Кафедра высоковязких нефтей и природных битумов
Лабораторная работа.
| ПРОИЗВОДСТВО ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ |
Методическое пособие
Казань
Содержание
| ПРОИЗВОДСТВО ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ | |
| Введение | |
| Классификация нефтяных битумов по назначению. Ассортимент выпускаемых битумов (ГОСТы) | |
| Классификация нефтяных битумов по способу производства | |
| 1.Теоретические основы производства окисленных нефтяных битумов | |
| 1.1.Сущность процесса и химизм реакций окисления нефтяных остатков | |
| 1.2.Сырьё для процесса производства битумов | |
| 1.3.Условия процесса получения битумов | |
| 1.3.1.Природа сырья | |
| 1.3.2.Температура процесса | |
| 1.3.3.Расход воздуха | |
| 1.3.4.Давление | |
| 1.4.Состав, физико-химические и эксплуатационные свойства битумов | |
| 1.5.Технологические схемы процесса получения окисленных битумов | |
| 1.6.Интенсификация процесса получения нефтяных битумов | |
| 1.7.Модифицирование битумов | |
| 2.Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов | |
| 2.1.Введение | |
| 2.2. Литературный обзор | |
| 2.3. Выбор принципиальной технологической схемы установки и параметров для ведения процесса окисления | |
| 2.4.Исходные данные для проектирования | |
| 2.5.Технологические расчеты | |
| 2.5.1.Материальный баланс установки | |
| 2.5.2.Материальный баланс колонны окисления | |
| 2.5.3.Тепловой баланс окислительной колонны | |
| 2.6. Механический расчет колонны окисления | |
| 2.6.1.Определение геометрических размеров колонны | |
| 2.6.2.Конструкция колонны и условия эксплуатации | |
| 2.6.3. Расчет на прочность и устойчивость корпуса | |
| 2.6.3.1. Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением | |
| 2.6.3.2. Расчет днищ | |
| 2.6.3.3.Расчет обечайки, нагруженной наружным давлением | |
| 2.6.3.4.Толщина днища, нагруженного наружным давлением | |
| 2.6.4.Выбор стандартных штуцеров | |
| 2.6.5. Расчет весовых характеристик аппарата | |
| 2.6.6. Выбор опоры | |
| 2.7.Выбор комплектующих элементов привода | |
| 2.8.Пример расчета окислительной колонны | |
| 2.8.1.Расчет материального баланса колонны | |
| 2.8.2.Расчет теплового баланса колонны | |
| 2.8.3.Механический расчет колонны окисления | |
| 2.8.3.1.Расчет геометрических размеров окислительной колонны | |
| 2.8.3.2.Конструкция колонны и условия эксплуатации | |
| 2.8.3.3.Расчет на прочность и устойчивость корпуса | |
| 2.8.3.4.Выбор стандартных штуцеров | |
| 2.8.3.5.Расчет весовых характеристик аппарата | |
| 2.8.3.6.Выбор опоры | |
| 2.8.3.7.Выбор комплектующих элементов привода | |
| 2.9.Расчет вспомогательного оборудования | |
| 3.Лабораторный контроль производства и нормы технологического режима | |
| 4.Техника безопасности и охрана труда на производстве | |
| 5.Заключение |
ПРОИЗВОДСТВО ОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ
ВВЕДЕНИЕ
Одним из важнейших направлений в области нефтепереработки является рациональное использование нефтяных остатков путем вовлечения их в такие процессы, как висбрекинг, коксование, деасфальтизация, производство битумов и др.
Нефтяные битумы относятся к одним из самых многотоннажных видов нефтепродуктов в России и за рубежом. Они широко применяются в дорожном строительстве, при ремонте дорог, аэродромов, в промышленном и гражданском строительстве (для изготовления кровельных материалов, для изоляции трубопроводов от грунтовой коррозии, для приготовления лакокрасочных материалов).
Потребление нефтяных битумов в области строительства и ремонта дорог составляет: в РФ – 35 %, в США – 73,6 %, в западноевропейских странах – 79,8 %. Такое распределение в потреблении битумов объясняется разветвленностью сети дорог в США и большой нагрузкой автотранспорта.
Доля дорожных покрытий с применением битума в России составляет 93–95 % от всех усовершенствованных покрытий.
Потребность дорожных битумов в Республики Татарстан превышает уровень битумного производства и составляет 250–300 тыс. тонн в год. Значительное количество битумов завозится в Республику из соседних регионов, где налажено их производство (Пермь, Уфа, Новокуйбышевск и др.).
На состояние и развитие битумного производства в России оказывает влияние ряд существенных специфических факторов:
- сезонность выработки битумов дорожных марок;
- резко возросшая в последние 10-15 лет степень «парафинистости» нефтей (повышенное содержание парафиновых углеводородов нормального строения).
- неадекватная система ценообразования, при которой отпускная цена битума составляет лишь 60-70 % от стоимости исходной нефти;
- сложность проведения технологических операций (высокая вязкость гудрона и битума);
- морально и физически устаревшее оборудование битумных установок;
- неконтролируемый разброс показателей качества сырья.
С ростом цен на нефть и энергию, с одной стороны, и возрастанием интенсивности воздействия на дорожные покрытия, с другой, экономически целесообразный срок службы дорожных асфальтобетонных покрытий стал превышать их фактическую долговечность.
В нашей стране исторически сложилось, что нефтеперерабатывающая промышленность в основном заинтересована в углублении процесса переработки и максимального отбора светлых фракций, однако полностью отсутствует база нефтепереработки, которая целенаправленно занималась бы производством качественных дорожных битумов.
Дорожные битумы, выпускаемые отечественными нефтеперерабатывающими предприятиями, принципиально отличаются по своему качеству от битумов, производимых за рубежом, где в качестве исходного сырья для производства дорожных битумов используются только нефти определенного группового химического состава и где практически отсутствует твердый парафин. Для производства битумов дорожного назначения созданы специальные нефтебитумные заводы, поставку сырья для которых обеспечивают водным путем из Венесуэлы и Ливии.
Республика Татарстан располагает крупнейшим в России ресурсным потенциалом природных битумов на 450 месторождениях, которые по групповому химическому составу идентичны венесуэльским нефтям.
Качество нефтяных битумов служит определяющим фактором в обеспечении долговечности дорожных покрытий. На сегодняшний день до 70 % выпускаемых в России и странах СНГ битумов не соответствуют по ассортименту и качеству требованиям современного рынка, и в первую очередь это касается битумов дорожного, строительного и специального назначений. Низкое качество дорожных битумов ведет к тому, что срок службы дорог в России составляет в среднем 6–7 лет, в то время как в развитых зарубежных странах этот показатель достигает 10–15 лет.
Уменьшение природных запасов нефти и сложность получения качественного битума из перерабатываемого сырья на большинстве битумных установок вызывает необходимость поиска новых материалов для получения вяжущих заданного качества.
Химическая технология получения битума из нефтяных продуктов в том виде, в котором она сейчас реализуется, по-видимому, исчерпала себя.
Остается путь физико-химической модификации битума путем совмещения его с эластомерами и полимерами, обладающими способностью к высокоэластичным деформациям как при весьма низких температурах (– 40 оС ÷ –60 оС), так и при высоких (более 100оС).
Поэтому все большее распространение в последнее время получают полимер–битумные вяжущие (ПБВ) и битумы, модифицированные добавками, позволяющие расширить температурный интервал работоспособности за счет повышения теплостойкости и морозостойкости, обеспечить надежность и долговечность сооружений. Целесообразность применения в составе дорожного асфальтобетона битума, модифицированного тем или иным видом модификатора, в каждом конкретном случае обосновывается с технической и экономической точки зрения. По расчетам специалистов ФГУП «Союздорнии», организация государственного заказа на ПБВ только в системе «Росавтодора» позволила бы увеличить поступления в госбюджет на 2,24 млрд. руб. за счет увеличения срока службы дорожных покрытий более чем в 2 раза.