Прудовые кислые гудроны

Размещено на http://www.allbest.ru/

В процессе производства товарных нефтепродуктов, в т.ч. дистиллятов, моторных и других нефтяных масел, широко применяются методы очистки, связанные с использованием концентрированной серной кислоты или олеума. При этом удаляются непредельные и ароматические углеводороды, а также серо и азотсодержащие соединения, смолистые вещества, которые снижают стабильность и эксплуатационные характеристики товарных нефтяных масел .

Применение сернокислотного метода очистки сопровождается значительными потерями продуктов, подвергающихся полимеризации или растворяющихся в кислоте, а также образованием трудно утилизируемых отходов - кислых гудронов.

Кислые гудроны, которые складируются в прудах-накопителях, являются источником загрязнения окружающей среды. Поэтому ведется поиск новых методов очистки, которые позволят отказаться от сернокислотного способа. Состав прудовых кислых гудронов (ПКГ) сильно зависит от исходного сырья и условий переработки.

Пруды-накопители кислых гудронов расположены вблизи всех крупных нефтеперерабатывающих заводов (поскольку раньше сернокислотный метод очистки нефтепродуктов применялся практически повсеместно). Такие пруды можно найти в США, Бельгии, Германии, Латвии, России, Китае, Украине и т.д. [4]. Пруды-накопители угрожают экологической катастрофой регионам, поэтому в последние годы разрабатываются проекты по обезвреживанию прудов кислых гудронов и восстановлению загрязненных земель.

Прудовые кислые гудроны - техногенные ископаемые, которые являются источником углеводородного сырья, которое получено из невозобновляемого ресурса - нефти.

В настоящее время не существует универсального способа переработки ПКГ, поскольку их состав очень разнообразен. На данный момент предложено множество способов переработки кислых гудронов. Их принято разделять на 4 большие группы:

· высокотемпературное расщепление;

· низкотемпературное расщепление;

· использование в качестве компонента топлива для промышленных печей;

· комплексная переработка с получением топлива, кокса и других продуктов .

Нужно вырабатывать определенную концепцию действий для того, чтобы выбрать наиболее удачный метод. Её я представляю в презентации. Как видим, для каждого пруда существует свой подход, с учетом геотехнических, физико-химический свойств гудронов.

Высокотемпературное расщепление

Кислые гудроны подвергают воздействию температуры порядка (800 ч 1200) ^оC. Конечный продукт переработки - серная кислота, как дополнительный продукт образуется твердый остаток (кокс). Процесс требует предварительной подготовки сырья (в частности, очистка, обезвоживание). Она повысит сложность и энергоемкость процесса, а, следовательно, и себестоимость продукции .

При достижении определенной температуры 810-1200oС органическую часть кислых гудронов сжигают. Диоксиды серы используют для получения бисульфита натрия, безводного сульфата натрия, разбавленной серной кислоты

Низкотемпературное расщепление

Преимущества низкотемпературных способов утилизации кислых гудронов состоят в относительной простоте технологического оборудования и низких энергозатратах. Но эффективность при этом сильно зависит от химического состава гудрона. Для утилизации перспективны так называемые прямогонные гудроны с низким содержанием серной кислоты и значительным количеством смолисто-асфальтеновых веществ. Нейтрализация такого гудрона требует небольшого расхода реагентов, а полученные продукты (соли сульфокислот) будут иметь высокую поверхностную активность, которая будет положительно влиять на свойства вяжущего битума. После нейтрализации, обезвоживания и окисления для получения дорожных битумов могут использоваться и прудовые гудроны, а для улучшения структуры битумов можно добавлять асфальты.

Наибольшее количество известных работ посвящено поискам возможностей получения битумов и вяжущих материалов из кислых гудронов. Все предложения так или иначе связаны с введением в кислые гудроны компонентов, которые нейтрализуют в них серную кислоту и некоторую часть сульфокислот. Чаще всего пользуются для этой цели известью, но при этом гудрон становится непригодным для использования по целевому назначению. В этом случае к нему нужно добавлять специальный вяжущий материал. После этого полученную композицию обязательно подвергают окислению кислородом воздуха при температуре (200 ч 300) ^оC. Этот процесс длительный и занимает от нескольких часов до суток. Время обработки воздухом зависит от требований относительно получаемого битума.

Еще один низкотемпературный метод основан на нейтрализации кислого гудрона аммиаком с образованием сульфата аммония и последующим кипячением смеси для отделения (высаливания) органических соединений. При этом получают удобрение (сульфат аммония). Но для практического применения представленного метода необходимо решить проблему утилизации также и органических соединений.

Получение вяжущих компонентов для дорожного строительства является еще одним перспективным направлением переработки. Кислый гудрон нейтрализуют реагентами щелочного характера, например, негашеной известью, и полученный продукт используют в качестве вяжущего компонента. Или же гудрон плавят и промывают водой в экстракторе для удаления серной кислоты. После осушения его смешивают с цеолитом и окисляют воздухом при температуре (180 ч 220) ^оC. Применение цеолитного порошка позволяет снизить температуру и время окисления, благоприятно влияет на реологические свойства полученного битума [6] .

Методы переработки кислых гудронов в печное топливо.

Авторы предлагают производить топливные брикеты, смешивая кислые гудроны с торфом, и использовать их в качестве топлива для котельной. Но оно будет обладать достаточно низкой теплотворной способностью и высокой коррозионной агрессивностью. При сгорании такого топлива выделяется SO₂, загрязняя окружающую среду. Предложено также производить брикеты из смеси гудронов с древесно-растительными и коммунальными отходами. прудовый кислый гудрон углеводородный

Комплексная переработка кислых гудронов

Нейтрализация негашеной известью и отгонка продуктов

Способ переработки включает нейтрализацию серной кислоты негашеной известью и отгонку из полученного продукта органических веществ. Пары отгоняемых органических веществ дополнительно пропускают через гранулированную негашеную известь при температуре (550 ч 700) ^оC. Результатом является повышение выхода жидких углеводородов в 3-4 раза и снижение содержания в них серы.

Предлагаемое изобретение осуществляют на установке периодического действия, включающей реактор (куб), в котором происходит нейтрализация серной кислоты; колонку, наполненную гранулированной негашеной известью; конденсатор, охлаждаемый проточной водой; приемник «паук» для раздельного сбора отгоняемых компонентов. Куб и колонная часть аппарата снабжены электронагревателями, служащими для их раздельного нагрева до температуры (100 ч 500) ^оC и (550 ч 700) ^оC соответственно.

Переработка в соответствии с предложенным изобретением осуществляется следующим образом. В реактор загружается порция кислого гудрона. Затем туда же вносится негашеная известь в количестве, которое обеспечивает ее полную нейтрализацию до рН 7. После этого включают обогрев колонной части аппарата и температура ее доводится до (550 ч 700) ^оC. Затем включается электрообогрев реактора и при температуре (100 ч 500) ^оC из него полностью отгоняется маслообразная фракция. Отгоняемые и подвергнутые крекингу продукты конденсируются в холодильнике и раздельно собираются в приемные емкости. Твердые продукты переработки - сульфаты и сульфиды кальция, а также кокс остаются в кубе и колонной части аппарата, откуда они периодически удаляются .

Тонкопленочный крекинг

По технологии, разработанной под руководством доктора технических наук, профессора Зорина А.Д. из НИИ химии государственного университета им. М.И.Лобачевского из Нижнего Новгорода.

Органические компоненты подвергаются управляемому тонкопленочному крекингу в жидкое нефтяное топливо и кокс или дорожный битум или изоляционную мастику, а неорганическая составляющая - серная кислота - перерабатывается в гипс. Управляемый крекинг осуществляется в оригинальном реакторе при атмосферном давлении в разных режимах. Технологические решения пригодны и для других нефтесодержащих отходов: прямогонных гудронов, нефтешламов и т. д.

С единицы очищенного гудрона от серной кислоты представляется возможным получить (70 ч 75) % жидких продуктов, (13 ч 15) % кокса. Количество полученного гипса - величина переменная, зависит от содержания кислоты в кислых гудронах, отбираемых из прудов хранения. При разгонке жидкого нефтяного топлива выделяется (10 ч 15) % бензиновой фракции, (30 ч 35) % дизельной фракции, в остатке - мазутная масса. При смешивании образованного жидкого топлива с очищенным от серной кислоты кислым гудроном получается котельное топливо - мазут. При этом выход котельного топлива составляет 2,5 т на тонну переработанного кислого гудрона

Заключение

Прудовые кислые гудроны являются отходами переработки нефти, невозобновляемого природного сырья. Они загрязняют окружающую природную среду, занимают большие площади и угрожают экологической катастрофой регионам. В то же время ПКГ могут служить источником углеводородного сырья для производства различных товарных продуктов.

Обзор способов переработки ПКГ показал, что в настоящее время не существует универсального способа, пригодного для переработки гудрона любого состава. Наилучшими из них является четвертая группа - комплексная переработка кислых гудронов. И при этом каждый способ имеет как достоинства, так и недостатки. Поэтому чаще используют комбинированный способ переработки.

Размещено на Allbest.ru