Интенсификация производства получения дорожных битумов из остатков газоконденсатных месторождений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казахстанский инженерно-педагогичесский университет Дружбы народов

Интенсификация производства получения дорожных битумов из остатков газоконденсатных месторождений

Карабаев Ж.А, Ханходжаев Ш.

В настоящее время в связи с принятием решения по строительству автомобильной магистрали, которая будет связывать западный и восточный регионы Республики Казахстан значительно возрастает спрос на дорожные битумы. Большинство нефтей добываемых и перерабатываемых в Казахстане являются малопригодным сырьем для получения из их остатков высококачественных битумов. Нефти ряда месторождений являются в определенной степени подходящим сырьем для получения битумов, которые лишь частично могут покрыть потребности в сырье для получения нефтяных дорожных битумах [1].

Известно [2,3,4], что наличие в нефтяных и газоконденсатных остатках высокомолекулярных соединений обусловливает значительные межмолекулярные взаимодействия и образование надмолекулярных структур в них при обычных температурах. Поэтому, регулируя межмолекулярные взаимодействия соединений, сосредоточенных в нефтяных битумах, можно управлять их вяжущими свойствами.

Вяжущие свойства битумов, представляющих собой дисперсные системы, зависят от химического состава дисперсионной среды, от природы, а также размера элемента структуры дисперсной фазы. В связи с этим регулирование размеров сложных структурных единиц (ССЕ) - радиуса ядра и толщины сольватной оболочки - под действием различных внешних факторов (технологических добавок, механических воздействий, скорости нагрева и охлаждения и др.) является эффективным и перспективным методом интенсификации производства.

При переработке сырой нефти и газоконденсата 70-80% суммарной серы и сернистых соединений в нефтях и газоконденсатах переходит в остатки, при сжигании которых сера в виде кислородсодержащих соединений попадает в атмосферу. По некоторым данным в странах СНГ выбросы серосодержащего газа только при сжигании мазутов с содержанием серы около 3% составляют 8-10 млн. т/год [5]. Таким образом, глубокая переработка и утилизация газоконденсатных остатков представляет собой актуальную задачу.

В настоящее время на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах Казахстана и некоторых стран СНГ остатки переработки стабильного конденсата Карачаганагского, Жанажолского газоконденсатного месторождения - высокосернистые мазуты в основном используют в качестве котельного топлива без специальной обработки. Выбросы в атмосферу при сжигании такого топлива наносят экологии региона значительный вред главным образом из-за содержащихся в составе продуктов сгорания мазута серосодержащих соединений.

Цель настоящего исследования - возможность углубленной переработки мазута с Жанажолского газоперерабатывающего завода (ГПЗ) для получения битумов различных марок. Ранее проведенные исследования показали непригодность этого мазута для производства битумов.

Фракционный состав мазутов определяли на лабораторной установке с использованием колбы Мановяна. Глубоковакуумная (при остаточном давлении 40-70 Па) перегонка показала, что содержание в них фракций до 350°С колеблется от 17 до 25%, фракции н.к. - 380°С - от 35 до 50%, фракции 380- 400°С - от 20 до 25%, фракции 400-450°С - от 15 до 25%, фракции >500°С - от 5 до 20% (об.).

Таким образом, содержание светлых дистиллятов в мазутах значительно и составляет в среднем 20% (об.), потенциальное содержание фракции >500°С - сырья для производства битумов - в среднем 10% (об.).

Традиционным сырьем для производства битумов являются тяжелые остатки переработки нефтей нафтенового или нафтено-ароматического основания с высоким содержанием смолисто - асфальтеновых веществ. Исследованные же мазут и его фракций существенно отличаются от такого сырья (таблица 1). Они характеризуются низким содержанием смолисто - асфальтеновых веществ и не соответствуют требованиям, предъявляемым к сырью для производства битумов по традиционной схеме. Поэтому нами рассмотрены следующие варианты получения битумов: компаундирование тяжелых остатков атмосферной и вакуумной перегонки стабильного конденсата с тяжелыми высокоароматизованными остатками переработки тяжелых нефтей и последующее окисление смеси; окисление мазута и последующая вакуумная перегонка продуктов его окисления; модифицирование мазута нетрадиционными методами обработки.

Таблица 1. Характеристика мазута, используемого окислению в лабораторных условиях

В качестве тяжелых нефтяных остатков использовали: остаток висбрекинга сернистой нефти с ТОО «ПКОП», фракцию >420°С каталитического крекинга АО «ПНХЗ»; экстракт селективной очистки остаточного масляного сырья; гудрон с установки АВТ Атырауского НПЗ; деасфальтизат пропановой очистки масляного сырья; вакуумный дистиллят - сырье каталитического крекинга. Смеси мазута с этими остатками готовили в соотношении 4-5:1. Затем их подвергали либо окислению кислородом воздуха, либо вакуумной перегонке с последующим окислением полученного остатка. конденсат месторождение мазут окисление

Окисление проводили на лабораторной установке при температуре 250°С. Расход воздуха составлял 1-1,5 л/мин. Полученные по этой технологии битумы не обладали требуемыми трещиностойкостью и эластичностью. Для улучшения этих свойств необходимо увеличить в компаунде долю структурообразующих элементов из остатка, но это приведет к значительной зависимости производства от привозного сырья и удорожанию продукта.

Окисление мазута с последующей вакуумной перегонкой также не дало существенных результатов, поскольку окисление парафиновых углеводородов в таких условиях малоэффективно и полученные битумы характеризуются высокой температурой хрупкости.

Модифицирование мазута нетрадиционными методами проводили в аппарате интенсивного перемешивания с вихревым слоем. При обработке в зависимости от ее продолжительности и температуры значительно изменяются вязкость (уменьшается), фракционный и групповой химический составы мазута. Так, после выдерживания мазута в аппарате при 320°С в течение 10 с содержание в нем асфальтенов (структурообразующих элементов битумов) увеличилось с 1,4 (исходное) до 7,2%.

После введения в мазут элементной серы и интенсивного перемешивания при 140°С до образования однородного раствора с дальнейшей обработкой в условиях электромагнитного поля получен модифицированный мазут, остаток вакуумной перегонки которого, выкипающий выше 500°С, содержит 17% (масс.) асфальтенов.

С целью улучшению эксплуатационных характеристик, полученных нами образцов битума, улучшения адгезионных свойств (связывание частиц минеральных материалов), использовалось поверхностно-активное вещество «Госсфлок», полученное из гудрона дистилляции жирных кислот хлопкового масла (госсиполовая смола) [6].

Полученный нами битум, как показали исследования, по товарным характеристикам приблизительно соответствует дорожному битуму марки БНД 200/300 по ГОСТу 22245-90. Характеристика битума, полученного окислением модифицированного мазута приведена в таблице 2.

Таблице 2. Характеристика битума, полученного окислением модифицированного мазута.

Из полученных данных следует, что изменяя условия предварительной обработки мазута и глубину последующей вакуумной перегонки, можно получить битумы более высокой теплостойкости. Были получены исходные образцы тяжелых нефтяных остатков близкие к оптимальным значениям по содержанию асфальтенов, а также смол и масел.

Таким образом, использования нетрадиционной технологии, регулирование размеров сложных структурных единиц (ССЕ) - радиуса ядра и толщины сольватной оболочки - под действием различных внешних факторов является эффективным и перспективным методом интенсификации производства битумов на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах.

Список литературы

1. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти: Ч.ІІ. Деструктивные процессы. - М.: «КолосС», 2008. 334 с.

2. Омаралиев Т.О. Специальная технология производства топлив из нефти и газа. Астана.: Foliant. 2005.- 294 с

3. Ахметов С.А. Химия и технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Билим, 2002.- 249 с.

4. Сериков Т.П., Хайрутдинов, Кутьин Ю.А., Оразова Г.А., Тазабекова И.М. Вариант переработки нефти месторождения Караарна// Нефть и газ. 2008.№ 3. С. 55-58.

5. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. В 5 т. Характеристика месторождений. Принципы оценки ресурсов.-Алматы: «Гылым», 2001. 337 с.

6. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983. 187 с.

Аннотация

Битумны? ?р т?рлі маркалырын алу ма?сатында Жанажол газ ??деу зауытыны? мазутын тере? о?деу м?мкіндігі зерттелген.

The possibility of deep processing of oil with Zhanazhol gas processing plant (GPP) for obtainingvarious grades of bitumen.

Размещено на Allbest.ru