Химия | Битумның классификациясы

Кіріспе
Қазіргі кезде Қазақстан Республикасында мұнайдың қалдықтарын пайдалану маңызды мәселелердің бірі болып отыр. Өйткені олардан мұнай битумын алуға болады. Ал битум құрылыста, өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында және реактивті техникада, радиоактивті сәулелерден қорғануда, тұрғын үйлер, өнеркәсіп орындары мен аэродромдар құрылысына қажет болып табылады. Қазіргі кезде Қазақстанда отандық мұнай битумдарын шығаратын өндірістер жоқ. Қазақстанның Солтүстік региондарын битуммен қамтамасыз ету мақсатында Павлодар МӨЗ- нда мұнай битумдарын өндірудің алғы шарттары жасалуда. Алайда, шикі заттың жоқтылығынан бұл зауытта битум өндірілмейді. Оңтүстік Қазақстан облысында автокөлік жолдарын жалпы пайдалану 5203 мың км құрайды, соның ішінде 763 км жолдың республикалық және 440 км жолдың жергілікті маңызы бар. Осындай жұмысқа облысымызға жыл сайын 44 мың тонна мұнай битумы қажет. Мұнай битумына деген қажеттілік Қазақстанның басқа региондарында да сезіледі. Тек қана үш облыста- Оңтүстік Қазақстан, Жамбыл, Қостанай жылдық мұнай битумына деген қажеттілік 120 мың тонна құрайды. Соңғы кезде Қазақстан Республикасына жол битумы Ресейден орташа бағамен 1 тонна битумды сатып алу үшін 165 долардың және транспорттың шығынын қоса алғанда әкелінеді. Осыдан жұмыстың актуалдылығы өзі шығып тұр: яғни қазіргі кезде Қазақстанда отандық мұнай битумдарын шығару өндірістерінің жоқтығы әсерінен шет елдерден сатып алынған битумның қымбатқа түсуі.
Пайдалану қасиеттрін жоғарылату мақсатында мұнай битуминоздың тектер (МБТ) битумы мен көмірхимия қалдығы қарамайдың және май комбинат гудронының көмегімен мұнай битумдарын технологиясын жетілдіру- ғылыми жұмыстың мақсаты болып табылады.
Қойылған мақсат келесі 5 этаптар арқылы шешіледі:
1.Тақырыпқа байланысқа әдебиеттік шолу жасалынды;
2.М.Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан Мемлекеттік университетінің (Мұнай, газ және полимерлер технологиясы) кафедрасының зертханасынадағы тәжірбиелік қондырғыларда Құмкөл мұнайының гудроннын тотықтырудың оптималды жағдайын анықтау мақсатында гудрон әртүрлі температурамен әртүрлі тотығу уақытының ұзақтығы бойынша тотықтырылды;
3.Тауарлы битум алу үшін жоғарыда аталған қондырғыда Құмкөл гудроны мен тас көмірдің кокстеу процесінен алынған көмірхимиялық қарамай және шайыр мен әртүрлі қатынастарда болатын қоспа алынды;
4.Мәліметтердің нәтижелері бойынша Құмкөл мұнайының гудронына қарамай мен май комбинатының гудроны және МБТ қоспаларының оптималды құрамы және олардың жол битумдары маркілерінің талаптарына сәйкестігі анықталды.
Зертханалық мәліметтер нәтижесін қолданып, пайдалану қасиеттерін жоғарлату мақсатында мұнай битумдарын өндіру технологиясын жетілдірудің теориялық негізі жасалынды
1 ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ
Битумның классификациясы
“Битум” термині көміртегімен сутегі байланысының сұйық, жартылай сұйық немесе қатты қосындысының мағынасын береді. Оның құрамында оттегі, күкірт, азот қосылыстары және металдар сондай-ақ аз мөлшерде күкіртті көмірсутектер, хлороформдар және басқа органикалық еріткіштерде жақсы еритін асфальтті-шайырлы қосылыстар да бар.
Битум табиғи түрде немесе мұнайды, торфты, көмірді және сланцты өңдеп алады. 1.1-кестеден битум тектес заттардың классификациясын көруге болады.
1.1-кесте
Топ Топша Түрлері
Табиғи битумдар
Жасанды мұнай битумдары
Пиробитумдар
Дегтер және пектер
Мұнайлар
Асфальтиттер
Қалдықты
Крекингті
Селективті еріткіштермен бөлінген
Қышқылданған
Компаундирленген
Табиғи (ерімейтін және балқымайтын каустобиолеттер)
Сланцты
Тас көмірлі
Бурокөмірлі
Торфы
Майлы пектер
Асфальтті негізді
Жартылай асфальтті негізді
Бейасфальтті негізді
Таза күйінде
Экстрацияланған битумоздық түрлері
Мазуттар
Жартылай гудрондар
Гудрондар
Дистиляттың термиялық крекинг қалдықтары
Мазуттың термиялық крекинг қалдықтары
Гудрон, жартылай гудрон ж.т.б. қалдық өнімдердің жеңіл крекинг қалдықтары.
Пиролиз қалдықтары
Бензинсізденген мұнайдың, гудрон-ның ж.т.б. қалдық өнімдердің деас-фальттеу қалдық-тары.
Дистилятты және май қалдықтарын селективті тазалаған-дағы экстаркті
Ауаны оттегімен
Күкіртпен, селенмен немесе теллурмен
Катализатор және инициатор қатысуы-мен булы ауа қос-пасымен
Қалдықтар мен қышқылданғандар
Қышқылданған би-туммен дистилятты және басқа фракция-лар
Түрлі селективті еріткіштерден бөлін-ген қалдықтар қос-пасы
Қышқылданған би-туммен селективті еріткіштерден бөлін-ген қышқылданған қалдықтар
Крекингтелінгендер мен қалдықтар
Вурцелиттер, аль-берттер, элетиреттер ж.т.б.
Битумдалынған сланцтер
Сланцты битумдар
Газды
Жартылай коксты
Коксты
Доменді
Газогенераторлы
Кубты
Газогенераторлы
Шыршалы
Жапырақты
Стеринді, палметинді
Глицеринді
Фенолды, крезолды, канифольді
Кумаронды ж.т.б.
Воскті химиялық өңдеу-ден өткендер(сульфирлен-ген, хлорланған, қыш-қылданған)
Битумның құрамы
Битум дегеніміз – жоғары молекулалы көмірсутектерінен және олардың гетеротуындыларынан, сонымен бірге оттегі,күкірт, азот және металдардан (ваннадий, темір, никель, натрий және т.б) тұратын күрделі қоспа. Битумның Элементтік құрамы шамамен былай болып келеді (салмағы бойынша): көміртегі 80-85; сутегі 8-11.5; оттегі 0,2-4; күкірт 0,5-7; азот 0,2-0,5.
Маркуссон әдісі бойынша битурдамның құрамын майларға, шайырларға, асфальттерге, асфальтогенді қышқылдарға және олардың ангидридтеріне бөлеміз. Көбінесе битумдарды асфальттендермен мальтендерге бөледі. Олар майлар мен шайырлардың мөлшерін көрсетеді.
Майлар битумдардың қаттылығ мен жұмсару температурасын төмендетеді, олардың ақиқаттығы мен булануын ұлғайтады. Майлардың қарапайым құрамы: көміртегі 85-88 %; сутегі 8-11.5; күкірт 4,5%-дейін, сондай ақ оттегі мен азоттың шамалы мөлшері. Майлардың молекулалық салмағы 240-800 (әдетте- 360, ароматтық дәрежесінің сипаттайтын С:Н (атомдық)) қатынасы әдісте 0,55-0,66 тең. Тығыздығы 1г/см3 кем(103 кг/ м3).
Битумдар құрамына кіретін май қосылыстарының сипаттамасы мынадай. Қалыпты және изоқұрылымды 26 және одан да көп көміртегі атомдары бар пропинді қосылыстардың тығыздығы 0,79-0,82 г/ см3 (790-820 кг/м3), рефракция коэфициенті 1,44-1,47, молекулалық салмағы 240-600, қайнау температурасы 350-5200 С, балқу температурасы 53-900С. Нафтенді құрылыстағы-лардың құрамы 20 дан 35дейін көміртегі атомдарынан тұрады, тығыздығы 0,82-087 г/см3(820-870 кг/м3), рефракция коэфициенті 1,47-1,49, молекулалық салмағы 450-650. Ароматты қосылыстар-дың монодан полициклдікке өткенде алифатты тізбектері қысқар-ады. Моно тізбекті ароматты қосылыстардың – битумдардан бөлігін алғандардың рефракция коефициенті 1,5350-1,059, молекулалық салмағы 450 –620 : би- тізбектердің рефракция коефициенті 1,535- 1,59 , молекулалық салмағы 430 – 600, .....