Гудрон - это тяжелый нефтяной остаток, который образуется при переработке нефти. Его получают путем отгонки из нефти легких и средних фракций при атмосферном давлении и под вакуумом. При этом из нефти выкипают фракции с температурой кипения до 450-600°C. Остаток, который не выкипает при этих температурах, и представляет собой гудрон.
- Сырая нефть поступает на нефтеперерабатывающий завод;
- На установках первичной переработки нефти происходит отделение легких фракций;
- Затем в вакуумных установках отгоняются средние фракции нефти;
- После этого остается тяжелый остаток - гудрон.
Таким образом, гудрон является конечным продуктом первичной переработки нефти методом фракционной дистилляции. Он представляет собой вязкую черную массу, содержащую высокомолекулярные углеводороды и примеси.
Выход гудрона составляет от 10 до 45% от массы перерабатываемой нефти. Он может быть жидким или твердым в зависимости от состава исходной нефти.
Состав гудрона и его свойства
По составу гудрон представляет собой сложную смесь углеводородов и гетероорганических соединений. Основными компонентами гудрона являются:
- парафиновые углеводороды (алканы) - от 45 до 95% по массе;
- нафтеновые углеводороды (циклоалканы) - до 10%;
- ароматические углеводороды - до 50%;
- смолы - до 38%;
- асфальтены - от 3 до 17%.
Кроме того, в состав гудрона входят различные гетероатомные соединения - производные серы, азота, кислорода, а также металлоорганические комплексы ванадиума (до 0,046%), никель (до 0,014%) и других металлов.
Физические свойства гудрона зависят от состава исходной нефти и степени отгонки легких фракций. Плотность гудрона колеблется от 0,95 до 1,03 г/см3. Температура плавления - от 12 до 55°С. Температура вспышки - 290-350°С. Гудрон обладает высокой вязкостью и температурой застывания.
Химические свойства гудрона определяются наличием различных функциональных групп в составе углеводородов и гетероатомных соединений. Гудрон устойчив к действию щелочей, кислот и окислителей при комнатной температуре.
Таким образом, гудрон представляет собой сложную смесь веществ с широким спектром физико-химических свойств. Это определяет возможности его использования в различных областях промышленности.
Применение гудрона в промышленности и в быту
Основная область применения гудрона - производство битумов, которые используются в дорожном строительстве, при устройстве кровель, гидроизоляции и других работах. Из гудрона получают дорожный, строительный и кровельный битумы путем окисления, дегидрирования или смешения с маслами.
Кроме того, гудрон является сырьем для производства:
- кокса;
- смазочных масел;
- топлива (мазута);
- технического углерода.
Из гудрона можно также получать ценные продукты методами термического крекинга и коксования: легкие и тяжелые газойли, ароматические углеводороды. Применение находят и отдельные фракции гудрона.
Ванадийсодержащие гудроны используются для извлечения ванадия - важного легирующего металла. Никель из гудрона также находит применение в металлургии. Сера из гудрона идет на производство серной кислоты.
В быту гудрон иногда использовался детьми в качестве примитивной жевательной резинки. Однако такая практика не рекомендуется, так как гудрон может содержать канцерогенные вещества и соединения тяжелых металлов.
Таким образом, гудрон находит широкое применение как ценное химическое сырье для переработки в различные материалы. Особенно велика его роль в производстве битумов для дорожного строительства и кровельных работ.
Экологические аспекты производства и использования гудрона
Производство и использование гудрона сопряжено с определенными экологическими рисками, что обусловлено его сложным химическим составом.
При переработке нефти и получении гудрона могут образовываться летучие органические соединения, являющиеся загрязнителями атмосферного воздуха. Также источником выбросов являются процессы термической переработки и использования гудрона.
Сточные воды производства содержат растворимые углеводороды, фенолы, смолы и другие опасные вещества. При попадании в водоемы они могут оказывать токсическое воздействие на гидробионтов и нарушать процессы самоочищения.
Твердые отходы переработки гудрона также требуют специальных методов обезвреживания из-за наличия канцерогенных полициклических ароматических углеводородов.
Особую опасность представляют кислые гудроны - отходы очистки масел серной кислотой. Они содержат до 70% свободной серной кислоты и являются высокотоксичными.
При применении гудронсодержащих материалов (битумов, дорожных покрытий) под воздействием солнца и воздуха могут выделяться летучие органические соединения, в том числе канцерогенные. Это необходимо учитывать при проведении дорожных работ.
Для минимизации негативного воздействия на окружающую среду необходимо:
- применять замкнутые системы водоснабжения с многократным использованием воды;
- очищать газовые выбросы, сточные воды и твердые отходы на локальных очистных сооружениях;
- использовать каталитическое обессеривание и обессоливание гудрона для снижения содержания серы и солей;
- внедрять безотходные и малоотходные технологии переработки.
Таким образом, экологические аспекты производства и использования гудрона требуют пристального внимания и применения современных методов защиты окружающей среды.