Создание научных основ технологии переработки нефтяных шламов с получением модифицированных битумов - Диссертация

Глава 1. Аналитический обзор 1.1 Тяжелые нефтяные остатки и их химический состав 1.2 Нефтяные битумы 1.3 Окисление ТНО в битумы 1.4 Структура и строение углей 1.5 Твёрдое бытовое топливо 1.6 Проблема утилизации нефтешламов 1.7 Выводы по главе Глава 2. Экспериментальная часть 2.1 Характеристика объектов исследования 2.2 Методики проведения анализов 2.3 Стендовая установка окисления нефтяных шламов Глава 3. Результаты и их обсуждение 3.1 Закономерности процесса переработки нефтяных шламов с получением модифицированных битумов 3.2 Получение связующего для бытового топлива 3.3 Установка переработки нефтяных шламов с получением модифицированных битумов и связующих для бытового твёрдого топлива Заключение Список литературы Введение Снижение запасов и объемов добычи нефти во многих нефтеперерабатывающих регионах мира, в том числе и российских, вызывает необходимость вовлечения в хозяйственный оборот альтернативных источников углеводородного сырья. В первую очередь - это твердые полезные ископаемые (бурый уголь, горючие сланцы и др.), а также отходы производственного и бытового происхождения (нефтяные шламы, кислые гудроны, резиновая крошка из отработанных автопокрышек). В настоящее время в развитии производства исключительную роль играют топливно-энергетические ресурсы, определяющие конкурентоспособность выпускаемой продукции. В условиях постепенного истощения природных запасов нефти и заметной тенденции удорожания стоимости нефтепродуктов, актуален поиск альтернативных источников энергии. Так как в нефтешламах содержится значительное количество органических фракций, то такой источник сырья является перспективным в процессе получения модифицированных битумов и связующих для бытового твердого топлива. Создание научных основ технологии, позволяющей эффективно перерабатывать нефтешламы с получением продукции высокой добавленной стоимости, безусловно актуально. Диссертация выполнялась в рамках государственного контракта № 16.525.11.5009 шифр 2011-2.5-525-027-006 по теме Разработка инновационных технологий и комплекса оборудования для переработки многотоннажных накоплений кислых гудронов и нефтешламов с целью минимизации загрязнения окружающей среды. Изучение физико-химических свойств нефтяных шламов различной природы и состава, бурых углей Канско-Ачинского и Подмосковного бассейнов. 2. Модифицирование полученных битумов экономически целесообразными способами. 4. Предложен способ получения дорожных битумов марки БНД 60/90 из нефтяных шламов с добавлением следующих модификаторов: резиновой крошки в количестве 5 % по массе или битума-компаунда, полученного более длительным окислением нефтешлама, в количестве 25% по массе. 3. Найдены оптимальные соотношения компонентов сырьевой смеси, обеспечивающие при брикетировании получение нефтеугольных брикетов, соответствующих по техническим характеристикам требованиям нормативных показателей: для брикетов из Канско-Ачинского угля соотношение уголь: связующее составляет 4: 1, для брикетов из Подмосковного угля аналогичное соотношение составляет 3: 1. нефтяной шлам модифицированный битум 4. Исследована зависимость прочности образующихся нефтеугольных брикетов от времени термообработки, на основании которой установлено минимальное время термообработки брикета при температуре 230 ?С, которое составило 2,5 часа. Глава 1. Аналитический обзор 1.1 Тяжелые нефтяные остатки и их химический состав Тяжелые нефтяные остатки (ТНО) представляют собой твердые, вязкопластичные или жидкие продукты переработки нефти. По химическому составу ТНО представляет сложную органическую смесь высокомолекулярных соединений углеводородного и неуглеводородного состава, в которые, наряду с углеродом и водородом, входят гетероатомы (O,S,N), а так же металлы (Fe, Mg, Ni, V, Cr, Cu, и др.) [1] Специфика нефтяных остатков заключается в том, что в них сконцентрированы и углеводородные и гетероатомные соединения, имеющие те же углеродные каркасы, что и у нефтяных компонентов, входящих в исходную нефть. Они образуются из ограниченного числа биогенетических предшественников и сходных между собой скелетами молекул-предшественников, либо продуктами их трансформации. Однако при изменении условий система перестаёт быть стабильной и начинают выделяться асфальтеновые вещества, содержащие смолистые фракции. Мальтены же, в свою очередь, разделяются на масла и смолы. К маслам принято относить парафино-нафтеновые соединения (ПНС), моноциклоароматические соединения (МЦАС), бициклоароматические соединения (БЦАС). Последние представляют собой соединения из 4-5 конденсируемых колец с алкильными заместителями (рисунок 1) [2-3]. МЦАС представлены гибридными структурами, содержащими одно ароматическое кольцо, сопряженное 3-4 нафтеновыми кольцами (рисунок 2). Молекулы также представляют собой систему из 5-6 конденсированных колец, из которых 2-ароматические, а остальные кольца - гидроароматические [4]. Асфальтены являются наиболее высокомолекулярной фракцией ТНО. Методы интегрального и рентгеноструктурного анализа позволяют определить пар