Установока по получению битумов
В стране имеется опыт эксплуатации установок по получению битумов из тяжелой караарнинской нефти (так называемые нефтеокислительные установки — НОУ). Эти установки работают на непрерывном режиме и рассчитаны на производство в год 50 тыс.т битума и 10 тыс.т котельного топлива.
Характеристика нефти месторождения Кара-Арна: плотность 0,973 г/см3, вязкость при 60°С — 4,8 с, смол 33,44%, асфальтенов 5,60%, отгоняется фракций до 300°С — 20% по массе.
На этих установках поступающую нефть подвергают подготовке к переработке (дополнительному обезвоживанию и обессоливанию). Нефть подогревают до 250°С в трубчатой печи и подают в испаритель для отбора легких фракций, а затем перекачивают в колонну для окисления.
С целью ускорения процесса окисления сырья и улучшения свойств получаемых битумов предложено множество катализаторов, окислителей и инициаторов. В качестве замены воздуха при окислении предложено применять кислород, серу, хлор, бром, селен, теллур, марганцовокислый калий. В качестве катализаторов окисления рекомендуют соли соляной кислоты и металлов переменной валентности (Fe, Сu, Sn, Ti).
Сера является ближайшим аналогом кислорода, поэтому действие ее на битумное сырье подобно действию кислорода воздуха.
Нагреванием гудрона с 20—25% серы при температуре ниже температуры кипения серы до прекращения выделения газов получили продукт, по физическим свойствам близкий к окисленным битумам, который, однако, обладает недостаточной растяжимостью и быстро теряет пластичность. При окислении сырья воздухом в присутствии серы (5% по массе) длительность процесса сокращается в 6 раз.
Добавление хлорного железа до 0,6% по массе сокращает длительность окисления в 4 раза, однако при увеличении количества катализатора длительность окисления уменьшается незначительно. В битуме, окисленном в присутствии хлорного железа, выше содержание масел и молекулярная масса асфальтенов. При окислении сырья в присутствии хлорного железа получают битум с температурой хрупкости на 5—9°С ниже, чем при окислении сырья без катализатора.