- •По дисциплине «Геология и геохимия нефти и газа»
- •Часть I. Геохимия нефти и газа
- •1.1 Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах 7
- •1.2 Состав, свойства и классификации нефтей 18
- •1.3. Состав, свойства и классификации природных газов 36
- •1.4 Происхождение нефти и газа 60
- •1.5 Литогенез и образование нефти и газа 69
- •Часть II. Геология нефти и газа
- •2.6. Природные резервуары и нефтегазоносные комплексы 94
- •2.7. Формирование и разрушение месторождений (залежей)
- •2.8. Залежи и месторождения нефти и газа, их классификации и
- •2.9. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности
- •2.10.3. Контроль знаний модуля 2_10
- •Контроль знаний модуля Введение
- •Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах
- •Контроль знаний модуля 1.1.
- •Состав, свойства и классификации нефтей
- •2.1 Элементный и компонентный состав нефтей
- •2.2 Физические свойства и фракционный состав нефтей
- •2.3 Геохимическая эволюция и физическая дифференциация нефтей
- •1.2.4 Классификации нефтей
- •3.Состав, свойства и классификации природных газов
- •3.1 Основные физические свойства природных газов
- •3.2 Характеристика компонентов природных газов
- •3.3 Классификации природных газов
- •3.4 Химический состав газов газовых залежей
- •3.5 Формирование газоконденсатных систем, их состав и свойства
- •3.6 Химический состав газов газонефтяных и нефтяных залежей
- •3.7 Газовые гидраты
- •1.3.8. Контроль знаний модуля 1_3
- •1.4.Происхождение нефти и газа
- •4.1. Развитие представлений о происхождении нефти и газа и их значение для науки и практики
- •4.2 Различия органических и неорганических концепций. Основные гипотезы и факты неорганической концепции
- •4.3 Основные положения и факты органической теории
- •4.4 Варианты решения проблемы происхождения нефти и газа в органической теории. Гибридные представления о происхождении нефти газа
- •Контроль знаний модуля 1_4
- •5.Литогенез и образование нефти и газа
- •5.1 Круговорот углерода в природе, его энергетические источники и значение для образования нефти и газа
- •5.2 Исходное органическое вещество осадочных пород
- •5.3 Седиментогенез и диагенез органического вещества
- •5.4 Состав преобразованного органического вещества
- •5.5 Генетические и геохимические типы нерастворимого органического вещества
- •5.6 Концентрации органического вещества в осадочных породах разных формаций
- •5.7 Формы нахождения органического вещества, фациальные условия формирования и формационный состав основных нефте- и газообразующих осадочных пород
- •5.8 Катагенез органического вещества и его факторы
- •5.9 Шкала градаций катагенеза органического вещества
- •5.10 Вертикальная геохимическая или термобарическая зональность процесса нефте- и газообразования
- •5.11 Характеристика главных зон нефте- и газообразования
- •5.12 Нефте- и газоматеринский потенциал осадочных пород
- •5.13.Контроль знаний модуля 1_5
- •6.Природные резервуары и нефтегазоносные комплексы
- •6.1 Породы-коллекторы
- •2.6.1.1 Основные свойства пород-коллекторов
- •2.6.1.2 Классификации пород-коллекторов
- •2.6.1.3 Изменение коллекторских свойств пород с глубиной
- •2.6.2 Флюидоупоры и ложные покрышки
- •2.6.3 Природные резервуары
- •2.6.4 Ловушки нефти и газа
- •2.6.5 Нефтегазоносные комплексы
- •2.6.6 Термобарические условия в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах
- •2.6.6.1 Горное и пластовое давление
- •2.6.6.2 Причины образования аномальных пластовых давлений
- •2.6.6.3 Геотермические условия в природных резервуарах и нефтегазоносных комплексах
- •2.7. Формирование и разрушение месторождений (залежей) нефти и газа
- •2.7.1 Первичная миграция нефти и газа
- •2.7.2 Вторичная миграция. Классификация миграционных процессов
- •2.7.3 Факторы вторичной миграции нефти и газа
- •2.7.4 Масштабы и направление миграции нефти и газа
- •2.7.5 Аккумуляция нефти и газа в ловушке
- •2.7.6 Время, продолжительность и скорость формирования залежей нефти и газа
- •2.7.7 Методы определения времени формирования залежей нефти и газа
- •2.7.8 Факторы разрушения залежей нефти и газа
- •2.7.9. Контроль знаний модуля 1_7
- •2.8. Залежи и месторождения нефти и газа, их классификации и параметры
- •2.8.1 Масштабы проявления нефтегазоносности на Земле
- •2.8.2 Элементы залежей нефти и газа
- •2.8.3 Классификация и номенклатура залежей нефти и газа по фазовому состоянию
- •2.8.4 Понятие о запасах и ресурсах нефти и газа и их классификации
- •2.8.5 Разделение залежей (месторождений) по величине запасов
- •2.8.6 Классификации залежей нефти и газа по генетическому типу ловушек и по форме природных резервуаров
- •2.8.7. Контроль знаний модуля 1_8
- •2.9. Нефтегазогеологическое районирование и закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре
- •2.9.1 Цели и основные задачи районирования
- •2.9.2 Принципы и систематические единицы нефтегазогеологического районирования
- •2.9.3 Классификации нефтегазоносных провинций и нефтегазоносных бассейнов
- •2.9.4. Закономерности размещения скоплений нефти и газа в земной коре
- •2.9.5. Контроль знаний модуля 1_9
- •10.Основы разработки нефтяных и газовых месторождений
- •10.1.Объект и система разработки
- •10.2.Классификация и характеристика систем разработки
- •10.3.Контроль знаний модуля 1_10
- •11.Основы технологии переработки углеводородного сырья
- •11.1.Производство бензинов с улучшенными экологическими характеристиками
- •11.2.Улучшение экологических характеристик моторных топлив
- •11.3. Технологические процессы переработки углеводородных систем, улучшающие экологические качества бензинов.
- •11.3.1.Реформулированные моторные топлива
- •11.3.2.Каталитический риформинг
- •11.4 Реактивное топливо
- •2.11.5.Дизельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
- •2.11.5.1.Загрязнение окружающей среды при использовании дизельных топлив
- •2.11.6 Котельные топлива с улучшенными экологическими характеристиками
- •2.11.7.Рациональные направления переработки углеводородных газообразных систем.
- •Контрольные вопросы 11.2:
- •Контрольные вопросы 11.6.1
- •Литература
2.11.7.Рациональные направления переработки углеводородных газообразных систем.
Рассмотрим некоторые направления переработки газообразных углеводородных систем — пропан-пропиленовой и бутан-бутиленовой фракций, которые образуются на установках каталитического крекинга и риформинга, первичной переработки нефти, вторичной перегонки и стабилизации бензинов, разделения и очистки жирных газов. Обычно эти газы поступают в топливную сеть завода, но существуют и более эффективные пути их переработки (рис. 58).
Эти направления включают производство пропилена и полимерных материалов и изделий на его основе, а так же метил-трет-бутилового эфира.
Далее рассмотрены основные достижении по разработке указанных выше технологических процессов. Внедрение этих производств позволяет не только снизить экологическую напряженность, но и значительно повысить технико-экономическую эффективность производства.
Производство полипропилена (МП). Основными исследованиями, направленными на повышение эффективности технологического процесса производства полипропилена явились: перевод процесса поликеризации на непрерывный режим работы, повышение интенсивности теплосъема; использование более эффективных каталитических систем.
Существующие в настоящее время технологии производства ПП основаны на использовании следующих способов полимеризации;
— полимеризация в "тяжелом" растворителе;
— полимеризация в "легком" растворителе-мономере;
— газофазная полимеризация.
Во всех способах используются металлооргакические каталитические системы, основным компонентом которых является трех-хлористый титан или нанесенный титан-магниевый катализатор (ТМК), а сокатализаторами являются диэтилалюминийхлорид (Al(C2H5)2Cl) или триэтилалюминий (Al(C2H5)3.
Наиболее перспективной является полимеризация пропилена в среде сжиженного мономера из газовой фазы. В промышлен-
ности реализована технология полимеризации пропилена в среде жидкого мономера с использованием реактора с газовой фазой. В основу технологии заложен периодический процесс полимеризации пропилена на катализаторах Циглера-Натта TiCl3+Al(C2H5)2Cl. Преимуществом этого процесса являлась высокая концентрация мономера в зоне реакции, отсутствие растворителя и установок, связанных с его очисткой и регенерацией. Недостатки процесса; отложение
полимера на стенках реактора; необходимость сохранения стадии обеззоливания полимера; относительно низкое качество продукции.
Использование высокоактивного микросферического ТiС1з позволило увеличить выход ПП в 4-5 раз по сравнению с выходом на обычном катализаторе, увеличить стереоспецифичность с 90% до 97%, снизить долю атактической фракции с 6-8% до 0,5-1,5%, почти в 3 раза уменьшить зольность ПП и улучшить дисперсность полимера.
Проведены исследования по использованию данных катализаторов в процессе полимеризации пропилена в среде жидкого мономера. Исследование проводилось с использованием ТМК и заключалось в: изучении влияния условий полимеризации и способов формирования каталитической системы на ее активность; исследовании закономерности процесса полимеризации пропилена в массе на ТМК в присутствии водорода; изучении свойств полученного ПП; разработке математической модели непрерывного процесса получения ПП в среде сжиженного пропилена в реакторах идеального смешения.
Изучена каталитическая активность при полимеризации пропилена в массе в интервале температур 30-800С при концентрации Н2 — 2-10-2 моль/г. При использовании ТМК и осуществлении процесса в среде жидкого мономера выход ПП достигает 1400-1550 кг
ПП/г Тi (33-36 кг ПП/г кат.). Увеличение температуры полимеризации от 30 до 800С привело к изменению фракционного состава образующегося ПП. Максимальная степень изотактичиости ПП, полученного при температурах 70-80С, достигает 97-98%.
Исследована активация ТМК введением водорода. Установлено, что при концентрациях водорода (~0,5-10-3 моль/л) наблюдается существенное (в 3-5 раз) увеличение каталитической активности, но при этом система менее стабильна во времени. Полипропилен, синтезированный на ТМК, характеризуется высокими физикомеханическими показателями (табл. 42).
Результаты исследования кинетических закономерностей полимеризаций пропилена и разработанная на их основе математики, включающих стадии: смешения в холодном смесителе и гранулирование смеси в экструдере. Разработана' рецептура и технология для получения эластичного и морозостойкого материала на основе ПП — "Элпона", содержащего в качестве добавки дивинил-стирольный термоэластопласт ДСТ-30 в виде гранул.
Для расширения температурного интервала эксплуатации изделий при сохранении высоких прочностных показателей проведены исследования по модификации полипропилена различными силоксановыми каучуками: СКТ — диметилсилоксановый каучук; ОКТВ, СКТВ-1, СКТВ-2, СКТВ-2Т - метилвинилсилоксановые каучуки, отличающиеся содержанием винильных групп; СКТФВ-803, СКТФВ-2101, СКТФВ-2001 — метилфенилвинилсилоксановые каучуки, отличающиеся содержанием фенильных и винильных заместителей; СКТФТ-50 — термостойкий фторсодержащий каучук с улучшенными диэлектрическими свойствами. Для промышленного
использования рекомендованы силоксановые каучуки, введение которых обеспечивает получение морозостойких композиций различного применения (табл. 4.62).
Изменение прочностных показателей от содержания силокса-новых каучуков аналогично введению добавок других каучуков
ря хорошей совместимости силоксановых каучуков с полипропиленом, достигаемой тонким измельчением, а также обусловленной химическим строением силоксановых каучуков, композиции обладают более низкой температурой хрупкости, чем, например, композиции полипропилен-термозластопласт.
Введение силоксановых каучуков изменяет не только физико-механические, но и электрофизические свойства полипропилена.
Таблица 43
Вид каучука |
Содержание каучука, % |
Предел текучести, н/м2 |
Относительное удлинение, % |
Теплостойкость Вика, % |
Температура хрупкости, 0С |
СКТ |
5 |
270 |
500 |
135 |
-70 |
СКВ |
5 |
270 |
500 |
135 |
-70 |
СКТФВ-803 |
5 |
270 |
500 |
135 |
-80 |
СКТН |
1-2 |
280 |
500 |
150 |
-60 |
ДСТ-30 |
10 |
250 |
300 |
130 |
-50 |
При добавлении метилвинилсилоксановых каучуков типа СТВ, СКТВ-1, СКТВ-2 улучшаются диэлектрические свойства ПП в области высоких радиочастот. Полипропилен, содержащий СКТВ, по электрофизическим свойствам превосходит образцы с другими пластификаторами. Введение СКТФВ-803 улучшает радиационную стойкость полипропилена, что объясняется, по-видимому, экранированием молекул полипропилена фенильны-ми или дифенильными группами каучука, частично рассеивающими энергию излучения. Полипропилен, модифицированный СКТФВ-803, не изменяет своих физико-механических свойств при облучении до дозы 20 мрад, в то время как исходный ПП резко ухудшает механические свойства при дозе 5-6 мрад. Каучуки СКТФВ-2101 и СКТФВ-2001 повышают радиационную стойкость полипропилена и одновременно придают морозостойкость. Получены высокие показатели по теплостойкости — 95°С, прочности — 300 кг/см2, температуре хрупкости — минус 53°С при содержании каучуков 3%. '
Высокие показатели прочности, относительного удлинения и температуры хрупкости композиций с содержанием 1% и выше СКТФТ-50 при сохранении теплостойкости (960С) показывают хорошее распределение каучука при данных концентрациях. Лучшим сочетанием свойств обладает композиция с 1,5% СКТФТ-50, имеющая температуру хрупкости — минус 71°С и теплостойкость — 100°С при максимальных прочностных характеристиках.
Разработан морозостойкий материал ("Мопрон"), обладающий диэлектрическими свойствами при работе при высоких частотах — 106 и 1010 Гц (табл. 4.63). Определены добавки, обеспечивающие диэлектрические характеристики морозостойкой композиции "Мопрон-К".
В качестве наполнителей изучены керамические порошки: алунд "К", алунд "КО", алунд "П" и поликор "31". Показано преимущество наполнителей типа алундов по сравнению с керамикой КМ-1, которое заключается в меньшей абразивности, что способствует уменьшению износа оборудования при изготовлении и переработке "Моп.рон-К". В результате исследований выбраны керамики, отвечающие требованиям по диэлектрическим характеристикам и по доступности использования (электрокорунд марки "К" к алунд марок "КО", "П").
Высокочастотный диэлектрический материал "Мопрон-К", представляющий композицию ПЦ, термоэластопласта к порошка керамики, внедрен на ряде предприятий радиотехничеокой промышленности для изготовления плат, колодок и других деталей СВЧ-техники.
2.11.8 Экологически эффективные технологии переработки остаточных фракций в битумы.
Один из вариантов экологически эффективных технологий — переработка нефтяных остатков в высокомолекулярные углеводородные системы — битумы. Битумы находят широкое применение во многих отраслях хозяйства. Это обусловлено их высокими технологическими, эксплуатационными и экономическими показателями: возрастанием пластичности при нагревании; быстрым увеличением вязкости при остывании; высокой адгезией к камню, дереву, металлам; гидрофобностью; водонепроницаемостью; стойкостью против действия кислот, щелочей, агрессивных жидкостей и газов; электро- и звукоизолирующей способностью; малой плотностью;
низким коэффициентом теплопроводности; погодостойкостью и низкой стоимостью. Битумы используются для строительства и ремонта дорожных и аэродромных покрытий и оснований, полов промышленных зданий; стабилизации грунтов; защиты от коррозии металла и бетона; изготовления кровельных, гидро-,тепло- и пароизоляционных покрытий, материалов и изделий; защиты от радиоактивных излучений; в производстве лакокрасочных материалов. Вследствие этого вопросам исследования и производства битумов уделяется большое внимание.
В зависимости от вида сырья и способа производства битумы классифицируют на природные (находящиеся в природе в чистом виде или извлекаемые из асфальтовых горных пород) и нефтяные (продукт переработки нефти или ее остатков).
"По способу' производства битумы различают: остаточные, окисленные, осажденные (асфальты), компаундированные. Для производства нефтяных битумов используют процессы вакуумной перегонки, окисления и деасфальтизации. Сырьем вакуумной перегонки обычно является мазут, для окисления и деасфальтизации применяют гудрон.
Свойства битумов зависят от природы нефти, их компонентного состава и режимных характеристик технологических процессов.
Характерными свойствами остаточных битумов в отличие от окисленных являются высокие плотность, твердость, сопротивление разрыву, а также чувствительность к изменению температуры. Для получения остаточных битумов пригодны лишь определенные сорта нефти — нафтенового и нафтеноароматического основания, т. е. тяжелые с малым содержанием парафинов. Производство остаточных битумов основывается на атмосферно-вакуумной перегонке нефтей. Основные параметры перегонки: температура, глубина вакуума и расход водяного пара. Обычно поддерживается температура 400-4200С, остаточное давление 30-70 мм рт. ст. (параметры процесса определяются природой сырья).
Осажденные битумы (асфальты) получают в процессе деасфальтизации гудрона. Режим деасфальтизации (температурный градиент в экстракционной колонне, соотношение пропан/сырье) регулируют в зависимости от требуемого качества битума. В таком процессе деас-фальтизат (сырье для каталитического крекинга, гидрокрекинга) является уже побочным продуктом. Обычно для процесса используют нефти парафинового или смешанного основания, непригодные для непосредственного производства битумов. Процесс позволяет расширить сырьевые ресурсы битумного производства.
Асфальты деасфальтизации гудронов различных нефтей по своим свойствам могут быть разделены на две группы. К первой относятся асфальты с температурой размягчения по КиШ ниже 400С..Они характеризуются относительно низкой вязкостью и отличаются
относительно малым содержанием смолисто-асфальтеновых веществ.
Эти асфальты получаются при переработке западно-сибирских нефтей. Ко второй группе относятся асфальты деас-фальтизации с температурой размягчения по КиШ выше 400С. Они получаются при переработке смолистых парафинистых нефтей или малосернистых нефтей с относительно высоким содержанием парафина. На основе сульфирования асфальта деасфальтизации гудрона пропаном, а также ряда других остатков и кубовых остаточных фракций непредельных углеводородов получены асфальто-смолис-тые олигомеры АСМ0Л1, АСМОЛ2, КУБОЛ и т. д., которые могут найти широкое применение как антикоррозионные покрытия, материалы для электротехники, различные адгезивы и т.д. Асфальты деасфальтизации могут быть переработаны в битумы: окислением; компаундированием с прямогонным гудроном; окислением в смеси с прямогонным гудроном; окислением асфальта до температуры размягчения около 1000С с последующим разжижением
его гудроном или экстрактом селективной очистки масел. Асфальты пропановой деасфальтизации, преимущественно первой группы, используются в производстве дорожных и строительных битумов и могут служить основным компонентом для получения битумполимерных составов для кровельных работ.
Глубокая вакуумная перегонка тяжелой нефти часто не обеспечивает необходимых качественных показателей битума. Для повышения вязкости и температурных характеристик вакуумных остатков используют процесс окисления, позволяющий получать из сырья широкого ассортимента окисленные битумы, которые по сравнению с остаточными имеют при одинаковой пенетрации более высокие температуры размягчения и вязкость. Широкое развитие получило использование остатков как сырья для получения окисленных битумов.
Процесс окисления сырья при получении битумов протекает по радикально-цепному механизму. При этом происходит образование свободных радикалов и гидроперекисей в качестве промежуточных продуктов. Кроме того, возникают цепные реакции; обрыв цепей происходит в результате рекомбинации радикалов. Б системе устанаБливается равновесная концентрация свободных радикалов. Одновременно протекает множество реакций: окислительное дегидрирование, деалкилирование, окислительная полимеризация, поликонденсация, крекинг с последующим уплотнением его продуктов. В зависимости от условий окисления: возможны взаимные превращения кислых и нейтральных продуктов окисления.
Образование в процессе окисления смол и асфальтенов в значительной мере определяет свойства полученного битума. В зависимости от природы и консистенции сырья меняется качество окисленного битума. Влияние природы нефтяного сырья на химические превращения компонентов в процессе окисления заключается в различной способности ароматических молекул асфальтенов и смол масляных фракций и гудронов к слоевой ориентации фрагментов и определяется степенью их ароматичности и заме-щенности.
Наиболее ценным сырьем по своим качествам для выработки битумов всех марок является гудрон прямой перегонки нефти. В зависимости от качества нефти путем регулирования глубины вакуума, температуры процесса и объема отбора дистиллятных фракций получают гудрон требуемого качества вплоть до готового битума.
Классификация нефтей как сырья для битумов основывается на содержании в них асфальтенов, силикагелевых смол и парафинов. Известна классификация нефтей различных видов и их остатков, направляемых на битумное производство:
— высокосернистые, высокосмолистые нефти с содержанием 25-36% смолисто-асфальтеновых компонентов и 3-5% твердых парафиновых углеводородов;
— смолистые, парафинистые нефти с содержанием 10-20% смолисто-асфальтеновых компонентов и 3-5% твердых парафиновых
углеводородов;
— малосмолистые, малопарафинистые нефти с содержанием 7-10% смолисто-асфальтеновых компонентов и 0,2-2,5% твердых парафиновых углеводородов;
~ парафинистые, малосмолистые нефти с содержанием 7-10% смолисто-асфальтеновых компонентов и 5-7% твердых парафиновых углеводородов;
— малосмолистые, высокопарафинистые нефти с содержанием 5-10% смолисто-асфальтеновых компонентов и 7-12% твердых парафиновых углеводородов.
Для создания оптимальной технологии производства высококачественных битумов необходима раздельная переработка нефтей с учетом их пригодности для выработки битумов соответствующих марок. Лучшим сырьем для получения битумов являются высокосмолистые высокосернистые малопарафинистые тяжелые нефти.
Основными видами сырья для получения нефтяных битумов являются гудрон прямой гонки (76%), асфальт деасфальтизации (~19%), экстракт селективной очистки масел и другие тяжелые и высокосмолистые отходы переработки нефти (~5% от всего перерабатываемого сырья). При глубоком отборе вакуумных дистиллятов используют добавку к. гудрону необходимого количества вакуумного погона. Необходимые характеристики битума можно получить смешением гудронов различных иефтей.
Асфальт деасфальтизации, вовлекаемый в качестве сырья в производство окисленных битумов, способствует увеличению объемов выработки. Так, результаты опытно-промышленного пробега показали, что перевод окислительной установки с чистого гудрока
на смесь гудрона и асфальта (до 30%) позволяет увеличить выработку битума марок БНД 60/90 и БНД 90/130.
Тяжёлые остатки каталитического крекинга могут быть использованы
в качестве сырья в окислительном процессе получения битумов. Оптимальными технологическими условиями окисления остатков каталитического крекинга являются: температура 238-3150С, скорость подачи кислородсодержащего газа 12,5-50 л/ч на 1 кг сырья (в зависимости от эффективности использования воздуха в окислительной колонне). Продолжительность окисления определяется задаваемой температурой размягчения битума. В производство битумов могут быть вовлечены отработанные минеральные масла. Установлено, что битумы, получаемые окислением (при 240-250°С) гудрона и отработанного масла, удовлетворяют требованиям ГОСТ на дорожные битумы.
Характеристики вяжущих, получаемых компаундированием перекисленных асфальтов деасфальтизации, показывают, что в зависимости от степени переокисления и количества добавляемого отработанного масла могут быть получены разные марки битумов. Оптимальным сырьем для производства битумов являются остатки тяжелых нефтей ароматического основания. С вовлечением в битумное производство менее качественных парафинистых нефтей и различных остатков вторичных процессов переработки нефти большое значение приобретает обогащение перерабатываемого сырья ароматическими углеводородами, использование оптимальных технологических режимов и схем процессов окисления.
Основными параметрами процесса окисления, определяющими качество битума, являются: температура, расход воздуха и продолжительность окисления. Предельно допустимое содержание кислорода в газах окисления - не выше 6% об. при 2500С, в охлажденных газах — 7,2% об. Повышенная концентрация кислорода в газовом пространстве куба обусловливает возможность закоксовывания стенок этого пространства и взрыва в газовой фазе. Продолжительность процесса окисления зависит от температуры, расхода воздуха, в значительной степени от свойств сырья и необходимой
марки битума.
Гудроны могут быть активированы непосредственно перед окислением введением в них концентратов ароматических углеводородов: крекинг-остатков, полиалкилбензольных смол, каменноугольных смол, экстрактов селективной очистки масел, кубовых остатков производства оксиамина, смолистых отходов промышленности, отходов производства липких изоляционных лент и т. д. Разработана технология окисления гудронов ультразвуковым воздействием, в результате чего время окисления снижается на 30%.
Длительность процесса окисления в битумы является одним из узких мест производства. В качестве катализаторов окисления гудрона в битум предложены: отработанный катализатор полимеризации олефинсодержащих нефтяных газов. — фосфор на кизельгуре, ортофосфорная кислота. Процесс окисления гудронов может быть интенсифицирован: изменением растворяющей силы дисперсной среды; путем изменения глубины отбора дистиллятных фракций при подготовке сырья; термическим уплотнением сырья; рециркуляцией продуктов в реакционном устройстве; добавкой в сырье эффективных комплексообразователей; регулированием температуры. Кроме того, интенсификация процесса может осуществляться созданием в реакционном объеме локальных температурных градиентов за счет подачи охлажденных или перегретых потоков продуктов, размещением в реакторе охлаждаемых (либо нагретых до более высоких температур) поверхностей или наличия в реакторе адсорбционных поверхностей (металлов или оксидов металлов).
Обычно схемы производства окисленных битумов основаны на последовательном проведении процессов вакуумной перегонки мазута и окисления полученного гудрона воздухом, причем вакуумные колонны входят в- состав установок атмосферно-вакуумной перегонки, Процессы окисления в отечественной практике проводят в окислительных аппаратах четырех типов: кубы, бескомпрессорные реакторы, трубчатые реакторы, колонны. Разработан двухсекционный реактор окисления, в котором секции окисления и сепарации (квенчинг-секция) совмещены в одном колонном аппарате.
Широко ведутся исследования по разработке процесса производства битумов по схеме: окисление мазута-вакуумная перегонка. Такая схема переработки позволяет вовлечь в сырье производства окисленных битумов остатки высокопарафинистых нефтей. При переработке этих нефтей по обычной технологической схеме (перегонка-окисление) получаемые битумы характеризуются низкой растяжимостью из-за малого содержания ароматических углеводородов в конечном продукте, что обусловливается их невысоким содержанием в исходном сырье
Таблица44 Прочностные свойства ПП, полученного в присутствии ТМК
Текучесть расплава ПТР, г/10 мин |
Предел текучести, σТ, МПа |
Предел прочности σР, МПа |
Деформация при пределе текучести, εТ, % |
Деформация при разрыве, εР,% |
Модуль упругости при растяжении Е·10-3, МПа |
0,04-0,06 |
36,8 |
48,9 |
|
790 |
1,44 |
1,2 |
37,3 |
32,4 |
10 |
400 |
1,55 |
1,9 |
40,1 |
36,3 |
8,9 |
500 |
1,72 |
4,2 |
40,7 |
37,8 |
8,7 |
12,0 |
1,51 |
12,4 |
41,2 |
39,7 |
6,8 |
8 |
1,83 |
32 |
40,8 |
40,2 |
7,0 |
7,3 |
1,64 |
Непрерывный процесс полимеризации пропилена обеспечивает высокий уровень автоматизации управления процессом и позволяет значительно увеличить производительность установки. Использование петлевого реактора в непрерывном процессе вместо емкостного позволило за счет высокой скорости циркуляцими реакционной массы в реакторе исключить отложение полимера на стенках реактора. Кроме того, непрерывный процесс является малоотходным производством, так как основные отходы вновь используюся или утилизируются. С пуском нового комплекса техногеннаянагрузка уменьшилась в 15 раз.
Сравнительная характеристика технико-экономических показателей полупереодического и непрерывного процессов производства ПП свидетельствует, что расход показателейна 1т производимого ПП для непрерывного процесса значительно ниже (табл.45)
Таблица 45 Сравнительная характеристика технико-экономических показателей полупериодического и непрерывного комплексов по производству полипропилена
Показатель |
Полупериодическая установка |
Установка непрерывного типа |
Установка подготовки сырья. Нормы расхода на 1 т чистого пропилена |
||
Электроэнергия, кВт·ч |
268 |
170 |
Пар(тепло), Гкал |
1,05 |
0,56 |
Каустическая сода, 100%, кг |
1,74 |
0,27 |
Сжатый воздух, м3 |
179 |
10 |
Оборотная вода, м3 |
82 |
56 |
Установка полимеризации и грануляции. Нормы расхода на 1 тгранулята |
||
Пропилен, кг |
1528 |
1050 |
Изопропиловый спирт, кг |
20 |
Не используется |
Окись пропилена, кг |
5 |
Не используется |
Электроэнергия, кВт·ч |
1190 |
540 |
Пар(тепло), Гкал |
1,47 |
0,20 |
Сжатый воздух, м3 |
390 |
40 |
Оборотная вода, м3 |
76 |
111 |
Химически очищенная вода, м3 |
10 |
0,24 |
Питьевая вода, м3 |
1,8 |
Не используется |
Новые материалы на основе пропилена.Эколого-экономические аспекты повышения эффективности производства достигаются повышением техническиххарактеристьик и расширением ассортимента выпускаемых изделий. Такие недостатки полипропилена, как низкие морозостойкость и стойкость к ударным нагрузкам при пониженных температурах ограничивают его применение в ряде областей. Поэтому одновременно с совершенствованием производства полипропилена проведены исследования по улучшению его свойств путем компаундирования (смешения) полипропилена с различными каучуками. Одним из методов улучшения свойств полипропилена является его модифицирование путем введения различных добавок на стадии смешения.
Эффективность модифицирования полипропилена каучуками зависит от многих факторов, в т.ч. от степени совместимости модификатора с полипропиленом. Для достижения необходимого совмещения компонентов используются горячие смесители «тяжелого» типа, в которых совмещение происходит за счет больших сдвиговых напряжений и высоких температур. Такая технология не всегда дает хорошие результаты при модификации полипропилена: жесткие условия переработки снижаюттермостабильность и прочность полипропилена, который в силу особенностей химсической структуры подвергается деструкции.
КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ МОДУЛЯ 2_11