Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ КИСЛЫХ ГУДРОНОВ

Жаринов И.В. 1
1 ФБГОУ ВПО «Дзержинский политехнический институт (филиал) Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева»
Проведено исследование процесса нейтрализации прудовых кислых гудронов на основные характеристики гудрона: температура размягчения, кислотность. Учитывалось количество нейтрализующих добавок, время процесса нейтрализации. Добавление нейтрализующего реагента (доломитовой муки) в количестве 5-10 % позволяет нейтрализовать свободную серную кислоту, содержащуюся в прудовых кислых гудронах, но приводит к уменьшению температуры размягчения нейтрализованного кислого гудрона. Окислительная обработка кислого гудрона позволяет значительно улучшить его характеристики.
кислые гудроны
прудовые гудроны
нефтепереработка
нейтрализация
доломитовая мука
1. Каминский Э.Ф. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты / Каминский Э.Ф., В.А. Хавкин. – М.: Издательство «Техника», ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. – 389 с.
2. Печеный Б.Г. Битумы и битумные композицию / Печеный Б.Г. – М.: Химия, 1990. – 256 с.
3. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов / Грудников И.Б. – М.: Химия, 1983. – 192 с.
4. О.П. Филиппова. Битумное вяжущее на основе кислого гудрона. / / Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». – Иваново, 2002. – С. 75–78.
5. Гарабаджиу А.В., Сыроежко А.М., Флисюк О.М., Ицкови В.А. и др.// Нефтепереработка и нефтехимия. – 2012. – № 9. – С. 37–48.

Кислые гудроны (КГ) образуются в качестве отходов нефтеперерабатывающей промышленности. В настоящее время разработан ряд методов переработки КГ, образующихся на нефтеперерабатывающих заводах [1-3]. Однако остается нерешенной проблемы переработки КГ, складированных в прудах-накопителях (т.н. «прудовые гудроны (ПКГ)»). Пруды-накопители являются источниками экологической опасности из-за непрерывного проникновения опасных веществ в атмосферу за счет испарения в летнее время и их вымывание в почву осадками. На территории Нижегородской области общая масса имеющихся ПКГ составляет около 250 тыс. т. Один из прудов, находящийся вблизи поселка Березовая Пойма, расположен в 50 м от федеральной трассы М7 «Москва-Казань». Несмотря на близкое расположение населенных пунктов и водоемов, проблема ликвидации данных объектов до сих пор не решена.

В настоящее время имеется несколько направлений по переработке ПКГ [4, 5]. Неотъемлемой стадией большинства технологий является нейтрализация содержащейся в них серной кислоты. В качестве нейтрализующего агента возможно использование доломитовой муки (ДМ). Ее применение позволяет надежно нейтрализовывать свободную серную кислоту, что предотвращает чрезмерную коррозию оборудования.

Однако внесение дополнительных веществ в КГ может отрицательно сказаться на характеристиках конечного продукта – битума или битумной мастики. Поэтому целью исследования является изучение влияния добавки нейтрализующего агента (ДМ) в КГ на основные показатели качества товарного продукта.

Материалы и методы исследования

Работы проводились в ДПИ (филиале) НГТУ, г. Дзержинск. В ходе исследований была обработана проба КГ из пруда-накопителя, расположенного в Нижегородской области. Перед проведением экспериментов по нейтрализации пробы подвергались обезвоживанию. Анализы проводились по методикам согласно ГОСТ 2889-80 «Мастика битумная кровельная горячая. Технические условия», ГОСТ 6307-75 «Нефтепродукты. Метод определения наличия водорастворимых кислот и щелочей», ГОСТ 2477-65 «Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды».

Обработку КГ проводили в две стадии. На первой стадии КГ нагревали до температуры 80-110 °С и смешивали с (ДМ) в заданном массовом соотношении КГ:ДМ от 95:5 до 80:20. Время нейтрализации составило 20 минут.

Результаты исследования и их обсуждение

Исходный образец представляет собой черную твердую липкую массу с резким специфическим запахом, по консистенции напоминает пластилин. При воздействии статических нагрузок проявляет выраженные свойства неньютоновских жидкостей.

Свойства исходной пробы представлены в табл. 1.

Таблица 1

Свойства исходной пробы ПКГ

Параметр

Значение

Цвет

Черный, блестящий

Запах

Резкий, качественно определяется присутствие в парах сероводорода и меркаптанов

Плотность

 

Кислотность

Кислый

Температура размягчения tр, °С

25

Теплостойкость Tтст, °С

30

Гибкость

Не определялась

Вода

следы

Таблица 2

Влияние параметров нейтрализации на характеристики продукта.

Температура, °С

Соотношение ПКГ:ДМ

Кислотность

Температура

размягчения, °С

Теплостойкость, °С

80

95:5

Слабокислая

40,1

47,5

90:10

Отсутствие водорастворимых кислот и щелочей

42,3

48,1

85:15

Отсутствие водорастворимых кислот и щелочей

43,5

48,7

80:20

Отсутствие водорастворимых кислот и щелочей

45,8

49,8

90

95:5

Слабокислая

44,5

50,1

90:10

Отсутствие водорастворимых кислот и щелочей

47,4

53,2

85:15

-//-

49,5

56,7

80:20

-//-

50,7

59,2

100

95:5

-//-

53,5

54,8

90:10

-//-

56,1

56,7

85:15

-//-

58,4

60,1

80:20

-//-

60,5

62,5

110

95:5

-//-

53,2

56,8

90:10

-//-

56,8

59,1

85:15

-//-

60,0

63,8

80:20

-//-

62,5

68,1

Результаты экспериментов представлены в табл. 2.

Анализ экспериментальных данных показал, соотношение ПКГ:ДМ и температура оказывают значительное влияние на целевые параметры. Добавление ДМ в количестве 5 % позволяет снизить кислотность до уровня «слабокислая». Дальнейшее увеличение содержания ДМ позволяет полностью нейтрализовать исходные кислоты и получить нейтральный продукт. При этом наблюдается повышение теплостойкости и температуры размягчения на всем температурном интервале обработки. Причем скорость возрастания этих параметров увеличивается с ростом температуры обработки. Так, при температуре 80 °С температура размягчения возрастает на 5,7 °С при увеличении начального содержания ДМ от 5 до 20 %. При температуре 110 °С данный показатель составляет 9 °С. Вероятно, это связано не только с влиянием ДМ, но и с протеканием химических реакций.

При повышении температуры проведения процесса с 80 до 110 °С температура размягчения возросла от 40,1 °С до 56,8 °С при соотношении ПКГ:ДМ = 95:5. При увеличении содержания ДМ от 5 до 20 % при температуре в реакторе 110 °С температура размягчения возросла от 56,8 °С до 68,1 °С. Все образцы при испытании на гибкость на стержне диаметром 10 мм показали удовлетворительные результаты.

При температуре процесса 110 °С наблюдается образование спёков на нагревательной поверхности. Вероятно, это обусловлено образованием твердых карбенов. Это указывает на чувствительность ПКГ к перегреву. Образование спеков наблюдалось даже в температурном интервале 90-100 °С при высокой скорости нагрева из-за местных перегревов ПКГ. Для избежания этого необходимо тщательно подбирать и строго соблюдать температурный режим.

Таким образом, добавление ДМ в количестве не менее 10 % от общего веса позволяет получить из КГ продукт, не содержащий свободных кислот. Данный продукт удовлетворяет требованиям ГОСТ 2889-80 по ряду ключевых показателей, таких, как температура размягчения, кислотность, гибкость, теплостойкость, и пригоден для дальнейшей переработки.

Заключение

В ходе проведенного исследования была проверена возможность использования ДМ в качестве нейтрализующего агента на одной из стадий переработки КГ. Установлено, что добавление 10 % ДМ от общей массы достаточно для нейтрализации свободных кислот, содержащихся в КГ. Полученный продукт пригоден для переработки в битумную мастику, удовлетворяющую требованиям ГОСТ 2889-80 «Мастика битумная кровельная горячая. Технические условия».


Библиографическая ссылка

Жаринов И.В. НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ КИСЛЫХ ГУДРОНОВ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 12-10. – С. 1756-1758;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8373 (дата обращения: 25.02.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074