Производство нефтяных битумов. Выполнила Федорова И.В. ХН-25

Нефтяные битумы представляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому составу битумы - сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде. Для исследования битумов их разделяют на основные группы углеводородов (близкие по свойствам) - масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды. Нефтяные битумы представляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому составу битумы - сложные смеси высокомолекулярных углеводородов и их неметаллических производных азота, кислорода и серы, полностью растворимые в сероуглероде. Для исследования битумов их разделяют на основные группы углеводородов (близкие по свойствам) - масла, смолы, асфальтены, асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.

Масла - смесь циклических углеводородов (в основном нафтенового ряда) светло- желтой окраски с плотностью менее 1 и молекулярной массой ; повышенное содержание масел в битумах придает им подвижность, текучесть. Количество масел в битумах колеблется в пределах %. Масла - смесь циклических углеводородов (в основном нафтенового ряда) светло- желтой окраски с плотностью менее 1 и молекулярной массой ; повышенное содержание масел в битумах придает им подвижность, текучесть. Количество масел в битумах колеблется в пределах %. Смолы - вязкопластичные вещества темно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой до Смолы имеют более сложный состав углеводородов, нежели масла. Они состоят в основном из кислородных гетероциклических соединений нейтрального характера и придают битумам большую тягучесть и эластичность. Содержание смол 15.,30%. Смолы - вязкопластичные вещества темно-коричневого цвета с плотностью около 1 и молекулярной массой до Смолы имеют более сложный состав углеводородов, нежели масла. Они состоят в основном из кислородных гетероциклических соединений нейтрального характера и придают битумам большую тягучесть и эластичность. Содержание смол 15.,30%.

Асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды) - твердые, неплавкие вещества с плотностью несколько больше 1 и молекулярной массой и более. Эта группа углеводородов является существенной составной частью битумов. Повышенное содержание асфальтенов в битуме определяет его высокие вязкость и температурную устойчивость. Общее содержание асфальтенов в различных битумах составляет % и более. Асфальтены и их модификации (карбены и карбоиды) - твердые, неплавкие вещества с плотностью несколько больше 1 и молекулярной массой и более. Эта группа углеводородов является существенной составной частью битумов. Повышенное содержание асфальтенов в битуме определяет его высокие вязкость и температурную устойчивость. Общее содержание асфальтенов в различных битумах составляет % и более.

Карбены и карбоиды встречаются в битумах сравнительно редко в малом количестве (1...2%) и способствуют повышению хрупкости битума. Карбены и карбоиды встречаются в битумах сравнительно редко в малом количестве (1...2%) и способствуют повышению хрупкости битума. Асфальтовые кислоты и их ангидриды - вещества коричневатого цвета смолистой консистенции с плотностью более 1. Они относятся к группе полинафтеновых кислот и могут быть не только вязкими, но и твердыми. Асфальтогеновые кислоты являются поверхностно- активной частью битума и способствуют повышению сцепления его с поверхностью минеральных заполнителей. Содержание их в нефтяных битумах составляет около 1 %. Асфальтовые кислоты и их ангидриды - вещества коричневатого цвета смолистой консистенции с плотностью более 1. Они относятся к группе полинафтеновых кислот и могут быть не только вязкими, но и твердыми. Асфальтогеновые кислоты являются поверхностно- активной частью битума и способствуют повышению сцепления его с поверхностью минеральных заполнителей. Содержание их в нефтяных битумах составляет около 1 %.

Теоретические основы процесса. Для производства нефтяных битумов используют следующие три основных способа: Для производства нефтяных битумов используют следующие три основных способа: 1. Концентрирование ТНО путем их перегонки под вакуумом (остаточные битумы). 2. Окисление кислородом воздуха различных ТНО (окисленные битумы). 3. Компаундирование остаточных и окисленных битумов и различных ТНО (компаундированные битумы).

Технология процесса. Основным сырьём для производства битума в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций и др. Основным сырьём для производства битума в нашей стране являются остаточные продукты нефтепереработки: гудроны, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки масляных фракций и др.

Принципиальная технологическая схема установки получения окисленного битума с реакторами колонного и змеевикового типа

1 - печь; 2 - смеситель; 3 - змеевиковый реактор; 4 - испаритель; 5 - сепаратор; 6 - окислительная колонна; 7 - сепаратор смешения; I - сырье; И - сжатый компрессором воздух; III - воздух на охлаждение змеевикового реактора; IV - битум; V - черный соляр; VI - газы в печь; VII - водяной пар; VIII - вода 1 - печь; 2 - смеситель; 3 - змеевиковый реактор; 4 - испаритель; 5 - сепаратор; 6 - окислительная колонна; 7 - сепаратор смешения; I - сырье; И - сжатый компрессором воздух; III - воздух на охлаждение змеевикового реактора; IV - битум; V - черный соляр; VI - газы в печь; VII - водяной пар; VIII - вода

Технологический режим процесса температура ………………………………….. 0 С: температура ………………………………….. 0 С: сырья на выходе из печи …………………… – 250 в окислительной колонне, не выше ………… 290 битума на выходе из холодильника ……… – 200 налива битума в цистерны …………………..170 – 180 давление в окислительной колонне, МПа ….. 0,3 – 08 расход воздуха, м 3 / т битума ……………….. 50 – 400 тепловой эффект процесса, к Дж / кг битума сырья на выходе из печи …………………… – 250 в окислительной колонне, не выше ………… 290 битума на выходе из холодильника ……… – 200 налива битума в цистерны …………………..170 – 180 давление в окислительной колонне, МПа ….. 0,3 – 08 расход воздуха, м 3 / т битума ……………….. 50 – 400 тепловой эффект процесса, к Дж / кг битума ……………………………………………………. 168 – 502 содержание кислорода в газообразных продуктах окисления, % ……………………….… отношение рециркуляторор : сырьё ………………..…. 6 : 1 ……………………………………………………. 168 – 502 содержание кислорода в газообразных продуктах окисления, % ……………………….… отношение рециркуляторор : сырьё ………………..…. 6 : 1

Автоматизация процесса. улучшение качества сырья для битумного производства за счет оптимизации его группового химического состава, ведения активирующих добавок, использования активирующего воздействия энергетических полей например, ультразвука, вибро поля); улучшение качества сырья для битумного производства за счет оптимизации его группового химического состава, ведения активирующих добавок, использования активирующего воздействия энергетических полей например, ультразвука, вибро поля); оптимизацию работы узла окисления за счет увеличения межфазной поверхности окисления и времени контакта фаз (это достигается не только активированием сырья, но и модернизацией узла ввода сырья); оптимизацию работы узла окисления за счет увеличения межфазной поверхности окисления и времени контакта фаз (это достигается не только активированием сырья, но и модернизацией узла ввода сырья); создание блока компаундирования битума с сырьем с целью расширения ассортимента марок дорожных битумов и исключения отрицательного воздействия утяжеления сырья на качество получаемой продукции; создание блока введения полимерных добавок для модифицирования свойств битумов, что позволит организовать производство вяжущих для строительства автомагистралей 1 категории; создание блока компаундирования битума с сырьем с целью расширения ассортимента марок дорожных битумов и исключения отрицательного воздействия утяжеления сырья на качество получаемой продукции; создание блока введения полимерных добавок для модифицирования свойств битумов, что позволит организовать производство вяжущих для строительства автомагистралей 1 категории; автоматизация как процесса окисления, так и процессов компаундирования битумов с сырьем с одновременной заменой устаревшего оборудования; автоматизация как процесса окисления, так и процессов компаундирования битумов с сырьем с одновременной заменой устаревшего оборудования;

Перспективы развития процесса Реализация указанных мероприятий позволит не только повысить качество производимой продукции, но и придаст производству необходимую гибкость по ассортименту выпускаемой продукции. Для улучшения качества получаемых битумов необходимо переработать имеющиеся и разработать новые нормативно – технические документы, регламентирующие требования к дорожным битумам с учётом качественных изменений транспортных нагрузок и конкретных климатических условий. Техническая политика требует пересмотра в области хранения битумов: около 80 % их общего объёма содержится в подземных стационарных хранилищах, где материал неминуемо обводняется Для улучшения качества получаемых битумов необходимо переработать имеющиеся и разработать новые нормативно – технические документы, регламентирующие требования к дорожным битумам с учётом качественных изменений транспортных нагрузок и конкретных климатических условий. Техническая политика требует пересмотра в области хранения битумов: около 80 % их общего объёма содержится в подземных стационарных хранилищах, где материал неминуемо обводняется

Использование научно-технологических основ создания и принципов функционирования производственно- технологических комплексов современных процессов нефтепереработки, в соответствии с положениями теории нефтяных дисперсных систем, позволило обосновать целесообразность регулирования качества сырья битумного производства на стадии подготовки и интенсификации процесса его окисления, а также модифицирование качества битумных материалов на стадии производства товарной продукции Использование научно-технологических основ создания и принципов функционирования производственно- технологических комплексов современных процессов нефтепереработки, в соответствии с положениями теории нефтяных дисперсных систем, позволило обосновать целесообразность регулирования качества сырья битумного производства на стадии подготовки и интенсификации процесса его окисления, а также модифицирование качества битумных материалов на стадии производства товарной продукции

Спасибо за внимание