Получение гидроизоляционных битумов на основе нефтяных остатков и высоковязких нефтей тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.13 ВАК РФ

Р I* Б 0 Национальная акддиия наук республики шюст

9 9 МАЙ ■$ЙК!ГТУ£' органического катализа и электрохимии с. с 1У1ДГ1 иси шеш Д.В.Сокольского

V

I

На правах рукописи

11щухщц0м наша кишебаеша

полине® гвдройзолшцюнинх битумов на основе нбшвдх остатков и шсоковязш нефгей

02.00.13 - Нефтехимия

автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата хкютеских паук

Алматы - 19%

Работа выполнена э Улаттуто хюш нефтег и природдаг сшей Н1Ш Республики Казахстан и АО НЩП?унайа.

НАУЧНЫЕ РУВДВОДКТЕДИг

академик НАН РК, доктор хюяшескз^ наук

доктор технических наук

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор химических наук, профессор

кандидат химических наук

К.К.Иадароэ Г.А.Ыусвев

Н.§.йоскоэа Р.Х.Ибрайева

ВЕЩУЩЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Институт химических наук НАЛ РК jas. A.B.Beiraypoga

Защита диссертации состоится 7 юоня 1996 года а 14 чадов на заседании Специализированного Совета Д 53.19.01 цря Институт© органического катализа и электрохимии им. Д.В.Сокольского НАН Респуб-яини Казахстан по адресу; 480IC0, г .Адмата, уя Л. А .Кунаева, 142, -конференц-зал Ж)КЭ НАН РК.

С диссертацией коано ознакомиться а библиотеке Ж)© НАН РК.

Автореферат разослан

1995 года

Ученый секретарь-Спещршгз ¡гаовакного Совета

Д.53.Х9.01 доктор химические наук

Р.Ш.Нягметова

ОВДАЯ ХАРШЕРЯСША РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ограниченность природз.ъбс ресурсов нефти вцявинула на передний план в качестве одной из основных проблем максккалъно полное и эффективнее использование тяяелых нефтяшх компонентов. Особенно актуальна пробте.ча химической переработки и регионального использссзкия нефтяных остатков - canoro сло:з;ого вида нефтяного еггрья, до настс:-цего временз прккеняхчегсся главным образом для производства остаточки: каезл, вязнущих, ¿эатяпионкьх и некоторых других материалов.

Нефтяные блту*а обладает сочетаются гидро-, электро- и теплонзо-лгционных свойств и стойкостью к химическим, радиационная и атмос-фернки воздействиям, находят обширное применение в электрох»«ческой и химической промдиеннссти, ядерноа энергетике я сельском хо- . зяГятве.

В Республике Казахстан, несмотря на больсие запасы нефгей, в том числе и вь;сокоа?зк1к, и наличия нефтеперерабатывающих »кх$го-стей, проблема обеспечения бтгумон остается острой. В основном, битукы используйся в дорожном строительстве. Из-за отсутствия соответствуй ¿к технологий получения изоляционных и гидроизоляционных битумов эти материалы приходится завозить из дальнего зарубежья.'

В настоящее время предполагается стрслтегьство в ряде областей республики новых мощностей по получению нефтяное битумов как на суг,ествуюцкх ут.е предлрпяткях, так и юс ггроектируе.кг.. Больше потенциальные возкозиосгя получения нефтлгоас битумов заложены в ан-сокозязхих нефтях, таких, например, как Кара-Арнинокзл, и з нефтяном остатке, образующейся на А^ыряуском НПЗ (остаток от переработки нефгеЗ месторождения Мартьши+Цакгнстау). Все это показывает, сто работа кових технологий поду^екая гидроизоляционные и кровельных битумов, является актуальной.

Настоящая работа выполнена в ргмках Республиканской научко-темпгчесяой программы: *!Разрайотать и внедрить эффективные способы и средства комплексной добычи и переработки битушшозных пород (кнроз) Западного Казахстана для их использования в народном хо- • зяйстае" на ISSC-irSo гг., I? 162/93 от Z7 декабря 1979 г.; Р.0,73.01 "Разработать и освоить способы и средства разведки, добычи, транспортировки я переработки нефгейитулиноэнзас пород и высоковязкях нефгей Западного Казахстана для юс использования в народно« хозяГят-sa кпры)" на I986-1990 гг., S 16/2 от 8 кхия 1965 г. и Постановке-

кие ЦК Ш1 Казахстана и Ссвмью Казахской CCF от июля ISQ7 г, за !f 323 гО мерах по речксму увеличению в I9S7-ISSO годы строительства и ремонта автодорог, благоустройства городе:«« и сель-отак населенных пунктов л рсеуиблияе за счет более ипрокого использования кефтебитумикоишэ пород".

Uwa рпботы. Разработать процесс окисления нефтяных остатков ГКО), их смесей с высокоумна нефтяма для получения полифункциональных битумов и установить антикоррозионные к физико-хкки-ч*сюге свойства.

Осчознц-з голс*еш:я дкссег.ташг, выносимые на зкпяту;

- получение нефтяных битумов с шсокчмя эксплуатгцизннюи характеристикам!« кз нефтяных сстат.чсо и высоковязких нефтзй;

~ эксперимент альше данные блту:.-.ов, пехученнах ксмплексом фипико-хждаческях методов;

- взаимосвязи меяду группоЕк: составом нгфтянг: битумов и уело шгяки ок'лслеюи исходного углеводородного сырья;

- штикорро.эиеннн.з свойстза как кежонентсв битума, так н бот'ума в целом.

Научтая коьизш. Установлена взаимосвязь ыежду груплезта составом получешых битумос и на ^зико-х^гаческнии характеристика-1«. Устачовлечы склмалънче температурные услочия образования ГИДрОИоОЛЯДИСННКХ к кровслыьвс бхтумов.

Впервые изучена антикоррозионная способность отдельньх компонентов битума. Установлено, ото наибольшими эачатнш.ш свойствами обладает моиощклоароматичесюте и тарафиио-нафтеноБые углеводорода, а наиболее няэгаои - сколы и бэдгклоароматдаеские солтавяяа-щ'.с битума.

Показано, что целесообразность использования смешанного сырья для ¡.олученАя битума сокращает греки процесса окисления и позволяет полу-гагь как кровельное, тая к гидроизоляционные битумы, по ряду параметров первосгодяцяз требования дейстиухцж ГОСТов,

Я'.гчнчй Ежлад автора. Автором разработаны условия получения гидроизоляционных и кровельных бстуыов ка основе нефтяных остатков (НО) и L..-окоьязкж нефтаЯ (ВЕН). Автором определены-физико-x^vniic/j?e свойства псж!с^:кцлокалькых спецбитумов, получаешс на основе нефтяных ссатков и вьсокоюзгсгх кефгай Западного Казахстана сдиместно с сотрудникам' Института проблей транспорта 3K3prcp£cy~)aoj).f Уда, д.т.н. 3.1!.Яебеденко> зав. .;аб., х.х.н. /a.^S.infiKirA, к.х.н. и.К,?амееыл1, iвос.н. С.И.Сгалгиц, к~л. Р.Г.

' ДЕрясс1-ой) я Ш и ЕС КАЯ ?Н (Лтырау, иня. Р.ТЛкнгпзиезой); физико-химические и фиэико-мгханическЕр свойства пода^адаетональнюс спгцбятумов: методом ЭП?-спектроскогии в KÍ3CC ял. А .¡».Несмеянова РАН (Москва , д.х.н. А.Г.Прокофьев) и КХН к ПС КАК FK (Аткрау, д.х.н. Р.Н.Насировкм); методом /КС-спектроскопия в Академия нефти и газа И.М.Губкиа (Москва , д.х.н. В.И.Сяавидюги) ;t КХН и ПС НАН РК (Лтырау, в.н.с., к.х.н. К.И.Двсе.чгагяегш, sees. А.К.1£ус?2фгаоЙ, инз. Я.С.Сзгин5ае:.ой).

Практическая ценность работа» Экспериментально яо^гаерздеаа сооможность получения полкйгнка^юкаЕьнщх нефтяных битумов из мало-использусия угдеводородк гс ресурсов, тагск как гефгягаз остатки к высоковязкие иефтя. Эта результаты когут бить кггодьзована для: разрпбоаки технологически:: прсцессов получанят гндрсязоляцкоыак и кровальнкх битумов, а таэдз для проектироЕсли:1 скио.г.ггельшос установок.

Аггообагом работа. Материалы диссертация доложены на Всесоюзном совещания "Совернснстзогание течколопи производства я улучшения кзчестза битумов" (Павлодар, 1££о г.), на П Всесоюзном созетаюя по котдекснсЯ переработке и кспользовигив кедтебитумкнезкнх пород (Алма-Ата, 1963 г.), Всесоюзной конференции по проблемам ког-щкже-яого освое-г/я природнкх битумов и зьяоковяэзг.гс ие^ей (Казань, «1991 г.), на II Республиканской научно-технической конференции (Актау, 1992 г.), на II Республиканской конференции "Проблемы: нефтехимической промсиенкосга" (Россия, Баакортостан, Стерлитгмак» IS93 г.), на нзучга-практнческоЯ конференции Тэологэтесиая служба Казахстана за 65 лет" ( Адматы, IS34 г»), на международной .¡онфэрен-цт "Проблем: коиплзеокого освоения трудяоизэлекаемж запасов нефти и драродшх битуиов (Казань, ISS4 г.),

ПуД.т.ткгпти. Оскоешз результата диссертационной ^абзты опубликованы в 13 печатных научные работа:-., s тем числе а А статья:!, 7 тезисах докладов я 2-х азторскас свидетельствах на изобретения.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введений, пят;; глав, гтасров, списка литературы кз 122 наименования. Работа изложена на 119 страницах машиэяисного текста, источая 16 рисунков и 16 табло;.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОГН

Бо введении обоснована актуальность темы, охарактеризовано состояние проблеет, сфорцу;г!ровс:ны цата и задачи исследования.

3 первой гяава &редсаазлея систематический обзор по волосам состава и сзсЯ-тв оикслтшх нефтяник битумов, обобщены -совремзн-гае ггред.ставлеш!я на процессы, гфоисходицие при окислении углеводородного сырья. Рассмотрены основа-з группы углеводородов, образую-1Еях нефтяной б:гтуы. Охарактеризовала возможность целенаправленного алиями на процесс получен:л спецвитухов различных добавок, вьтол-нявирос роль интенс^катороа процесса окисления.

Во второй главе даны сбдаг характеристика исходного углеводородного оурьл, описают з экспериментальной установки окисления, представлены препара"квные к аналиткческиэ методы разделения и ис-слцдовгння структурно-группового состава полученных битумов и определения их ¿кзико-хамкческих соойств.

В качестве исходного углеводородного сырья использованы нефтяные остатки А/0"Аты1;аусх1!^ НПЗ и високовязкие нефти Западного Казахстана типа "Кара-Арнинскак".

Схеиа лабораторной установки, га которой осуществляли окисление, из о бра-гена на ряс Л. Основным элементом установки является латунный реактор I с барботерсм, скстриой нагрева и терморегулирования. Объем подаваемого воздуха измеряется иокостатом 3. Летучке продукты окисления охяаяравтоя в системе из двух ловуцех 'со льдом и сольо) и адсорбера 6 с активированным упеы марки АГ-3.

Принципиальная схема установки окисления НО и ВШ

I-латунный реактор, 2 - барботер, 3 - моностат, 4 - газовые часы, 5 - скатала конденсация, с - адсорбер, 7 - датр, 8 - термопара, 9;.- пройоотйорашк, 10 - кран, II - отверстия для подсыпки катализатора. Тис; I.

Элементный состав полученных битумов находиаи методом сотхения, средние молекулярные массы - криоскопией ь нафталине. Совокупность эксплуатационные гараметроз полученных битумов определялась стандартная методам.

Адсорбционяо-хромоторрафяческое разделение масля-ю-смолистнх компонентов битума после отделения асфальтенов) осуществляли в дзух ступсетатоколонке с нисходящим потоком растворителя с использованием в качество сорбента активированного силикагеля.

Для определения стпухтурно-грутопого состаяа битую о, а также ■ для гдонпфжгцян отдельных групп углеводородов, их качества.'иого и количественного изменения п зависимости от условий окисления, использованы следуйте сгектралъные методы анализа:

- ?1К- спектроскопия: спектрофотометр "ИЯ — 2С; > ¡с

- Электронная спектроскопия : спектрофотометр

- ЗП? - спетгтросколпя; спектрометр Е - 12 {ирин .

Згсрлкые сзсйстгл. полученных битумов, а таете отдельных состав-

джхрк батука изучали по методика "Оценка катодного отслаивания тооляциижах поярыти.1", разработанной Институтом проблем транспорта-знэртсресурсоз АН Р ее Лубянки Башкортостан. Настовая методика базируется на ссноьз американского стандартаМТ^УВ и результатов собственных работ. Сущность метода заключается в испытании изоляционного покрытия с дефектом в агрессивной среде под воздействием изложенного напряжемся -1,5 В) и определения величина плоцади от-сяаихакия от металлической поверхности участпа похрыткя. Величина площади отслаивали? характеризует взаимодействие ке.тду дпу1Ш по-герхностяма. Электрическая схема методики пезподязт работать непрерывно в течение всего времени испытания - 1000 часо*>.

В третьей глзае предстг.ояеш результата окисления: иефгянис остатков к еысоковязких не^тей, характерно тяга полученных битумов, их зависимость от параметров процесса окисления,

2 качества кеутклизироваяного остатка от переработка нефти бия гк5ран гудрон, образующийся ¡и А/0 Атарауском КОЗ сря переработке нефта пестородакий Каргкли к Цаигыстау. Фкзико-хиштесгие характеристики гудрона приведена в таблкце I.

' • " Таблица Г

йяияо-хкмгческие характеристики гудрона

Плотность, 5бс,5

Молекулярная касса . ©75

Коксуе.таеть, £ нас. 5,8

З^екектшЗ состаз:

3 вас. угагсд а>,|

т одород 13,6

сера 0,3

Компонентный состав % мае. квела смолы асфальт ены

67.3

23.4 3,1

Окисление проводили на установке, списанной вше, при температурах 220, 250, 280 °С, расходах гоэдаха I, 3, 5, и 7 л/ияа на I хг исходного гудрона. ОскоБная цель этих экспериментов заключается в том, чтобы, варьируя указанные два параметра процесса, найти зависимости изменения $изнко-х'.шичэских характеристик получаемых битумов от условий окисления.

Увелгчение гродоли.телъностя процесса окисления при неизменных остальных параметрах приводит к ухудшения Есех характеристик за исключением тетера-туры размягчения, которая возрастает.

Б сгса очередь яр с.'/я окне ления значительно сокращается при увеличении температуря процесса, причем; зависимость температуры окис- • ления о': продолжительности процесса носит лянейиый характер рис.2). С увеличением количества подаваемого в реактор воздуха для достижения требуемой температуры размягчение битума, независимо от теше- ■ ратуры процесса, время также значительно уменьшается.

Более слсккыЗ характер имеет зависимость дуэтилькости ( растя-гашосте) от пенетрац:га (глубины проникновения игла). В целом, с гозреетанием пенетр?ции увеличивается и раст^яисгть, хотя для некоторых режимов наблюдается обратное. Это, по-зиджому, связано с качественный изменением состава получаемого битума.

Провеиеите исследования позволяют сделать вывод о возможности целенаправленного получения битума с заданными характеристик?!® (температура размягчения, пэнетрация, растяжимость), подбирая оптимальные условия, при которых происходит процесс окисления исходного утлеьонородного сырья.

Необходимо отметить, что при температурах 220-250 °С влияние таких параметров, как расход воздуха и продолжительность процесса, существенно, тогла как при Г 250 °С их влияние становится все менее значимым, поскольку процесс получения битума при температурах 280 - 300 °С с заданный! свойствами становится затруднительным.

Зависимость продолжительности процесса окисления от температуры при получении битумов

а).

10 20 30 40 50 60 70 Продолжительность окисления» часы

Температура размягчения: а) 90 °С» б) 90 °С, р1 50 °С; расход воздуха: Г - Iл/час, 2-3 л/час, 3-й я/час, 4-7 л/час. Рлс.2

В этой ке главе предстазлены резулыаты полугения битумов . из нефтяного остатка с добавлением Высокосиолистой нефти кесто-роядения Кара-Арна (Н0:кефть=>3:1). Эта нефть не находит широкого применения, так как зиход светлых фракций ( до 330 °С) составляет всего 30 %. В таблице 2 представлены фмико-шханитескяз параметры битумов, полученных при 220 °С.

• Таблица 2

Фисико-мехакические параметры битумов, получениях из НО с добавкой нзфти месторождения Кгрэ-Лрна >3:1)

Расход Температура 'Лродслкя- !Д/ктиль- ГЛенетрация. iXpjn.tocTb воздуха, [размягчения, !тельноеть [кость, Чпри ¿5 СС;!(минус)

л/Wi. кг ' ! ч ! см мм ! Ог> с»

I 2 3 4 5 6

I 50 29 6,4 . 102 41

70 £3 С,2 73 за

so 65 ' 3,0 64 40

3 50 27 6,2 44 34,5

« 70 47 2,6 56 2S .

90 56 3,4 59 23

5 50 21 4,8 52 36

70 32 2.R 70 40

90 4S 2,2 76 42

7 50 « 16 3,6 61 26

Я 70 27 2,6 56 28

* 90 42 1,6 53 21

Добавка нефти Кара-Арна существенно влияет на качество получаемого битую: значительно изменяется температура хр;тгкости одновременном увеличении дуютльнссти н пенетрации. Этот материал ыохет быть использован для заг^иты поверхности при температурах Г—40 °С).

Кроме"того, сокращается на 15-20$ длительность процесса окислз-ния, особенно это значительно для битумов с температурой размягчения SO и 90 °С.

Такик обрез см, в третьей глазе диссертации наряду с представлен-ньы Еыяе экспериментальным материалом по процессу окисления тяжасх нефтяных остатков сдрдаш выводы о существенном влиянии добаьок тд челой не^и.

Нефто Тюбедапс относится к тяжело кефтям, выход светлых фракций но преэшьет 20 %, Добавка кислого гудрона (2 Вез. %) очень сккыю сказывается на ословнчх показателях процесса окисления, например,

продрляительностъ процесса до достижения одной и той ге температуру размягчения битуме упекьаае'ся с 19,1 - 21,3 часов до 9,6 -12,1 часов. Полученный из этого сырья е'итуш соответствуй маркам БВД 40/60 и БЦЦ 60/90. Приведенные в работе зависимости температура разадгчения, хрупкости, а также дуктвлъности от глубины прсника-ния иглы носят нелинеЛнкй характер, но с другой стороны, свидетельствуют о линейной зависимости этих же показателей от темперагуры процесса и расхода воздуха.

3 четзеруоЗ главе изложены результаты исследован»* cocnvja и строении получешшх ¿итумов, данная ИК-, УФ-, ЗП?~ спектроскопии, а также результаты исследования антикоррозионных овойгтв как битума в целом, так и ere отдельных компонентов.

На рис.3 представлен компонентный и групповой состав бнтумоз, полученных ио нефтяного остатка при температурах 220-2130 °С. Общим является относительная стабильность ссдертхгия иарафиио-нвфгемвых углезодеродоа, масел, бензольных смол, которое практически не зависит от условий получения биту va. С глубиной окисления в целом возрастает содерзеше асфальтенов, при этоа уменьшается количество наи-, более реакционноспособнкх би- и полициклоароыатических соединений. С увеличением расхода воздуха при проч-« равных условиях наблюдсет-ся значительное увеличение содержания масел для битумов с одикеко-воЯ температурой размягчения.

В целом, с увеличением глубины окисления исходного углезодор-да -нефтяного остатка количество мрсел сокращается, а смол и асфальте-нов увеличивается примерно в равном соотношении, то есть образование смол лэ насел является промеауточным этапом при переходе к ас-фальтеьац. С повышением температуры наблюдазтея определенный рост количества смрто-бензолькых смол, дальнейший переход которых в ас-фальтены, по военному, затруднен.

О присутствии в составе полученных битумов тех или иных групп углеводородов, а также о качественном их изменении в процессе окисления нефтяного остатка свидетельствует и данные ыол<?кудяряой и электронной спектроскопии.

Изменения группового состава окисленных битумов, получениях из остатка 350 °С смеси кефтей ЫартьапиМангыстау

С

01 ш

I

е«

гг о

aS

а

&

о

27 18

10

22 18 10

21 10

спирто-бензольные смолы

—1_I_I

30

20

10

асфальтены А о

бензольные смолы

парафино-

нафте- ю новые t утлеао-

4 дороды

5 9 7

шноциклоароматические углеводорода

10

50 70 90

50 70 90

Температура размягчения,

Г - при 220 °С и I л/мин-кг; 2 - 220 °С и 3 л/ыин-кг; 3 - при 220 °С к I д/шн-кг; 4 - 220 °С и 7 лДжн-кг;

5 - при 280 °С и 3 д/шн-кг; 6 - 280 °С и 5 л/м:н-кг;

7 - при 250 °С и & л/мин*кг; 8 - 250 °С и 7 я/мин-нг;

9 - при 280 °С и 7 л/шн-кг. Рис.3

В инфракрасяис спектрах наблюдается следующий набор полос поглощения си"1): 3500 - ЗСОО 0 - Н); 3000 - 2380 С - Н), 1705 С40), 15001600 С - Н), 1350 - 1150 С - Ю, 1040 С - С - 0). Широкие полосы поглощения, в основном, слабой интенсивности в интервале длин волн 3500 - 3000 см-1 мокно отнести к валентным колебаниям связей С - Н,

Т

Калитой полосы Г?05 с:.Г , относящейся к колебании карбонильной грул-' пг;, сг:^:ет«астЕует о присутствии различных кислородсодержащих

структур. '

I

3

Наличие ароматической структуры подтвердиот наиболее информативные полосы поглощения в области SC0-650 см"1 (внеялогкосг.ше дефср-' мациокныз колебания связей С-Н цикла).

На УФ-спектрах всех образцов окислэя.йк битумов в области 270 нм наблюдается слабая полоса поглощения, яарактерная для аромстияес-ви соединения 1-3 кольца), а плавный бетохромниЯ переход интенсивности в области 600-700 та указывает на присутствие незначительного количества по джовденсиро ванных ароматических структур.

В пятой главе привечены результаты исследования образцов полученных бктуиов методом ЗЛР-слектросногси. Концентрация ссободню: редг-кглов определялась по эталону стабильного ргдикала: 2.2,6,6 - тетр?.-иетил - 4 - сксош!п~£:;дин - I - онгнл и оценивалась по соотношений

с- «У^-^у'дН?

* <1 р и 2.

^ Ь'<иэ р ß

гдо Сэ - концентрация эталонного радикала; С,у и О^ - высота сиг-налг от эталонного радикала и исследуемого битума; -Ж э »/Н, ~ Р^стояние мелду io'ijkaiSt максимального наклона, &3 -площадь эталонного ^адшгалг.

3 таблице 3 представлены результат: исследования битумов, полученных в различных условиях, методом ЭПР - спектроскопии. Следует отметить, ч"о с .увеличением степени окисления закономерно уменьшает' ся содержание масел; увелитавается содерпсниэ осфальтенов и, соответственно, концентрация свободных ради:.алов. Пратггически во вегх образцах наблюдается одиночная линия поглощения, которая принадлежит свободному радикалу, связгшоиу с кокцентрировс:шоЯ ароматической структурой асфальтенов. Повышение температуре: окисления до 2S0 °С, при прочих равных условиях, значительно уменьшает концентрацию свободных радикалов. Такое изменение концетерации свободных радикалов, по-видимому, сЕяэано с изменением величины и структуры рысокомоле-кулярнкх фрагментов битуме, а это, в своп очзредь, обусловливает основные физико-механические свойства битума. Таким образом, появляется дополнительная возможность контролировать качество получаемого продукта, привлекая для этих целеЯ ЭПР - спектроскопию.

В следующем разделе отоЯ же главы описаны результаты исследования заЕртнас функций полученных битумов, используемых в качества ' гидроизоляционных покрытия. Б изучега защитные функции как собственно битума, так и его отдельных компонентов, а именно: I - парафино-нафтгаоше углеводороды (УВ); 2 - ионоциелоароматические УВ; 3 -

бщмшоароматические УВ; 4 - полициклоароматические УБ; 5 - смолы.

Таблица 3

Условия окисления, компонентный состав полученик битумов я концентрация свободных радикалов

Условия окисле- ¡Температура ¡Компонентный состав, тл-Г7

ния_Гразмягчйшя, ! % иасо. ! д*

^'»Йй.,! !^=ла ¡Смолк ¡Асфальте|зт см

_'_!__Щу___

220 I 50 43,1 35,2 20,3 -

70 39,7 33,1 26,0 6,1

90 37,8 30,8 30,5 8,57

3 50 45,0 34,6 15,4 -

70 42,1 32,1 24,5 -

—1 90 39,3 29,4 29,4 2

5 50 50,1 33,6 15,1 -

— 70 44,1 30,1 22,6

90 42,1 28,4 2Ь,5 -

7 50 52,6 32,2 14,1 5,27

70 48,9 27,2 22,0 5,95

1? 90 47,2 24,5 26,1 7,48

230 ' I 50 37,3 44,8 16,5 1,10

70 . 36,6 41,7 20,4 1,12

90 34,0 36,6 29,0 1,13

50 45,3 40,3 72,1. -

70 37,8 38,3 23,0 -

и11я 90 36,3 35,3 28,7 -

5 50 '49,7 38,6 11,0 -

И 70 41,8 34,5 21,2 -

»1 90 38,7 32,7 25,7 -

7 50 50,9 30,8 10,2 -

70 46,4 32,5 19,9 1,63

90 45,2 29,8 23,4 2,62

Для образца 3, 4, 5 коррозионные токи появились практически сразу же, для образца I - через 21 час и для образца 2 - через 96 часоз. Т.е., образна I и 2 обладают высокими стяционарньза потенциалами и малой коррозионными токами по сравнении с другая. Сопоставляя исходные данные для исследуемах образцов с

величинами стационарных потенциалов и токов коррозии ч^рез один месдц испытания мояно отметить. что закономерность скоростей катонных реакций образцов 1-5 сохраняется, хотя величии токов коррозии резко возрастают. Для обрезцоз 1-4, иметтцих соизмеримые скорости , катодных реакций, были сняты анодные поллризсционше кривде. Из рис.4 видно, что скорость анодной реакции образца 4 в б раз превышает скорость анодной реакции образца I, т.е. защитные свойства покрытия на образца I выше, чем на образце 4.

Поляризационные кривые для образцов I , снятые в 3-х процентном растворе через 30 суток испытания

Рис.4

Проведенные исследования показали, что.наиболее вкссхими антикоррозионными свойствами обладают моноциклоеромгтические; парафино-нгфтеновые углеводороды, а наиболее низкими - смолы и бчциклеаро-маткческие УВ. " •■•.'■'

Таким образом, полученные данные по изучению антикоррозионных свойств компонентов битума в сочетании с известными физико-механическими свойствами наиболее полно характеризует запретные свойства битума в целом, а также д-хтг возможность прогнозирования и создания гидроизоляционных битумов с заданными свойствами.

выводы

1. Разработана технология получения гидроизоляционных:, кровельных, а такяе дорогтых битумов из нефгяных остатков - гудрона в композициях с высоковязкими нзфтями Прикаспийского региона.

2. Полученные гидроизоляционные и кровельные битум! путем прямого окисления гудрона смеси нефте£-М5ртьглиМангь:с7су соответствуют требованиям ГОСТа 9812-74 и 25812-€3.

3. При исследовании влияние температуры на превращение углеводородных компонентов в процессе окисления установлена взаимосвязь мсуду составом гидроизоляционного битума и их физико-химическими свойствами. С говьшешем температуры окисления уменьшается содеряа-нке бициклоароматических углеводородов Сот 9,2 до 7,0 %) и значительно увелтчивается содержание бензольных смол (от 11,2 до 20,0 %) при неизменном количестве коноциклоароыгткческих углеводородов (от 12,4 до 13,1 %).

4. Установлено, что на процесс окисления в основном влияют добавки кислого характере (¿о 2 %), которые усксрягт процесс. окисления

и увеличивает содержание асфальто-омолистых компонентов от 20,7 до 35 вес.

5. Впервые проведен анализ антикоррозионна свойств компонентов нефтяных битумов. Доказано, что наибольшими антикоррозионными защитными свойствами обладают'моноциклоароматические и парафино-нафтено-вке углеводороды, а наиболее низкими - смолы и бициклоароматические ссстешг'шцие битума. Тем самым указано направление совершенствования технологии получения гидроизоляционных битумов с высокими завугг-нши свойствами, в составе которых преобладали вышеуказанные компоненты.

6. Методом ЭПР - спектроскопии по изменении содержания свободных, радикалов установлены оптимальные условия температуры; образования гидроизоляционных и кровельных битумов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следущвх работах:

1. A.c. Г7Ь9850 (СССР;. Способ получения битумов / Удмухамедова Н.К.

Дюсенгалиев К.И. Публикации в открытой печати не подлежит.

2. A.c. I6244F7 (СССР). Способ получения битумов / Икмухамедова Н.К.

Моисеев S.A. Публикации в открытой печати не подлежит.

3. Надиров U.K., Ишмухлмедова U.K., Сашкев М.С., Шкалов С.С.

Окисление нефтяных остатков. В сб.: ""СоверзенстзоЕание технологии производства и улучшения битумов". Тез.докл. Москва. ЦНКИГЭ нефтехим, 1986. С.26.

. Стг.кчкн К .С., йщмухамсдова Н.К., КялаСугина Е.В., Мусаев Г.А. :'

ПротизскорролюкныЬ свойства компонентов битума. 3 кн.: Сбор, •'

подготовка нефти и воды, зси;ита от коррозии нефтепромыслового , оборудорания. Уфа: БНИ!С1ГГ нефть. 1967. ч.1. С.111-115.

. Клыухгмедовэ H.H., Биммбаев В.Н., Саплеег М.С. Окисление нефтя-них остатков нефтей Ксзехстсна. Б кн.; Нгфгсбитужшсзныэ породы. Достижении и перспектива. Алмэ-Атв: Неука, I9S8. С.Г.14-216.

. Исиухамедова К.К., Дясенголиев К.И. Окисление гудрон:1 л присутствии иысокосмскгогпй нефти / Химия и технология тешив и масел. 1950. Ii 6.- С.14-15.

. йамухамедова К.¡С., Двсенгчлиев К.И., Сшшбаева Л.С. получение Ситума сяислеьягм васокосу.олистсЯ нефти. В сб. ¡"Проблемы комплексного освоения природных битумов и высоксзяз1мх нефтей". Тез. дохл. Казань. 1991. С.125.

. Игкухакедоза Н.К., Надиров Н.К., Моисеев D.A., ЫуоаевГ.А., Бу-кеГханов Н.Р. Использование элементарной серы в качестве добавки для улучшения свойств ".пецбятума. 3 сб.:"Экология" Тез.докл. Актау. IS92. ч.1. С.49.

. Надиров H.a., йдмухамедоз H.H., Моисеев H.A., Мусаев Г.А. Получение битума с использованием отхода процесса окисления-конденсата. Тем жо, ч.1. С.50.

0. Ишмухачедоза H.H.,. Насиров Р.Н., Дюсенгах:ев К.И. Изучение окисленных вотумов с привлечением метода НПР / Известия AK PK.

Сер. хим. 1992. JJ 4. С.89-92.

1. Игмухамедова H.H., Надиров Н.К., Моисеев Ю.А., Мусе ев Г.А., Бу-кеЯханов Н.Р. Влияние эффективны;', добавок на процесс ог.ксления битумов. В сб.:"Проблемы нефтехимической прокьтиеняоети" Тез. дскл. Стерлитамак. IS93. СЛО.

2. Мусаев Г .А., Шабатик И.В., Степкинс Л.М., Кдчухамедоьа Н.К.,' Соколова А .Г. Кефтебитуыннозные породы и высоковязкие нефти Казахстана. В сб.¡Теологическая служба Казахстана за 65 лет."

• Тез.дскл. Алмата. 1994. С.20-23.

3. йшухсмедова Н.К., Надиров К.л., Моисеев Э.А., ИусоевГ.А., Нен-

геровя Г.Я. Нефтяные битума на осясЕе тяжелых пефтшгик остатков.

Е сб.:Т1рсбяг»:м ::омплекстог\ (^гретая,труднеизвяекасиаг cairic.-, ь-гта я ориродш:: битков (ДСЫЙ и Ччйрюсткг -. Кэд-ч^ . I '

С. КС.

Ишиухададова Касила Кингебай-[дазы 02.00.13-«гнай хнмиаа Батые 1&эа^станшч ауыр-ьуг-ай чалдыгы аэне вогаргы соаылшлы н^найы saris :ндв арнайы <5ягуцца.р алу.

Ауыр щкаЛ кредиты гаке косары созылшла к^найларда тотда;ти-рш арнайы о'итуядар алу Mj-iotimiKsepi nepoerijreH, Битумдардан тотыгу npoqeci паракетрлергнщ аакдаш^гарц зэргхелхнген.

Кедтеген эиспериленгалды ыатериалдарды аяалитикалкщ тургыдан талцылау касалынган. Длынатын битуь%ардьщ оаласы бастад^ы кешреу-T8KTÍ шк1гаттыч тстыгуы варгынан гака емео, соньшен катар вдашн- . нан да Сайланысгц.

Еогаргь: созылшлы муяайды ауыр мукай цалдытына /Л:3/ натыоын-да косу тек içam сапалы битум алу уиш ешс, соньшен цатар тотыгу процесшш M3p3iuiH асайту vniH да цажет. Алынган битуццардыч струхтуралкц-грушалчц анализдэр! тсльп; жасалыеды аэне оквд тотыгу варткна Сагышвгш екендт, Смумдардьщ физика-халиялы^ цасие:йне язр етет1Кд1Г1 кш^талыкди.

ИК-, р- эдхстергн крлдану, aöipeca, ШР - спектроскопиялш; зд:с битуцдардан сапасын ба^лауда яэив де тотыгу прсцес íh жедел турде багдарлаудагы жолдары керсетддхнген.

Битуццарды жата кежреутекгерцхц бзе Heri3r: битуи цурашка kí-peTiíi грутшаларынщ коррогияга цагсы активтглтг: зерттел^нгеен. Кор--росияга царсы туратьш битумдардач in inferí 6Ц жогаргы iteperHisriri -«ыоноажлд! ароымнкалык кеыхреутекгер екендхг: аныи^галынды.

^erisiHäii жушотарк керс®г>лшген ттериал гыльш y¡aiH, соньыен 6ipre пракиоалиц кагыиан sop мент екеш жако 'гада технология sacsy-да улкзи рол: бар е.кенд:г1 кэрсетхлтегок.

Ishmuhamedova Hasina Kinjebaevna 02.00.13- Oilchsaistxy

Obtaining of special bitumens on the basis of heavy petroleuu residues arid high-viscosic oils of West Kazakhstan.

In this work the possibility of obtaining of special bitu-cens by oxidation of heavy petroleum residues and high-viscosic oils was shovrnfi The conformity to natural laws of main bitumen characteristics iron the parameters of oxidation process was studied. The analytical treatment of vast experimental material was carried out. It was shown the quality of obtaining bitunens depends on conditions of oxydation of initial hydrocarbon raw materials and composition. It was shown the addition high-viscosic petroleum to heavy oil residues allows to obtain the qualitative bitunens by considerable shortening of duration of oxydation process. The detailed analysis of structure group composition for obtained bitunens was performed. The dependence of composition from oxydation conditions and influence on physico-chemical characteristics of bituaens were established Control for bitumen quality and process were carried out by methods of IR-, UV-, ESR-spectroscopy. The results of bitumens test and tests of five main hydrocarbon groups of bitumens for anticorrosional activity of operational steel oil-pipelines were brought and it was established that monocycloaromatic hydrocarbons have highest anticorrosional properties. .The received material represents large scientific value for its practical realization in the elaboration of new technologies for obtaining of special bitumens.