты сырья окисляются самостоятельно, независимо друг от друга и висбрекинг-остаток не оказывает инициирующего влияния на скорость окисления полугудрона.

Полученные окисленные и глубоко окисленные битумы на основе висбрекинг остатка показывают хорошие результаты при анализе изменения температуры размягчения после прогрева, что говорит о химическом превращении непредельных соединений в процессе окисления.

Опираясь на полученные данные, в целях сокращения эксплуатационных затрат, при использовании в качестве сырья

висбрекинг-остатка возможно применение снижения температуры окисления в колонне, при этом производительность колонны останется на требуемом уровне.

Использованные источники:

1. Сайфуллина А.А., Козлова М.Ю., Ефремов А.В., Басыров М.И., Никифоров Н.Н., Евдокимова Н.Г. Исследование процесса компаундирования при получении дорожных битумов на битумной установке // Нефтепереработка и нефтехимия. 2008. № 4 - 5. С. 70 -73.

2. Евдокимова Н.Г., Прозорова О.Б., Кортянович К.В. Методы исследования свойств битумов и нефтяных остатков. Уфа: УГНТУ, 2004. 56 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Ишкильдин А.Ф., Александрова С.А., Мингараев С.С. Битумы из концентрированных остатков висбрекинга // Химия и технология топлив и масел. 1997. № 1. С. 17.

4. Патент2758853.Российская Федерация, МПК C10C3/04 (2006.01). Способ получения битума:№2020143242: заявл. 28.12.2020: опубл. 02.11.2021 Бюл. № 31/ А. С. Алябьев, А. А. Ахметшин, В. А. Будник, Р.Ф. Губайдуллин, Н.Н. Никифоров, Д.Х. Файрузов, М.В. Федосеева, А.М. Хабибуллин, А.А. Яубасаров. - 4 с.

5. Патент2194737.Российская Федерация, МПК C10C3/06 (2000.01). Способ получения битума:№2001131267/04: заявл. 19.11.2001: опубл. 20.12.2002 Бюл. № 35 / А. К. Курочкин, А. А. Хайбуллин. - 4 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.