Калшораева Т.Д., Надиров К.С.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова

Исследование влияния серы на процесс окисления

битумов, полученных из твердых остатков

высокопарафинистой нефти

Кумкольская нефть по своему составу является малосернистой, вязкой, высокопарафинистой и легко застывающей, залегает неглубоко. Она состоит преимущественно из углеводородов парафинового ряда, содержание которых в светлой фракции составляет 60-77%. Концентрация нафтеновых УВ на всю нефть достигает 17-30%, ароматических – 8-14% [1].

Твердые нефтяные остатки малосернистых, высокопарафинистых нефтей являются плохим сырьем для осуществления процесса окисления битумов, поскольку в тех условиях, в каких протекает процесс получения битумов, парафиновые углеводороды практически не окисляются, и происходит их накопление в реакционной массе. При этом получаемый продукт не обладает необходимым комплексом структурно-механических свойств. Для получения качественных дорожных битумов из сырья с высоким содержанием н-алканов необходимо внедрение новых технологий, основанных на активировании сырья за счет физического и химического воздействия [2,3].

Одним из способов интенсификации технологического процесса получения битумов является использование элементной серы в качестве окислителя. Исследования в области квалифицированной утилизации элементной серы в настоящее время актуальны ввиду превышения ее роста производства над потреблением. К преимуществам применения серы в качестве добавки к битумам относятся: значительная экономия нефтяных битумов, низкая стоимость, способность смачивать поверхность минерального материала и др. [4].

Нами было изучено влияние серы на процесс окисления битумов, полученных из твердых остатков кумкольской нефти.

В качестве сырья для получения битумов в данной работе служил мазут кумкольской нефти со следующими показателями: плотность, кг/м³ – 974; условная вязкость при 80⁰С, градусы ВУ – 16,6; условная вязкость при 100⁰С, градусы ВУ – 7,4; кинематическая вязкость при 80⁰С, мм²/с – 123,3; кинематическая вязкость при 100⁰С, мм²/с – 56,0; содержание серы, % - 0,5.

Одним из катализаторов на первой стадии окисления мазута служил отход нефтеперерабатывающего производства – комовая техническая газовая сера.

Процесс окисления сырья контролировали по температуре размягчения образцов в присутствии различных концентраций катализатора (серы). В исходное сырье при температуре не ниже 120⁰С вносили серу в тонко измельченном состоянии в количестве 3; 5; 10% по массе. При достижении требуемой температуры (180⁰С) образцы оставляли при определенной температуре в течение определенного времени.

Значения температуры размягчения образцов битума в зависимости от продолжительности выдерживания и концентрации серы представлены в таблице.

Таблица – Показатели температуры размягчения образцов битума при различных концентрациях серы

Продолжительность выдерживания образцов, час	Концентрация серы, % масс.	Температура размягчения, ^0С
1	3	23
	5	24
	10	26
2	3	27
	5	29
	10	33
3	3	32
	5	34
	10	36
4	3	35
	5	37
	10	40
5	3	36
	5	39
	10	42

Табличные данные показывают, что с увеличением продолжительности выдерживания образцов и концентрации серы, температура размягчения образцов возрастает. При этом наиболее интенсивный прирост температуры размягчения наблюдается в течение первых двух часов окисления. Так, прирост температуры размягчения образцов с 3; 5 и 10% серы за первые два часа окисления составил соответственно 4; 5 и 7⁰С.

Таким образом, процесс получения битумов из твердых остатков высокопарафинистой кумкольской нефти методом осернения протекает намного эффективнее. Повышение теплоустойчивости образцов при добавлении серы можно объяснить ее окисляющим действием: вступая в реакцию дегидрогенизации с углеводородами, сера замещает атомы водорода и способствует росту молекулярной массы. Это в свою очередь сопровождается изменением в групповом составе гудрона высокопарафинистой нефти: содержание асфальтенов увеличивается свыше 50%, а парафинонафтеновых углеводородов – уменьшается до 10% по массе.

Литература

1. Надиров Н.К. Кызылорда – южный центр нефтегазового комплекса Казахстана. - Алматы, 1999. - 283 с.

2. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. В 5 т. Т.3. Нетрадиционные методы переработки. – Алматы, 2001. – 415 с.

3. Страхова Н.А. О возможностях расширения сырьевых ресурсов нефтяных битумов // Доклады первых международных научных Надировских чтений.- Атырау, 2003.- С. 185-189.

4. Кутьин Ю.Л., Теляшев Э.Г., Викторова Г.Н., Ларионов С.Л. Производство серобитумов // Тезисы докладов науч.- практ. конф. – Уфа, 1999. – С. 56-57.