Одержання бітумів на основі залишків переробки парафінистих нафт

Abstract

Дисертація присвячена розробленню основ технології одержання дорожніх бітумів на основі залишків переробки парафінистих нафт. У роботі описано залежності основних властивостей гудрону, одержаного при переробці парафінистих нафт, від його групового складу та розроблено трикутні діаграми, які описують ці залежності. Вивчено основні закономірності процесів окиснення, деасфальтизації та вісбрекінгу, які спричиняють зміну групового складу парафінистого гудрону, та встановлено, що застосування цих методів не дає можливості одержати дорожній бітум. Вивчено процес модифікування бітуму на основі залишків переробки парафінистих нафт побічними продуктами та відходами нафтопереробки (важка смола піролізу, елементна сірка, високосірчистий залишок, кислий гудрон, екстракт селективної очистки), полімерами (нафтополімерні смоли, поліетилен) та промисловими модифікаторами (Elvaloy 4170 та Butonal NS 198). Встановлено, що одночасне використання 20 % високосірчистого залишку та 5 % темної нафтополімерної смоли в процесі сумісного окиснення з парафінистим гудроном дає можливість одержати дорожній бітум марки БНД 60/90 за ДСТУ 4044-2001. Розроблено основи технології процесу одержання бітуму на основі залишків переробки парафінистих нафт. Диссертация посвящена разработке основ технологии получения дорожных битумов с использованием в качестве сырья остатков переработки парафинистых нефтей.В работе описаны зависимости основных свойств гудрона, полученного при переработке парафинистых нефтей, от его группового состава. Для этого произведено разделение гудрона на группы компонентов (асфальтены, смолы, масла) и изучены свойства бинарных и трёхкомпонентных модельных смесей, полученных смешением этих компонентов. На основании проведенных исследований созданы треугольные диаграммы зависимости свойств гудрона от его группового состава. Установлено, что методом прямого смешивания компонентов гудрона без изменения их структуры и свойств получить дорожный битум невозможно. Изучены основные закономерности технологических процессов, в результате которых происходит изменение соотношения и свойств групп компонентов, которые входят в состав битума, а именно: окисление гудрона, висбрекинг гудрона с последующим окислением остатка, деасфальтизация битума. Установлено, что в результате окисления повышается содержание в битуме асфальтенов и смол, а количество масляных компонентов снижается. Это приводит к повышению твёрдости и тугоплавкости битумов. Показано, что битумы, полученные окислением остатка висбрекинга парафинистого гудрона, характеризуются более высокой температурой размягчения и более низкой пенетрацией по сравнению с обыкновенным окисленным битумом. С помощью данного метода удаётся получить битум, удовлетворяющий требованиям к дорожным битумам за исключением дуктильности. Изучен процесс получения битума на основе парафинистого сырья с использованием побочных продуктов и отходов нефтепереработки (тяжёлой смолы пиролиза, елементарной серы, экстракта селективной очистки масляных дистиллятов, остатка переработки высокосернистой орховицкой нефти, нейтрализованного кислого гудрона). Установлены основные закономерности процесса модификации битума, полученного окислением парафинистого гудрона, полимерными модификаторами (нефтеполимерными смолами, полиэтиленом), а также промышленными модификаторами (Elvaloy 4170 и Butonal NS 198). Показано, что каждый из указанных выше модификаторов по отдельности улучшает один или два показателя качества битума, но не даёт возможности обеспечить весь требуемый комплекс свойств. Установлено, что в результате комплексной модификации битума, полученного на основе парафинистого гудрона, высокосернистым остатком в количестве 20 % масс. и тёмной нефтеполимерной смолой в количестве 5 % масс. можно получить дорожный битум марки БНД 60/90 согласно ДСТУ 4044-2001. Предложена технологическая схема установки получения дорожного битума на основе парафинистых остатков. Рассчитан материальный баланс, составлена технологическая карта процесса.The work deals with the development of technological basis of road bitumen production based on paraffin oil residuals. The dependence of tar properties obtained during paraffin oil processing on its group composition has been described. The triangular diagrams which describe the mentioned dependencies have been developed. The main regularities of oxidation, deasphalting and visbreaking which cause changes in group composition of the paraffin tar have been examined. It has been established that road bitumen can not be obtained via above-mentioned methods. Bitumen based on paraffin oil residuals was modified by oil refinery side-products and wastes (pyrolysis heavy resin, elemental sulphur, high-sulphuric residual, acid tar, selective purification extract), polymers (petroleum resins, polyethylene), as well as by industrial modifiers (Elvaloy 4170 and Buonal NS 198). Using 20% of high-sulphuric residual and 5% of dark petroleum resin during joint oxidation with paraffin tar it is possible to produce the road tar of BND 60/90 type in accordance with DSTU 4044-2001. The technological bases of bitumen produced on paraffin oil residuals have been developed.