CC BY
174
УДК 665.637.8:665.775
Э. Г. Теляшев 1, И. Р. Хайрудинов 1, Ю. А. Кутьин 1, Г. А. Оразова 2, И. М. Тазабекова 2
Подбор сырья для производства дорожных битумов в Казахстане
1 ГУП Институт нефтехимпереработки РБ»
450065, Уфа, ул. Инициативная, 12, тел./факс (347) 242-24-73, 242-25-П
2 Атырауский институт нефти и газа (АИНГ)
060002, РК, г. Атырау, пр. Азаттык 1, тел./факс 35-46-54, тел. (3122) 32-04-12, тел./факс (3122) 996-121
Программой развития дорожной отрасли Казахстана предусматривается значительное повышение объемов потребления дорожных битумов с одновременным повышением их качественных показателей. Известно, что республика располагает собственными значительными запасами тяжелых высокосернистых нефтей. В статье приведены результаты исследований нефтей месторождений Караарна, Карсак, Каражанбас и остатков перегонки этих нефтей. Показано, что исследованные нефти относятся к числу тяжелых, высокосернистых, малопарафинистых, пригодных для производства высококачественных дорожных битумов. Выход остатков — сырья для производства дорожных битумов — превышает 60%. Установлено, что глубина отбора газойлевых фракций при перегонке нефтей должна быть невысокой. Продуктами окисления остатков являются высококачественные дорожные битумы, полностью удовлетворяющие требованиям стандартов России, Казахстана и Евростандарта и обладающие высокими низкотемпературными характеристиками.
Ключевые слова: дорожное строительство, дорожные битумы, тяжелые нефти, нефтяные остатки, окисление, качество.
Вопрос обеспечения дорожно-строительных компаний Казахстана собственным качественным дорожным битумом является весьма актуальным. Битум — это один из основных компонентов асфальтобетонных смесей, от которого существенно зависит качество дорожного покрытия, а значит, и продолжительность его безремонтной эксплуатации.
В соответствии с Программой развития автодорожной отрасли на 2006—2012 гг. потребности Казахстана в дорожном битуме только для дорог республиканского значения составят величину порядка 350 тыс. т. В перспективе до 2012 г дорожное строительство республики в целом планирует потреблять до 700 тыс. т битума ежегодно. В дальнейшем эти потребности еще более возрастут.
Основным поставщиком битума в Казахстан является Россия, откуда ввозится более 300 тыс. т дорожного битума ежегодно. В Ка-
Дата поступления 07.04.08
захстане же собственное годовое производство битума не превышает 70 тыс. т/год. Следует также учитывать, что качество ввозимого извне битума не всегда соответствует требованиям современного дорожного строительства республики, характеризующегося разнообразием пяти дорожно-климатических зон.
Все это указывает на необходимость создания нового современного крупнотоннажного битумного производства в Республике Казахстан, которое напрямую будет связано с потребителем, удовлетворяя его все возрастающие потребности не только в количестве, но и в регулируемом качестве ценного продукта 1.
Общеизвестно, что Казахстан обладает немалыми запасами нефтей, пригодных для производства высококачественной битумной продукции. Поэтому задачей исследователей является выявление наиболее предпочтительных для производства битумов нефтей, изучение их свойств и разработка рациональных технологий переработки этих нефтей в высококачественный дорожный битум 2.
В данной работе представлены результаты исследований нефтей месторождений Караар-на, Карсак и Каражанбас, остатков атмосферной перегонки этих нефтей и дорожных битумов, полученных окислением остатков 3. Проведена качественная оценка лабораторных битумных образцов. Исследования битумов проводили в ГУП «Институт нефтехимпереработки РБ» (г. Уфа).
В табл. 1 представлены характеристики исследуемых нефтей. Нефти месторождений Караарна и Каражанбас следует отнести к числу тяжелых высокосмолистых высокосернистых. Нефть месторождения Карсак тоже тяжелая, высокосмолистая, но, в отличие от двух других, характеризуется крайне малым содержанием серы и парафинов. По содержанию парафина нефти Караарна и Карсак относятся к малопарафинистым, наибольший показатель значения содержания парафинов в них — 1.84% мас.
Таблица 1
Физико-химическая характеристика нефтей месторождений Караарна, Карсак и Каражанбас
Наименование показателей, единицы измерения Нефти месторождений:
Караарна Карсак Каражанбас
Плотность при 20 °С, кг/м3 963.8 947.7 936.5
Кинематическая вязкость, мм2/сек при:
20 оС — — —
50 оС 79,5 255 135.5
Температура застывания с термообработкой, оС —22 —21 —26
Температура вспышки в закрытом тигле, оС — 132 108
Содержание, % мас.: — общей серы 2.6 0.27 2.18
— парафина/температура плавления оС — асфальтенов — смол силикагелевых 1.84/59 4.6 14.95 0.6 1.7 18.3 1.42/42 5.3 18.3
А + С-2,5 П > 0 * 14.95 18.5 21.5
Коксуемость, % 6.56 3.35 7.3
Фракционный состав, % об. НК 242 198 96
отгоняется до температуры 200 оС — — 1.5
отгоняется до температуры 220 оС — — 1.5
отгоняется до температуры 240 оС 0.5 1.0 1.5
отгоняется до температуры 260 оС 2.5 2.0 2.0
отгоняется до температуры 280 оС 8.0 3.0 3.0
отгоняется до температуры 300 оС 17.5 6.0 6.0
* показатель оценки пригодности нефти для производства битумов по методике ГУП ИНХП РБ (БашНИИ НП)
По формуле ГУП ИНХП РБ (БашНИИ НП), характеризующей пригодность той или иной нефти для производства битумов, нефти месторождений Караарна, Карсак и Каражанбас являются полностью пригодными 4. Значения показателей, характеризующих пригодность нефти для производства битумов, для Караар-нинской нефти, нефтей месторождений Кар-сак и Каражанбас составляют 14,95, 18,5 и 21,5 соответственно.
В табл. 2 представлены характеристики остатков перегонки исследованных нефтей.
Все остатки характеризуются высокими значениями плотности в диапазоне 950—1020 кг/м3,
высокими выходами на нефть и высокими значениями температуры вспышки — более 200 оС.
В табл. 3 приведены свойства битумов, полученных из остатков исследованных неф-тей путем прямого окисления.
На основании наработанных экспериментальных данных можно считать исследованные нефти полностью пригодными для производства битумов дорожных марок. Можно предположить также, что из такого благоприятного сырья возможно получение высококачественной битумной продукции более широкого ассортимента 5.
Таблица 2
Физико-химические свойства остатков, полученных из нефтей месторождений Караарна, Карсак, Каражанбас
Наименование показателей, единицы измерения Нефти месторождений:
Караарна | Корсак | Каражанбас
Остатки перегонки, выкипающие:
фр. > 350 фр. > 320 фр. > 350
Выход на нефть, % мас. 61.7 83.5 73.3
Плотность при 20 оС 1018 946.5 960.0
Содержание серы, % мас. 2.8 0.6 2.46
Температура, оС: — вспышки — застывания 203 20 216 минус 4 262 9
Условная вязкость при 80 оС, Ео 16.0 15.8 12
Коксуемость, % 12.6 8.5 7.3
Таблица 3
Физико-химические характеристики дорожных битумов, полученных из остатков атмосферной перегонки нефтей из месторождений Караарна, Карсак, Каражанбас, и требования действующих стандартов на дорожные битумы
Наименование показателей, единицы измерения Треб°вания ГОСТ 22245 Треб°вания СТ РК EN 12591, марка 70/100 Экспериментальные д°р°жные битумы из нефтей
Караарна Карсак Каражанбас
БНД 60/90 БНД 60/90 БНД 60/90 БНД 60/90 БНД 60/90
Глубина проникания иглы, 0.1 мм при 25 °С 0 °С 61-90 не/м 20 61-90 не/м 20 70-100 87 45 83 36 84 32
Температура размягчения, °С не ниже 47 не ниже 47 43-51 48.2 49.5 47.1
Растяжимость, см при 25 °С 0 °С не мен. 55 3.5 не мен. 55 3.5 не норм. более 100 5.0 более 100 4.1 более 100 3.8
Температура хрупк°сти, °С не /в. -15 не /в. -18 -10 -26,7 -23 -25,3
Температура вспышки, °С не ниже 230 261 268 278
После прогрева в тонкой пленке при 163 оС в течение 5 часов
Изменение температуры размягчения, °С не более 5 не более 5 не ниже 45 4.0 4.1 4.3
Глубина пр°никания иглы при 25 °С, в % °т исх°дн°й не норм. не менее 50 не менее 46 64 68 69
Продукты окисления мазута являются высококачественными дорожными битумами, причем из данного сырья могут быть получены практически все марки дорожных битумов, предусмотренные действующими стандартами России и Казахстана. Особенностью битумов, полученных из исследованных нефтей, является низкая температура хрупкости, которая существенно ниже нормативных требований — минус 26—28 оС против нормативных 15—17 оС. Это очень важное преимущество, учитывая сложные дорожно-климатические условия республики.
Таким образом, исследования нефтей месторождений Караарна, Карсак и Каражанбас Казахстана показали, что из остатков их ат-
мосферной перегонки — мазутов — можно получать высококачественные битумы широкого ассортимента по маркам и назначению.
Литература
1. Кутербеков Д. «Битумная перспектива Казахстана», НТЖ «Дороги содружества», 2007.— №2.- С. 32-33.
2. Надиров Н. К. Высоковязкие нефти и природные битумы.- Алматы: «Гылым».- Т. 5.2001.- С. 111-119.
3. Надиров Н. К. Нефть и газ.- Алматы: «Гылым».- Ч. 2.- 1995.
4. Гун Р.Б., Нефтяные битумы.- М.: «Химия», 1973.
5. Кутьин Ю. А., Теляшев Э. Г., Викторова Г. Н. // Мир нефтепродуктов.- № 2.- 2006.- С. 39-41.
