Решение вопросов получения и использования связующего полученного из нефтешлама

Solution of matters for receipt and use of binding received from oil sludge

Шукуруллаев Б.А.

25.11.2019 297

№ 11 (68)

Цитировать:

Шукуруллаев Б.А. Решение вопросов получения и использования связующего полученного из нефтешлама // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 11 (68). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/8240 (дата обращения: 23.04.2024).

Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся принципиальная схема получения связующего из нефтешлама, состав и физико-механические свойства полученного связующего, расчет материального баланса сырья и продукции. Показано, что при использовании полученного связующего улучшается прочность, гидроизоляция асфальтовых покрытий и экологичность региона.

ABSTRACT

The article gives a schematic diagram of a binder from oil sludge, the composition and physico-mechanical properties of the obtained binder, the calculation of the material balance of raw materials and products. It is shown that when using the obtained binder, the strength, waterproofing of asphalt pavements and the environmental friendliness of the region improve.

Ключевые слова: асфальтовые покрытия, связующее, нефтешлам, экология, материальный баланс, смолы, асфальтены.

Keywords: asphalt coatings, binder, oil sludge, ecology, material balance, resins, asphaltenes.

В настоящее время, в условиях продолжающегося экономического кризиса, рациональное использование вторичных ресурсов и отходов производств в различных сферах экономики и решение при этом проблем импортозамещения определяет эффективность разрабатываемых новых технологий. Поэтому решение вопросов получения и использования связующего полученного из нефтешлама является одной из актуальных задач для Республики Узбекистан и входит в разряд импортозамещающих технологий с использованием оптимальных вариантов композиций различных материалов.

Учитывая вышеизложенное, ИОНХ АН РУз с использованием коллоидно-химических подходов к решению вопросов и использования принципов нанотехнологий, проводят работы по разработке и внедрению связующих из нефтешлама. Наше исследование состоит из получение связующего из добавок и их применения в соответствующих отраслях промышленности [1].

Обработка нефтешлама делится на термические, химические и биологические группы. Термическими методами обработки нефтешлама являются сжигание, сушка, пиролиз и другие высокотемпературные процессы. Согласно данным, химическая обработка выбросов нефтешлама тепловыми методами является экономически эффективной. С учетом вышеизложенного, разработана технологическая схема эффективной переработки нефтешлама, которая представлена рисунке 1.

На основе этой принципиальной схемы связующее нагревают до температуры 50-60°С и направляют в приводную колонну под атмосферным давлением. При нагревании колонны до 350^оС из шлама отделяются легкие фракции и вода. Затем воздух подается для окисления. После завершения процесса получается кубовый остаток (связующее).

Для технологического процесса важным этапом является расчет материального баланса сырья и продукции переработки нефти. Расчет материального баланса технологического процесса получения связующего из жидкого нефтешлама приведен в таблице 1.

Таблица 1.

Материальный баланс получения связующего из жидкого нефтешлама

Название продукта	Масса, кг
Жидкий нефтешлам	10
Легкая фракция	0,6
Вода	0,75
Связующий	8,5
Потери	0,15

Рисунок 1. Принципиальная схема получения связующего из нефтешлама

Как видно из таблицы, при получении из нефтешлама с помощью окисления связующего выделяется из 10 кг жидкого нефтешлама фракция легкого жира 0,6%, воды 0,75%, 85% связующего, а технологические потери не превышают 0,15%. Этот метод является наиболее эффективным методом получения из жидкого нефтешлама с 70-90% связующего в зависимости от химического состава нефтешлама.

Таблица 2.

Технологический режим параметров испытательной установки жидкого нефтешлама

№	Показатели хода процесса и производительности устройства	Ед.изм.	Технологические параметры
1	Объемный расход	соат^-1	0,2
2	Температура сырья до основного блока	^оС	50-55
3	Температура в кубовом сечении приводной колонны	^оС	350
4	Температура на выходе из колонны	^оС	220
5	Температура на выходе фракции из конденсатора	^оС	60
6	Давление в колонне	КПа	100
7	Процент окисляющего воздуха	%	300
8	Давление окисляющего воздуха	КПа	250
9	Температура на выходе колонны	^оС	275
10	Расход воды на охлаждение 1 литра фракции	литр	3

Полученное связующее из нефтешлама используется в качестве гидроизолирующей добавки для основания дорожного покрытия. Следовательно, подготовка дорожных покрытий, которые экономят нефтяные ресурсы за счет нефтешламов, является необходимым фактором для пополнения нефтяного ресурса. Критерии получения высококачественных вяжущих для асфальтового покрытия в местной среде являются актуальной задачей [3,5].

Таблица 3.

Состав нефтешлама из нефтехранилища организации «Мубаракнефтегаз»

№	Состав	Пример, % масс
№	Состав	1	2	3	4	5
1	Нефтепродукты такие как:	85.1	86	87	82	85
	Парафин	45.0	42.5	46.2	37.6	40.4
	Асфалтены	35.0	38.4	33.1	28.5	30.5
	Смолы	22.0	12.1	8.0	13.7	12.8
	Минеральные добавки	9.0	11.0	7.5	8.1	9.4
	вода	3.5	2.7	2.4	3.0	2.6
2	Песок, % диаметр гранул, мм
	0,001-0,1	15-16	14-17	12-12.8	15.2-17.0	14.2-17.1
	0,1-1,0	12-18	10-11	8.8-9.4	11.7-12.7	11.5-12.6
	1,0-1,5	20-25	22-26	26.8-28.0	27.0-29.2	21.0-28.0
	1,5-2,2	50-56	45-47	48.057.0	50.0-54.0	49.0-53.0

Экспериментальные испытания показали, что использование нефтешлама вместо Джаркурганской нефти, которая в настоящее время используется в качестве дорожного покрытия автомагистралей, оказалось экономически и экологически безопасным методом.

При этом смолы, асфальтены, тяжелые парафины и ароматические углеводороды, которые являются частью нефтешлама, окисляются атмосферным воздухом и образуют хорошее водонепроницаемое покрытие. По этой причине такое покрытие повышает эксплуатационные качества дороги.

Связующим из нефтешлама покрывают дороги, с последующей засыпкой смесью щебня, гравия и песка и повторным покрытием связующим из расчета 0,5- 1,1 м³ на 100 м² . Готовность дорожного полотна достигается в течение 24-48 часов в зависимости от температуры окружающей среды и дорожного покрытия.

Таблица 4.

Результаты экспериментальных испытаний полученного связующего используемого в дорожном строительстве

№	Использование нефтешлама, м³/м²		Доля нефтепродуктов в нефтешламе, % масс	Время обработки оснавания, в часах	Предел прочности образца на сжатие, МПа	Скорость влагопоглощения за 24 часа,%	Температура воздуха, ^оС
№	На дороге	На гравии	Доля нефтепродуктов в нефтешламе, % масс	Время обработки оснавания, в часах	Предел прочности образца на сжатие, МПа	Скорость влагопоглощения за 24 часа,%	Температура воздуха, ^оС
1	0,5	0,8	50	77,5	8,5	0,06	25
2	0,3	1,1	50	57,0	8,2	0,06	30
3	0,7	0,5	50	221,0	8,3	0,06	10
4	0,5	0,8	20	77,5	8,1	0,06	25
5	0,5	0,8	70	77,5	8,6	0,06	25
6	0,5	0,8	18	77,5	7,1	0,09	25
7	0,2	1,1	50	77,5	5,1	0,08	25
8	0,8	0,5	50	77,5	8,5	0,06	25
9	0,5	0,4	50	77,5	5,0	0,09	25
10	0,5	1,2	50	77,5	8,0	0,07	25

В зависимости от состава и физико механических свойств полученного связующего, последние могут быть использованы для строительства автомобильных дорог, при этом улучшается прочность, гидроизоляция асфальтовых покрытий и экологичность региона.

Полученное связующее было введено в эксплуатацию на трассе 1293 км Алматы-Бишкек-Ташкент-Термез 15 августа 2014 года на расстоянии 300 метров и эффективно используется по сей день, отвечающее полностью требованиям стандарта.

Как видно из таблицы 5, экспериментальный образец оказался очень близким к связующему, полученному при анализе дорожного битума в качестве аналога.

Таблица 5.

Физико-химические свойства полученного связующего

№	Соотношение Н₂SO₄к нефтешламу	Температура, ^оС	время, мин	Условная вязкость q, отверстие разряда 5 мм, С₆₀⁵, сек	Пенатрация при 298 К, мм	Температура кинетического размягчения, ^оС	Удлинение при 298 К
1	Нефтешлам (контроль)			22
2	98:2	403	30	78	70	313	45
3	97:3	403	30	147	80	314	53
4	95:5	403	30	530	90	315	62
5	90:10	403	30	Клейкая масса	137	316	65

Список литературы:
1. Фукс Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. – М.- Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. – 328 с.
2. Глаголева О.Ф., Капустин В.М., Гюльмисарян Т.Г. и др. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая. Первичная переработка нефти /Под ред. О.Ф. Глаголевой и В.М. Капустина.- М.: Химия, Колос, 2006.– 400 с.
3. Скобло А.И., Молоканов Ю.К., Владимиров А.И., Щелкунов В.А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000.–663 с.
4. Шукуруллаев Б.А., Омонов С.О. Получение асфальтобитума из промыслового нефтешлама // Сб. статей V Межд. научн.-практ. конф. “Инновационное развитие науки и образования” 23 марта 2019г. - Пенза МЦНС “Наука и просвещение”, 2019. - С.47-49.
5. Шукуруллаев Б.А. , Хамидов Ш.Б. Получение окисленного связующего из промысловых нефтешламов //Сб. трудов Респ. научн.-практ. конф. «Актуальные проблемы очистки нефти и газа от примесей различными физико-химическими методами», 27 апрель 2019. - С. 121-123.

Информация об авторах