Свойства битумов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
В° и асфальта подают в испарители пере-давливанием. Давление в испарителях составляет 0,3-0,5 МПа, температуры низа - около 200 С. С низа испарителей выводятся потоки деасфальтизата и асфальта, с верха - бензина (узел регенерации бензина на схеме не показан). Для облегчения дальнейшей работы с асфальтом, который в этом варианте деасфальтизации имеет высокую температуру размягчения, его в случае использования в битумном производстве смешивают с гудроном.
Качество асфальтов, полученных деасфальтизацией гудрона пропаном и н-пентаном, различно. Так, пропановые асфальты менее вязки, чем это требуется для большинства сортов битумов (или их вязкость примерно соответствует требованиям на дорожные битумы), а бензиновые асфальты - более вязки. Поэтому при использовании в качестве компонентов сырья битумного производства асфальты деасфальтизации пропаном рекомендуется окислять воздухом, а асфальты деасфальтизации бензином смешивать с гудроном.
Двухступенчатая деасфальтизация пропаном. Деасфальтизация гудрона пропаном проводится иногда в две ступени iелью увеличения общего выхода деасфальтизата. Выход асфальта при этом уменьшается, а его температура размягчения повышается.
Сырьем колонны первой ступени деасфальтизации является гудрон, второй - асфальтовая фаза из первой колонны. Пропан подается в каждую колонну. Деасфальтизаты выводятся из колонн раздельно и подаются в независимые друг от друга линии регенерации растворителя.
Температура во второй ступени деасфальтизации поддерживается примерно на 10 С ниже температуры первой ступени. Это позволяет извлечь из асфальтовой фазы первой ступени дополнительное количество масляных углеводородов. Выход деасфальтизата второй ступени составляет 20-50 % выхода деасфальтизата первой ступени. Температура размягчения асфальта второй ступени на 20-30 С выше температуры размягчения асфальта первой ступени.
Меньшей температуре во второй ступени деасфальтизации соответствует и меньшее давление. Поэтому асфальтовая фаза из первой ступени не перекачивается, а передавливается.
В остальном работа по двухступенчатой схеме деасфальтизации не отличается от работы по одноступенчатой.
.3 Окисление воздухом
Окисление остатков нефтепереработки воздухом является основным процессом производства битумов в отечественной нефтеперерабатывающей промышленности. В то же время этот процесс в других отраслях нефтепереработки почти не применяется. Поэтому здесь основы процесса окисления рассматриваются подробно.
Основы процесса окисления воздухом. Процесс окисления органических соединений кислородом воздуха идет путем образования, последовательного превращения и гибели свободных радикалов.
Свободные радикалы могут образовываться из молекул исходных веществ при би- и тримолекулярном взаимодействии. Далее происходит последовательное превращение одних свободных радикалов в другие и образование продуктов реакции. Реакция заканчивается обрывом цепи последовательных превращений, представляющим собой, как правило, рекомбинацию радикалов.
Процесс ускоряется при введении в систему специальных веществ - инициаторов, легко образующих свободные радикалы. В качестве инициаторов обычно используют пероксиды. С другой стороны, для замедления процесса вводят добавки иного рода - ингибиторы, которые приводят к обрыву цепей. Наиболее распространенными ингибиторами являются соединения класса фенолов и аминов, а также серосодержащие соединения.
При окислении многокомпонентной системы наряду с реакциями окисления, характерными для индивидуальных углеводородов, протекают различные перекрестные реакции продолжения и обрыва цепи. Вероятность практически бесконечных комбинаций элементарных стадий процесса окисления остатков перегонки нефти и возможность присутствия ингибиторов окисления, а также, присущий ингибиторам эффект синергизма не позволяют детально описать весь процесс.
Вместе с тем для решения многих задач приемлемо упрощенное представление, в соответствии с которым процесс окисления характеризуется следующими превращениями: углеводороды>смолы>асфальтены. Учитывая специфическую роль этих групп, составляющих битум, можно задать условия получения и предсказать свойства получающихся битумов.
Распределение кислорода в реакциях окисления. Взаимодействующий с нефтяным сырьем кислород воздуха расходуется в различных реакциях окисления. Часть кислорода образует воду и диоксид углерода, остальное количество химически связывается компонентами сырья; содержание кислорода в битуме составляет 1-2% (масс).
Распределение кислорода между битумом и газом зависит от температуры окисления и природы сырья. При повышении температуры процесса и уменьшении ароматизованности гудрона количество кислорода в окисленном битуме уменьшается. Распределение кислорода в различных реакциях окисления подробно изучено Д. Гоппелем и Д. Кнотнерусом.
Схемы и режимы процесса окисления. Процесс окисления остаточных фракций нефти воздухом в промышленной практике осуществляется в аппаратах разного типа: кубах периодического действия, трубчатых змеевиковых реакторах и пустотелых колоннах непрерывного действия. Особенности окисления в этих аппаратах рассматриваются ниже.
Окисление в кубе. Окисление в кубе - пустотелом цилиндрическом аппарате с небольшой величиной отношения высоты рабочей зоны к диаметру (обычно около 1,5) - осуществляют в отечественно