Производство нефтяных дорожных битумов на основе модифицированных утяжеленных гудронов

• Автор: Тюкилина, Полина Михайловна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ
ЕЕ Химический состав, структура и свойства нефтяных битумов
Е2. Качественные показатели дорожных битумов
1.3. Взаимосвязь группового углеводородного состава и качества нефтяных битумов
1.4. Способы производства нефтяных дорожных битумов
1.5. Химизм и кинетика процесса окисления
1.6. Факторы, влияющие на качественные показатели дорожных битумов
1.6.1. Природа сырья
1.6.2. Состав сырья
1.6.3. Технологические параметры окисления
1.7. Современные тенденции в направлении повышения качества дорожных битумов
1.7.1. Интенсификация процесса окисления
1.7.2. Прогнозирование свойств дорожных битумов математическим моделированием
1.7.3. Модифицирование в получении битумов
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты исследований
2.2. Методы исследований
3. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА СЫРЬЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ОКИСЛЕНИЯ УТЯЖЕЛЕННЫХ ГУДРОНОВ НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ
3.1. Исследования зависимостей физико-химических свойств битумов от группового углеводородного состава сырья и продуктов окисления
3.1.1. Поиск корреляций между групповым углеводородным составом сырья битумного производства и физико-химическими свойствами битума
3.1.2. Выявление зависимостей между групповым углеводородным составом продукта и его физико-химическими свойствами
3.2. Изучение технологических параметров окисления, подготовки и компаундирования утяжеленного сырья как способов управления ^ процессом производства дорожных битумов
3.3. Управление качеством дорожных битумов путем варьирования состава модифицированных добавок к утяжеленному

гудрону
3.3.1. Модифицирование утяжеленных гудронов
3.3.2. Улучшение свойств нефтяных дорожных битумов путем модификации их состава продуктами нефтепереработки
3.3.3. Оптимизация состава сырья для получения качественных товарных мазутов и дорожных битумов
4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТЯНЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ
4.1. Математическая модель процесса получения окисленных
битумов с заданным набором физико-химических свойств
4.2. Построение многомерной модели прогнозирования свойств битумов методом проекции на латентные структуры
5. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ ОКИСЛЕНИЕМ МОДИФИЦИРОВАННЫХ УТЯЖЕЛЕНИЯХ ГУДРОНОВ
5.1. Способ получения дорожных битумов на основе модифицированных утяжеленных гудронов для предприятий топливного профиля
5.2. Способ получения дорожных битумов на основе модифицированных утяжеленных гудронов для предприятий топливно-масляного профиля
5.3. Принципиальная технологическая схема производства дорожных битумов на модифицированных утяжеленных гудронах
(на примере ОАО «Сызранский НПЗ»)
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Акт отбора проб опытно-промышленной партии БНДУ
2. Протокол сертификационных испытаний №116 ИЦ «Астраханьдорстройтест»
3. Сертификат соответствия per. № SRDSOC 0.1С00
4. Выборка результатов исследований для построения математической модели
5. Протокол результатов испытаний ИТД «Дорсервис»
6. Справка о внедрении научно-технических результатов на
битумной установке цеха №3 АО «СНПЗ»

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Снижение запасов нефтяного сырья в мире требует разработки и внедрения технологий, позволяющих повысить глубину переработки нефти. В связи с этим на нефтеперерабатывающих предприятиях проводятся реконструкции блоков вакуумной перегонки мазута с целью максимального увеличения отбора вакуумных газойлей, являющихся ценным сырьем вторичных процессов переработки нефти. Получаемые в условиях повышенного отбора газойлей остатки глубокой перегонки мазута -гудроны кардинально меняют свои свойства, в том числе из-за увеличения вязкостных характеристик, повышения коксуемости, снижения содержания в своем углеводородном составе масляных компонентов, увеличения содержания смол и асфальтенов.
Проблемы, возникающие с повышением глубины переработки нефтяного сырья, могут быть решены во многом за счёт оптимизации используемых технологий производства нефтепродуктов, в том числе за счет модернизации технологии и адаптации производства нефтяных битумов к утяжеленным гудронам. Это направление развития нефтеперерабатывающей промышленности отмечено приоритетным в Энергетической стратегии России до 2030 г. от 13 ноября 2009 г. Поэтому разработка технологических решений для производства дорожных битумов на основе перспективного сырья - утяжеленных гудронов является на сегодняшний день актуальной задачей для обеспечения необходимых изменений компонентного состава сырья при его переработке в битум.
Степень разработанности темы исследования. Вопросы улучшения качества и усовершенствования технологий производства окисленных нефтяных битумов отражены в работах таких ученых, как И.Б. Грудников, Э.Г. Теляшев, А.Ф. Ахметов, А.Ф. Кемалов, A.A. Гуреев, В.Г. Рябов, Ю.И. Калгин, И.Р. Хайрудинов, Ю.А. Кутьин и др.
Новые технологические решения предложены А.М. Сыроежко, Ю.И. Грудниковой, A.C. Ширкуновым, A.A. Коноваловым, В.В. Самсоновым,
оперативно принимать решения по корректировке составов позволяют методы математического моделирования [114-117].
Возможность прогнозирования оптимальной технологии производства окисленных нефтебитумов на основе характеристик нефти показана авторами [118]. Основными используемыми характеристиками нефти были выбраны парафинистость и сернистость, определяемые по содержанию в нефти твердых парафинов и общей серы. Выбор парафинистости нефти объясняется авторами известным существенным влиянием концентрации парафинов на свойства битумов. Принимается во внимание генезис нефти. Выбор сернистости нефти обусловлен ее коррелляцией с содержанием смолисто-асфальтеновых веществ, как известно оказывающих значительное влияние на свойства битумов. В результате математической обработки экспериментальных данных показано, что углеводородный состав битума (масла, смолы асфальтены) связан с его пенетрацией при 25 °С следующими зависимостями:
= (0.1-0.0001М )М-0,{А/С)-0,5 (1)
А/С = 0.0286-К М (2)
р.с ' '
где П25— пенетрация битума при 25°С;
М, Мм — соответственно содержание в битуме масляного компонента (% масс) и его молекулярная масса;
А, С — содержание в битуме соответственно асфальтенов и смол, % (масс);
Коэффициент растворяющей способности Кр с>30.
В работах [72,119] представлены уравнения регрессии, описывающие зависимость показателей качества и состава битумов.
Так, для пенетрации при 25°С:
у/ = 28.8 — 6.0 X/- 7.0 х6.0 лу
для пенетрации при 0°С:
У2 = 8.5 - 1.3 X/- 1.3 х2 для температуры размягчения: