Технология утилизации кислых гудронов

СОДЕРЖАНИЕ
Стр
ВВЕДЕНИЕ........................................................... 4
Г ЛАБА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР....................................... 7
1.1. Современное состояние проблемы ......................... 7
1.2. Классификация кислых гудронов,
состав и свойства...................................... 3
1.3. Методы утилизации кислых гудронов ..................... 14
1.3.1. Нейтрализация КГ............................... 15
1.3.2. Методы гидролитического разложения 16
1.3.3. Методы высокотемпературного разложения.. 17
1.3.4. Методы низкотемпературного разложения... 19
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................ 23
2.1. Характеристика исходных веществ........................ 23
2.2. Методика проведения экспериментов...................... 25
2.3. Методики анализов...................................... 28
2.3.1. Стандартные методы............................. 23
2.3.2. Исследование сдвигового течения материалов
с применением ротационного вискозиметра... 29
2.3.3. Методика определения жесткости и эластического восстановления битумов с применением дефометра......................................... 30
2.3.4. Методика определения группового химического состава гудронов и битумов........................ 31
ГЛАВА 3. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПРУДОВОГО КИСЛОГО ГУДРОНА.............. 34
Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРУДОВОГО
КИСЛОГО ГУДРОНА......................................... 40
4.1. Влияние массовой доли извести-пушонки на
процесс нейтрализации ПКГ............................. 41
4.2. Влияние скорости перемешивания реакционной массы
на процесс нейтрализации ПКГ.......................... 44
4.3. Влияние температуры на процесс нейтрализации ПКГ 45
4.4. Влияние остаточной кислотности на качество
вяжущих ВКГ........................................... 46
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ БИТУМА
ИЗ КИСЛОГО ГУДРОНА...................................... 50
5.1. Стандартные реологические показатели ВКГ и его групповой состав............................................ 50
5.2. Исследование закономерностей окисления ПКГ 54
5.3. Реологические испытания битума ВКГ на
вискозиметре "Реотест-2" и дефометре................... 61
ГЛАВА 6. ПОЛУЧЕНИЕ ВЯЖУЩХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
КИСЛЫХ ГУДРОНОВ И АСФАЛЬТОВ ДЕАСФАЛЬТИЗАДИИ.............. 71
6.1 Физико-химические свойства и групповой состав
асфальтов деасфальтизадии.............................. 71
6.2. Получение компаундированного вяжущего БКГ'-АД 74
6.3. Получение вяжущего ВКГ совместным окислением нейтрализованного прудового гудрона и асфальтов пропановой деасфальтизадии................................... 83
6.3.1. Влияние массовой доли асфальтов деасфальтизадии на качество ВКГ................................ 83
6.3.2. Влияние марки асфальтов деасфальтизадии
на качество вяжущего ВКГ....................... 86
6.3.3. Влияние температуры и расхода воздуха на продесс получения вяжущего ВКГ......................... 93
6.3.4. Расчет кинетических параметров процесса окисления.............................................. 96
6.3.5. Изучение закономерностей изменения группового состава при получении ВКГ........................ 101
6.4. Материальный баланс продесса получения вяжущих ВКГ 104
6.5. Испытание асфальтобетонных композиций на основе вяжущих из кислого гудрона.................................. 105
ГЛАВА 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛОГО ГУДРОНА..
7.1. Описание технологической схемы продесса............... 109
7.2. Оценка предотвращенного ущерба при возможном переливе кислого гудрона из прудов-накопителей... 114
ВЫВОДЫ............................................................ 118
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ .ЛИТЕРАТУРЫ................................. 120
ПРИЛОЖЕНИЕ........................................................ 126
32
положена различная растворимость асфальто-смолистых компонентов нефтей в селективных растворителях.
Массовая доля водорода, содержащегося в нефтяных смолах,составляет 9,5...11%, в асфальтенах - 7,5...9,5%. Углеводородный скелет смол и асфальтенов представляет собой полициклическую систему из ароматических колец высокой степени конденсации с алифатическими заместителями. Однако, у асфальтенов доля атомов углерода ароматической природы, а также степень конденсировапности циклической системы увеличивается. Молекулярные массы нефтяных смол обычно наблюдаются в пределах 500...1200, асфальтенов - 150...2200.
В литературе имеются немногочисленные данные о воздействии серной кислоты на смолистые соединения. Так, обработка бензольного раствора асфальтенов кислотой приводит к образованию осадка, не растворимого в кипящем бензоле /5/. Массовая доля серы в осадке составляет 7% против 4,2% в исходных асфальтенах, что объясняется, по-видимому, процессами сульфирования, происходящими при этом.
Действие концентрированной серной кислоты на смолы приводит к их переходу в асфальтены /4/. Таким образом, при действии серной кислоты на асфальто-смолистые вещества происходят следующие процессы: растворение в кислоте, полимеризация, сульфирование, окисление и коагуляция продуктов реакции.
Проведенный анализ взаимодействия серной кислоты и углеводородов нефти позволяет оценить возможный химический состав органической части КГ.
Наиболее подробно групповой химический состав КГ был изучен в работе Я.И.Середы /10/. Групповой состав КГ, полученный с использованием метода Я.И.Середы, приведён в таблице 1.2 /11/.
Согласно /10/, смолисто-масляные вещества представляют собой углеводороды, лёгкие смолы, сернистые и азотистые соединения. Высаливающиеся сульфокислоты выделяются при анализе соляной кислотой
13
из водного раствора сульфонатов натрия, а невысаливающиеся экстрагируются из кислого солевого раствора изоамиловым спиртом. Карбоновые кислоты представляют собой смесь нафтеновых и асфальтогено-вых кислот, а смолисто-асфальтеновые вещества - смесь тяжёлых смол и асфальтенов.
Таблица 1.2
Групповой химический состав органической части кислых гудронов по методу Я.И.Середы
Очищаемый нефтепродукт
Наименование
компонента Осветительный Машинный Автоловые
керосин дистиллат дистиллаты
1.Массовая доля органической
части, 70 3?,5 54,6 60...73
2.Состав органической части,
массовая доля, %:
-смолисто-масляные вещества 41,1 62,4 64,6
-смолисто-асфальтеновые
вещества 4,0 3,0 3,2
-карбоновые кислоты отсутствуют 2,5 2,6
-сульфокислоты: 54,9 31.7 29,6
высаливающиеся; - 20,5 18,5
невысаливающиеся " 11,2 11,1
Как видно их таблицы 1.2, органическая часть КГ состоит в основном из сульфокислот (массовая доля 29,6...54,9 %) и смолис-
то-масляных веществ (массовая доля 41,1...64,б %). Следует отметить, что с утяжелением очищаемого нефтепродукта количество сульфокислот в КГ уменьшается, и увеличивается массовая доля смолисто-масляных веществ. Массовые доли смолисто-асфальтеновых веществ и карбоновых кислот в КГ текущей выработки незначительны.
Все экспериментальные данные, приведенные в этом разделе, от-