CC BY
2ОСНОВНЫЕ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕОТХОДОВ Тошматов Д.А.
Старший преподаватель (PhD). Ташкентский химико-технологический институт. https://doi.org/10.5281/zenodo.13912911
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Qabul qilindi: 01- Oktyabr 2024 yil Ma'qullandi: 05- Oktyabr 2024 yil Nashr qilindi: 10- Oktyabr 2024 yil
KEYWORDS
нефтешлам, нефть,
углеводороды, вязкость, асфальтены, смолистые вещества, плотность
Ни для кого не секрет, что нефтепродукты сегодня сокращаются. В этой статье мы рекомендуем эффективное использование остатков
нефтепродуктов. Здесь мы рассмотрим переработку нефтешламов, которые образуются при первичной или вторичной переработке сети.
Нефтепродукты, а также смеси нефти и нефтепродуктов, образующиеся при хранении нефти и нефтепродуктов, транспортировании и извлекаемые из очистных сооружений используются для собственных нужд предприятиями, собираются в соответствии с нормативно-технической документацией по маркам, сортам, группам или подгруппам.
Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. В ее состав входит большое количество индивидуальных компонентов. Углеродсодержащие соединения составляют около 80-85%, присутствует водород, сера, азот и кислород, а также в небольших количествах примеси минеральных соединений. На долю серы, кислорода и азота приходится обычно 1-5 %. Чаще всего в нефти встречается сера, ее содержание в отдельных нефтях может достигать 5-6 %, содержание азота и кислорода не превышает нескольких десятых процента, но может иногда достигать 1.5-2%. В.Д. Рябов предлагает следующую краткую характеристику компонентов нефти: алканы (парафины), циклоалканы (нафтены, цикланы), ароматические углеводороды (арены), кислородсодержащие соединения, азотистые соединения, сернистые соединения, смолистоасфальтеновые вещества, минеральные вещества, оптически активные вещества [1]. Нефтешламы представляют собой смесь различных соединений, таких как: вода, механические примеси, металлы и нефтепродукт. Их состав сложен и различен, так процентное содержание нефтяных углеводородов в составе нефтешламов варьируется в пределах 5-90%, воды - 1-52%, остальных примесей - 0,865%. Также в состав нефтяных углеводородов входят представители таких классов органических соединений, как: ароматические углеводороды, асфальтены, смолы и парафины.
Современная технология получения окисленных битумов заключается в окислении нефтяных остатков кислородом воздуха без катализатора. Интервал температур в промышленных условиях составляет 230-270оС; расход воздуха - 2.8-5.5 м3/(м2^мин); продолжительность - до12 часов при диаметре колонны 3.2-3.4 м и высоте 14-15 м [2]. Воздух может подаваться в реактор под давлением или всасываться благодаря вакууму в системе до 500 мм.рт.ст. Количество отгона и потерь зависит от содержания летучих веществ в сырье, глубины окисления и находится в пределах 0.5-10 % масс. от сырья. Пары воды и двуокись углерода выводятся из системы. Экзотермическая реакция окисления повышает температуру в зоне реакции.
При окислении протекает множество реакций: окислительное дегидрирование, деалкилирование, окислительная полимеризация,
поликонденсация, крекинг с последующим уплотнением его продуктов. Основная часть кислорода воздуха идет на образование воды и углекислого газа, незначительная часть - на образование органических веществ, содержащих кислород [3].
Нефтяные углеводороды окисляются одновременно в двух направлениях:
Схема превращения сырья в битум следующая:
ЯИ + 02 ^ R• + НОО^
Взаимодействие образующихся радикалов с новой молекулой углеводорода приводит к получению устойчивых продуктов:
R• + RR'Н ^ ^'Н
•RR'Н + R"Н ^ •RR'Н R"Н - диспропорционирование
Вследствие сравнительно низкой концентрации углеводородных радикалов их рекомбинация маловероятна, и взаимодействие радикалов с кислородом протекает в меньшей степени, чем с молекулами исходного вещества: R• +О2 ^ ROO• ROO•+ R' Н ^ RООН + R' RООН ^ RО• + •ОН R"Н + •ОН ^ R"• + Н2О
CENTRAL ASIAN JOURNAL OF ACADEMIC RESEARCH IF = 5.441 ,
Продолжение цепи: RH + НОО^ ^ R• + Н2О2 И2О2 ^ 2ОН^ R'Н + •ОН ^ R'• + Н2О
Однако эту схему нельзя считать полной. Она представляет лишь один из вариантов и звеньев сложных превращений, протекающих в процессе окисления сырья в битум.
На основании многочисленных данных по динамике накопления и расхода групповых компонентов нефтяных остатков составлены общие схемы термоокислительных превращений компонентов. С.Р. Сергиенко приводит следующую схему:
БЦА ПЦА г А
где МЦА - моноциклическая ароматика; БЦА - бициклическая ароматика; ПЦА - полициклическая ароматика; С - смолы; А - асфальтены.
В схеме окислительных превращений, предложенной Пашитновой, допускается возможность взаимного перехода бензольных смол (БС) и спирто-бензольных смол (СБС)
где ПН - парафино-нафтеновые углеводороды.
По схеме Р.Б. Гуна предусмотрено обратное превращение полициклоароматических веществ в би- и моноцикло-ароматические, а также учтено образование газообразных веществ:
Газообразные продукты окисления
где К - кокс.
В составленной Розенталем схеме допускается последовательное превращение парафино-нафтеновых углеводородов в моноциклоароматические и далее в бициклоароматические:
Кроме того, предусмотрена возможность образования спирто -бензольных смол за счет всех остальных компонентов нефтяного остатка:
Volume 2, Issue 10, October 2024
Конденсат Конденсат химических
испарения превращений
t t t
На основании результатов определения группового химического состава, структурно-групповых характеристик компонентов сырья и продуктов окисления предложена схема, где предусмотрено образование асфальтенов из ароматических углеводородов по последовательно-параллельной схеме:
Согласно этой схеме асфальтены, помимо маршрута их образования из смол (кислородсодержащих соединений), могут образовываться непосредственно из ароматических соединений за счет радикальных процессов. Влияние исходного вещества на кинетику окисления и свойства битумов в значительно большей степени определяются не общей концентрацией смол и асфальтенов, а их мольным соотношением. В зависимости от величины их мольного соотношения исходное вещество может при температуре окисления находиться либо в состоянии раствора, либо представлять дисперсную систему. Окислительные процессы в этих случаях развиваются по-разному.
Так, в работе Апостолова предложено рассматривать окислительные процессы при получении битумов как чередующиеся реакции:
- I этап; когда сырье в условиях синтеза находится в виде раствора, его окислительные превращения начинаются с образования кислородсодержащих веществ, в которых кислород находится в форме карбонильных, сложноэфирных и карбоксильных групп. Максимальная концентрация кислородсодержащих соединений зависит от температуры и с ее понижением заметно возрастает. Одновременно наблюдается их медленное превращение в смолы. При некоторой концентрации смол раствор превращается в дисперсную систему. В дисперсной фазе такой системы резко возрастает скорость реакции образования из кислородсодержащих соединений смол и асфальтенов. Эти превращения протекают по механизму реакции конденсации с выделением кислорода в виде воды;
- II этап; когда при мольном соотношении между асфальтенами и смолами, равном 0,5, в реакционном объеме образуется более прочный комплекс.
Битум химически связывает тем меньше кислорода, чем выше температура окисления сырья. Основное количество кислорода, подаваемого
Volume 2, Issue 10, October 2024
на окисление, уносится с отходящими газами; процесс окисления носит дегидрогенизационный характер. С углублением окисления наблюдается относительное увеличение содержания в битуме соединений с короткими алкильными цепями (СН2)п, где п < 4, вследствие отщепления алкильных групп циклических соединений с длинными алкильными цепями; наблюдается также относительное повышение доли бензольных колец в циклах, что подтверждает дегидрогенизационный характер реакций [4].
Количество химически связанного кислорода в окисленном битуме увеличивается с повышением содержания ароматических углеводородов в сырье -нефтяном остатке. Основное количество кислорода, связанного в окисленном битуме, находится в виде сложноэфирных групп. Содержание химически связанного кислорода в битуме возрастает с облегчением сырья - гудрона, так как с уменьшением его молекулярной массы и с повышением пенетрации образуется большее число сложноэфирных мостиков [5]. По изменению пенетрации и растяжимости битума в процессе его окисления можно выделить три фазы. В первой фазе происходит сильное уменьшение пенетрации и увеличение растяжимости, во второй фазе -уменьшение растяжимости и пенетрации, а в третьей - стабилизация этих величин [6].
Список литературы:
1. Рябов В.Д. Химия нефти и газа. - М.: ИД Форум, 2009.
- С. 336.
2. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. - М.: Химия, 1983. - 192 с.
3. Производство окисленных битумов: Методическое пособие. - Казань: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования, "Казанский (Приволжский) федеральный университет", Институт геологии и нефтегазовых технологий, 2013. - 102 с.
4. Гун Р.Б. Нефтяные нефтшлом. - М.: Химия, 1973. - 152 с.
5. Хуснияров М.Х., Попков В.Ф., «Руднев Н.А. Взрывоопасность установок нефтепереработки.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2002. - 124 с.
6. Рахматов А.Р. Использование катализаторов в процессе получения битума из тяжелых нефтяных остатков: магистерская диссертация. - Ташкент: Ташкентский химико-технологический институт, 2017. - 69 с.
