 |
Тезисы докладов Всероссийской научно-практической конференции "Энергоресурсосбережение в строительстве и жилищно-коммунальном комплексе"-2005 (Ярославль, 5 - 6 октября 2005 г.):
Технологические решения для переработки прудовых кислых гудронов в товарные продукты Зорин Аркадий Данилович, профессор Кафедры аналитической химии Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского; Занозина Валентина Федоровна, заведующая лабораторией НИИ химии ННГУ, к.х.н.; Каратаев Евгений Николаевич, ведущий научный сотрудник лаборатории НИИ химии ННГУ, к.х.н.; Колмаков Георгий Александрович, аспирант ННГУ (Нижний Новгород)
Кислые гудроны относятся к многотоннажным трудноутилизируемым отходам нефтеперерабатывающей промышленности. Они образуются при очистке масел (трансформаторных, конденсаторных, медицинских, парфюмерных и др.) концентрированной серной кислотой или олеумом.
Кислые гудроны представляют собой смолообразные высоковязкие массы, содержащие разнообразные органические соединения, свободную серную кислоту и воду. На предприятиях отрасли ежегодно образуется около 220-250 тыс. тонн кислого гудрона и отработанной серной кислоты.
Кислые гудроны складированы в прудах-накопителях, занимающих большие площади. Только в Нижнем Новгороде их примерно 250 тыс. тонн, на Ярославском НПЗ им. Д. И. Менделеева — около 500-600 тыс. тонн. Практически на многих НПЗ России и СНГ имеются подобные отходы.
Известны следующие способы использования или переработки кислых гудронов.
Кислые гудроны подвергают высокотемпературному воздействию. При температуре 800 С органическая часть гудронов сгорает, а серная кислота расщепляется до SO2 и H2O. SO2 — утилизируется в серную кислоту.
Кислые гудроны нейтрализуют аммиаком с целью получения поверхностно-активного вещества (карнатол). Производство поверхностно-активных веществ на основе кислых гудронов основано на высокой поверхностной активности сульфокислот и сульфонатов, входящих в их состав. Технические ПАВ используют при нефтедобычи, а также в качестве деэмульгаторов, пенообразователей, флотационных реагентов.
Кислые гудроны могут использоваться в производстве цемента и как топливо, и как кислый реагент (в газовой фазе), взаимодействующий с обжигаемым материалом, имеющим щелочную реакцию.
В качестве добавок в брикеты торфяного топлива.
В качестве компонента дорожного покрытия.
Термический крекинг кислых гудронов в присутствии органо-минеральной добавки — горючих сланцев. Сланцы берутся в 3-х кратном избытке. Содержащиеся в горючих сланцах карбонаты кальция и магния связывают серу кислых гудронов в сульфаты, а алюмосиликаты способствуют крекингу органических компонентов. В этом процессе образуется нефтяное топливо 50 % от взятого количества гудрона и порошкообразная масса, представляющая собой смесь минеральный части горючих сланцев, сульфатов кальция, магния и кокса.
Твердый продукт рекомендуется использовать при изготовлении асфальтобетона.
Консервирование кислых гудронов. Последние обрабатываются порошкообразной кальциевой известью или доломитовой мукой. При этом нейтрализуется кислая составляющая гудрона. Образующуюся сыпучую массу, обогащенной органической составляющей, отправляют на захоронение в земляные амбары.
Перечисленные методы утилизации кислых гудронов не нашли заметного использования.
В Нижегородском государственном университете им. Н. И. Лобачевского разработаны высокоэффективные технологии, принципиальная новизна которых состоит в комплексном подходе к утилизации кислых гудронов. Органические компоненты подвергаются управляемому крекингу в жидкое нефтяное топливо и кокс, либо в дорожный битум или изоляционную мастику, а неорганическая составляющая — серная кислота — перерабатывается в гипс. Управляемый крекинг осуществляется в оригинальном реакторе при атмосферном давлении в режимах, составляющих «ноу-хау» технологии.
Из единицы очищенного от серной кислоты гудрона представляется возможным получить 70-75 % жидких продуктов, 13-15 % кокса. Количество получаемого гипса — величина переменная, зависит от содержания кислоты в кислых гудронах, отбираемых из прудов хранения.
При разгонке жидкого нефтяного топлива выделяются: 10-15 % бензиновой фракции, 30-35 % дизельной фракции, в остатке мазутная масса.
При смешении образующегося жидкого топлива с очищенным от серной кислоты кислым гудроном получается котельное топливо — мазут. При этом выход котельного топлива составляет 2,5 тонны на тонну переработанного кислого гудрона.
Эффективность разработки подтверждена в процессе эксплуатации укрупненной лабораторной установки, выполненной в металле. Производительность ее оценивается приблизительно в 15 тонн в год.
Ожидаемый состав товарной продукции при переработке 10000 тонн в год кислых гудронов представлен в таблице 1.* Продукция при отсутствии установки разделения жидкого топлива на фракции.
Из того же кислого гудрона, только при других режимах проведения процесса, получаются битумы. В условиях мягкого крекинга происходит частичный распад высокомолекулярных соединений (в частности асфальтенов), приводящий к образованию маслообразных продуктов, влияющих благоприятно на качество образующегося битума.
Результаты анализа битума, полученного из одного из образцов кислого гудрона, взятого из пруда на 21 км. по Московскому шоссе Нижегородской области, представлены в таблице 2.Образец битума был проанализирован в аккредитованной лаборатории ОАО «Лукойл-Нижегороднефтеоргсинтез» г. Кстово Нижегородской области. По своим характеристикам полученный образец битума соответствует ГОСТ 22245-9.
Следуем отметить, что процесс протекает без каких-либо посторонних добавок, но благодаря особенностям аппаратурного решения, представляется возможным получать битумы или мастики разного качества и назначения.Подобные результаты стали возможными лишь после изучения и анализа составов продуктов: кислых гудронов, товарных битумов и получаемых материалов, позволившие определить направление воздействия на перерабатываемые кислые гудроны.
Определены оптимальные условия превращения кислых гудронов в битум. Выход битума превышает 90 %.
Изучена возможность получения из кислых гудронов жидкого топлива и кокса, а также битума из образцов кислых гудронов, взятых из прудов Нижегородской области и НПАЗ им. Д. И. Менделеева Ярославской области (пруд № 1 и пруд № 10).
Установлено, что из кислых гудронов длительного хранения представляется возможным получить и жидкое топливо, и битум. Из кислых гудронов (донные отложения из пруда № 10) — только битум.
Технологии защищены патентами РФ.
При реализации технологий по переработке кислых гудронов в жидкое топливо или битум решаются экологические проблемы, а также экономические, поскольку получаемые продукты являются ликвидными.
|
|
|
