Қазақстан Республикасының білім жəне ғылым министрлігі
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
- Новые подходы классической и "зеленой" химии в гидроочистке нефти и нефтепродуктов
- Ключевые слова
- Мұнай және мұнай өнімдерін гидротазалаудағы классикалық және «жасыл» химияның жаңа әдістері
- Түйін сөздер
- Keywords
321
18 Kosyanova Z.F. Chemical characterization and biological activity of humic acids of some therapeutic muds: avtoref.dis.kand.biol.nauk / M., 1985, 20 p. 19 Krechetova E.V., Humic acid oil shale. Their properties and structure: avtoref.diss.kand.biol nauk / M., 1994, 20 p. 20 Katunina V.V. Ecological and biochemical activity gimatemelanovyh acids of peloids: avtoref.dis.kand.biol.nauk / Samara, 2007.-20 p. 21 Lodygin V.D., Bezosikov V.A., Chukov S.N. Structural and functional parameters of humic substances podzonistyh bog soils podzonistyh / SPB:. Science, 2077.-P.5-8. 22 Popov A.I., pod.red. Ermakov E.I. Humic substances: properties, structure, education / St. Petersburg, 2004.-248p. 23 Orlov D.S. Features and functions of humic substances / humic substances in biosfere.- 1993.-№4.-P.1626. 24 Koponova M.M. Soil organic matter, its nature, properties, and methods of study / M.; 1963 - 292 p.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
322
Каирбеков Ж.К., Смағұлова Н.Т. *, Сабитова А.Н. E-mail:
nazym2011@inbox.ru
1 Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университеті, Алматы, Қазақстан 1 Жаңа химиялық технологиялар және материалдар ғылыми-зерттеу институты, Алматы, Қазақстан Коксохимиялық шайырдан құрылыс жол материалдарын алу
Впервые окислением коксохимической смолы получен вязкий дорожный нефтяной битум, соответствующий по своим физико-механическим показателями битума марки БНД130/200, а также нефтяной битум, соответствующий по своим физико-механическим показателями битума марки БН70/30. В процессе окисления общее содержание углеводородов понизилось до 19,47 масс. %, а содержание асфальтенов и смол повысилось до 29,45 масс. % и 29,88 масс. % соответственно. Понижение общего содержания углеводородов в битуме можно объяснить расходованием их на образование смол и асфальтенов.
пентрации; интервал пластичности.
Қазақстан Республикасында тұтқырлығы жоғары мұнай қорының молдығына қарамастан қазіргі кезде өндірісті битуммен қамтамасыз ету күрделі мәселе болып табылады. Битумның физика-механикалық көрсеткіштеріне қойылатын стандарт талабына сай зерттеулер жүргізулер арқылы көмірді жартылай кокстеуден кейін қалған шайырды битумдық композиция жасауда ұтымды пайдалану, бір жағынан битумға деген қажеттілікті қатамасыз етсе, екінші жағынан көмірді өңдейтін аймақтарда экологиялық проблемаларды шешуге мүмкіндік береді [1-4]. Шайырдың жоғары молекулалық фракцияларының құрамында гидроксилді, карбонилді топтар формасы түрінде оттек құрамды заттар мөлшері жоғары болғандықтан оттекті қосылыстардың конденсациялану реакциясы арқылы жүзеге асатын асфальтен синтезі үшін төмен температуралық тотықтыру процесі тиімді болып табылады [5]. Сондықтанда шикізатты тотықтыру 160 0 С температурада, 1,5 м 3 /мин ауа ағынында, 3 сағат аралығында жүргізілді. Әрбір 30 минут сайын үлгі алынып, оның физика- механикалық көрсеткіштері анықталды. 30 минутта алынған үлгінің физика-механикалық көрсеткіштері стандарт талабына толығымен сәйкес келмеді. Тотықтыру процесін 90 минут аралығында жүргізгеннен кейін алынған өнімнің физика-механикалық көрсеткіштері анықталды (1 кесте).
Көрсеткіш Өнім Битум
маркасы БНД130/200 Сынау әдістемесі 25°С иненің кіру тереңдігі, 0,1мм 190 131-200
ГОСТ11501 Ш және С бойынша жұмсару температурасы, °С төмен емес 43
40 ГОСТ11506 Омырылғыштық температурасы, °С жоғары емес -18 -18
ГОСТ11507 Пенетрация индексі +2,1 ГОСТ 22245 Созылмалық аралығы 57~77°С
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
323
Кестеден көрінгендей, битумның пенетрация мәні 190 мм тең. Алынған пенетрация мәні БНД 130/200 тұтқыр жол мұнай битумының пенетрация мәнінің (131-200 мм) аралығына кіретіндіктен, коксохимиялық шайырдың ауыр қалдығынан алынған өнім БНД 130/200 маркалы тұтқыр жол мұнай битумына жатады. Жұмсару температурасы және омырылғыштық температурасы стандарт талаптарына толығымен сәйкес келеді. Пенетрация индексі +2,1 тең. Пенетрация индексі битумның коллоидтық дәрежесін немесе нақты тұтқырлық күйінен ауытқуын көрсетеді. Реологиялық қасиеті мен деформациялық сипаты бойынша битумдар үш топқа бөлінеді: –
1-ші топқа кіретін битумдардың реологиялық күйіне золь құрылымы тән; –
2-ші топқа кіретін битумдардың реологиялық күйіне золь-гель құрылымы тән; –
3-ші топқа кіретін битумдардың реологиялық күйіне гель құрылымы тән [6;7]. Пенетрация индексінің мәніне сәйкес тұтқыр жол мұнай битумы реологиялық қасиеті мен деформациялық сипаты бойынша реологиялық күйіне гель құрылымы тән 3- ші топ битумдарына жатады. Алынған битум пенетрация индексінің мәні бойынша реологиялық күйі гель құрылымды болып келетін үшінші топ битумдарына жатады. Созылмалық аралығы 57~77°С тең. Созылмалық аралығының сандық мәндерінің аралығы кең болғандықтан битумның деформациялық қабілеті жоғары, яғни төмен температурада сызаттардың түсуіне және ортаның жоғары температуралық жағдайларына қарсы тұра алады. Осыдан мұнай битумдарын алуда қолданылатын тотықтыру процесін коксохимиялық шайырдың ауыр қалдығынан битум алуда қолданып, сапасы мұнай битумдарынан төмен болмайтын битум алуға болады. Пенетрация индексінің мәніне сәйкес тұтқыр битумның реологиялық қасиеті мен деформациялық сипаты бойынша реологиялық күйіне гель құрылымы тән 3-ші топ битумдарына жатады. Алынған БНД 130/200 маркалы жол мұнай битумының химиялық топтық құрамы анықталды (2 кесте).
Кесте 2– БНД130/200
маркалы жол мұнай битумының химиялық топтық құрамы Құрамы
Мөлшері г мас. % Көмірсутектер: 0,63
44,68 парафинді-нафтенді 0,08 5,00
моноциклді ароматты 0,24
11,86 бициклді ароматты 0,25 13,60
Конденсирленгенполициклді ароматты 0,06
14,22 Шайыр:
1,52 30,50
петролейн-бензол шайыр 0,22
7,00 бензол-шайыр 0,64 11,99
спирт-бензол шайыр 0,66
11,51 Асфальтен 1,36 23,00
Карбен, карбоид 0,79
1,82 Жалпы мөлшері 5,0 100
Кестеден көрінгендей, БНД130/200 мұнай битумның құрамындағы шайыр 30,50 мас.%, көмірсутектер 44,68 мас. %, асфальтен 23,00 мас. %, карбен, карбоид 1,82 мас. % құрайды. Бастапқы шайыр құрамында парафинді-нафтенді көмірсутектер мөлшері (26,72 мас.%) жоғары болғандықтан, тотықтыру процесі кезінде осы көмірсутектердің мөлшері асфальтендердің түзілуі нәтижесінде төмендейді. ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
324
Тотықтыру процесін 120 және 150 минут аралығында жүрізгенде алынған өнімнің химиялық топтық құрамы 3 кестеде берілген.
Фракция
Мөлшері г мас. % г мас. %
120 минут 150 минут Көмірсутектер: 0,63
15,50 0,95
20,44 парафинді-нафтенді 0,34 7,69
0,45 3,68
моноциклді ароматты 0,15
1,56 0,03
1,19 бициклді ароматты 0,08 1,54
0,20 9,31
Конденсирленгенполициклді ароматты 0,06
4,71 0,27
6,26 Шайыр:
1,52 30,05
1,25 26,96
петролейн-бензол шайыр 0,19
5,39 0,19
1,0 бензол-шайыр 0,59 7,1
0,34 10,07
спирт-бензол шайыр 0,74
17,59 0,72
15,89 Асфальтен 1,3632 18,57
0,90 17,39
Карбен, карбоид 0,7989
35,88 1,90
35,21 Жалпы мөлшері 5,0 100
5 100
Кестеден көрінгендей, 120 минут тотықтырылған өнімнің 15,50 мас. % көмірсутектер, 30,05 мас. % шайыр және 18,57 мас. % асфальтен құрайды. Ал 150 минут тотықтырылған өнімнің 20,44 мас. % көмірсутектер, 26,96 мас. % шайыр және 17,39 мас. % асфальтен құрайды. Бастапқы шайырмен салыстырғанда карбен (35,88 мас. %) және карбоид (35,21 мас. %) мөлшері жоғары. Бұл өз кезегінде бастапқы шикізат ретінде ароматы негізді коксохимиялық шайырды бір мезгілде көмірсутектік фракция мөлшерін төмендететін терең өзгерістер салдарынан карбен, карбоид мөлшері жоғарлаған. Сонымен қатар тотықтыру процесін 180 минут аралығында жүргізгеннен кейін алынған өнімнің физика-механикалық көрсеткіштері анықталды (4 кесте).
Көрсеткіш Өнім Битум
маркасы БН70/30
Сынау
әдістемесі 25°С иненің кіру тереңдігі, 0,1мм 21 21-40
ГОСТ11501 Ш және С бойынша жұмсару температурасы, °С төмен емес 70
70-80 ГОСТ11506 Пенетрация индексі +0,80
ГОСТ 22245
Кестеден көрінгендей, битумның пенетрация мәні 21 мм тең. Алынған пенетрация мәні БН70/30 құрылыс битумының пенетрация мәнінің (21-40 мм) аралығына кіретіндіктен, шайырдан алынған битум БН70/30
маркалы құрылыс битумына жатады. Жұмсару температурасы 70°С стандарт талаптарына толығымен сәйкес келеді. Пенетрация индексі +0,8 тең. Битумның коллоидтық дәрежесін немесе нақты тұтқырлық күйінен ауытқуын көрсететін БН 70/30 маркалы құрылыс битумы пенетрация индексінің
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
325
мәні бойынша реологиялық күйі золь-гель құрылымды болып келетін екінші топ битумдарына жатады. Тотықтыру уақытын арттырған сайын битум маркаларының өзгерісі тотықтыру реакциясының механизмімен көрсетіледі. 90 минутта алынған БНД 130/200 маркалы битум құрамында оттекқұрамды қосылыстар мөлшерінің жоғарлығы (көмірсутектер 17,1 мас. %) процестің асқын тотықтың түзілу саты арқылы жүретіндігімен түсіндіріледі. Ал тотықтыру уақытын артырған сайын келесі типті реакция басымдылық көрсетеді.
RH +O
2 → R˙+HOO˙
R 1 +R 2 H→ HR
1 R 2 ˙+ R 3 H → HR 1 HR
2 + R
3 ˙
(2)
Алынған битумының химиялық топтық құрамы 5 кестеде көрсетілген.
Құрамы
Мөлшері г мас. % Көмірсутектер: 0,63
19,47 парафинді-нафтенді көмірсутектер 0,34 -
0,15 2,08
бициклді ароматты көмірсутектер 0,08
1,16 конденсирленген полициклді ароматты көмірсутектер 0,06
16,67 Шайыр:
1,52 29,45
петролейн-бензол шайыр 0,21
0,61 бензол-шайыр 0,59 8,20
спирт-бензол шайыр 0,72
21,20 Асфальтен 2,06 29,88
Карбен, карбоид 0,79
21,00 Жалпы мөлшері 5,0 99,80
Кестеден көрінгендей, өнім құрамындағы шайыр 29,45 мас.%, көмірсутектер 19,47 мас. %, асфальтен 29,88 мас. %, карбен, карбоид 21,0 мас. % құрайды. Зерттеу нәтижесінде коксохимиялық шайырды тотықтыру процесінің оптималды жағдайлары (температура, уақыт) анықталып, физика-механиалық көрсеткіштері БНД 130/200 және БН 70/30, БН 90/10 маркаларына сәйкес келетін жол, құрылыс битумын алуға болатындылығы көрсетілді.
1
Иванов И.К. Горлов К.А. Исследование термокаталитических превращений твердых горючих ископаемых в атмосфере различных газов // Химия твердого топлива. – 1997. – № 2. – С. 45-62. 2
Саламатова и.В., Васильев В.В., Потехин В.М. Определение скоростей автоокисления некоторых углеводородов и нефтяных остатков // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2004. – № 8. – С. 16-22. 3
Котов С.В., Леванова С.В., Мадумарова З.Р., Погуляйко В.А., Зиновьева Л.В., Тыщенко В.А. Влияние температуры окисления на качественные показатели дорожных ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
326
битумов // Нефтехимия. – 1988. – С. 47-52. 4
Розенталь Д.А. Повышение качества строительных битумов. – М.: ЦНИИЭНефтехим, 1976. – 72 с. 5
структурно-групповым компонентам гудронов и битумов из промышленной Западносибирской нефти// Журнал
прикладной химии.
– 2002.
– Т. 75. – Вып. 7. – С. 1201-1208. 6
школа, 1967. – 116 с. 7
Лысихина А.И. Дорожные покрытия и основания с применением битумов и дегтей. – М.:Автотрансиздат, 1972. – 232 с.
ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
327
* Кансейтова Д.К.
Казахский национальный университет им. Аль-Фараби, Казахстан, г. Алматы * E-mail:
d.kanseitova@gmail.com
Новые подходы классической и "зеленой" химии в гидроочистке нефти и нефтепродуктов
Данная работа посвященa изучению процесса гидроочистки нефти и нефтепродуктов нефти месторождения "Жанажол" с использованием новых подходов классической и зеленой химии. Показано, что обработка нефти озоно-воздушной смесью увеличивает выход светлых нефтепродуктов до 7%, а также уменьшает содержание серы до 22,6%; ультразвуковая обработка нефти также приводит к увеличению выхода легких фракций до 7%, а общее количество серы уменьшается на 28,68%; после озонирования, обработки ультразвуком и совместного сонокаталитического окисления увеличивается выход светлых нефтепродуктов до 21% и глубина обессеривания исходных образцов нефти до 38%. Также определены оптимальные условия (удельная скорость подачи озоно- воздушной смеси 0,125 мл/мин в течение 60 мин) предварительного озонирования дизельного топлива. Предварительное озонирование дизельного топлива повышает глубину обессеривания и позволяет получить дизельное топливо, отвечающее стандартам Евро-3.
Ключевые слова: нефть; нефтепродукт; дизель; озон; ультразвук; обработка.
Каирбеков Ж.К., Мылтықбаева Ж.К., Кансейтова Д.К.
химияның жаңа әдістері
Бұл жұмыс "Жаңажол" мұнай кен орнының мұнайы мен мұнай өнімдерін классикалық және "жасыл" химияның жаңа әдістерімен гидротазалау процесін зерттеуге арналған. Бастапқы мұнайды алдын озон-ауа қоспасымен өңдеу жеңіл фракциялардың шығымын 7%-ға арттырып, күкірт құрамын 22,6%-ға төмендетеді; мұнайды ультрадыбыспен өңдеу де жеңіл фракциялардың шығымын 7%-ға арттырады, ал күкірттің жалпы мөлшерін 28,68%-ға төмендетеді; мұнайды алдын ала озондау, ультрадыбыспен өңдеу және олардың біріккен сонокаталитикалық тотықтыру жеңіл өнімдердің шығымын 21%-ға және күкіртсіздендірудің тереңдігін 38%-ға арттыратыны көрсетілген. Дизель отынын алдын ала озондау оны күкіртсіздендіру тереңдігін жоғарылатып, Евро-3 стандартына сай дизель отынын алуға мүмкіндік береді.
This paper is dedicated to study hydrotreating process of crude oil and petroleum products of "Zhanazhol" oilfield using new approaches of classical and green chemistry. It is shown that processing of oil by ozone-air mixture increases the yield of light products by 7% and also to reduce the sulfur content to 22.6%; ultrasonic treatment of oil also increases the yield of ХИМИЯ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ БОЙЫНША IX ХАЛЫҚАРАЛЫҚ БІРІМЖАНОВ СЪЕЗІНІҢ ЕҢБЕКТЕРІ
328
light fractions of 7% and the total amount of sulfur is reduced by 28.68%; prior ozonolysis, sonication and joint sono catalytic oxidation increases the yield of light products up to 21% and the depth of desulfurization of the initial oil samples up to 38%. The optimal conditions (specific feed rate of the ozone-air mixture of 0.125 ml/min for 60 min) for preliminary ozonation of diesel fuel is defined. Preliminary ozonation of diesel fuel improves the desulfurization depth and allows to obtain diesel fuel that meets Euro-3 standards.
Continuous growth in consumption of oil and oil products in the world, as well as ever- increasing quality requirements stimulate the search for new scientific and technological solutions to directionally affect the characteristics of petroleum products, including their chemical composition. The problem of reducing the sulfur content in petroleum products attracted attention of domestic and foreign researchers. Desulfurization significantly improves the commodity and consumption properties of oil and petroleum products, reduces the harmful effects on the environment and improves the durability of the process equipment for their processing [1]. In this regard, there is an actual problem of providing high-quality fuel from domestic raw materials with minimal investment. In order to improve the quality of oil and petroleum products were carried out a huge amount of research, but in most cases these technologies imply large capital infusion of expensive catalysts, toxic reagents with a negative impact on the environment and technological renovation. However, in this case there is still the problem of compliance with European standards on the sulfur content of fuels. For this purpose it is necessary to complicate the flow chart and run additional installation, which is economically disadvantageous. In this regard, the use of unconventional methods of hydrotreating crude oil and petroleum products with new approaches of classical and green chemistry is very important. Promising non-traditional methods of physical and chemical effects on oil products are ozonation methods, sonication (resonance or cavitation processing) and other methods [2]. Thus, the study of the hydrotreating of crude oil and petroleum products of “Zhanazhol” oilfield using new approaches of classical and green chemistry is relevant, since it would significantly reduce their sulfur content and would contribute to the quality of their compliance with existing international standards as on the chemical composition and on the operational properties.
жүктеу/скачать 31,15 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|