Bitumni olish nazariyasi va amaliyotining hozirgi holati

Аппаратурное оформление	Условия проведения и необходимые материалы
Ограничения использования
Сжигание в печах различного типа и конструкций	Печи: с кипящим, псевдоожиженным слоем; шахтные, барабанные, трубчатые. Ротационные форсунки.	t=800-1200 ^ºC. Избыток кислорода. Вода на охлаждение дымовых газов.	Низкая экономическая эффективность. Экологическая не безопасность. Повышенные требования к работе оборудования.
Сушка в сушилках различных конструкций	Сушилки: ленточные и шахтные со стационарным слоем материала; барабанные с полувзвешенным слоем материала. Воздуходувки.	t=80-100 ^ºC	Большие расходы тепла
Пиролиз	Печи, плазменные реакторы, плазменные горелки.	t=1200 ^ºC	Высокие материальные и энергетические затраты.
Термическая десорбция	Подогреватель, сепараторы твердых частиц, газосепараторы	t = 480 - 595 "C. Азотная ≪подушка≫ для исключения горения на термической стадии. Стадии: обезвоживание осадка, отпарка углеводородов и воды, охлаждение, конденсация и расслаивание	Некоторые металлы испаряются вместе с углеводородами. Большие капитальные затраты и высокая энергоемкость, Повышенные требования к выполнению норм технологического режима.

Eng soddalashtirilgan shaklda neft shlamlari asosan neft mahsulotlari, suv va mineral qo'shimchalar (qum, loy, metall oksidi va boshqalar) dan tashkil topgan ko'p komponentli barqaror agregatsion fizik-kimyoviy tizimlardir. Tank neft atala shakllantirish asosiy sababi namlik, havo kislorod va mexanik aralashmalarning, shuningdek, tank devorlarining moddiy bilan muayyan neft qabul qiluvchi qurilma hajmida neft mahsulotlari jismoniy va kimyoviy o'zaro hisoblanadi. Bunday jarayonlar natijasida xom neft mahsulotlarining qisman oksidlanishi qatronga o'xshash birikmalar va tank devorlarining zanglanishi hosil bo'ladi. Shu bilan birga, namlik va mexanik ifloslanish neft mahsulotlarining hajmiga kirish suv-yog ' emulsiyalari va mineral dispersiyalarning shakllanishiga olib keladi. Har qanday axlat muayyan atrof-muhit bilan o'zaro ta'sirlar natijasida hosil bo'lganligi va ma'lum bir vaqt oralig'ida tabiatdagi shlamlarning tarkibi va fizik-kimyoviy xususiyatlari bir xil emas. Neft turi neft atala ko'plab tadqiqotlar natijalariga ko'ra, neft mahsulotlari, suv va mexanik aralashmalarning nisbati (qum zarralar, loy, zang, va hokazo) juda keng intervallarni: uglevodorodlar 5-90%, suv 1-52%, qattiq aralashmalar 0,8-65% tashkil etadi. Natijada, neft chiqindilari tarkibidagi bunday sezilarli o'zgarishlar ularning fizik-kimyoviy xususiyatlaridagi o'zgarish oralig'i ham juda keng. Neft chiqindilarining zichligi 830-1700 kg/m3 oralig'ida o'zgarib turadi, qattiqlashuv harorati-3 ° C dan +80 ° C gacha. Fleshli nuqtasi 35 dan 120 oSgacha [16; C. 229-230] oralig'ida joylashgan.

Neft shlamining yuqori qatlami 5% yupqa aralashmalarni o'z ichiga olgan suvsiz neft mahsulotidir va "neftdagi suv"emulsiyalari toifasiga kiradi. Ushbu qatlamda 70-80% yog'lar, 7-20% qatronlar, 6-25% asfalt, 1-4% parafinlar, suv miqdori 5-8% dan oshmasligi kerak. Neft shlamining yangi hosil bo'lgan yuqori qatlamining xususiyatlari va tarkibi bo'yicha organik qismi tanklarda saqlanadigan asl neft mahsulotlariga o'xshaydi. Bu holat yoqilg'i quyish stantsiyalarining sarf-xarajatlariga xosdir. Hajmi kichik bir qatlam, deb atalmish o'rta, emulsiya turi "suv neft". 1,5-15% mexanik aralashmalar va 70-80% suv mavjud. Keyingi qatlam minerallashgan suv bilan hosil bo'ladi, uning zichligi 1,01-1,19 g / cm3. Pastki qatlam (pastki yl) 45% ga qadar organik moddalar, 52-88% qattiq mexanik aralashmalar, temir oksidi o'z ichiga olgan qattiq fazadir. Pastki loy-suvning 25% gacha bo'lgan gidratlangan massasi [17; C. 53].
Neft chiqindilarining ishlab chiqarish tsikliga ta'lim, utilizatsiya qilish va jalb qilish sxemasi ko'rib chiqildi. Ularni zararsizlantirish usullarining eng keng tarqalgan kombinatsiyasi ko'rsatilgan. To'plangan neft chiqindilarini samarali suvsizlantirish uchun texnologik jarayonlarning innovatsion usullari va tegishli apparatura dizayni taklif etildi. Neft va gaz quduqlarini qurishda, neftni qayta ishlash konlarini baliq ovlash, chiqindi suvlarni tozalash, shuningdek, tanklar va boshqa uskunalarni tozalashda shlamlar hosil bo'ladi. Neft shlamining turli xil turlari energiya kompleksi, transport, mashinasozlik, kimyo, metallurgiya korxonalari uchun keng tarqalgan chiqindilar hisoblanadi. Yuqorida sanab o'tilgan sohalarda ularning shakllanishining tabiati asosan neft sohasidagi chiqindi hosil qiluvchi jarayonlarga o'xshaydi. CHP tank parklarini, aeroportlarni, temir yo'l stantsiyalarini, metallurgiya kombinatlarini tozalashda neft tarkibidagi chiqindilarning eng katta miqdori shakllanadi. S. 159-162], shuningdek, turli o'zgarishlar va kimyoviy tarkibi [18; C. 159-162] ning krupnotonnazh uglevodorodsodsoderzhaschih chiqindilarni manbalari temir yo'l tanklar va tozalash inshootlari.
Neftning favqulodda to'kilmasligi natijasida hosil bo'lgan zamazuchennye tuproqlari kabi neft tarkibidagi chiqindilarning bunday turi alohida e'tiborga loyiqdir. Neft chiqindilaridan asosiy farq uglevodorodlarning past konsentratsiyasi hisoblanadi. To'kilgan neftning past viskozitesi, er yuzasida monomolekulyar kino qatlami hosil bo'lishiga olib keladi. Uning qalinligi 10 mm dan oshmasa, kislorodning kirishi taxminan 5-10% ga kechiktiriladi, bu mikroorganizmlarning hayotiy faoliyatiga sezilarli ta'sir ko'rsatmaydi. Neft qatlami bilan kislorodni singdirish qobiliyati 80-90% bo'lsa, fotosintez jarayoni qiyinlashadi, bu tuproqdagi kislorod kontsentratsiyasining pasayishiga olib keladi va organizmlarning hayotiy faoliyatini ularning o'limiga qadar inhibe qilishga yordam beradi [19; C. 17-22].
Atrof-muhit omillari ostida neft ifloslanishi kattalashishi, bug'lanishi, tirik organizmlar tomonidan so'rilishi va o'zgarishi mumkin. Quyosh nurlari ta'siri ostida neft tarkibidagi birikmalarni yo'q qilish jarayoni sezilarli darajada tezlashadi, ammo yorug'lik fraktsiyalarining bug'lanishi bilan erga neft mahsulotlarining tarqalishi sezilarli darajada sekinlashadi. Og'ir neft fraktsiyalari vaqt o'tishi bilan qatlamga chidamli emulsiyani hosil qiladi. Neft mahsulotlarini yo'q qilish jarayonining oqim tezligi ta'sir haroratiga bog'liq. Harorat qanchalik past bo'lsa, parchalanish reaktsiyasi sekinroq davom etadi. Shunday qilib, neft mahsulotlarining degradatsiyasi kimyoviy, fotokimyoviy va bakterial parchalanish, shuningdek ayrim organizmlar va o'simliklarning faoliyati [20; C. 76-79] natijasida yuzaga keladi.
Turli hududlarda neft-shlamonakopitellarni bartaraf etish muammosi o'ziga xos xususiyatga ega, chunki u yoqilg'i-energetika kompleksi infratuzilmasiga, urbanizatsiya darajasiga, tabiiy-iqlim omillariga bog'liq. Neft qazib olish bo'yicha uzoq tarixga ega bo'lgan hududlarda neft-gaz zaxiralari o'nlab yillar davomida shakllanib, tabiatdan foydalanish sohasidagi normativ talablarni o'zgartirish davrlarini, neft ishlab chiqaruvchi korxonalar va neftga asoslangan chiqindilarni qayta ishlash korxonalari kabi texnik bazaning evolyutsiyasini qamrab oldi. Bunday chiqindilarni qayta ishlash bo'yicha loyihalarning aksariyati noto'g'ri tanlangan uskunalar, kimyoviy reagentlar (deemulgatorlar, flokulyantlar) yoki qayta ishlangan chiqindilarning tabiatini bilmaslik tufayli to'g'ri ta'sir ko'rsatmaydi. Rasmiy tadqiqotlarga ko'ra, neft chiqindilarining "zaxiralari" Rossiyada 100 million tonnadan, Ozarbayjonda – 20 million tonna, Qozog'istonda – 40 million tonna, Ukrainada – 5 million tonna [21; C. 51-56].
Innovatsion echimlar o'rniga tricanter gravitatsion separator foydalanish, yanada samarali qurilmalar uchun aralashtirish tanklar almashtirish, shuningdek, neft yopishqoqligi [22; C. 350-351] kamaytirish neft atala "seyrelticiler" foydalanishni o'z ichiga oladi.
Shunday qilib, u mavjud zamonaviy texnologiyalar va texnologik uskunalar vakolatli tanlash foydalanish qayta ishlash neft loy qiyin ekologik muammoni hal qilish mumkin, deb ochiq-oydin ko'rsatilgan, va katta-tonaj chiqindilarni bu turi neftni qayta ishlash korxonalari uchun qimmatli ikkilamchi xom ashyo sifatida ko'rib chiqilishi mumkin.[23; C.245–246].
Neft shlamlari og'ir neft qoldiqlari bo'lib, neft mahsulotlarining katta miqdori tufayli ular ikkinchi darajali moddiy resurslarga tegishli. Xom ashyo sifatida shlamlardan foydalanish atrof-muhit va iqtisodiy ta'sirga erishish imkonini beradigan oqilona usullardan biridir.[24; C.63]
NSH ning ifloslantiruvchi xususiyatlarini belgilovchi hal qiluvchi omillar, shuningdek, ularni qayta ishlash va tabiiy muhit ob'ektlariga zararli ta'sirni bartaraf etishning mumkin bo'lgan yo'nalishlari NSH ning tarkibi va fizik-kimyoviy xossalari bo'lib, ular vaqt o'tishi bilan o'zgarishi mumkin. Bu ishlatiladigan texnologiyalar va NSH qayta ishlash uskunalari xilma-xilligi muqarrarligi tushuntiradi (jadval. 1) [25; C.129-130.].
Neft loyining chidamliligi ham asosiy stabillashadigan komponentlarning miqdoriy tarkibi va sifat holatiga bog'liq. Ularning holatiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan eng kuchli omil (mexanik aralashmalardan tashqari kolloiddan molekulyar eruvchan holatga aylantiriladi) samarali hal qiluvchi neft emulsiyasiga kiritishdir. Hal qiluvchi ta'siri, shuningdek, yopishqoqligi va dispersiyasi o'rta zichligi kamaytirish bilan bog'liq [26. C.98-101, 27; C.124-132].
1.2. Neft shlamlaridan qurilish bitumini olish usullari

Neft qurilish bitumlari ko'plab sohalarda keng tarqalgan. Ushbu turdagi material nafaqat yo'l, balki gidrotexnika, shuningdek, sanoat va tijorat qurilishida ham faol qo'llaniladi. Bitum materiallari ko'pincha qurilish materiallarini ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi, masalan, tom yopish va mastik. Neft qurilish bitumlari qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lgan noyob xususiyatlarga ega. Ular [28; C. 159, 29; C. 30, 30; C. 19] to'g'ridan-to'g'ri neft uzatish, shuningdek, ularning selektiv bo'linishi da ishlab chiqarilgan mahsulotlar oksidlanish tomonidan ishlab chiqarilmoqda.

Bn 70/30 va bn 90/10 markalarining qurilish bitumlari vagonlarda va yarim vagonlarda (bn 70 / 30 1 oktyabrdan 1 aprelgacha), platformalarda va avtoulovlarda tashiladi. Bitumli sumkalar vertikal holatda ochiq qism bilan o'rnatiladi; iste'molchi bilan kelishilgan holda, bn 70 / 30 va bn 90 / 10 markalarining qurilish bitumlarini bunker yarim vagonlarda va avtobitumovozlarda 500 km masofada tashishga ruxsat beriladi; chakana savdo uchun mo'ljallangan bn 70 / 30 va bn 90 / 10 brendlarining qurilish bitumlari, 12 kg gacha bo'lgan massa baraban va qog'oz normativ-texnik hujjatlar to'plami [31; C. 15].
Neft qurilish bitumlari ko'plab sohalarda keng tarqalgan. Ushbu turdagi material nafaqat yo'l, balki gidrotexnika, shuningdek, sanoat va tijorat qurilishida ham faol qo'llaniladi. Bitum materiallari ko'pincha qurilish materiallarini ishlab chiqarish uchun asos bo'lib xizmat qiladi, masalan, tom yopish va mastik. Neft qurilish bitumlari qadim zamonlardan beri ma'lum bo'lgan noyob xususiyatlarga ega. Ular to'g'ridan-to'g'ri neft uzatish, shuningdek, ularning selektiv bo'linishi [32; C. 35-36, 33; C. 186, 34; C. 97] da ishlab chiqarilgan mahsulotlarni oksidlanish orqali ishlab chiqariladi.
Neft bitumlarini ishlab chiqarish uchun uchta jarayon qo'llaniladi: vakuum distillash, selektiv erituvchilar tomonidan deasfalizatsiya va oksidlanish. Vakuum distillash uchun xom ashyo odatda mazut yoki tar, deasfaltizatsiya va oksidlanish uchun-tar [35; C. 45-46,36; C. 18, 37; C. 96].
Bitum tarkibiy qismlarining tuzilishi juda o'xshash. Molekulalarning tuzilishi 80-90 tarkibiy qismlari bo'lgan uglerod skeletlari bilan hosil bo'ladi%
molekulalarning umumiy massasi. Molekulaning Markaziy yadrosi olti a'zoli karbosiklik, asosan benzol va qisman siklopentan va heterosiklik halqalarni o'z ichiga olgan politsiklik tizimdir. Eng halqalar asosan aromatik [38; C. 112], quyultirilgan politsiklik tizimi hosil qiladi.
Bir qator qatronlar-asfaltenlarda molekulalarning uglerod skeletining siklik, aromatiklik va kontsentratsiya darajasi oshadi. Molekulalarning yadrosida to'yingan halqalar va alifatik uglerod atomlarining ulushi kamayadi, vodorod miqdori mos ravishda kamayadi. O'xshashlik bilan bir qatorda moylar, qatronlar va asfaltentlarning molekulyar tuzilishida ham farqlar mavjud. Yog'lar yuqori molekulyar og'irlikdagi uglevodorodlardan, shuningdek yuqori molekulyar og'irlikdagi uglevodorodlarga o'xshash seroorganik birikmalardan oltingugurtli neftlardan iborat. Qatronlar va asfalt nafaqat uglerod, vodorod, oltingugurt, balki kislorod, azot, vanadiy, nikel va boshqa metallarni ham o'z ichiga oladi. Azot asosan asfaltlarda, kislorod esa qatronlarda to'planadi. Ulardagi heteroatomlarning umumiy tarkibi 10% (va undan ko'p) [39; C. 28-47. 40; C.115, 41; C.286-287].
Neft qoldiqlarini qayta ishlashda molekulalarning tarkibida ba'zi o'zgarishlar yuz beradi. Molekulada issiqlik ta'siri natijasida (quyultirilgan, shu jumladan) aromatik tuzilmalar tarkibidagi uglerod ulushini oshiradi, va alifatik tuzilmalar joylashgan uglerod nisbati kamayadi; molekulalar boyitish bor
uglerod va molekulyar og'irligi kamaytirish. Organik erituvchilarda qatronlar va asfaltinlarning eruvchanligi yomonlashadi. Oksidlanish jarayonida taxminan bir xil o'zgarishlar kuzatiladi. Asfalt molekulalari qatronlar molekulalarining [42; C. 14-15, 43; C. 215] kondensatsiya mahsulotlari.
Texnikada ishlatiladigan bitumlar agregat holatiga ko'ra qattiq va suyuqlikka bo'linadi. Ammo ularning ba'zilari oraliq pozitsiyani egallaydi - yarim suyuq yoki yarim qattiq. Bitumlarni ma'lum bir guruhga bog'lash imkonini beruvchi yagona fizik-kimyoviy xususiyat yo'q. Ideal suyuqlik va yarim suyuq tananing xarakteristikasi o'rtasidagi bitum uchun viskozite xizmat qilishi mumkin va yarim suyuq va yarim qattiq holatda bo'lgan moddalar uchun viskozite qiymati ma'nosini yo'qotadi, chunki u juda katta. Qattiq bitumlarning xususiyatlarini tavsiflovchi ko'rsatkichlar orasida penetratsiya, yumshatuvchi harorat, kırılganlık harorati va duktillik [44; C. 118] mavjud.
Bitum tuzilishi haqida hech qanday kelishuv mavjud emas [45; C. 41]. Ko'pgina tadqiqotchilar bitumlarni kolloid tizim deb hisoblashadi.
Ma'lumki, neft bitumlari asosan uchta moddadan iborat: yog'lar-alkanlarda eriydigan va elüentlar bilan desorbatsiya qilingan birikmalar; qatronlar-alkanlarda eriydigan va silika jeli yuzasidan benzol yoki spirtli aralashmasi bilan desorbatsiya qilingan, ammo alkanlar tomonidan pedesorbirlangan birikmalar; va asfalt - alkanlarda erimaydigan birikmalar S5-S7 [46 O'tish: saytda harakatlanish, qidiruv
Yog'lar aromatik va parafin-naften uglevodorodlarning aralashmasi. Shuni ta'kidlash kerakki, uglevodorod guruhlarining yog'larida bunday turli xil tarkib bitumlarning xususiyatlariga turli ta'sir ko'rsatadi. Parafinonaften uglevodorodlar guruhining o'z nomi parafinlar bilan birga normal va Iso-tuzilmalar politsiklik naftenlarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan bu fraksiyaning aralash xususiyatini ko'rsatadi, ikkinchisi odatda massa bo'yicha 60% dan ortiq. Politsiklik naftens-bu alkil o'rinbosarlari bo'lgan katakondensli naftensli halqalar (4-5) [47; C. 65, 48; C. 30-33].