Скачиваний:
5
Добавлен:
01.07.2024
Размер:
3.25 Mб
Скачать

23. Процессы получения битума.

Нефтяные битумы – жидкие, полутвердые или твердые нефтепродукты, состоящие из асфальтенов, смол и масел. Асфальтены придают битуму твердость и высокую температуру размягчения; смолы повышают скрепляющие свойства и эластичность; масла являются разжижающей средой, в которой растворяются смолы, набухают асфальтены.

Для производства нефтяных битумов используют следующие 3 основных способа:

1) концентрирование тяжелых нефтяных остатков (ТНО) путем их перегонки под вакуумом (остаточные битумы);

2) окисление воздухом различных ТНО (окисленные битумы);

3) компаундирование остаточных и окисленных битумов и различных ТНО (компаундированные битумы).

Битумы вырабатываются в основном из тяжелых нефтяных остатков: гудронов, мазутов тяжелых нефтей, асфальтов деасфальтизации, крекинг-остатков и др.

При окислении тяжелых нефтяных остатков часть масел превращается в смолы, часть смол переходит в асфальтены. В результате количество смол практически остается неизменным. Наибольшее распространение в России получило производство окисленных битумов.

Основными факторами процесса окисления являются температура, расход воздуха и давление. Чем выше температура окисления, тем быстрее протекает процесс (240-270 °С). Чем больше вводится в зону воздуха, тем меньше времени требуется для окисления. Т.к. реакция окисления экзотермическая, изменением расхода воздуха можно регулировать температуру процесса.

С повышением давления в зоне реакции процесс окисления интенсифицируется, и качество окисленных битумов улучшается благодаря конденсации части масляных паров. В частности, повышается проницаемость битума при одинаковой температуре его размягчения. Обычно давление колеблется от 0,3 до 0,8 МПа.

Основным аппаратом установок непрерывного действия для производства битума является трубчатый реактор либо окислительная колонна. Окислительные колонны предпочтительны для производства дорожных битумов, трубчатые реакторы – в производстве строительных битумов. Отдельные установки в своем составе имеют оба аппарата.

24. Технический углерод (сажа).

Высокодисперсный углерод получают при высокотемпературном (1200-2000 °С) термолизе тяжелого высокоароматизированного дистиллятного сырья при низком давлении и малой продолжительности.

Основными, наиболее крупнотоннажными потребителями сажи являются шинная и резино-техническая промышленности (более 90 % от всего объема производства технического углерода). Технический углерод (ТУ) находит применение также в производствах пластмасс, в электротехнической, лакокрасочной, полиграфической и ряде других отраслей промышленности.

25. Термокаталитические процессы. Процесс изомеризации. Химические реакции изомеризации.

Термокаталитические процессы:

Суть термокаталитических процессов состоит в облагораживании базовых топлив, т.е. в получении высокооктановых бензинов с лучшими качественными характеристиками, и сырья для нефтехимии. Проводят термокаталитические процессы при различных температурах и в присутствии катализаторов. К таким процессам в нефтепереработке относят каталитический крекинг, каталитический риформинг, алкилирование и изомеризацию углеводородов нефтяных фракций.

Изомеризация:

Реакции изомеризации являются дополнительным источником получения изопарафинов из н-парафинов. Изопентан и изогексаны могут быть получены методом каталитической изомеризации.

Реакцию изомеризации желательно проводить при невысоких температурах, т. к. это способствует образованию более разветвленных изомеров. Однако для интенсификации реакции процесс приходится вести при относительно высоких температурах. Схематично реакцию можно представить следующим образом:

1) В начале на металлических центрах катализатора происходит дегидрирование исходного парафина:

2) затем на кислотных центрах катализатора происходит взаимодействие олефина с протоном (протонизация) и изомеризация образовавшегося карбокатиона:

3) далее идет депротонизация карбокатиона на металлических центрах катализатора с образованием олефина изомерного строения и его гидрирование до парафина со скелетом изомерного строения – целевого продукта:

В качестве сырья для процесса изомеризации используются:

1) фракция С5 и выше с ГФУ;

2) фракция С5 и выше (широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) из природного газа;

3) фракция с температурой кипения до 62 °С – рафинат каталитического риформинга (ароматического);

4) фракция с температурой конца кипения до 62 °С после вторичной перегонки бензина (прямогонного).

Все эти фракции являются концентратами н-алканов С5 и С6. Чем выше содержание суммы н-С5 и н-С6 в сырье, тем благоприятнее будет протекать процесс изомеризации.

Разработка и усовершенствование катализаторов платиновой группы, применяемых для риформинга, позволили использовать катализаторы этого типа и для процесса изомеризации. На современных промышленных установках для изомеризации н-пентана и н-гексана обычно используют бифункциональный катализатор, содержащий платину или палладий на кислотном носителе (оксид алюминия, цеолит). Применение этих катализаторов улучшило экономические показатели процесса и повысило производительность установок.

Для процесса изомеризации используются три марки катализаторов:

1) ИП-62, содержащий 0,5 % (по массе) Pt на Al2O3 и активированный фтором (работает при температуре 380-450 °С);

2) НИП-66, содержащий 0,6 % (по массе) Pt на Al2O3 и активированный хлором (работает при температуре 150-180 °С, т. е. является низкотемпературным);

3) ИЦК-2, содержащий 0,8 % (по массе) Pd на цеолите и активированный хлором (работает при температуре 250-320 °С).

Процесс проходит при 350-400 °С и 3-3,5 МПа, ОСПС составляет 1,5-2,0 ч-1. Для подавления побочных реакций расщепления осуществляют циркуляцию ВСГ в объеме 900 нм3 на 1 м3 жидкого сырья.

Продуктами процесса являются стабильный изомеризат, головная фракция стабилизации и УВ газ. Выход стабильного изомеризата 80-85 % (по массе). Его ОЧи равно 85-87. Используется стабильный изомеризат как легкий компонент автомобильных бензинов, улучшающий их давление насыщенных паров и не снижающий ОЧ.

Например, подвергая легкую фракцию прямогонного бензина изомеризации, можно повысить ее ОЧ на 15-20 единиц за счет превращения н-парафинов в УВ изостроения. Это хорошо видно на примере н-гексана, имеющего ОЧи всего 30, а его изомеры 80-104.