Получение и свойства нефтеминерализованных связующих из промысловых нефтешламов

The preparation and properties of oil-mineralized binders from commercial oil sludge
Цитировать:
Тошматов Д.А., Юсупов Ф.М., Байматова Г.А. Получение и свойства нефтеминерализованных связующих из промысловых нефтешламов // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2018. № 7 (52). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6131 (дата обращения: 28.01.2021).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ

В статье обоснована эффективность использования промыслового нефтешлама и разработана технология получения нефтеминерализованной смеси для покрытия межпромысловых дорог. Определены их групповой состав и физико-химические свойства.

ABSTRACT

The article substantiates the efficiency of using commercial oil sludge and develops a technology for obtaining a petroleum-mineralized mixture to cover inter-field roads. Their group composition and physicochemical properties are determined.

 

Ключевые слова: нефть, промысловый нефтешлам, нефте-минерализованное связующее, асфальтены, углеводороды.

Keywords: oil, commercial oil sludge, oil-mineralized binder, asphaltenes, hydrocarbons.

 

Во всем мире становится проблема нехватки сырья для получения асфальтобитума в связи с глубокой переработкой нефти сырца. Поэтому эта проблема является актуальной и имеет большое практическое значение. Способы получения нефтеминеральных связующих основаны на реакции окислительной олигомеризации тяжелых фракций углеводородов нефтей [1;2;8].

Нефтеминеральные связующие получаются из битумонозного нефтяного остатка, гудрона и тяжелых нефтей окислительной конденсацией их углеводородов. Процесс идет при умеренной подаче воздуха, нагретого при 250-280 0С и продолжительности реакции 18-32 ч. [3].

Аналоги данного способа описаны в ряде патентов [5;9], в специальной литературе и отраслевых сборниках [4;7]. Приведенные способы получения битумов основаны на реакции окислительной олигомеризации тяжелых фракций углеводородов нефтей [6].

Одним из способов получения нефтеминерализованных связующих из нефтешлама является способ получения из водонефтяных эмульсий (прототип), используемых для изготовления дорожных покрытий [11].

Промысловый нефтешлам впервые нами используется как сырьё для его превращения в нефтеминерализованное связующее. В таблице 1 дается их групповой состав и в таблице 2 - его топливных фракций. 

Таблица 1.

Групповой состав нефтешламов

Наименование группового углеводородного состава

Разновидности нефтешламов, %

Грунтовые

Промысловые

Высокомолекулярные парафинистые

42-50

25-40

Конденсированные ароматические

8-10

20-25

Нафтено-ароматические

15-17

15-17

Асфальтено-смолистые

13-15

30-35

 

Таблица 2.

Характеристика топливных фракций промыслового нефтешлама (первичный погон острым паром)

Наименование показателей

Виды моторных погонов

Тяжелый бензин

Керосин

Дизельное топливо

Температура фракции, оС

120 -200

220-260

220-340

Удельный вес, , г/см3

0,740

0,810

0,835

Показатель преломления,

1,4285

1,4420

1,4655

Состояние – жидкость:

Желто-подвижная

Красно-подвижная

Слабо-коричн. маслян.

 

Сущность предлагаемого способа получения битумоминерального связующего из нефтешлама состоит из:

  • нормирования их по влажности и механическим примесям;
  • скоростное каталитическое окисление нефте­шлама при интенсивном контакте с кислородом воздуха на мобильной установке довольно в мягких условиях (240-250 0С и 35-40 ч.) проведения реакции;
  • тарирование после нормализации свойств полученного нефтеминерализованного связующего.

Предлагаемый способ отличается от известных (прототипа) способов получения нефтеминерализованного связующего следующими качествами:

  • существенно сокращаются затраты на способ к освоению, потому что процесс локализован и его можно использовать на промыслах;
  • снижается себестоимость нефтеминерализованного связующего;
  • увеличивается объем выпуска продукции из‑за введения в сырьевой базис производства нефтеминерализованного связующего нового сырьевого объема – нефтешлама.

Таким образом, по этому способу достигается высокоэффективная переработка и утилизация промыслового нефтешлама и получают битумоминеральное связующее с качественными показателями, применяемого для покрытия асфальтобетонных дорог [10].

ПРИМЕРЫ СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ИЗ ПРОМЫСЛОВОГО НЕФТЕШЛАМА

Пример 1. В реактор лабораторной установки загружается 1500 мл промыслового нефтешлама и его подогревают до 260 0С спиральным электрообогревателем. При достижении температурного предела сюда же непрерывно нефтешлам капельно-принудительно подпитывается подогретым до 280 0С окислителем – кислородом воздуха барбатированием (расход воздуха 15 л/мин) в течение 35 ч. В реакторе непрерывного действия протекает реакция окислительной конденсации сравнительно высокомолекулярных соединений промыслового нефтешлама. Концом реакции окислительной конденсации углеводородов нефтешлама в его пенто-октомеров с молекулярной массой 3000-4500 г/моль является показатель пределом объемного насыщения, когда наблюдается равновесие объема поступающего воздуха и его блокирующиеся объемы из реактора. При этом из нижней части реактора непрерывно стекает нефтеминерализованное связующее.

Показатели полученного нефтеминерализованного связующего:

  • удельный вес                               1135 кг/м3;
  • температура размягчения             52 0С;
  • температура каплепадения           72 0С;
  • вязкость ВЗ-4, 800С                      64 сек.;
  • мол.масса                                     4300 г/моль
  • пенетрация игла в 10 мм               54 0С

Пример 2.

В аналогичных условиях загрузки промыслового нефтешлама в реактор окислительная конденсация проводится при другой температуре реакции 280 0С в теч. 40 ч. В результате получается битумоминеральное связующее со следующими показателями:

  • удельный вес                                 1155 кг/м3
  • температура размягчения               54 0С
  • температура каплепадения             80 0С
  • вязкость по ВЗ-4 при 80 0С             70 сек.
  • пенетрация (игла в 10 мм)              55 0С
  • мол.масса                                      4900 г/моль

Пример 3.

В приведенных условиях загрузки в реакторе промыслового нефтешлама после выделения топливной фракции проводят реакцию окислительной конденсации его додикомера и выше. Реакцию проводят при температуре 3000С и 45 ч. с расходом воздуха 2 л/мин. В результате получается вязкая масса темного цвета – нефтеминерализованное связующее со следующими показателями свойств:

  • удельный вес                                 1170 кг/м3
  • температура размягчения               58 0С
  • температура каплепадения             86 0С
  • вязкость по ВЗ-4 при 80 0С             75 сек.
  • пенетрация (игла в 10 мм)              56 0С
  • мол.масса                                      5200 г/моль

Отсюда видно, что по отобранным пробам получаются нефтеминерализованное связующее с соответствующими показателями, отвечающие требованиям дорожного строительства [12]:

  • способ получения нефтеминерализованного связующего из промыслового нефтешлама окислением кислородом воздуха промысловых нефтешламов при Т=250 0С, в течение 45 час. При расходе окислителя 1500 м3 /т;
  • нефтеминерализованное связующее из промыслового нефтешлама не уступает по своим эксплуатационным свойствам известным аналогам:
  • температура размягчения                52-56 0С
  • пенетрация, мм                               24-25 0С
  • каплепадение                                 75-80 0С

(показатели определены стандартным методикам ISO).

Таким образом, впервые отработан способ получения более дешевой нефтеминерализованной смеси - песчаного окисленного связующего из ромыслового нефтешлама (до 10-12%), песчано-нефтешламовой пропитки (20-30%), минеральной смеси (25-30%), щебня (20-25%) и цемента (до 10%). Здесь нефтешлам с его природным битумом (окисленными асфальтенами и смолистыми соединениями) представляется как связующее минеральных добавок в песчаном бетоне.

 

Список литературы:
1. Алимов А.А., Юсупов Ф.М., Шамсиев Ш.Ж., Мустафоев А.С., Мирзаахмедова М.А. Аналог асфальтобитума на основе нефтешлама промыслового нефтеамбара // Республиканская научно-практическая конференция. «Актуальные проблемы очистки нефти и газа от примесей различными физико-химическими методами» 20 21 мая 2011, г. Карши, 125-128 с.
2. Гайтенко В.З. и др. Способ приготовления нефтеминеральной смеси. Авторское свидетельство СССР-№ 3808013/29-33, С04В26/26 Бюл. №26 от 15.07.1987.
3. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. – М.: Химия, 1973. - 432 с.
4. Елашева О.М., Лубсандоржиева Л.К., Смирнов И.Н., Федорова Е.В. Вовлечение дренажных эмульсий и нефте­шламов в товарную нефть // ХТТМ. — 2003. — № 3. С. — 54.
5. Миннигалимов Р.З., Нафикова РА. Совершен­ствование технологии переработки нефтяных шламов // Нефтяное хозяйство. — 2008. — № 4. – С.54-67.
6. Пат. 2171700 РФ. Способ обработки ловушечных нефтей нефтешламовых амбаров БИ № 22, 2001.
7. Переработка нефтешламов. Современное состоя­ние и возможности совершенствования. — М.: ЦНИИТЭ­нефтехим, 2004. — 168 с. — (Тем. обзор).
8. Рассветалов В А., Брондз Б.И., Тяжкороб Л А. Физико-химические свойства нефтешламов, активных илов и их смесей // Разработки в области защиты окружающей среды: Сб. науч. тр. – М.: ЦНИИТ Энефтехим, 1985. – С. 83-79.
9. Рассветалов В А., Зайнуллин Х.Н. Утилизация и обезвреживание иефтесодержащих отходов. — Уфа: Эко-логия, 1999, 299 c.
10. Тошматов Д.А., Байматова Г.А. Разработка состава и способа получения нефтеминерализованной смеси. Узбекский химический журнал, 2016. № 3, С. 66-70.
11. Шпербер Р.Е. и др. Способ возведения дорожного основания. Патент РФ №2179609 бюл. № 5 от 20.02.2002.
12. Юсупов Ф.М., Тошматов Д.А., Байматова Г.А., Юсупов С.К. Состав и технология получения нефтеминера-лизованной смеси из промысловых нефтешламов. Кимё саноатида инновацион нанотехнологиялар ва уларни ривожлантириш истиқболлари. Республика илмий-амалий анжуманининг мақолалар тўплами. Ур-ганч, 2017. 2-жилд, С. 62-63.

 

Информация об авторах

базовый докторант Института общей и неорганической химии Академии и наук Республики Узбекистан, Лаборатория «Химические технологии и ПАВ», 100170, Узбекистан, г. Ташкент, Мирзо Улугбекский район, ул. Мирзо Улугбека, 77а

basic doctoral student of the scientific-research Institute of General and Inorganic chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Mirzo Ulugbek street

д‑р техн. наук, зав. лаб. «Химические технологии и ПАВ», Институт общей и неорганической химии Академии и наук Республики Узбекистан, 100170, Узбекистан, г. Ташкент, Мирзо Улугбекский район, ул. Мирзо Улугбека, 77а

dоctor of technical Sciences, Institute of General and Inorganic chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Mirzo Ulugbek street

мл. науч. сотр. Института общей и неорганической химии Академии и наук Республики Узбекистан, Лаборатория « Химические технологии и ПАВ», 100170, Узбекистан, г. Ташкент, Мирзо Улугбекский район, ул. Мирзо Улугбека, 77а 

Junior researcher Institute of General and Inorganic chemistry of Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, 100170, Uzbekistan, Mirzo Ulugbek street

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top