WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

2 0 0,05 0,0 0,05 0,Концентрация ПАВ, мас.% Концентрация ПАВ, мас.% а б Рис. 3. Влияние концентрации ПАВ различных классов на температуру размягчения по КиШ (а) и пенетрацию при 25°С (б) окисленного битума:

1 – Амины алифатические; 2 – Волгонат; 3 – Дипроксамин-6 5 5 4 4 0 00, 0 5 0, 1 0 0,0 5 0,К о н ц е н т р а ц и я П А В, м а с. % Конце нт ра ция ПАВ, ма с.% Концентрация ПАВ, мас.% Концентрация ПАВ, мас.% а б Рис. 4. Влияние концентрации катионных ПАВ на температуру размягчения по КиШ (а) и пенетрацию при 25°С (б) окисленного битума:

1 – Алкамон ОС-2; 2 – Оксимид, n=m=3; 3 – Оксимид, n=7, m=Интенсификация процесса окисления нефтяных остатков в присутствии катионных ПАВ позволяет проводить процесс в более "мягких" условиях, а именно, при уменьшенном удельном расходе воздуха, сокращенной по КиШ, C Температура размягчения Пенетрация при 25C, 0,мм по КиШ, oC по КиШ, С Температура размягчения Пенетрация при оС, 0,мм Температура размягчения Пенетрация при 25C, 0,мм продолжительности или пониженной температуре окисления. Влияние наличия в исходном сырье 0,05 мас.% "Аминов алифатических" на технологические параметры процесса отражено в табл. 1.

Как видно из в табл. 1, в случае использования данного поверхностноактивного вещества в качестве активирующей добавки можно получать окисленный битум, температура размягчения которого по КиШ равна 53°С при уменьшенном на 15% расходе воздуха (с 1,5 до 1,28 л/мин). Кроме того, применение данного ПАВ позволяет снизить температуру проведения процесса почти на 10°С. Присутствие в исходном сырье 0,05 мас.% "Аминов алифатических", дает возможность сократить продолжительность процесса окисления от 240 до 210 мин.

На рис. 5 показано влияние концентрации ПАВ "Амины алифатические" в исходном сырье на содержание кислорода в отходящих газах окисления.

Использование данного поверхностно-активного вещества приводит к снижению количества кислорода в газах окисления с 3 до 1,5 – 2 об.%.

Известно, что увеличение удельной поверхности контакта фаз газ:жидкость приводит к ускорению протекания процесса, в связи с чем было изучено влияние ПАВ "Амины алифатические" на процесс получения окисленного битума при различной организации воздушного потока (табл. 2).

Установлено что, добавление к сырью оптимального количества ПАВ с одновременным диспергированием воздушного потока оказывает дополнительное положительное воздействие на исследуемый процесс.

В реальных условиях производства могут возникать ситуации, когда исходное сырье, модифицированное катионным поверхностно-активным веществом, используется по истечении определенного времени. В связи с этим были выполнены исследования по изучению влияния продолжительности хранения сырьевой смеси, содержащей ПАВ, на эффективность процесса получения битумов.

Таблица Влияние присутствия в исходном сырье ПАВ "Амины алифатические" на технологические параметры процесса получения окисленных битумов Температура Продолжительность Технологи- Расход проведения окисления, мин ческий воздуха, л/мин процесса, °С параметр 1,28 1,5 225 240 250 180 210 Температура размягчения 53/49* 59/53 48 54 59/53 37 48 56/по КиШ,°С Пенетрация при 25°С, 44/53 26/39 65 38 26/39 90 69 32/ 0,1 мм Дуктильность 12/31 7/10 26 10 7/10 40 33 7/при 25°С, см *В знаменателе приведены показатели качества битума, окисленного без добавки ПАВ.

0 100 Время окисления, мин Рис. 5. Зависимость содержания кислорода в газах окисления от концентрации в сырье ПАВ "Амины алифатические" и времени окисления:

1 – "базовый" вариант; 2 – 0,03 мас.%; 3 – 0,05 мас.% Содержание кислорода, об.% Таблица Влияние механического диспергирования воздушного потока на показатели качества окисленного битума, полученного в присутствии ПАВ “Амины алифатические” Частота оборотов мешалки, об/мин 0 Присутствие ПАВ в сырье есть нет есть нет 74 63 97 Температура размягчения по КиШ, °С 19 26 4 Пенетрация при 25°С, 0,1 мм 3 10 2 Дуктильность при 25°С, см Индекс пенетрации 1,29 0,14 1,55 1,Установлено, что из сырьевой смеси, хранившейся при комнатной температуре в течение 25 суток, получается менее окисленный битум (табл.

3). Однако вводимое в исходное сырье ПАВ "Амины алифатические" сохраняет свои интенсифицирующие свойства даже при длительном хранении сырьевой смеси.

Наряду с окисленными битумами, в качестве связующего для приготовления асфальтобетонных смесей могут применяться остаточные битумы, представляющие собой или высококонденсированные остатки от перегонки нефти, или продукт деасфальтизации гудрона пропаном – асфальт.

Производимые в ООО "ЛУКОЙЛ – Пермнефтеоргсинтез" гудроны и асфальты не удовлетворяют по своим показателям требованиям к дорожным битумам и поэтому предварительно подвергаются окислению кислородом воздуха при повышенных температурах. Другим способом их переработки является получение компаундированных битумов на основе окисленных и остаточных нефтепродуктов. Использование в качестве компонента битумов, окисленных в присутствии катионного ПАВ "Амины алифатические", позволяет получать компаундированные битумы с улучшенными пластическими свойствами (табл. 4). Однако поскольку в этом случае Таблица Влияние срока хранения сырьевой смеси на эффективность влияния добавки ПАВ “Амины алифатические” в процессе получения окисленного битума Срок хранения, сут 0 Присутствие ПАВ в сырье есть нет есть нет Температура размягчения по КиШ, °С 74 64 Пенетрация при 25°С, 0,1 мм 19 17 Дуктильность при 25°С, см 3 6 Индекс пенетрации 1,29 0,14 -0,46 -1,Таблица Основные характеристики компаундированных битумов Содержание Температура Пенетрация асфальта в Дуктильность Индекс размягчения компаунде, при 25°С, при 25°С, см пенетрации мас.% по КиШ, °С 0,1 мм на сырье Окисленный битум получен без использования ПАВ 0 47,5 44 32 -2,10 46,5 48 62 -2,20 45,0 55 Более 100 -2,Окисленный битум получен с использованием ПАВ 0 47,0 52 59,5 -1,10 46,0 56 Более 100 -2,15 44,0 61 Более 100 -2,20 43,5 64 Более 100 -2,30 41,0 77 Более 100 -2,разжижающее действие асфальта более выражено, то его содержание в смеси не должно превышать 10 мас.%.

С помощью жидкостной хроматографии было исследовано изменение группового углеводородного состава образцов битума в зависимости от содержания поверхностно-активной добавки. В результате использования катионного ПАВ "Амины алифатические" в битуме увеличивается доля средних ароматических и парафино-нафтеновых углеводородов, повышается содержание асфальтенов, снижается концентрация тяжелых и легких ароматических, а также смол (табл. 5 и 6).

Таблица Влияние ПАВ "Амины алифатические" на соотношение основных компонентов окисленного битума и его показатели качества Концентрация ПАВ, мас.% на сырье 0 0,Соотношение масла : асфальтены 2,93 1,Соотношение асфальтены : смолы 0,58 1,48 Температура размягчения по КиШ, °С 54 Пенетрация при 25°С, 0,1 мм Более 100 Более Дуктильность при 25°С, см Индекс пенетрации -1,54 -0,В пятой главе представлены результаты опытно-промышленных испытаний использования ПАВ "Амины алифатические" в качестве активирующей добавки к исходному сырью при производстве окисленных битумов. Статистическая оценка влияния добавок данного ПАВ на параметры проведения процесса и характеристики получаемого окисленного битума приведены в табл. 7.

Согласно полученным данным, введение в исходное сырье поверхностно-активного вещества "Амины алифатические" приводит к сокращению расхода воздуха практически на 7,5%, снижению температуры Таблица Групповой углеводородный состав битумов, полученных без использования и в присутствии ПАВ “Амины алифатические” Содержание групп углеводородов, мас.% Наименование групп Битум, полученный без Битум, полученный с углеводородов использования ПАВ использованием ПАВ Парафино-нафтеновые 3,4 9,Легкие 11,9 6,ароматические Средние 6,8 12,ароматические Тяжелые 29,4 23,ароматические Смолы 30,4 19,Асфальтены 17,6 28,Карбены и 0,5 1,карбоиды процесса на 7С и понижению пенетрации получаемого битума от 115 до 0,1 мм, что свидетельствует о достижении более глубокой степени окисления.

Благодаря снижению температуры проведения процесса количество воды, необходимой для охлаждения окисленного битума до температуры налива, сокращается на 3,7%. За счет уменьшения нагрузки на воздушные компрессоры снижается потребление электроэнергии приблизительно на 6,7%.

Таблица Статистическая оценка влияния добавок ПАВ "Амины алифатические" в исходное сырье на параметры проведения процесса и характеристики получаемого окисленного битума Параметры процесса Расход воздуха, Температура Пенетрация окисления м3/ч окисления, С битума, 0,1 мм Присутствие ПАВ в нет есть нет есть нет есть сырье Среднее значение 1724,19 1594,58 243,65 236,96 115,13 97,Стандартное 201,61 120,54 10,52 6,68 23,78 22,отклонение Стандартная ошибка 36,21 24,60 1,89 1,36 4,17 4,t-критерий 2,78 2,71 2,Статистическая 0,0074 0,0089 0,значимость Разность значений, % от "базового" 7,5 2,7 15,варианта ВЫВОДЫ 1. Исследовано влияние добавок поверхностно-активных веществ на процесс получения окисленных битумов. Установлено, что интенсифицирующее воздействие оказывают катионоактивные ПАВ, в частности, "Амины алифатические" при оптимальной концентрации в исходном сырье 0,мас.%.

2. ПАВ "Амины алифатические" начинает разлагаться при температуре выше 175С, в связи с чем выдвинута гипотеза, согласно которой образующиеся при этом свободные радикалы участвуют в реакциях окисления. В результате в битуме увеличивается соотношение асфальтены : смолы и уменьшается соотношение масла : асфальтены, то есть происходит более интенсивное окисление нефтяных остатков.

3. Экспериментами, проведенными на лабораторной установке, показана эффективность использования ПАВ "Амины алифатические" в качестве интенсифицирующей добавки, вызывающей увеличение степени окисления битумов. В этом случае при всех прочих равных условиях можно получать более окисленный битум, или сократить продолжительность проведения процесса на 12,5 %, или уменьшить расход воздуха на 15 %, или снизить температуру окисления с 250 до 240С. Установлено, что применение поверхностно-активного вещества "Амины алифатические" эффективно при различной организации воздушного потока и вызывает снижение содержания кислорода в отходящих газах окисления с 3 до 1,5 об.%.

4. Активирующие свойства "Аминов алифатических" сохраняются при длительном хранении приготовленной сырьевой смеси. На основе битумов, окисленных в их присутствии, можно получить компаундированные битумы с лучшим сочетанием эксплуатационных характеристик.

5. Результаты лабораторных исследований по интенсификации процесса получения окисленных битумов за счет введения в исходное сырье поверхностно-активных веществ были подтверждены в ходе опытнопромышленных испытаний на установке получения окисленных битумов 19-10 ООО "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез". Подтверждено, что катионное ПАВ, в частности, "Амины алифатические", оказывает интенсифицирующее воздействие на процесс окисления нефтяных остатков. Полученный битум обладает улучшенными показателями качества, при этом снижается почти на 7% расход воздуха и на 7С температура проведения процесса.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Изучение влияния состава сырья на свойства окисленных битумов / А.Ю. Пустынников, Е.В. Вахрушева, В.В. Токарев, А.Н. Нечаев // Перспективы развития естественных наук на Западном Урале : Тез. докл.

междунар. конф. / ПГТУ. – Пермь, 1996. – С.73-77.

2. Использование ПАВ в процессе получения окисленных битумов / А.Ю. Пустынников, В.Г. Рябов, Л.Г. Тархов // Перспективы развития естественных наук на Западном Урале : Тез. докл. Междунар. конф. / ПГТУ.

– Пермь, 1996. – С.69-71.

3. Исследование влияния ПАВ на процесс получения окисленного битума / А.Ю. Пустынников, В.Г. Рябов, Л.Г. Тархов, В.И. Кузьмин // Перспективные химические технологии и материалы : Тез. докл. Междунар.

науч.-техн. конф. / ПГТУ. – Пермь, 1997. – С.75.

4. Влияние ПАВ различных классов на динамическую вязкость гудрона / А.Ю. Пустынников, В.Г. Рябов, А.В. Кудинов // Наука и технология углеводородных дисперсных систем : 1-й Междунар. симпозиум / ГАНГ им И.М. Губкина. – М., 1997. – С.59.

5. Влияние ПАВ на динамическую вязкость гудрона / А.Ю.

Пустынников, А.В. Кудинов, К.В. Федотов // Химия и химическая технология : Тез. докл. науч.-техн. конф. / ПГТУ. – Пермь, 1998. – С.53-54.

6. Изучение свойств гудрона как дисперсной системы с целью определения метода подбора ПАВ для интенсификации процессов его переработки / А.Ю. Пустынников, В.Г. Рябов, А.В. Кудинов, В.В. Маковский // Химия и химическая технология : Тез. докл. науч.-тех. конф. / ПГТУ. – Пермь, 1998. – С.54-55.

7. Влияние поверхностно-активных веществ на процесс получения окисленного битума / А.Ю. Пустынников, В.Г. Рябов, Л.Г. Тархов, В.И.

Кузьмин // Перспективные химические технологии и материалы : Сб. ст.

Междунар. науч.-техн. конф. / ПГТУ. – Пермь, 1998. – С.148-153.

8. Использование ПАВ в процессе получения окисленных битумов / А.Ю. Пустынников, Дюг К.Н. // МКХТ-98 : Тез. докл. XII Междунар. конф.

молодых ученых по химии и хим. технологии / РХТУ им. Д.И. Менделеева. – М., 1998. – С. 82-83.

9. Пат. 2115691 РФ, МПК6 С 10 С 3/04. Способ получения окисленного битума / В.П. Баженов, В.М. Шуверов, В.Г. Рябов, В.И. Кузьмин, А.Ю.

Пустынников, Л.Г. Тархов, Ш.М. Юнусов, М.А. Аликин (РФ). №97103395/04; Заявлено 06.03.97; Опубл. 20.07.98.

10. Изучение реологических свойств гудрона с добавками поверхностноактивных веществ различных классов / А.Ю. Пустынников, С.А. Ознобищев // Химическая промышленность: современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономики : Тез. докл. межрегион. науч.-техн. конф., посвящ.

25-летию Дзержинского филиала НГТУ / Дзержинский филиал НГТУ. – Дзержинск, 1999. – С.53-54.

11. Пат. 2132353 РФ, МПК6 С 10 С 3/04. Способ получения окисленного битума / В.И. Кузьмин, В.П. Баженов, В.М. Шуверов, В.Г. Рябов, А.Ю.

Пустынников, М.А. Аликин, Ш.М. Юнусов (РФ). - №98108853/04; Заявлено 05.05.98; Опубл. 27.06.99.

12. Вовлечение затемненного продукта (слопа) в производство нефтяных битумов / А.Ю. Пустынников, М.Ю. Леонтьев, Е.В. Вахрушева // Проблемы химии и экологии : Тез. докл. обл. конф. молодых ученых и студентов / ПГТУ. – Пермь, 2000. – С.23.

13. Использование модификаторов сырья на основе ПАВ при производстве нефтяных окисленных битумов / А.Ю. Пустынников, В.Г.

Рябов // Химия, химическая технология, охрана окружающей среды :

Материалы конф. / ПГТУ. – Пермь, 2000. – С.94-99.

14. Влияние ПАВ на структурно-механические свойства гудрона / А.Ю.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»