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

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

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 25^оС х 0,1, мм	435	72	8
Глубина проникания иглы при 0^оС х 0,1, мм	376	18	1
Растяжимость (дуктильность) при 25^оС, см	* _-	79,3	Более 150
Растяжимость (дуктильность) при 0^оС, 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 50^оС, 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
3744	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.

Статья научная