ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловой эффект окисления битумов из "Битумы Получение и способы модификации" Смит [109, 110] установил, что в любой момент окисления на моль прореагировавшего кислорода выделяется одинаковое количество тепла (для одного вида сырья). Это привело его к выводу, что характер реакций на всем протяжении окисления битума одинаков. Однако при этом выделяется различное количество тепла [109] при повышении температуры размягчения на 1 °С (дифференциальный тепловой эффект). Если в начальный период процесса эта величина достигает 10,5 кДж/кг°С, то к концу его (Гразм битума 125 С) выделяется лишь 2,09 кДж/кг°С. Таким образом, наиболее активно тепло выделяется на первой стадии окисления (до температуры размягчения 45 °С). Интегральный же тепловой эффект (общее количество выделившегося при окислении битума тепла) зависит не только от глубины окисления, но также от природы сырья и условий окисления. Б работе [82] рассчитаны тепловые эффекты процесса окисления ромашкинского гудрона в различных условиях. Результаты приведены в табл. 1. [c.39] Дифференциальный, удельный и мольный тепловые эффекты рассчитаны для двух периодов процесса. [c.40] Общий тепловой эффект окисления растет с увеличением расхода воздуха и понижением температуры процесса. Дифференциальный тепловой эффект понижается с увеличением температуры и уменьшением расхода воздуха. В первой стадии окисления он значительно выше, чем во второй. Это различие увеличивается с повышением расхода воздуха. [c.40] Удельный тепловой эффект при низкой температуре в первой стадии в 1,3—1,4 раза выше, чем во второй. С повышением температуры или понижением расхода воздуха это различие сглаживается. [c.40] Мольный тепловой эффект практически не зависит от расхода воздуха, но с повышением температуры его величина несколько понижается, что свидетельствует об изменении химического протекания процесса. [c.40] Исследование тепловых характеристик процесса окисления различных гудронов [44, 46, 82] показало, что для большинства видов сырья увеличение интенсивности воздушного дутья связано с повышением теплового эффекта, а следовательно с повышением температуры процесса. [c.40] Для правильного съема избыточного тепла в окислительной аппаратуре необходимо знать не только суммарное количество тепла, выделившегося в течение всего процесса, но и интенсивность его выделения на разных стадиях процесса. [c.40] Так как такой метод определения теплового эффекта весьма трудоемок и требует проведения многих и тщательных исследований, на основании экспериментальных данных были предложены эмпирические формулы расчета теплового эффекта окисления гудронов до битумов различных марок [44, 46]. [c.40] Используя приведенные данные, другие авторы [114] смогли впервые составить полный теоретический тепловой баланс установки окисления битума и пришли к выводу, что поддержание температуры газо-жидкостной смеси на выходе из реактора на заданном уровне только путем воздействия на величину теплового потока греющих газов (в рубашке реактора) невозможно ввиду незначительности этого теплового-потока по сравнению с отклонениями в тепловом режиме реактора. [c.41] Справедливость выведенных формул была также подтверждена Гуном [1] на основании составления практического теплового баланса опытно-промышленной окислительной колонны на Московском НПЗ. [c.41] Как уже было сказано выше, глубина отбора дистиллятных фракций оказывает значительное влияние на окисление полученных гудронов. Это находит подтверждение при изучении тепловых характеристик процесса окисления. Было показано [45], что окисление гудронов-60 и 70 сопровождается различным выделением тепла. При окислении гудрона-60 в первой стадии выделяется в 3 раза больше тепла,, чем при окислении гудрона-70. В дальнейшем, во второй стадии, эта закономерность сохраняется, что объясняется значительно большим расходованием масляного компонента при окислении гудрона-60. [c.41] Как показала практика, интенсификация процесса окисления зачастую невозможна из-за трудностей съема избытка тепла реакции. Для этой цели используют различные приемы понижают расход воздуха, подают вместе с воздухом водяной пар. В последнее время стали применять охлаждение-путем подачи воды в верхнюю часть реактора колонного типа [1]. Учет влияния параметров окисления и качества сырья на тепловой эффект процесса позволит правильно конструировать новые установки окисления битума с учетом необходимых способов регулирования их тепловых режимов. [c.41] Вопросы интенсификации процесса окисления гудронов, наряду с повышением качества получаемых битумов, являются центральными в настоящее время. Изучение процесса окисления [82] показало, что наилучшие свойства битумов можно пол П1ить при низкой температуре окисления (225 °С) и высоком расходе воздуха (5,0 дм /кг и выш в). [c.42] Кроме того, как показано в работе Колосова [105], наилучшей термостабильностью обладают битумы, полученные окислением гудрона при 200—250°. Эти битумы, помимо того, что имеют относительно более высокие качества, лучше сохраняют их при повторном нагревании. Битумы, полученные при высоких температурах (275—300°), которые, казалось бы, должны быть наиболее устойчивы при 200°, наоборот, в этих условиях сильно меняют свойства, причем их температура размягчения повышается больше, чем битумов, полученных при 200—225°. Уменьшение пенетрации приблизительно одинаково по абсолютной величине для всех битумов, но различие в ее значении после 20 ч нагревания у битума, полученного при 200°, на 64X0,1 мм больше, чем у полученного при 300°. [c.42] Это объясняется тем, что процесс окисления гудронов очень сложен, он слагается из многих параллельных и последовательных реакций. Повышение температуры окисления ускоряет не в равной степени все эти реакции. В этом случае, как правило, ускоряются эндотермические реакции, такие, как крекинг, дегидрирование и др. [c.42] На скорость реакций с положительным тепловым эффектом, например уплотнения, повышение температуры сказывается значительно меньше. В результате в окисленном при высокой температуре битуме накапливаются относительно неустойчивые соединения, которые при повторном нагревании рекомбинируют в стабильные продукты, что сопровождается изменением структуры битума. [c.42] НИИ химически активных добавок в процессе акисления, а также при смешении битумов с полимерами. [c.43] Вернуться к основной статье