Получение остаточного битума и судового топлива из мазута установки атмосферной перегонки нефти
Автор: Байгузина Ю.А., Иванова А.В., Евдокимова Н.Г.
Журнал: Теория и практика современной науки @modern-j
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 6 (24), 2017 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматривается вопрос получения остаточного битума и судового топлива вакуумной перегонкой мазута Сахалинских нефтей. Проведен анализ физико-химических свойств, полученных при вакуумной перегонки фракций. Установлены оптимальные условия проведения процесса вакуумной перегонки с целью получения остаточного битума и судового топлива.
Мазут, вакуумная перегонка, остаток вакуумной перегонки, остаточный битум, судовое топливо
Короткий адрес: https://sciup.org/140271950
IDR: 140271950
Obtaining of the residual bitumen and ship fuel from the oil mine of the installation of the atmospheric oil refrigeration
The paper considers the issue of obtaining residual bitumen and ship fuel by vacuum distillation of Sakhalin crude oil. The analysis of physicochemical properties of fractions obtained during vacuum distillation is carried out. The optimal conditions for carrying out the vacuum distillation process are established in order to obtain residual bitumen and marine fuel.
Текст научной статьи Получение остаточного битума и судового топлива из мазута установки атмосферной перегонки нефти
Вакуумная перегонка предназначена для отбора от мазута масляных дистиллятов на НПЗ топливно-масляного профиля, или широкой масляной фракции (вакуумного газойля) на НПЗ топливного профиля [1]. Остатком вакуумной перегонки является гудрон, который может быть использован как остаточный битум.
Для производства остаточных битумов большое значение имеет содержание в нефти твердого парафина. По имеющимся данным, при его содержании в нефти более 6 % нельзя получить остаточный битум, отвечающий нормам стандарта [2]. Производство остаточных битумов, широко распространенное за рубежом, в России пока не получило значительного развития, производить высококачественные битумы этим способом можно только из отборной, высокосмолистой тяжелой нефти. Россия располагает очень большими ресурсами высоковязких нефтей (вязкость более 30 МПа^с). Производство таких битумов требует почти в два раза меньших затрат, чем их получение другими способами, однако технология их производства предъявляет очень высокие требования к качеству сырья и работе вакуумного блока разгонки нефти [3]. Необходимо отметить, что долговечность дорожных покрытий на основе остаточных и окисленных битумов примерно одинаковая [4].
На о. Сахалин на мин-НПЗ перерабатываются смолистые нефти, которые могут быть использованы для производства остаточных битумов как вяжущих для асфальтобетонных покрытий и судового топлива, столь необходимого для судов.
Целью работы стало проведение вакуумной перегонки мазута Сахалинских нефтей, анализ свойств полученных образцов и вакуумного газойля на предмет соответствия их требованиям ГОСТ на остаточный битум и судовое топливо.
В качестве сырья использовали мазут с температурой вспышки 107 оС, условной вязкостью 325 оУВ.
В результате проведения вакуумных перегонок мазута с получением вакуумного газойля с концом кипения 450, 500 и 550 оС при глубине вакуума 0,5 мм. рт. ст. и гудрона (остаточного битума) были определены материальные балансы процессов. В таблице 1 представлены материальные балансы процессов вакуумной перегонки мазута, а в таблице 2 физикохимические свойства остатков вакуумной перегонки.
Таблица 1 - Материальные балансы вакуумной перегонки мазута
|
Остаток с температурой кипения более, ° С |
Загрузка, г |
Количество сырья, % масс. |
Выход дистиллята, % масс. |
Выход остатка, % масс. |
Потери, % масс. |
|
450 |
950 |
100 |
36,3 |
59,5 |
4,2 |
|
500 |
950 |
100 |
57,9 |
38,9 |
3,2 |
|
550 |
930 |
100 |
70,4 |
25,3 |
4,3 |
Таблица 2 – Физико-химические свойства остатков, полученных после вакуумной перегонки мазута
|
Остаток вакуумной перегонки с температурой начала кипения более, оС |
|||
|
Наименование показателя |
450 |
500 |
550 |
|
Температура размягчения, °С |
31 |
40 |
49 |
|
Глубина проникания иглы при 25оС х 0,1, мм |
435 |
72 |
8 |
|
Глубина проникания иглы при 0оС х 0,1, мм |
376 |
18 |
1 |
|
Растяжимость (дуктильность) при 25оС, см |
* - |
79,3 |
Более 150 |
|
Растяжимость (дуктильность) при 0оС, см |
20,6 |
1 |
* - |
|
Температура размягчения после старения, °С |
33 |
43 |
51 |
|
Изменение температуры размягчения после старения, °С |
2 |
3 |
2 |
|
Изменение массы образца после старения, Δm, % |
5,94 |
0,3 |
4,2 |
|
Температура хрупкости, оС |
-28,5 |
-14,0 |
10,5 |
|
Температура вспышки (в открытом тигле), °С |
191 |
208 |
249 |
|
*- данные показатели не удалось определить |
|||
Анализ данных, представленных в таблице 2, свидетельствует, что показатели качества остатков вакуумной перегонки не в полной мере соответствуют требованиям на битумы марки БНД 90/130 (ГОСТ 22245-90) и марок битумов БНД 100/130 и БНД 70/100 (ГОСТ 33133-14).
Необходимо отметить, что остаток, полученный при отборе вакуумного газойля из мазута до температуры 500 оС по таким показателям как пенетрация при 25 оС, растяжимость при 25 оС, потеря массы и изменение температуры размягчения после прогрева соответствует требованиям на битумы марок БНД 90/130 (ГОСТ 22245-90) и БНД 70/100 (ГОСТ 33133-14). Значение температуры размягчения 40оС ниже требуемой
(43 оС и 47 оС соответственно ГОСТам), а значение температуры хрупкости выше требуемой.
Физико-химические свойства вакуумного дистиллята (газойля) с концом кипения 500 оС представлены в таблице 3 и сопоставлены на соответствие с требованиями следующих стандартов:
-
- ГОСТ 32510-2013. Топлива судовые (для судовых энергетических установок - дизелей и котлов);
-
- ГОСТ10433-75. Топливо нефтяное для газотурбинных установок (для всех дизелей);
-
- ГОСТ 1667-68. Средне вязкие топлива типа ДТ и высоко вязкие топлива типа ДМ (для среднеоборотных дизелей (до 500 об./мин.).
Анализ результатов таблице 3 свидетельствует, что полученный вакуумный газойль может быть использован в качестве топлива нефтяного для газотурбинных установок марки Б (для всех дизелей) по ГОСТ 10433-75 и средне вязкого топлива типа ДТ и высоко вязкого топлива типа ДМ (для среднеоборотных дизелей (до 500 об./мин.) по ГОСТ 1667-68. Все показатели качества соответствуют требованиям стандарта, кроме температуры застывания. Поэтому были проведены исследования по корректировке этого показателя у вакуумного дистиллята введением в вакуумный дистиллят депрессорных присадок. Результаты исследований представлены в таблице 4.
Таблица 3 – Физико-химические свойства вакуумного дистиллята
|
Вакуумный газойль |
ГОСТ 32510-2013 |
ГОСТ 1667-68 |
ГОСТ 10433-75 |
|||
|
Марка |
- |
DMB |
RMB 30 |
ДТ первый сорт |
ДМ |
Б |
|
1Кинематическая вязкость - при температуре 40°С, мм/с, не более |
31,534 |
2,000 11,000 |
43 |
54 |
220 |
- |
|
- при температуре 50°С, мм/с, не более |
22 |
- |
30 |
36 |
130 |
22 |
|
2 Условная вязкость при 50оС, гр., не более |
3 |
- |
4 |
5 |
17 |
3 |
|
3 Плотность - при температуре 15 °С, кг/м, не более |
0,920 |
0,900 |
0,960 |
0,977 |
0,973 |
0,938 |
|
- при температуре 20 °С, кг/м, не более |
0,917 |
0,897 |
0,957 |
0,930 |
0,970 |
0,935 |
|
4 Массовая доля серы, %, не более |
0,83 |
1,5 |
1,5 |
0,5-1,5 |
2,0 |
1,0-2,5 |
|
5 Температура вспышки в закрытом тигле, °С, не ниже |
111 |
61 |
61 |
65 |
85 |
62 |
|
6Температура помутнения, °С, не выше |
20 |
- |
- |
- |
- |
- |
|
7 Температура застывания °С, не выше |
17 |
- |
6 |
-5 |
10 |
5 |
|
8 Зольность, % масс., не более |
0,0156 |
0,01 |
0,07 |
0,04 |
0,06 |
0,01 |
|
9 Испытание на медной пластинке |
Выдержива ет |
- |
- |
- |
- |
- |
|
10 Содержание воды, % об., не более |
0 |
0,30 |
0,50 |
0,05 |
0,5 |
0,5 |
Для улучшения эксплуатационных свойств вакуумного газойля, с целью обеспечения требуемой температуры застывания, можно использовать присадки, допущенные к применению в установленном порядке, например: Dodiflow 5200 (Додифлоу 5200), HiTEC4572, СУПЕР-ХОЛОД-М, Keroflux 6100 и др.
Таблица 4 – Температура застывания вакуумного дистиллята в зависимости от вида и концентрации вводимой добавки
|
Наименование добавки |
Количество добавки, % масс. |
Температура застывания, о С |
|
Вакуумный дистиллят |
- |
17 |
|
Депрессорные присадки Dodiflow: |
||
|
3744 |
0,5 |
10 |
|
1,0 |
10 |
|
|
4134 |
0,5 |
12 |
|
4271 |
0,5 |
13 |
|
6338 |
0,5 |
13 |
|
6783 |
0,5 |
14 |
|
6806 |
0,5 |
13 |
|
4237 |
0,5 |
13 |
* Температура вспышки образца вакуумного дистиллята с 10% масс. бензина марки Регуляр 92 ниже плюс 14оС.
Таким образом, можно сделать следующие выводы:
-
- качество остатка, полученного при вакуумной перегонке мазута с отбором вакуумного газойля до 500 оС, не в полной мере соответствует требованиям, предъявляемым к качеству битумов дорожных марок БНД 90/130 (ГОСТ 22245-90) и марок битумов БНД 100/130 и БНД 70/100 (ГОСТ 33133-14);
-
- при проведении вакуумной перегонки мазута в промышленных условиях возможно получение остаточных битумов в соответствие с требованиями ГОСТ при оптимальном регулировании процесса и отборе вакуумного газойля в пределах температуры конца кипения 520-530 оС;
-
- качество полученного вакуумного дистиллята не соответствует требованиям, предъявляемым к судовым маловязким топливам согласно ГОСТ 32510-2013. Однако определена возможность получения стандартного топлива из вакуумного дистиллята при вакуумной перегонке мазута в соответствие с требованиями стандартов, при условии корректировки температуры застывания депрессорными присадками. Вакуумный дистиллят можно использовать в качестве топлива нефтяного
для газотурбинных установок марки Б (для всех дизелей) по ГОСТ1043375, средне вязкого топлива типа ДТ и высоко вязкого топлива типа ДМ (для среднеоборотных дизелей (до 500 об./мин.) по ГОСТ 1667-68.
Список литературы Получение остаточного битума и судового топлива из мазута установки атмосферной перегонки нефти
- Глаголева О.Ф., Капустина В.М., Технология переработка нефти. Часть первая. Первичная переработка нефти.- М.: Химия, КолосС, 2006, - 400 с.
- Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. - М. Транспорт, 1973. - 264 с.
- Гун Р.Б. Нефтяные битумы. - М.: Химия, 1973. - 432 с.
- Евдокимова Н.Г. Разработка научно-технологических основ производства современных битумных материалов как нефтяных дисперсных систем: дис. …док-ра техн. наук: 05.17.07 - М., 2015. - 417 с.
