Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Технология утилизации кислых гудронов

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Тимрот, Сергей Дмитриевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Современное состояние проблемы

1.2. Классификация кислых гудронов, состав и свойства.

1.3. Методы утилизации кислых гудронов

1.3.1. Нейтрализация КГ.

1.3.2. Методы гидролитического разложения.

1.3.3. Методы высокотемпературного разложения.

1.3.4. Методы низкотемпературного разложения.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика исходных веществ.

• о. о

2.2. Методика проведения экспериментов.

2.3. Методики анализов.

2.3.1. Стандартные методы.

2.3.2. Исследование сдвигового течения материалов с применением ротационного вискозиметра.

3. Методика определения жёсткости и эластического восстановления битумов с применением дефометра.

3.4. Методика определения группового химического состава гудронов и битумов.

ГЛАВА 3. СОСТАВ И СВОЙСТВА ПРУДОВОГО КИСЛОГО ГУДРОНА.

Глава 4. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРУДОВОГО

КИСЛОГО ГУДРОНА.

4.1. Влияние массовой доли извести-пушонки на процесс нейтрализации ПКГ.

4.2. Влияние скорости перемешивания реакционной массы на процесс нейтрализации ПКГ.

4.3. Влияние температуры на процесс нейтрализации ПКГ

4.4. Влияние остаточной кислотности на качество вяжущих ВКГ.

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СВОЙСТВ БИТУМА

ИЗ КИСЛОГО ГУДРОНА.

5.1. Стандартные реологические показатели БКГ и его групповой состав.

5.2. Исследование закономерностей окисления ПКГ----.

5.3. Реологические испытания битума БКГ на вискозиметре "Реотест-2" и дефометре.

ГЛАВА 6. ПОЛУЧЕНИЕ ВЯЖУЩИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ

КИСЛЫХ ГУДРОНОВ И АСФАЛЬТОВ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ.

6.1 Физико-химические свойства и групповой состав асфальтов деасфальтизации.

6.2. Получение компаундированного вяжущего БКГ'-АД.

6.3. Получение вяжущего ВКГ совместным окислением нейтрализованного прудового гудрона и асфальтов пропановой деасфальтизации.

6.3.1. Влияние массовой доли асфальтов деасфальтизации на качество ВКГ.

6.3.2. Влияние марки асфальтов деасфальтизации на качество вяжущего ВКГ.

6.3.3. Влияние температуры и расхода воздуха на процесс получения вяжущего ВКГ.

6.3.4. Расчет кинетических параметров процесса окисления.

6.3.5. Изучение закономерностей изменения группового состава при получении ВКГ.

6.4. Материальный баланс процесса получения вяжущих ВКГ

6.5. Испытание асфальтобетонных композиций на основе вяжущих из кислого гудрона.

ГЛАВА 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛОГО ГУДРОНА.

7.1. Описание технологической схемы процесса.

7.2. Оценка предотвращенного ущерба при возможном переливе кислого гудрона из прудов-накопителей.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по географии, на тему "Технология утилизации кислых гудронов"

По мере развития современного производства все большую актуальность приобретают проблемы переработки промышленных отходов. В целях реализации норм и положений Закона "Об охране окружающей природной среды" Государственным комитетом по охране окружающей среды РФ разрабатывается программа "Отходы", основная цель которой состоит в сокращении загрязнения окружающей среды и экономии природных ресурсов за счет максимально возможного вовлечения отходов в производство.

Одним из наиболее крупнотоннажных отходов нефтехимических производств являются кислые гудроны (КГ). Они образуются в процессах очистки и сульфирования нефтепродуктов и индивидуальных углеводородов серной кислотой, олеумом и серным ангидридом. Ресурсы таких отходов значительны. Ежегодно на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности России образуется около 200 тысяч тонн КГ. Кислые гудроны, несмотря на многочисленные попытки их утилизации, в настоящее время почти не перерабатываются и сбрасываются в пруды-накопители. Такие объекты, загрязняющие воздушный и водный бассейны и занимающие большие площади, имеются на ряде нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) в городах Ярославле, Нижнем Новгороде, Хабаровске, Омске, Уфе, Салавате и других.

Большую опасность для Верхне-Волжского региона представляют кислые гудроны старейшего Ярославского НПЗ им. Д.И.Менделеева. Кислые гудроны, количество которых составляет около 500 ООО тонн, находятся в пятнадцати прудах различной ёмкости, расположенных в непосредственной близости от Волги и создающих опасность загрязнения водного бассейна. Вместе с тем, кислые гудроны являются ценными вторичными материальными ресурсами, которые могут быть переработаны в различные продукты, имеющие высокий потребительский спрос. Это могут быть дорожные и строительные битумы, серная кислота, кокс, активированный уголь, ПАВ и другие продукты.

Отсюда особую актуальность приобретает разработка эффективных способов утилизации кислых гудронов как текущей выработки, так и длительного хранения в прудах-накопителях.

Цель данной работы состояла в изучении физико-химических свойств и состава кислых гудронов, разработке научных основ и технологии их переработки в дорожно-строительные материалы, позволяющей рационально использовать вторичные ресурсы и ликвидировать опасность загрязнения окружающей среды.

В настоящем исследовании, впервые проведено изучение прудовых кислых гудронов (ПКГ) с помощью метода ИК-спектроскопии, а также жидкостной хроматографии. Полученные данные позволили оценить пригодность прудового гудрона для производства вяжущих материалов, сравнить его состав с традиционными видами сырья для производства битумов.

На основе изучения кинетических закономерностей процесса нейтрализации установлены оптимальные параметры этого процесса и выбран наиболее эффективный нейтрализующий агент.

Установлено, что на основе прудового кислого гудрона и ас-фальтов пропановой деасфальтизации (АД) может быть получено качественное вяжущее для дорожного строительства.

Изучен механизм процесса окисления прудового кислого гудрона и асфальтов деасфальтизации, определены константы скорости и энергии активации, на основе полученных данных выбраны оптимальные параметры процесса переработки кислого гудрона.

Определены реологические и физико-химические свойства битумов и асфальтобетонов на основе нового сырья - прудового кислого гудрона. Показана целесообразность и эффективность их использования в дорожном строительстве. Стадии технологического процесса перера6 ботки КГ защищены тремя авторскими свидетельствами.

На основании проведенных исследований предложена технология переработки крупнотоннажного отхода (КГ) в дорожный битум. Разработаны технические условия на новый вяжущий материал из КГ (ВКГ). Реализация способа позволяет снизить отрицательное воздействие на окружающую среду, которое создают большие запасы КГ, накопившиеся на нефтехимических предприятиях. Научные и практические реультаты представленной работы были использованы при проектировании и работе опытно-промышленной установки по переработке КГ, построенной управлением "Ярославльавтодор".

За время работы установки на ней было переработано более 50тыс.тонн КГ. С использованием полученного вяжущего построено около 140 км автодорог в Ярославской и Ивановской областях.

Работа выполнена в отраслевой лаборатории Ярославского государственного технического университета в соответствии с тематическими планами исследований и областной целевой программой "Отходы".

Библиография Диссертация по географии, кандидата технических наук, Тимрот, Сергей Дмитриевич, Ярославль

1. Биотехноэкологические проблемы бассейна Верхней Волги / Под ред. В.П.Семерного // Сб. научн. тр. - ЯрГУ, Ярославль, 1998.- С. 3-7»

2. Современные методы утилизации сернокислотных отходов нефтепереработки и нефтехимии / Р.Н.Гимаев, Д.И.Кондаков, З.И.Сюняев, А.А.Хайбуллин. М. : ЦНИИТЭнефтехим, 1973. - 96 с.

3. Герман А.Л. Нефтяные сульфокислоты. М.: Химия, 1964. -284 с.

4. Намёткин С.С. Химия нефти, -м. : Изд. АН СССР,1965, 800с.

5. Черножуков Н.И. Технология переработки нефти. Ч.З. М.: Химия, 1978. - 418 с.

6. Грузе Д.А., Стивене Д.Р. Технология переработки нефти. -Л.: Химия, 1964. 380 с.

7. Антонишин В.И. Использование отработанной серной кислоты процесса алкилирования // Химия и технология топлив и масел. 1973. N 8. - С.19-22.

8. Балицкий Н.Ф. Комплексное использование кислых гудронов с получением сернистого газа и битумной массы // Нефт. и газ. промышленность: Научно-произв. сб. 1971. - N 5 (59). - С.38-40.

9. Сергиенко С.Р. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Химия, 1964. - 541 с.

10. Середа Я.И. Метод анализа группового состава органической массы кислых гудронов. Киев: АН УССР, 1956. - 95 с.

11. Кулик О.М., Середа Я.И. // Нефтепереработка и нефтехимия.- Киев, 1967. Вып.2. - 86 с. - (Республ. межвед. сб. / Наукова думка).

12. Иванова Л.А. Использование отходов от переработки нефти.- М.: Гостоптехиздат, 1955. 46 с.

13. Пат. 519018 Швейцария. МКИ СЮ Gl7/00. Способ получения котельного топлива. Опубл. 1972. PIX, 20П 130П.

14. A.c. 883149 СССР, МКИ СЮ С 3/02. Способ переработки кислого гудрона производства сульфонатных присадок / В.Н.Коносов, Г.И.Чередниченко, Ю.Т.Гордаш. Опубл. 1981, Бюл. N 43.

15. Шейнин Б.Д. Гудронный эмульгатор // Новости нефт. техники. Сер. "Нефтепереработка". 1960. - N 2. - С.16-19.

16. Макитра Р.Г., Полищук P.A. Получение катионоактивных ПАВ // Нефт. и газ. промышленность. 1967. - N 14. - С.39-42.

17. Книгина Г.И., Тацки Л.Н., Панова В.Ф. Комплексная вспучивающая добавка в производстве керамзита // Изв. ВУЗов. Сер. Строительство и архитектура. 1984. - N 5. - С.67-70.

18. A.c. 143794 СССР, Кл. 80Ь, 25/08. Способ использования парафиновых кислых гудронов / Я.И.Середа, Л.И.Андриянова. Опубл. 1962, Бюл. N 12.

19. Середа Я.И. Новый способ использования парафиновых кислых гудронов. Вопросы развития топливной промышленности и рационального использования топливных ресурсов Юго-Западного экономического района. Львов, 1964. - С.91-94.

20. Пальгунов П.П., Сумароков М. В. Утилизация промышленных отходов. М.: Химия, 1990. - 304 с.

21. Герасимов М., Донев Л. Раскисление кислых гудронов водяным паром // Техника. 1958. - Т.7, N 8. - С.27-30.

22. Pat. 952379 Brit. Acid tar by-prodact recovery. 18.03.64, Chem. Abstracts, 1964. V.60, N 11. - P.13085 h.

23. A.c. 218134 СССР. Способ регенерации серной кислотыГ.Ф.Ивановский, В.М.Гермаш, В.М.Шадрухин, Г.С.Сапунов. Опубл. 1968, Бюл. N 17.

24. Пархоменко В.Е. Кислый гудрон как технологическое сырьё.-М.: Гостоптехиздат, 1947. 94 с.

25. Chemical Engineering. 1960. - V.67, N 1. - P.80-83.

26. Petroleum Equipment. 1962. - V.25, N 3. - P.52-53.

27. Oil and Gas Journal. 1962. - V.60, N 14. - P.128-130.

28. Исследования в области регенерации и использования отработанной серной кислоты / Ю.В.Филатов, И.С.Львова, Г.А.Еремина,Т.М.Мапельман // Труды НЙУЙФ. 1972. - Вып.222. - С.25-28.

29. Pat. 997294 Brit. С.Copyright. 1964. - Dec., N 2.

30. Miley J.H. // Petrol Refiner. 1955.- XX, V.34, N 9. -P.138-141.

31. Ляхевич Г.Д., Антонишин В.И., Гонопольский Л.Е. Использование масляных кислых гудронов для производства битумов //Изв. ВУЗов. Нефть и газ. 1969. - N 5. - С.57-60.

32. Антонишин В.И. Низкотемпературное разложение сернокислотных отходов нефтепереработки и нефтехимии в нефтяной восстановительной среде. М. : Химия, 1988. - 129 с.

33. Балицкий Н.Ф. Процесс получения битумной массы из кислого гудрона и сосновой смолы. Львов: Кн.-журн. изд., 1962. - 68 с.

34. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983. - 192 с.

35. Рыбьев И.А. Асфальтовые бетоны. М.: Высшая школа, 1969. - 399 с.

36. Определение модуля жёсткости и упруго-эластических свойств дорожных битумов / С.Д.Тимрот, А.Ф.Фролов, А.И.Аминов, В.В.Егорова // Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура. 1984. -M 5. - С.63-66.

37. Резинковский М.М., Лукомская А.И. Механические испытания каучуков и резины. М.: Химия, 1964. - 525 с.

38. Ахметова P.C., Глозман Е.Г. Определение группового состава битумов // Высокосернистые нефти и проблемы их переработки. -М.: Химия, 1968. Вып. 8. - С.187-194. - (Труды БашНИИ НП)

39. Исследование структурно-группового состава кислого гудрона и битума на его основе /А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, А.А.Махнин, И.В.Карпова, С.Д.Тимрот, Л.В.Рябчикова // Деп. в ЦНИИТЭнефтехим, N 35НХ-81Д (БУ ВИНИТИ, 1981. N 10& - С.97.)

40. Ахметова P.C., Фрязинов В.В. Технология получения дорожных битумов из нефтей различных групп // Высокосернистые нефти и проблемы их переработки. М.: Химия, 1968. - Вып. 8. - С.170-181. - (Труды БашНИИ НП)

41. Тимрот С.Д., Аминов А.Н., Гринберг М.Я. Изучение закономерностей нейтрализации кислого гудрона прудов-накопителей // Деп. в ЦНИИТЭнефтехим, N 10нх-87Деп (БУ ВИНИТИ, 1987. N 4)

42. Получение дорожного битума из кислого гудрона / А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, А.Н.Веселов, Б.Г.Лысенко, С.Д.Тимрот // Химия и технология топлив и масел. 1980. - N 9. - С.8-9.

43. Фролов А.Ф., Аминов А.Н., Тимрот С.Д. Состав и свойства кислого гудрона и битума на его основе // Химия и технология топлив и масел. 1981. - N 5. - С.39-41.

44. Колбановская A.C., Михайлов В.В. Дорожные битумы. М.: Транспорт, 1973. - 284 с.

45. Эмануэль Н.М. Химическая и биологическая кинетика //Успехи химии. 1981. - Т.50, N10. - С.1721-1809.

46. Сергиенко С.Р. Высокомолекулярные соединения нефти. М.: Химия, 1964. - 541 с.

47. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973. - 432 с.

48. Химия нефти и газа / А.И.Богомолов, А.А.Гайне, В.В.Громова и др. Под ред. В.А.Проскурякова, А.Е.Драбкина. -Л.: Химия, 1989. - 424 с.

49. Руденская И.М., Руденский A.B. Реологические свойства битумов. М.: Высшая школа, 1967. - 116 с.

50. Бернадинер Н.М., Шуригин А.П. Огневая переработка и обезвреживание промышленных отходов. М.: Химия, 1990. - 304с.

51. A.c. 784323 СССР, МКИ СЮ С 3/04. Способ получения органического вяжущего для дорожного строительства / А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, Б.Г.Лысенко, Г.А.Узлов, А.И.Головин, С.Д.Тимрот, А.Н.Веселов, Н.М.Майорова, Т.Л.Новикова. Опубл. Бюл. N 3, 1980.

52. A.c. 810753 СССР, МКИ С 10 С 3/04. Способ получения вяжущего / А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, А.Н.Веселов, Б.Г.Лысенко, Н.М.Майорова, С.Д.Тимрот, Т.Л.Новикова. Опубл. 07.03.81, Бюл. N 9, 1981.

53. A.c. 973591 СССР, МКИ С 10 С 3/04. Способ получения вяжущего / А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, С.Д.Тимрот, В.Г.Воробьёв, В.С.Соло-пов. Опубл. 15.11.82, Бюл. N 42, 1982.

54. Фрязинов В.В., Ахметова P.C., Грудников И.Б. Использование асфалътов деасфальтизации для производства вязких дорожных битумов по проекту нового ГОСТа //Химия и технология топлив и масел. 1977. - N 7. - С.24-26.

55. Ахметова Р.С., Евдокимова Л.В., Александрова С.А. Влияние сырья и условий окисления на качество высокоплавких битумов // Химия и технология топлив и масел. 1981. - N 5. - С.15-17.

56. Руденская И.М., Руденский A.B. Органические вяжущие для дорожного строительства. М.: Транспорт, 1984. - 229 с.

57. Дорожное вяжущее их кислого гудрона и асфальтов деасфальтизации / А.Ф.Фролов, А.Н.Аминов, М.Я.Гринберг, С.Д.Т.имрот // Строительство и эксплуатация автомобильных дорог. ЭИ Минавтодора РСФСР. 1985. - Вып. 6. - С.16-20.

58. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

59. Протасов В.Ф., Молчанов A.B. Экология, здоровье и природопользование в России. М.: Финансы и статистика, 1985. - 528 с.125

60. Рохмистров В.Л., Тюриков М.С. Водные ресурсы /У Управление природопользованием в Ярославской области от прошлого к будущему / Под ред. Г.А.Фоменко. - Ярославль: Александр Рутман. 1998. - С.90-101.

61. Пат. 2093474 Российская Федерация. МКИ 6 С 02 Р 1/46. Способ очистки сточных вод., содержащих эмульгированные нефтепродукты / В.М.Макаров, В.В.Макарьин, Г.М.Мельников, С.Д.Тимрот. -Опубл. 20.10.97, Бюл. N 29, 1997.