Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и обоснование задачи исследования (литературный обзор)
1.1.Состав и свойства ТНО и нефтяных битумов 6-12
1.2.Структура ТНО и нефтяных битумов 13-19
І.З.Получение нефтяных битумов 20-25
1.4. Изменение структуры и свойств ТНО под влиянием различных физико-химических и механических воздействий 26-31
ГЛАВА 2. Изучение состава и свойств ТНО
2.1. Методы, принятые для исследования состава и свойств ТНО и нефтяных битумов 32-37
2.2. Содержание исследования. Выбор материала для исследования 38-39
2.3. Физико-химические свойства ТНО 40-46
ГЛАВА 3. Исследование влияния механохимических процессов на качество сырья для получения битумов
З.1. Влияние температуры на процесс активирования мазу тов 47-64
3.2. Влияния продолжительности электромагнитной обработки, массы ферромагнитных элементов и других параметров аппарата вихревого слоя на качество мазутов 65-76
З.З.Влияние механохимической обработки на состав и свойства газоконденсатних остатков 77-87
ГЛАВА 4. Получение битумов из высокопарафинистого мазута астраханского газоконденсата 4.1. Влияние качества активированного сырья на получение битумов 88-97
4.2. Влияние различных параметров процесса окисления на качество битумов 98-106
4.3. Разработка способа получения дорожных битумов 107-115
Выводы 116-117
Литература 118-128
Приложение 129-138
- Изменение структуры и свойств ТНО под влиянием различных физико-химических и механических воздействий
- Содержание исследования. Выбор материала для исследования
- Влияние температуры на процесс активирования мазу тов
- Влияние различных параметров процесса окисления на качество битумов
Изменение структуры и свойств ТНО под влиянием различных физико-химических и механических воздействий
Технологические процессы, осуществляемые по принципам обычной технологии, базируются только на данных о химической структуре молекул, входящих в состав нефти и газоконденсатов. Возникновение и рост надмолекулярных структур в большинстве случаев не учитывается. Хотя известно, что изменение свойств любых нефтяных дисперсных систем (НДС), и в частности, тяжелых нефтяных остатков связано с изменением размеров составляющих их дисперсных частиц /67/. Поэтому наиболее эффективным и рациональным способом модификации свойств НДС и изменением технологических параметров режима их переработки является изменение среднего размера дисперсных частиц за счет изменения соотношения объемов дисперсной фазы и дисперсионной среды /68/.
Переработка активированного сырья, сопровождающаяся фазовыми переходами, вызывает перераспределение углеводородов между фазами в результате изменения межмолекулярного взаимодействия и среднего размера частиц дисперсной фазы. Автором /87/ было показано, что во всей «битумной цепочке» мазут - гудрон - битум в наибольшей степени на энергетическое воздействие должна «откликаться» наименее структурированная система, таковой в перечисленном выше ряду является мазут с минимальной энергией межмолекулярного взаимодействия.
Существуют различные способы активирования сырья при производстве битумов. В основном их подразделяют на физические и химические /87/.
При физическом активировании битумного сырья внешнее воздействие влияет преимущественно на дисперсную фазу, вызывающего в последствие изменение состава и объема дисперсионной среды. В процессе физического активирования нефтяные системы подвергаются воздействию того или иного энергетического поля: механического, теплового, ультразвукового, магнитного и др. Эти поля, воздействуя, прежде всего на силы межмолекулярного взаимодействия, могут усиливать их или ослаблять.
Так, ультразвуковая обработка гудрона в процессе его окисления приводит к увеличению содержания асфальтенов и температуре размягчения битума /101/. Однако важно отметить, что полученная после обработки ультразвуком система термодинамически неустойчива, так как возникающие после волнового воздействия кавитационные пузырьки превышают допустимые размеры ССЕ. Поэтому уже через 2-3 часа после обработки гудроны по своим физико-химическим свойствам не отличаются от исходных. Таким образом, кратковременность эффекта позволяет сделать заключение о целесообразности промышленного применения ультразвуковой обработки непосредственно в потоке нефтяного сырья перед переработкой.
Известны работы по переработке тяжелых нефтяных остатков в битумы с помощью акустических аппаратов, использующих гидродинамические и кавитационные эффекты, существенно повышающие производительность процесса окисления и позволяющие получать товарные марки дорожных битумов /104/. Конструкции кавитационно-вихревых аппаратов, работа которых основана на принципах кавитационно-вихревых эффектов, позволяет увеличивать поверхность контакта газовой и жидкой фазы, за счет чего жидкость диспергируется, и с достижением относительной скорости 20,0-25,0 м/с в центре вихревой камеры, взаимодействует со встречными вихревыми потоками и газом. При этом снижается количество воздуха подаваемого на окисление, уменьшается количество газов окисления, а также увеличивается выход целевого продукта с одновременным снижением на 20,0-25,0 % выхода побочного продукта - отдува.
Интенсификация процесса получения битумов возможна за счет предварительной подготовки сырья источником ультрафиолетового излучения, подающим энергию излучения через световоды в верхнюю часть реактора -колонны, позволяющая получать в достаточно короткие отрезки времени (до 10 часов) дорожные марки битумов /105/. При измельчении материала, под действием мгновенной силы сконцентрированной на малых поверхностях, могут развиваться процессы деструкции, сопровождающиеся разрывом химических связей /106/. В этом случае возрастает возможность столкновения молекул, выравнивается концентрация и температура в объеме, повышается интенсивность тепло - и массобмена. Кроме этого, перемешивание уменьшает толщину диффузионного слоя.
В работах /107,108/ показана возможность получения товарных битумов из нефтей с высоким содержанием парафинов и малым содержанием смол и асфальтенов. Сырье предварительно подвергалось воздействию озона с последующим разложением образовавшихся озонидов под воздействием частиц высокой энергии. В результате присоединения молекул озона к молекулам смол и асфальтенов с последующим разложением озонидов образуются продукты меньшей молекулярной массы.
Автором /87/ впервые был апробирован метод виброакустического воздействия на мазут, с целью перестройки его структуры. Важным положительным моментом, позволяющим прогнозировать успешное промышленное внедрение виброакустического воздействия на нефтяные остатки, является продолжительность эффекта. Максимальный эффект воздействия, определяемый по изменению величины условной вязкости, наблюдался при частоте обработки 14,1 Гц уже через 10 минут.
Большой интерес при интенсификации процессов нефтепереработки представляет электрическое поле. Под действием сильного неоднородного электрического поля возникает направленное движение дисперсных частиц, это явление может быть использовано для выделения твердых углеводородов из нефтяных дисперсных систем /109/.
Например, под действием сильного неоднородного электромагнитного поля в аппарате с вихревым слоем возникает направленное движение парамагнитных частиц, которое приводит к их сближению и агрегатированию. Образовавшиеся агрегаты парамагнитных компонентов являются центрами кристаллизации твердых углеводородов и способствуют их сосредоточению в определенных узких фракциях сырья 121. В результате чего, во фракциях 500С уменьшается содержание парафинов и увеличивается содержание ас-фальто - смолистых веществ, что позволяет в дальнейшем использовать его как сырье для процесса получения битумов.
Использование лазерного излучения /110/ позволяет регулировать физико-химические свойства нефтяных дистиллятов, т.е. за счет химических реакций, протекающих под действием лазерного излучения, происходит изменение фракционного состава в сторону облегчения.
Содержание исследования. Выбор материала для исследования
Количество газообразных продуктов, образующихся в результате меха-нохимической и электромагнитной обработки мазутов, определяли по следующей методике. В ампулу из нержавеющей стали с определенным количеством ферромагнитных элементов (иголками) вносили предварительно взвешенную пробу нефтепродукта и нагретого до температуры на несколько градусов выше требуемой. Проба нефтепродукта перемешивалась с иголками вручную в течении 1-3 минут и при достижении необходимой температуры ампула герметично закрывалась, а находящейся в ней продукт подвергался электромагнитной обработке в ABC в течение определенного времени (5-30 сек).
После охлаждения ампулы продукт отделяли от иголок в тарированную емкость и находили его массу. Иголки тщательно промывали от нефтепродукта гептаном и после высушивания до постоянной массы также взвешивали. Под вакуумом отгоняли гептан и определяли массу осадка. Количество образовавшихся газообразных продуктов определяли по формуле: т2- масса ферромагнитных элементов, г т3- масса нефтепродуктов после обработке в ABC, г т4- масса ферромагнитных элементов после обработки, г т5- масса осадка, г Количество газообразных продуктов, образующихся при обработке мазутов в ABC при температурах выше 220 С, а также с добавками серы (140-180 С), определялось путем их сбора в тарированный газометр. Окисление ТНО
Окисление ТНО осуществлялось на лабораторной установке с продувкой воздухом (рис. 4.1). Расход воздуха составлял 0,5 - 5,0 дм3/мин на 1 кг сырья, что обеспечивало полное перемешивание реакционной смеси. Температура окисления составляла 90 -300 С. 2.2.Содержание исследования. Выбор материала для исследования.
В качестве объекта исследования служили пробы мазута астраханского газоконденсатного месторождения, отобранные в течение периода времени с 1998 по 2000 год. Показатели качества представительной пробы мазута, отобранной с низа колонны К - 51 Астраханского газоперерабатывающего завода, приведена в табл.2. 1. Таблица 2.1
В качестве типового образца серы, используемой в работе как окислитель при получении битумов, принята комовая сера техническая газовая, получаемая на установках "Клаус" Астраханского газоперерабатывающего завода.
Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ) крупнейшее в Европе. Если говорить о запасах АГКМ, то величина их уникальна для Европы, но они относятся к трудно извлекаемым запасам.
Месторождение открыто в 1976 году и уже через 10 лет в 1986 году газ поступил на переработку на Астраханский газоперерабатывающий завод (АГПЗ). АГКМ расположено 60 км севернее г. Астрахани, а юго-восточное его окончание уходит на территорию Казахстана. Речная система Волги делит месторождение на право- и левобережную часть. В левобережной части сосредоточена основная часть запасов сырья. Месторождение приурочено к поднятию на глубине около 4 км, размер его 110 на 45км, амплитуда - 300 м, и оно характеризуется очень сложной конфигурацией.
В геологическом отношении АГКМ расположено на Астраханском своде (приподнятом блоке кристаллического фундамента) в юго-западной при-бортовой зоне Прикаспийской впадины. Толща осадочных пород здесь составляет 8-13 км. Залежь АГКМ водоплавающая.
Для того чтобы сформировалась и сохранилась залежь газа необходима непроницаемая покрышка. Роль покрышки АГКМ играют повсеместно присутствующая 70-ти метровая толща битуминозных аргиллитов, доломитов, глинистых известняков ассельско-артинского возраста и 40 метровая сульфатно-карбонатная толща (ангидриты, доломиты с прослоями глин и солей) филипповского горизонта. Кроме того роль покрышки выполняет мощная толща солей кунгура, образующая благодаря своей пластичности купола (высотой до 3,5 км) и межсолевые мульды (впадины), в которых соли отсутствуют.
Как уже было отмечено ранее, Астраханское ГКМ приурочено к огромному поднятию сложного строения. Породы - практически 100% известняки. К коллекторам (т. е. породам, которые при разработке могут отдавать газ) отнесены пласты с пористостью выше 6 %. Пустотное пространство коллекторов представлено очень тонкими порами и микротрещинами. Распространение коллекторов по вертикали и горизонтали месторождения неравномерное от 1,5 до 0,1 мД. И для получения притока газа из пласта нужно создать перепад давления в 100 - 150 атм. Это очень высокие депрессии.
Начальное пластовое давление в залежи 624 атм., начальная пластовая температура 108-120 С.
Пластовая смесь характеризуется как высокосернистая сложного состава. Более 40 % от объёма составляют неуглеводородные компоненты: 28-34 % H2S, 12-16 % С02 и азота до 0,4 %. Из соединений серы в газе содержится аномально большое количество сероокиси углерода (около 1000мг/м3), мер-каптановой серы около 2000 мг/м , сероуглерода менее 10мг/м . В составе пластового.газа содержится до 4% тяжелых углеводородов С5+в, т.е. примерно 250 г/м3.
Пластовая смесь при начальных термобарических условиях находится в пласте в однофазном газообразном состоянии и недонасыщена тяжелыми углеводородами. Давление начала конденсации, т. е. давление при котором в пласте начинается выпадение конденсата, оценивается в 400 атм.
Освоенная часть АГКМ охватывает всю центральную часть месторождения. Глубина эксплуатационных скважин составляет 4100 м. Газ из скважин с давлением на устье 310 - 190 атм и температурой 45 - 80 С, пройдя через устьевые подогреватели, имеет давление ПО атм и температуру 75 С, затем по шлейфам в двухфазном состоянии подается на установку предварительной подготовки газа (УППГ) и далее до АГПЗ. На АГКМ 6 действующих УППГ, мощностью по 3 и 1,5 млрд.м3 газа в год. Месторождение разрабатывается без поддержания пластового давления - на режиме истощения пластовой энергии.
Максимально достигнутая добыча по газу сепарации с начала ввода АГКМ в опытно-промышленную эксплуатацию приходится на 2000 год - 9,7 млрд. м , а минимальная годовая добыча на 1990 год - 2,94 млрд. м3. Дебет скважин в зависимости от вскрытого разреза колеблется от 50 до 700 тыс.м / сут.
Количество газообразных продуктов, образующихся в результате меха-нохимической и электромагнитной обработки мазутов, определяли по следующей методике. В ампулу из нержавеющей стали с определенным количеством ферромагнитных элементов (иголками) вносили предварительно взвешенную пробу нефтепродукта и нагретого до температуры на несколько градусов выше требуемой. Проба нефтепродукта перемешивалась с иголками вручную в течении 1-3 минут и при достижении необходимой температуры ампула герметично закрывалась, а находящейся в ней продукт подвергался электромагнитной обработке в ABC в течение определенного времени (5-30 сек).
После охлаждения ампулы продукт отделяли от иголок в тарированную емкость и находили его массу. Иголки тщательно промывали от нефтепродукта гептаном и после высушивания до постоянной массы также взвешивали. Под вакуумом отгоняли гептан и определяли массу осадка. Количество образовавшихся газообразных продуктов определяли по формуле: т2- масса ферромагнитных элементов, г т3- масса нефтепродуктов после обработке в ABC, г т4- масса ферромагнитных элементов после обработки, г т5- масса осадка, г Количество газообразных продуктов, образующихся при обработке мазутов в ABC при температурах выше 220 С, а также с добавками серы (140-180 С), определялось путем их сбора в тарированный газометр. Окисление ТНО
Окисление ТНО осуществлялось на лабораторной установке с продувкой воздухом (рис. 4.1). Расход воздуха составлял 0,5 - 5,0 дм3/мин на 1 кг сырья, что обеспечивало полное перемешивание реакционной смеси. Температура окисления составляла 90 -300 С. 2.2.Содержание исследования. Выбор материала для исследования.
В качестве объекта исследования служили пробы мазута астраханского газоконденсатного месторождения, отобранные в течение периода времени с 1998 по 2000 год. Показатели качества представительной пробы мазута, отобранной с низа колонны К - 51 Астраханского газоперерабатывающего завода, приведена в табл.2. 1. Таблица 2.1
В качестве типового образца серы, используемой в работе как окислитель при получении битумов, принята комовая сера техническая газовая, получаемая на установках "Клаус" Астраханского газоперерабатывающего завода.
Астраханское газоконденсатное месторождение (АГКМ) крупнейшее в Европе. Если говорить о запасах АГКМ, то величина их уникальна для Европы, но они относятся к трудно извлекаемым запасам.
Месторождение открыто в 1976 году и уже через 10 лет в 1986 году газ поступил на переработку на Астраханский газоперерабатывающий завод (АГПЗ). АГКМ расположено 60 км севернее г. Астрахани, а юго-восточное его окончание уходит на территорию Казахстана. Речная система Волги делит месторождение на право- и левобережную часть. В левобережной части сосредоточена основная часть запасов сырья. Месторождение приурочено к поднятию на глубине около 4 км, размер его 110 на 45км, амплитуда - 300 м, и оно характеризуется очень сложной конфигурацией.
В геологическом отношении АГКМ расположено на Астраханском своде (приподнятом блоке кристаллического фундамента) в юго-западной при-бортовой зоне Прикаспийской впадины. Толща осадочных пород здесь составляет 8-13 км. Залежь АГКМ водоплавающая.
Для того чтобы сформировалась и сохранилась залежь газа необходима непроницаемая покрышка. Роль покрышки АГКМ играют повсеместно присутствующая 70-ти метровая толща битуминозных аргиллитов, доломитов, глинистых известняков ассельско-артинского возраста и 40 метровая сульфатно-карбонатная толща (ангидриты, доломиты с прослоями глин и солей) филипповского горизонта. Кроме того роль покрышки выполняет мощная толща солей кунгура, образующая благодаря своей пластичности купола (высотой до 3,5 км) и межсолевые мульды (впадины), в которых соли отсутствуют.
Как уже было отмечено ранее, Астраханское ГКМ приурочено к огромному поднятию сложного строения. Породы - практически 100% известняки. К коллекторам (т. е. породам, которые при разработке могут отдавать газ) отнесены пласты с пористостью выше 6 %. Пустотное пространство коллекторов представлено очень тонкими порами и микротрещинами. Распространение коллекторов по вертикали и горизонтали месторождения неравномерное от 1,5 до 0,1 мД. И для получения притока газа из пласта нужно создать перепад давления в 100 - 150 атм. Это очень высокие депрессии.
Начальное пластовое давление в залежи 624 атм., начальная пластовая температура 108-120 С.
Пластовая смесь характеризуется как высокосернистая сложного состава. Более 40 % от объёма составляют неуглеводородные компоненты: 28-34 % H2S, 12-16 % С02 и азота до 0,4 %. Из соединений серы в газе содержится аномально большое количество сероокиси углерода (около 1000мг/м3), мер-каптановой серы около 2000 мг/м , сероуглерода менее 10мг/м . В составе пластового.газа содержится до 4% тяжелых углеводородов С5+в, т.е. примерно 250 г/м3.
Пластовая смесь при начальных термобарических условиях находится в пласте в однофазном газообразном состоянии и недонасыщена тяжелыми углеводородами. Давление начала конденсации, т. е. давление при котором в пласте начинается выпадение конденсата, оценивается в 400 атм.
Освоенная часть АГКМ охватывает всю центральную часть месторождения. Глубина эксплуатационных скважин составляет 4100 м. Газ из скважин с давлением на устье 310 - 190 атм и температурой 45 - 80 С, пройдя через устьевые подогреватели, имеет давление ПО атм и температуру 75 С, затем по шлейфам в двухфазном состоянии подается на установку предварительной подготовки газа (УППГ) и далее до АГПЗ. На АГКМ 6 действующих УППГ, мощностью по 3 и 1,5 млрд.м3 газа в год. Месторождение разрабатывается без поддержания пластового давления - на режиме истощения пластовой энергии.
Максимально достигнутая добыча по газу сепарации с начала ввода АГКМ в опытно-промышленную эксплуатацию приходится на 2000 год - 9,7 млрд. м , а минимальная годовая добыча на 1990 год - 2,94 млрд. м3. Дебет скважин в зависимости от вскрытого разреза колеблется от 50 до 700 тыс.м / сут.
Влияние температуры на процесс активирования мазу тов
Как упоминалось выше, известные методы разрушения дисперсных систем основаны на использовании явления кавитации, ультразвука и теплового воздействия и др./100,102,104,105/, которые способствуют глубине и скорости разрушения структуры, но мало сказываются на ее последующем формировании после снятия этого воздействия.
Если механическое и тепловое воздействие на мазут с высоким содержанием твердых углеводородов, например, астраханский газоконденсатами мазут, проводить в сочетании с электромагнитным полем, то последнее будет воздействовать на упорядочение структуры той части молекул, которые обладают дипольным моментом. Таким образом, будет формироваться более упорядоченная надмолекулярная структура, принципиально отличная от исходной по строению и свойствам.
В качестве аппарата для создания электромагнитного поля был использован аппарат с вихревым слоем Полтавского завода химического машиностроения (рис.3.1), который состоит из рабочего блока и щита управления /114/. Основным элементом рабочего блока является индуктор (1). Он состоит из статора (ярма), набранного из колец электротехнической стали, стянутых болтами или скобами. К статору крепятся шесть полюсов с катушками. В двух диаметральных катушечных пазах расположен датчик контроля массы. Соединение секций последовательное, согласное. Длина рабочей (активной) зоны равна длине катушки индуктора. При подключении индуктора к сети трехфазного тока в рабочей зоне аппарата создается вращающееся электромагнитное поле, куда вводится сменная вставка (капсула) с загруженными ферромагнитными частицами (иголками) и обрабатываемыми компонентами. Электромагнитное поле подхватывает иголки, которые начинают двигаться по вектору поля. Но вскоре их движение становится хаотичным из - за многократных соударений друг с другом, загруженным материалом и стенками рабочей зоны - сменной вставки. В результате возникает так называемый вихревой слой, в котором обрабатываемые продукты одновременно подвергаются воздействию таких факторов как: механическому за счет движения иголок с большой скоростью, магнитострикционному эффекту за счет изменения геометрического размера иголок, кавитации и др.
Техническая характеристика ABC типа В - 150К - 04 приведена в табл.3.1
Аппарат используется как для циклического режима работы, так и непрерывного. Для его осуществления применяется ампула, изготовленная из нержавеющей стали с герметически закрывающейся крышкой. В качестве рабочих тел использованы ферромагнитные элементы из углеродистой стали. Единовременная загрузка опытной пробы в ампулу составляет 800-1000 см3.
Аппараты вихревого слоя данной конструкции в основном предназначены для измельчения твердых сыпучих материалов /115,116/, и лишь в последние годы появились публикации об использовании таких аппаратов при переработке нефтяных остатков с целью увеличения отбора светлых дистиллятов /117/. С целью оптимизации процесса электромагнитной обработки мазутов и выявления влияния различных параметров на их качество, как сырья для получения битумов, был проведен планированный эксперимент. В качестве варьируемых параметров процесса выбраны: температура, концентрация серы, продолжительность обработки и масса ферромагнитных элементов (табл.3.2). Выбор такого параметра как концентрация серы, влияющего на структуру и свойства мазута при его обработке в ABC под воздействием электромагнитного поля, обоснован в работах /118,119/. Таблица 3.2.
Выбор показателей качества активированных мазутов обоснован, как возможностью проследить, за изменением стандартных показателей (ГОСТ), так и оценки в качестве битумного сырья. Для характеристики битумного сырья чаще всего используют такой показатель, как условная вязкость при 80 С. Он определяет пригодность сырья для получения качественных битумов /50/. Плотность косвенно отражает химический состав /47,64 / и характеризует, отчасти, процессы, протекающие в условиях работы ABC. Температура вспышки - это параметр, зависящий от содержания летучих веществ в нефтепродукте /37/, что может также свидетельствовать об изменениях структуры и химического состава активированных мазутов. Содержание асфальтенов отражает структурные и химические превращения компонентов мазута, происходящие в дисперсной системе под влиянием вышеперечисленных факторов. AОбработка результатов планированного эксперимента выполнена с помощью ЭВМ.
Влияние различных параметров процесса окисления на качество битумов
Основными технологическими параметрами процесса окисления являются расход воздуха, качество сырья и температура. Расход воздуха составлял 2,5; 5,0 и 10 л/мин на 1 кг сырья. Влияние температуры на процесс окисления определялось в диапазоне от 225 до 330С.
Для проведения исследования был выбран мазут, отобранный в 2000 году, характеристика которого приведена в табл. 2.1, а также образцы, полученные электромагнитной обработкой указанного мазута с добавкой серы 2 и 3 % по массе и без нее. Обработка мазута в ABC осуществлялась при 180 С в течение 25 с.
Изучение влияния расхода воздуха на процесс окисления проводили при 275 С.
На рис.4.4 приведено повышение температуры размягчения образцов при окислении при разных расходах воздуха.
Как видно из рисунка для образцов с увеличением расхода воздуха возрастает скорость повышения температуры размягчения. Для образца активированного мазута ускорение температуры размягчения видно при повышении расхода воздуха от 2,5 до 5,0 л/мин. При окислении мазута с 2 % серы это ускорение едва заметно, а для мазута с 3 % серы - его практически нет. Повышение температуры размягчения для этого образца в незначительной мере зависит от расхода воздуха. Очевидно, при окислении осерненного мазута в большей степени сказывается высокое содержание летучих компонентов, содержащихся в неокисленном образце и образовавшихся в результате окисления. Это предположение подтверждается зависимостью выхода отдува от продолжительности окисления, приведенной для активированных образцов на рис. 4.5 .
Влияние температуры на процесс окисления активированных мазутов проводили при расходе воздуха 2,5 л/мин на 1 кг сырья, что обусловлено облегченным составом битумного сырья.
Как видно из рис.4.6. повышение температуры способствует ускорению процесса, что проявляется в более быстром достижении заданной температуры размягчения. При окислении активированного мазута последовательное повышение температуры процесса на 25 С вызывает не равноценное ускорение повышения температуры размягчения. Так, при его окислении до температуры размягчения равной 60 С при 250 С время окисления составило 12 часов, при 275 С - почти 8 часов и при 300 С - 7 часов.
При окислении активированных мазутов с 2 и 3 % серы увеличение температуры процесса на 25 С также сопровождается уменьшением продолжительности окисления. Для образца с 2 % серы переход от температуры 250 к 275 С сопровождается почти вдвое большим сокращением времени, чем последующие 25 С до температуры 300 С. При окислении мазута с 3 % серы происходит примерно одинаковое ускорение процесса с повышением температуры.
Очевидно, влияние температуры окисления на скорость процесса связано с химическим составом активированных мазутов и влияние тем значительнее, чем больше серы в мазуте.
Влияние температуры окисления можно проследить по выходу продуктов реакции. Из рис.4.7. видно, что с повышением температуры процесса увеличивается массовая доля отдува. Такая закономерность характерна для всех образцов (tpa3M.= 40 С). Однако равномерное повышение температуры процесса вызывает существенное различие в выходе продуктов реакции. Можно отметить, что для всех образцов переход от температуры 275 к 300 С вызывает резкое увеличение количества отдува. Так, для активированного мазута переход температуры от 250 С к 275 С количество отдува составил 2 %, а от 275 к 300 С - 16 % мае.
Для образца с 2 %-ным содержанием серы такой же переход температур соответственно составил 1,5 и 20,5 мае, для образца с 3 %-ным содержанием серы - 2,8 и 23,0 % по массе.
Как видно из анализа данных, наибольший выход побочных продуктов реакций наблюдается у образцов модифицированных серой, и он возрастает пропорционально количеству добавляемой серы. Очевидно, это связано с проявлением дегидрирующих свойств серы, а также усилением процесса разложения нестабильных сернистых соединений, образовавшихся при электромагнитной обработки мазутов в присутствии серы и при окислении последних. О разложении сернистых соединений может свидетельствовать и появление серы в отгоне (конденсате), которая появляется при достижении битумом определенной вязкости (или температуры размягчения в интеррале 78-85С для мазута с добавкой серы 3 % мае).
Анализ газов отдува показал, что содержание сероводорода зависит от содержания серы в мазуте, температуры окисления и продолжительности окисления (рис.4.8 ).
Как видно из рисунка, с повышением концентрации серы в активированных мазутах и температуры процесса, концентрация выделившегося сероводорода возрастает, а с увеличением продолжительности - уменьшается. Так, при окислении активированного мазута с 3 % серы концентрация сероводорода после 1 часа окисления составила 1,91 мг/м3 , 3 часов - 0,375 мг/мЗ и 5 часов- 0,31 мг/мЗ.
