Скорость окисления в кубе периодического действия возрастает с повышением температуры, давления и увеличением высоты зоны реакции. Последнее привело к тому, что современные окислительные аппараты -- не горизонтальные, а вертикальные цилиндрические сосуды. Наряду с влиянием на скорость окисления температура и давление влияют также на качество продукции.

Окисление в трубчатом реакторе. В отечественной практике для производства окисленных битумов применяют змеевиковой трубчатый реактор с вертикальным расположением труб. Окисление происходит в турбулентном потоке воздуха. Движение воздуха и окисляемого сырья, диспергированного в воздухе,-- прямоточное. Прореагировавшая газожидкостная смесь поступает из реактора в испаритель, где разделяется на газы и жидкость. Газы уходят с верха испарителя на обезвреживание, жидкая фаза -- битум -- из нижней части испарителя откачивается в парк.

Значения удельного расхода воздуха для производства дорожных и строительных битумов (50--300 м³/т), должны обусловливать содержание сырья в воздухе, равное 0,4-- 2,0% (об.) (для средних давлений и температур в реакторе). Однако при таком соотношении реагирующих фаз, вероятно, из-за недостаточной поверхности контакта реакция окисления не проходит достаточно полно. Степень полноты реакции повышается при увеличении содержания жидкой фазы в реакционной смеси, что достигается рециркуляцией части продукта. Это подтверждается следующими данными, полученными при производстве дорожных битумов в трубчатом реакторе (Омский НПК) при температуре окисления 270 °С и линейной скорости в трубах 7,0--9,4 м/с :

Содержание, % (об.)

жидкости в реакционном потоке - 2,3,7

кислорода в газах окисления - 0,0,0

Невысокое содержание кислорода в отработанных газах окисления при содержании жидкости в реакционной смеси более 8,0% (масс.) свидетельствует о хорошем использовании кислорода воздуха в реакциях окисления. Примерно такое же содержание жидкости в реакционной смеси, обеспечивающее удовлетворительную работу реактора, отмечено и в других исследованиях. Таким образом, рециркуляция необходима для удовлетворительной работы трубчатого реактора.

Особенностью производства битумов в трубчатом реакторе является протекание стадии собственно окисления в режиме, близком к идеальному вытеснению (хотя в целом трубчатый реактор, работающий с рециркуляцией, соответствует более сложной модели и при значительных коэффициентах рециркуляции приближается по характеру структуры потоков жидкости к реактору идеального смешения). В этом случае для обеспечения приемлемой скорости реакции необходимо уже на вход в реактор подавать нагретые реагенты. В дальнейшем же во избежание перегрева реакционной смеси ее необходимо охлаждать. Таким образом, вначале требуются затраты энергии на нагрев сырья в трубчатой печи, а затем -- на охлаждение реагирующих фаз потоком вентиляторного воздуха. При использовании легкого сырья или при сравнительно глубоком окислении (до строительных битумов) нагрев сырья в трубчатой печи можно заменить нагревом в теплообменниках битум -- сырье. Средняя температура в реакторе должна быть не ниже 265 °С, иначе реакция окисления резко замедляется.

Окисление в пустотелой колонне. Наибольший объем окисленных битумов получают в аппаратах колонного типа, которые представляют собой вертикальные пустотелые цилиндрические сосуды, работающие по схеме непрерывного действия. В колонне поддерживают определенный уровень окисляемого жидкофазного материала. Воздух на окисление подают в нижнюю часть колонны через маточник. Барботаж воздуха через слой жидкости приводит к ее практически полному перемешиванию, что подтверждается равенством температур по всей высоте зоны реакции и одинаковыми свойствами продукта. Таким образом, по структуре потока жидкой фазы колонна близка к аппарату идеального смешения. В этих условиях безразлично, как вводить реагирующие фазы -- прямоточно или противоточно. Обычно сырье подают под уровень раздела фаз, а битум откачивают с низа колонны, при этом твердые осадки в колонне не накапливаются.

В ряде случаев битум откачивают из колонны через уравнительную емкость, наличие которой облегчает поддержание постоянства откачиваемого потока, что важно для обеспечения работы системы утилизации тепла битума (рис. 7). Во избежание перегрева колонны в результате выделения теплоты реакции окисления в газовое пространство подают воду, которая, испаряясь, понижает температуру в колонне и разбавляет газы окисления. Если такого разбавления недостаточно для снижения концентрации кислорода до безопасной, в колонну вводят также водяной пар, вырабатываемый в парогенераторе за счет избыточного тепла сырья и продукта. Для поддержания теплового равновесия процесса применяют также циркуляцию части битума через выносные холодильники.

Рис. 7. Схема окисления в колонне с утилизацией тепла:

1 -- кипятильники; 2 -- уравнительная емкость; 3 -- окислительная колонна; 4 -- парогенератор; 5 -- сепаратор с циклоном; 6 -- огнепреградитель; 7 -- печь; 8 -- компрессор; 9 --насосы.

Последовательное окисление. Часто процесс окисления осуществляют в последовательно работающих окислительных реакторах. При этом удобнее поддерживать тепловое равновесие процесса рециркуляцией охлажденного потока жидкости, так как охлаждению подвергается не конечный, высоковязкий и легкозастывающии в холодильниках продукт, а промежуточный, менее вязкий. В последовательную цепочку можно объединять как одинаковые, так и разные по конструкции аппараты. Несколько десятилетий назад получила распространение так называемая кубовая батарея непрерывного действия -- ряд кубов, в которых проводилось последовательное окисление.

Сырье непрерывно закачивается в первый куб, установленный на высоком постаменте, и затем перетекает в следующие кубы, расположенные на менее высоких постаментах. Воздух подается в каждый куб отдельно. Такая схема позволяет проводить процесс окисления непрерывно, что облегчает условия производства. Работа каждого куба в отдельности аналогична работе окислительной колонны, но ввиду меньшей высоты кубов процесс окисления менее эффективен, поэтому схема с последовательным окислением в кубах теряет свое значение.

Последовательное окисление осуществляется и в бескомпрессорном реакторе, представляющем собой горизонтально расположенный сосуд, разделенный на секции. Сырье здесь перетекает через переливные устройства из одной секции в другую. По причине небольшой высоты жидкой фазы горизонтальный аппарат характеризуется малым временем контакта кислорода воздуха с окисляемой массой и, как следствие,-- невысокой эффективностью.

Предложено последовательное окисление в системе трубчатый реактор -- испаритель. В отличие от обычной схемы работы трубчатого реактора воздух подается в испаритель, работающий в этом случае как пустотелая колонна. Промышленное испытание такой схемы показало возможность ее осуществления. Однако экономически это нецелесообразно, так как обычная пустотелая колонна, являющаяся менее эффективным аппаратом, чем трубчатый реактор, используется на конечной стадии процесса, где окисление идет труднее. Кроме того, на действующих блоках трубчатых реакторов с определенной пропускной способностью по газовой фазе подача воздуха в испаритель приведет к нарушению режима его работы или потребует ограничения подачи воздуха в трубчатый реактор.

Эффективнее иное сочетание трубчатого реактора и колонны. Сырье подается в колонну, а полупродукт из колонны -- в трубчатый реактор. По такой схеме трубчатый реактор используется на конечной стадии окисления, когда имеет место недостаточно полное использование кислорода воздуха в колонне. Включение же менее энергоемкой колонны (что рассматривается ниже) в схему снижает общие энергетические затраты. Так, при получении дорожных битумов по двухступенчатой схеме затраты пара, электроэнергии и топлива примерно на 25% ниже по сравнению с затратами при одноступенчатой схеме окисления в трубчатом реакторе. Преимущества двухступенчатой схемы еще более заметны при производстве строительных битумов.

Предпочтительность объединения в одну цепочку разных по конструкции и принципу работы "окислительных реакторов можно показать на примере производства битумов на Сызранском НПЗ. Здесь окисление осуществляется последовательно в колонне, трубчатом реакторе и кубе (рис. 8). Использование колонны в начале технологической цепочки позволяет устранить затраты тепла на предварительный нагрев сырья. В колонне получают дорожный битум, часть которого откачивают в товарные емкости, а остальное количество, не охлаждая, направляют на окисление в трубчатый реактор. В трубчатом реакторе получают строительный битум четвертой марки, причем вследствие небольшой степени окисления нет необходимости в затратах энергии на обдув реактора охлаждающим воздухом: охлаждение происходит за счет тепловых потерь. Полученный битум в основном выводится из процесса как товарный продукт, а оставшаяся часть направляется в кубы периодического действия для получения строительного битума. Применение кубов здесь оправдывается, несмотря на плохое использование кислорода воздуха, получением малотоннажной продукции.

Рис. 8. Схема последовательного окисления в окислительных аппаратах разного типа:1 -- колонна; 2 -- трубчатый реактор змеевикового типа; 3 -- испаритель; 4 -- кубы периодического действия.

6. Состояние и перспективы производства битумов в России

Недостаточное производство нефтяных битумов в России - следствие целого ряда объективных и субъективных причин. К объективным причинам относится сезонность потребления, и следовательно производства, дорожных марок битумов, а также резко возросшая в последние 10-15 лет степень "парафинистости" (повышенное содержание парафиновых углеводородов нормального строения) нефтей. Последнее обстоятельство не позволяет обеспечить весь необходимый комплекс эксплуатационных свойств дорожных битумов без использования современных технологий.

Вместе с тем необходимо отметить, что мировой опыт подсказывает вполне конкретные пути решения этих проблем. Так, влияние сезонности потребления дорожных битумов во многих случаях можно демпфировать производством битумных материалов, имеющих определенную всесезонность применения или длительный срок хранения (например, битумные эмульсии или полимерно-битумные материалы). Зависимость же качества дорожных битумов от качества сырья в большинстве стран Европы устранена целевым применением специальных тяжелых, смолистых нефтей. К сожалению, в России это затруднено как из-за существующего централизованного трубопроводного снабжения сырьем большинства крупных НПЗ, так и отсутствия на них технологических возможностей раздельной переработки двух и более типов нефтей.

Важнейшая же из субъективных причин - неадекватная система ценообразования, при которой отпускная цена битума составляет лишь 60-70% от стоимости исходной нефти. При этом технологическая схема производства нефтяного битума включает, как известно, минимум пять сложнейших процессов, требующих соответствующих материальных, эксплуатационных, энергетических и прочих затрат. Такая "рентабельность" битумного производства на большинстве предприятий России (см. таблицу) возникает вследствие:

- низкой загруженности существующих производственных мощностей (менее 40% при среднемировом уровне 90-96%);

- применения устаревших технологий и оборудования;

- несоответствия качества сырья;

- отсутствия современных систем налива и затаривания;

- низкой степени автоматизации управления всеми стадиями процесса.

Перечисленные выше причины объясняют не только низкую инвестиционную активность крупнейших российских нефтяных компаний по созданию современных битумных производств, но и практически парадоксальную ситуацию, при которой компаниям экономически выгодно не только не повышать качество производимых дорожных битумов, но и полностью прекратить их выпуск. При этом альтернативные технологические способы переработки и утилизации гудронов (производство смазочных масел или кокса, газификация, вовлечение в котельные топлива или в сырье крекинга и др.) на НПЗ имеют достаточно высокую степень экономической привлекательности. Усугубляет ситуацию развитие "дикого российского бизнеса", направленного на извлечение прибыли любым путем, даже за счет качества продукции, и непредсказуемость годовой и сезонной ценовой политики крупнейших российских нефтяных компаний. Это приводит как к нецивилизованному коммерческому хранению битумов и извлечению прибыли за счет практически удвоения цен на них в строительный сезон, так и к строительству малотоннажных региональных установок (вакуумный и битумный блоки) с неконтролируемым качеством сырья и продуктов. В любом случае говорить о долговечности дорожных покрытий на основе таких материалов не приходится.

Выход из создавшегося непростого положения - организация серьезной государственной поддержки как на всех стадиях базового ценообразования (примеры - страны ЕЭС, Кувейт и др.), так и в виде стимулирования производства высококачественных дорожных битумов и строительства частных автодорог.

Таблица 9. Производство битумов в России по состоянию на 2006 г.

По оценке специалистов дорожного хозяйства, в настоящее время до 25-28% дорожных битумов, используемых для приготовления асфальтобетонных смесей, являются некондиционными, т.е. не соответствуют требованиям ГОСТ 22245-90 по одному или нескольким показателям. Результаты обследований ряда асфальтобетонных заводов (АБЗ) в различных регионах страны подтвердили, что примерно в трех случаях из четырех причина брака - несоблюдение технологий транспортирования, перевалки и хранения битумов, использование битумов с непрогнозируемым химическим составом, а именно: с малотоннажных локальных установок; неопределяемого происхождения, после коммерческого хранения, перегретые при перевалке, загрязненные и подвергнутые пересортице при транспортировке и т.п. Таким образом, "вклад" основных крупных российских производителей дорожных битумов в общий объем битумного брака не превышает 25%. Тем не менее, это недопустимо высокий процент для такой высокотехнологичной отрасли, как нефтепереработка. К основным причинам производства некондиции на НПЗ относится использование устаревших (опять же, очевидно, в силу вышеупомянутых экономических предпосылок) технологий производства.

Современная технология должна обеспечивать стабильный выпуск товарных битумов из гудронов и других полупродуктов различного состава и качества, а также предоставлять возможность выпуска не только продукции, превосходящей по качеству требования общероссийского стандарта (например, по соответствующему стандарту организации), но и перспективных материалов. Это достигается за счет оснащения установок системами автоматизации всех технологических операций, поточными анализаторами качества, герметичными эстакадами налива и затаривания продукции. Товарные и сырьевые резервуарные парки современных битумных производств должны быть оборудованы системами обогрева и компаундирования. При проектировании и эксплуатации битумных производств экологические проблемы безусловно должны учитываться. Понятно, что создание такого современного битумного производства требует серьезных финансовых инвестиций.

Нестабильность качества перерабатываемого сырья (сначала товарной смеси нефтей, а затем и гудронов) и обеспечение при этом качества продукции и стабильности ее эксплуатационных свойств - основная проблема технологических окислительных битумных установок колонного типа, составляющих сейчас основу производства. Отрицательный "вклад" в нестабильность качества гудрона вносят и технологические особенности эксплуатации вакуумных колонн: эффективность контактных устройств, колебания температурного режима, глубины вакуума, расходов, количества "проваливаемого" циркуляционного орошения. Следовательно, в схему современного битумного производства должен быть включен специальный блок подготовки сырья для оптимизации фракционного и группового химического состава гудрона. Решения обеих поставленных задач во многом взаимосвязаны: утяжеление гудрона - это одновременно и способ снижения степени его парафинистости, а повышение степени его ароматизированности (например, компаундированием) позволяет одновременно регулировать и фракционный состав подготовленного гудрона.

Подготовка сырья - повышение содержания в нем смолистых соединений и одновременное снижение степени его "парафинистости".

К наиболее современным в этом плане относятся битумные производства в ОАО "Новокуйбышевский НПЗ", выпускающем битумы марки "Новобит" (рис. 1), в ОАО "Ярославнефтеоргсинтез", "Пермнефтеоргсинтез", "Нижегороднефтеоргсинтез".

Процесс производства окисленных битумов на большинстве российских НПЗ достаточно хорошо технологически отработан и не вызывает каких-либо серьезных проблем. В последние годы на некоторых НПЗ проведена модернизация и переобвязка действующих окислительных колонн с целью повышения степени использования кислорода воздуха при получении в основном высокоплавких битумов. К ним прежде всего следует отнести разработку схемы окисления мазутов (ОАО "Московский НПЗ"), создание колонн с внутренним или наружным разделением зон реакции и сепарации (ОАО "Рязанская НПК") и колонн с квенчинг-секцией. Такие решения позволяют повысить эффективность работы окислительной колонны за счет снижения нагрузок по воздуху и повышения температуры окисления в зоне реакции. Для этой же цели достаточно эффективно механическое перемешивание фаз в колоннах (ОАО "Ярославнефтеоргсинтез", "ТАИФ#НК"), применение газожидкостных кавитационно-вихревых или ультразвуковых диспергаторов (ОАО "Пермнефтеоргсинтез", "Новокуйбышевский НПЗ").

Вместе с тем имеются публикации о разработке специальных конструкций стационарных воздушных маточников, позволяющих сократить нагрузку по воздуху и существенно снизить содержание кислорода в отходящих газах окисления (ОАО Киришинефтеоргсинтез", "Московский НПЗ", "Новокуйбышевский НПЗ"). Таким образом, наличие блока подготовки сырья, позволяющего минимизировать влияние колебаний качества смеси товарных нефтей и режима предшествующих технологических установок на свойства окисленных битумов дорожных марок, и современного автоматизированного блока окисления - достаточная гарантия стабильного производства дорожных битумов, соответствующих ГОСТ 22245-90. Производство же дорожных битумов более высокого качества (так называемых "брендовых") должно базироваться на применении современного блока компаундирования продукции, имеющего в своем составе необходимые резервуарные мощности и оснащенного системами дозированного смешения, поточными анализаторами и др. При его наличии и применении необходимых полупродуктов и добавок можно значительно улучшить те или иные эксплуатационные характеристики дорожных битумных материалов.

Оценка экономических аспектов битумного производства в России заставляет специалистов-нефтепереработчиков рассматривать битум не только как товарный продукт, но и как полуфабрикат. Например, организация производства полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) материалов и битумных эмульсий позволяет решить ряд важнейших проблем:

- повышение рентабельности битумного производства в целом;

- круглогодичная занятость персонала на производстве;

- стабильность обеспечения дорожной отрасли высококачественными битумными материалами. [5]

7. Сравнение качества российского и зарубежного битума

Факт, что дорожные битумы российского и зарубежного производства принципиально различаются по качеству, что предопределено различием нормативных требований к этому виду товарной продукции в нашей стране и за рубежом. Практика дорожного строительства в России, состояние дорог даже федерального значения опровергает мнение о безукоризненности существующих требований к дорожным битумам, сформулированных в ГОСТ 22245-90.

Низкие эксплуатационные характеристики материалов, используемых в дорожном строительстве, приводят к тому, что уже на 3-4 год требуется проведение ремонта дорог, тогда как за рубежом межремонтный период составляет 10-12 лет. Для повышения эксплуатационной надежности дорожных покрытий оказывается достаточным изменить качество дорожного битума.

В настоящее время в зарубежной практике для устройства и ремонта дорожных покрытий при необходимости используются композиционные материалы на основе битума и модификаторов, таких как сера, каучук (полибутадиеновый, натуральный, бутилкаучук, хлоропрен и др.), органо-марганцевые компаунды, термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол, этилен-винилацетат (EVA), термопластичные каучуки (полиуретан, олефиновые сополимеры, а также блоксополимеры стирол-бутадиен-стирола (СБС).

Целесообразность применения в составе дорожного асфальтобетона битума, модифицированного тем или иным видом модификатора, в каждом конкретном случае обосновывается с технической и экономической точки зрения.

В среднем в 2001 г. количество модифицированных битумов, использованных в дорожном строительстве в европейских государствах, составило 7%. Производство битумов, модифицированных полимерами типа СБС, в европейских государствах к 2001 г. возросло в среднем до 50% и составило, например, во Франции 80%, в Германии - 95%, в Испании - 65%, Бельгии - 80%, в Италии - 100% от всего объема изготавливаемых модифицированных битумов.

В это время в мировой практике дорожного строительства давно применяются неокисленные нефтяные дорожные битумы, из которых на Западе строится более 80 процентов автомобильных дорог. В отличие от окисленных они способны в 3 - 4 раза продлить срок службы дорожных покрытий, так как у них существенно лучшие показатели по водостойкости, устойчивости к износу, образованию трещин и температурным перепадам. Немаловажно и то, что использование в дорожном строительстве водно-битумных эмульсий, изготовленных на основе неокисленных битумов, и наличие соответствующей техники позволяют производить ремонт и строительство автодорог даже при минусовой температуре, занимаясь их производством и реализацией практически круглый год [7].

8. Проблемы, связанные с производством битумов

Низкое качество дорожных битумов по ГОСТ 22245-90 - неудовлетворительная, недостаточная для условий России трещиностойкость, эластичность, адгезия - является одной из главных причин преждевременного разрушения дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий. Это приводит к неоправданно высоким затратам на ремонты, а следовательно, сдерживает развитие сети автомобильных дорог в России с твердым покрытием. Кроме того, плохим качеством дорог обусловлены 25% ДТП, 25% дополнительных расходов по моторесурсу и 30% дополнительного расхода топлива.

По данным Центрдорконтроля РДА о том, что около 50% ежегодно выпускаемых дорожных битумов не соответствует требованиям нормативных документов, прежде всего ГОСТ 22245--90 "Битумы нефтяные дорожные вязкие".

На состояние и развитие битумного производства в России оказывает существенное влияние ряд специфических факторов:

* первый из них - сезонность выработки битумов основных марок - дорожных, связанная с четко определенными периодами выполнения дорожно-строительных работ и порождающая проблемы для непрерывно функционирующих нефтеперерабатывающих предприятий.

* второй фактор - небольшое различие цены продукта (битума) и сырья и сложность проведения технологических операций с таким высоковязким и низкозастывающим продуктом, как битум. В результате оказывается недействующей система стимулирования для совершенствования и обновления битумного производства: на большей части НПЗ давно и физически, и морально устарело основное технологическое оборудование битумных установок, на ряде производств, не оснащенных современными окислительными колоннами, продолжается эксплуатация устаревших трубчатых реакторов, характеризующихся повышенной пожарной и экологической опасностью.

* третий фактор - неконтролируемый разброс показателей качества поступающего на переработку сырья. Известно, что даже небольшие колебания его состава -- содержания парафиновых и ароматических углеводородов, асфальтенов и других компонентов оказывают огромное влияние на качество получаемых битумов. Отрицательный "вклад" в нестабильность сырья вносят и технологические особенности эксплуатации вакуумных колонн: изменения температурного режима и глубины вакуума, колебания количества "проваливаемого" циркуляционного орошения и загрузки сырья, недостаточная эффективность контактных устройств и т. д.

Проблема стабилизации качества сырья порождает еще две характерные особенности битумного производства. Во-первых, это возросший уровень требований потребителя к качеству дорожных, кровельных и других битумных материалов, во-вторых, одним из эффективнейших способов повышения качества товарных нефтепродуктов является компаундирование, но опыта смешения товарных компонентов для получения готовых битумов пока нет. Поэтому теоретически возможно и целесообразно использовать метод компаундирования как для подготовки сырья, так и для модификации свойств уже готовых битумов.

Нефтеперерабатывающим предприятиям невыгодно дополнительно оборудовать битумное производство на НПЗ специальными охлаждающими системами для снижения температуры готового битума до + 150 ?С вместо + 250 ?С (это даёт возможность получать битумы с более лучшими эксплуатационными свойствами), перемешивающими устройствами для введения катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), специальными дополнительными емкостями для раздельного хранения битумов различных марок, современной аппаратурой для более строгого регулирования качества битумов и т.п. Ведь битум по сравнению с другими нефтепродуктами характеризуется низкой стоимостью, мало отличающейся от стоимости самой нефти, и потому не является выгодным товаром.

Кроме того, в связи с огромной территорией России и неравномерным размещением на ней нефтеперерабатывающих предприятий в современных условиях транспортные расходы составляют значительную долю в стоимости битумов и без того являющихся наиболее дорогой составляющей в цене готового асфальтобетонного покрытия.

Большинство российских нефтеперерабатывающих заводов не заинтересовано в получении высококачественных битумов: во-первых, российские НПЗ перерабатывают легкие западносибирские нефти с высоким содержанием светлых нефтепродуктов - до 60%. Светлые нефтепродукты в четыре раза дороже битумов, и именно они определяют экономику нефтеперерабатывающего завода. А повышение качества выпускаемых битумов связано с дополнительными затратами при низком экономическом эффекте. Во-вторых, свойства массовых западносибирских нефтей не дают возможности выпуска высококачественных битумов.

Следствием указанных причин является ситуация, при которой 50 % дорожных битумов не отвечают требованиям ГОСТ 22245-90. При этом требования ГОСТа давно не удовлетворяют потребителя.

Сегодня дорожники в своем стремлении к повышению долговечности дорог стоят перед дилеммой: покупать битумы за рубежом, при этом транспортные расходы будут весьма велики, или строить специализированные НПЗ по производству битума с использованием в качестве сырья специальных "тяжелых нефтей". Очевидно, что второй путь предпочтительней.

В связи с тем, что битум долгое время не считался в нашей стране целевым продуктом нефтепереработки, совершенствованию технологии его производства не уделялось должного внимания. Недостаточное финансирование битумного производства привело к тому, что оборудование на большинстве отечественных нефтеперерабатывающих предприятий морально и физически устарело. Вследствие этого качество вырабатываемых битумов и объемы их производства не соответствуют требованиям современного рынка. Поэтому перед НПЗ России остро стоит вопрос реконструкции битумных производств. Только комплексный подход к решению данной проблемы позволит вывести производство битумов на современный уровень. Такой подход включает:

* улучшение качества сырья для битумного производства за счет оптимизации его группового химического состава, введения активирующих добавок, использования активирующего воздействия энергетических полей (например, ультразвука, виброполя);

* оптимизацию работы узла окисления за счет увеличения межфазной поверхности окисления и времени контакта фаз (это достигается не только активированием сырья, но и модернизацией конструкции маточника и узла ввода сырья);

* создание блока компаундирования битума с сырьем с целью расширения ассортимента марок дорожных битумов и исключения отрицательного воздействия утяжеления сырья на качество получаемой продукции;

* создание блока введения полимерных добавок для модифицирования свойств битумов, что позволит организовать производство вяжущих для строительства автомагистралей 1 категории;

* автоматизация как процесса окисления, так и процессов компаундирования битумов с сырьем с одновременной заменой устаревшего оборудования;

* внедрение в практику дорожного строительства такого перспективного вяжущего материала, как битумные эмульсии.

Реализация указанных мероприятий позволит не только повысить качество производимой продукции, но и придаст производству необходимую гибкость по ассортименту выпускаемой продукции [ 7, 8].

9. Модернизация производства битума

В последние годы разработаны и внедрены новые, нетрадиционные битумные технологии, позволяющие производить высококачественные дорожные битумы без стадии окисления, так называемые нефтяные неокисленные битумы БНН.

Это технология производства компаундированных битумов на базе асфальтов пропан-бутановой или бутановой деасфальтизации, производства остаточных и компаундированных дорожных битумов путем глубоковакуумной перегонки мазутов высокосернистых, высокосмолистых нефтей. Технология производства компаундированных дорожных битумов из асфальтов пропан-бутановой деасфальтизации.

Технология получения дорожных остаточных битумов и узких масляных фракций глубоковакуумной перегонкой мазута без применения водяного пара внедрена в 2002 г. в Нижнекамске. В основу технического решения по реконструкции установки АВТ-1 в ООО "ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка" с получением неокисленных битумов положен процесс глубоковакуумной перегонки мазута с получением остатков, которые могут рассматриваться как дорожные битумы с высокими качественными показателями.

Принятые решения позволят увеличить объем производства высокосортных прямогонных дорожных битумов и снизить энергозатраты работы установки, так как процесс ведется по одноколонной схеме путем вакуумной дистилляции нефти.

На Сызранском НПЗ проводились работы по изучению воздействия рецептуры сырья и технологического режима процесса окисления нефтяных остатков на параметры качества получаемого битума.

Последние три года битумный бизнес является одним из главных направлений развития компании ТНК-ВР, внутри которой создано специальное подразделение - производственная единица "Битум" - задачей которой стала реализация утвержденных стратегических инициатив, формирование единого битумного сообщества внутри компании, построение эффективного диалога с рынком и модернизация битумного производства.

Список литературы

1. Большая советская энциклопедия. т. 3. Изд-во: "Советская энциклопедия", 1969 -- 1978.

2. Гун Р. Б. Нефтяные битумы / Р. Б. Гун . -- М.: Б.и., 1973. - 432 с.

3. Битумы. Получение и способы модификации : учеб. пособие / Д. А. Розенталь, А. В. Березников, И. Н. Кудрявцева и др.; под ред. Д. А. Розенталя

4. Грудников И. Б. Производство нефтяных битумов. -- M.: Химия, 1983

5. Состояние и перспективы развития производства дорожных вяжущих материалов в России / А. А. Гуреев, А. А. Коновалов, В. В. Самсонов // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний .- 2008 .- N1 .- С. 12-16.

6. Зельманович, Я. И. Рынок битумных и битумно-полимерных материалов : итоги и перспективы / Я. И. Зельманович // Строительные материалы .- 2006 .- N1 .- С. 64-66.

7. Худякова, Т. Загадки российского битума, или в поисках истины / Т. Худякова // Автомобильные дороги .- 2005 .- N2 .- С. 72-77.

8. Гохман, Л. М. Все начинается с битума / Л. М. Гохман, Е. М. Гурарий // Автомобильные дороги .- 2005 .- N5 .- С. 34-37.

9. Ащепков, А. И. Реконструкция установки АВТ-1 с получением неокисленных битумов в ООО "ЛУКОЙЛ-Ухтанефтепереработка" / А. И. Ащепков, М. М. Королева, Е. Н. Забелинская. - (По проектам института) // Химия и технология топлив и масел .- 2009 .- N 1 .- С. 44-45.

10. Котов, С. В. Апробация технологии получения битума повышенной долговечности в условиях Сызранского НПЗ / С. В. Котов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт .- 2006 .- N 6 .- С. 32-34.

11. Битумный бизнес - приоритет для ТНК-ВР. - (Партнеры) // Автомобильные дороги .- 2008 .- N 9 .- С. 34-35.

Размещено на Allbest.ru