Утилизация кислого гудрона в битумный материал как практическая мера, направленная на охрану природы

• Автор: Сыроварова, Анна Михайловна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 185 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие

Условные обозначения и сокращения Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Современное состояние проблемы

1.2. Характеристика гудронов

1.2.1. Характеристика прямогонных гудронов

1.2.2.Характеристика кислых гудронов

1.3. Основные методы переработки кислых гудронов

1.4. Аппаратурное оформление окислительных колонн для производства битумных материалов

1.5. Определение эксплуатационных характеристик битумов

1.6. Свойства битумных материалов, получаемых окислением гудрона
1.7. Способ модификации битумных материалов элементарной серой Выводы к первой главе
Глава 2 . Объекты и методы исследования Выводы ко второй главе
Глава 3. Физикохимические свойства кислого гудрона Выводы к третьей главе
Глава 4. Исследование процесса получения битумных материалов из кислого гудрона
4.1. Исследование процесса получения битумных материалов из кислого гудрона электрохимическим способом
4.2. Катализирование процесса электрохимического окисления кислого гудрона в битумный материал
4.3. Модификация битумных материалов из кислого гудрона
4.3.1. Разработка математической модели процесса получения битумного материала электрохимическим окислением кислого гудрона
4.4. Разработка технологических рекомендаций для проектирования установки по получению битумных материалов из кислого гудрона
электрохимическим способом
4.5. Определение класса опасности получаемого битумного материала
4.6. Условия хранения битумного материала
Выводы к четвртой главе
Глава 5. Экологоэкономическое обоснование работы
5.1. Расчет себестоимости битумного материала из кислого гудрона
5.2. Расчт предотвращнного экологического ущерба от загрязнения р. Волги
Выводы к пятой главе
Заключение
Библиографический список
Приложения
ПРЕДИСЛОВИЕ
Завод ОАО Славнефть ЯНПЗ им. Д.И. Менделеева, основанный в году, является одним из старейших предприятий в Российской Федерации. Он специализируется на выпуске смазочных масел и присадок специального назначения. Существующая на предприятии технология производства белых масел связана с их обработкой концентрированной серной кислотой, в результате чего образуется побочный продукт, представляющий собой вязкую горючую жидкость из смеси тяжелых углеводородов до и серной кислоты до кислый гудрон. Изза отсутствия эффективных технологий по утилизации кислый гудрон хранится в прудахнакопителях открытого типа, существующих более 0 лет. Общая площадь, занимаемая прудаминакопителями, составляет ,8 га.
Расположение завода и его прудовнакопителей кислых гудронов крайне неудачно в водоохранных зонах рек Печегды и Волги. Переполнение накопителей и прорыв защитных дамб грозит экологической катастрофой федерального масштаба, потому что Волга единственный источник питьевой воды для городов и поселков Ярославской области, а также для расположенных ниже по течению республик Поволжья. Специалисты ярославского Межрегионального государственного научнопроизводственного предприятия кадастров природных ресурсов Госкомэкологии РФ АНО НИПИ Кадастр после анализа сложившейся ситуации заключили, что такой экологической угрозы нет во всем мире.
Последние два десятилетия ОАО СлавнефтьЯНПЗ им. Д.И. Менделеева занимается переработкой накопленных отходов с целью понижения уровней прудов накопителей, смешивая кислый гудрон с негашной известью с получением не полностью нейтрализованного невостребованного материала нового вида отхода в 2 раза большем количестве. В настоящее время предприятие продолжает производить масла и соответственно вырабатывает новые тонны кислого гудрона. Такой же вид отходов образуется на других предприятиях России, ближнего и дальнего зарубежья, которые используют сернокислотный способ очистки масел. Поэтому проблема разработки технологии утилизации данного опасного отхода остается актуальной.
Условные обозначения и сокращения
КГ кислый гудрон
БМ битумный материал
КЧ кислотное число
в.р.с водорастворимые соединения
КиШ температура размягчения БМ по методу Кольцо и Шар ПНУ полинафтеновые углеводороды
МЦАС моноциклические ароматические соединения
БЦАС бициклические ароматические соединения
ПЦАС полициклические ароматические соединения эх электрохимическое окисление гф гексаферрит бария гш гальваношлам
БЫК битум нефтяной кровельный
БН битум нефтяной строительный
ИКспсктроскопия инфракрасная спектроскопия
УФ спектроскопия ультрафиолетовая спектроскопия ВЭЖХ высокоэффективная жидкостная хроматография.
ВВЕДЕНИЕ


Представлено сравнение свойств КГ прудов накопителей ОАО ЯНПЗ им. Д.И. Менделеева и усредннные показатели проб КГ других нефтеперерабатывающих предприятий. В четвртой главе приведено исследование процесса получения БМ из КГ электрохимическим способом с использованием переменного тока. Была также проведена оценка кинетических зависимостей и характеристик процессов нейтрализации и окисления КГ под действием электрического тока. Приведены результаты экспериментальных исследований применения катализатора и модифицирующей добавки при получении БМ из КГ. Разработана регрессионная математическая модель получения битумных материалов из кислого гудрона при использовании модифицирующей добавки с учетом особенностей процесса электрохимического окисления. Математическая модель позволяет предсказать характер изменения основных параметров процесса температуры размягчения, глубины проникания иглы и растяжимости от времени процесса, температуры и количества модифицирующей добавки. Установлена удовлетворительная сходимость расчтных и экспериментальных данных свыше . На основании полученных положительных результатов при изготовлении и испытании битумных материалов был разработан технологический регламент для проектирования промышленной установки по производству БМ из кислого гудрона, а также бизнесплан. Получено санитарноэпидемиологическое заключение на технологию получения БМ из КГ. Разработаны и утверждены технические условия и паспорт безопасности на БМ из КГ. Определен класс опасности получаемого битумного материала, разработаны условия хранения готового продукта. В пятой главе представлено экологоэкономическое обоснование работы. Рассчитан предотвращенный ущерб от воздействия прудов накопителей КГ. В заключении приведена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертации. Физикохимические основы и кинетика процесса электрохимического окисления кислого гудрона в битумный материал под воздействием переменного тока. Способы улучшения нормируемых показателей битумных материалов из кислого гудрона за счет применения катализатора гексаферрита бария и введения модификатора ромбической серы. Результаты определения класса опасности кислого гудрона и получаемого битумного материала. Способы хранения битумных материалов. Результаты испытания опытной установки по переработке кислого гудрона электрохимическим способом. Результаты применения полученных битумных материалов. Результаты экономической оценки предотвращенного экологического ущерба. Глава 1. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности в результате некоторых технологических процессов, таких как производство светлых масел, очистка парафинов, производство сульфонатных и других присадок, моющих средств, где применяется серная кислота или олеум в качестве реагента или катализатора, образуется большое количество кислых гудронов. Вследствие трудности утилизации этих отходов в нефтеперерабатывающей промышленности наблюдается тенденция к уменьшению потребления серной кислоты . Кислые гудроны КГ до недавнего времени пока на ведущих предприятиях отрасли не появились технологии безсернокислотной очистки масел сливались и хранились в специальных прудах земляных амбарах искусственного происхождения на открытом воздухе. КГ хранятся и образуются и в наши дни, представляя значительную экологическую опасность. КГ имеют по Российской классификации второй класс опасности. По статистическим данным на г. КГ в прудах по России и СНГ составляет около 1,5 млн. До настоящего времени не предложен эффективный комплексный способ переработки КГ в товарные продукты, либо в экологически безопасный материал. Вместе с тем данное сырь является ценным вторичным материальным ресурсом. Кроме того, с наметившейся тенденцией нефтепереработчиков к углублнной переработке нефти в ближайшее время, возможно, возникнет дефицит нефтяного битума, что приведт к нехватке сырья для целого ряда отраслей. Поэтому использование отходов, содержащих высококипящие фракции, для производства битумных материалов различного назначения становится актуальным.