Что такое гудрон и из чего его делают? Обзор состава и свойств
Гудрон — это отходы нефтепереработки. Этот смолистый материал широко применяется в строительстве и в дорожной промышленности. Его основными свойствами является доступность, относительная дешевизна и простота применения. Рассмотрим химические и физические свойства гудрона; а также выясним, насколько гудрон опасен для окружающей среды.
Оглавление- Что такое гудрон?
- Технология производства или из чего делают гудрон?
- Состав гудрона и его свойства
- Отличия гудрона от битума
- Опасен ли гудрон который жевали дети в СССР?
- Сферы применения гудрона и его производных
- Что такое кислые гудроны и чем они вредят экологии?
- Утилизация гудрона и его отходов
Что такое гудрон?
Гудрон это самая тяжелая из темных фракций нефти. Гудрон образуется в качестве отходов производства более легких нефтепродуктов и состоит из целого букета углеводородов. Выход гудрона — от 10 до 45 % от массы нефти в зависимости от ее качества. То есть гудрон — это материал, которого получается очень много.
Название «гудрон» происходит от французского goudron, деготь. В действительности между этими веществами мало общего.
Сразу после отгонки нефти гудрон представляет собой вязкую жидкость, которая впоследствии твердеет и превращается в твердый асфальтоподобный продукт черного цвета с блестящим изломом.
Этот продукт легко плавится и вновь затвердевает при остывании. Данное свойство оказалось очень востребованным в разных видах промышленных процессов и работ. Поэтому гудрон находит широкое применение. Но его количество таково, что проблема утилизации по-прежнему сохраняется.
Технология производства или из чего делают гудрон?
Гудрон — это тяжелая фракция нефти, сгущенный остаток процесса перегонки нефти при атмосферном давлении и под вакуумом. Более летучие фракции нефти выкипают и остается вязкое смолоподобное вещество — гудрон. Самый качественный гудрон получают из тяжелой смолистой нефти — выход гудрона составляет не больше 9% от ее массы.
Стоимость гудрона составляет меньше 20 000 рублей за 1 тонну
Схема отгонки из нефти фракции гудрона
Условная схема получения (производства) гудрона выглядит так:
Состав гудрона и его свойства
Внешне гудрон представляет собой смолистую субстанцию, имеет вязкую структуру и выраженный черный цвет. Затвердевший гудрон колется на аморфные куски с блестящими сколами.
Гудроновая масса содержит множество включений:
- парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды (45-95%);
- асфальтены (3-17%);
- нефтяные смолы (2-38%);
а также практически все присутствующие в нефти металлы, в том числе:
- ванадий 0,046 %;
- никель — 0,014 %.
Химические характеристики
Будучи фракцией нефти, гудрон растворяется в бензине а также многих растворителях (уайт-спирит, керосин, скипидар, ксилол).
Для улучшения вязкостных качеств гудрон может быть подвергнут процессу деасфальтизации. Для того чтобы удалить смолисто-асфальтеновые составляющие и полициклические углеводороды гудрон растворяют с помощью пропана. Наряду с ним могут использоваться пентан и бутан. Иногда проводится двухступенчатая деасфальтизация, когда полученный в первой ступени асфальт выделяет более вязкий компонент — деасфальтизат 2.
Технические характеристики
Технические характеристики гудрона напрямую зависят от качества нефти, при переработки которой гудрон был получен. В среднем характеристики гудрона таковы:
- плотность от 0,95 до 1,03 г/см³ (плотность сопоставима с водой);
- коксуемость от 8 до 26 % по массе;
- температура плавления 12 — 55 °C;
- температура вспышки от 290 — 350 °C.
Гудрон как остаточный материал не подвержен дистилляции при низком давлении. Но он может быть подвергнут гидрокрекингу, газифицированию, коксованию.
Его зольность составляет меньше 0,5%.
Отличия гудрона от битума
Гудрон очень похож на битум и эти два материала часто путают. Путаницу усиливает тот факт, что гудрон применяют при производстве искусственных битумов. Но все же разница есть: гудрон – это результат обработки нефти человеком, а битум – это естественный природный материал. Месторождения битума очень различаются – есть открытые ямы, наполненные жидким битумом (смоляные ямы), есть битуминозные пески, есть битумосодержащие породы.
Битум — это продукт природного выветривания нефти. Несмотря на свою плотную структуру битум является жидкостью – в состоянии покоя кусок битума дает одну каплю раз в 8-9 лет.
Гудрон напоминает битум по фактуре, цвету и запахи, и сферы применения у этих веществ схожие. Но гудрон имеет не столь разнообразный состав в сравнении с битумом, что ограничивает сферы применения этого материала.
Опасен ли гудрон который жевали дети в СССР?
Факт, который непросто осмыслить в наши дни – дети времен СССР жевали гудрон вместо жвачки (которой, собственно говоря, в широкой продаже и не было). Гудрон подбирался на стройках и свалках, опытные дети делились навыком отбора подходящих кусочков с менее продвинутыми в этом вопросе ребятишками. Ценился гудрон со свежим сколом, чистый, блестящий и не полностью высохший. Слишком крупные куски кололи на части чем придется. Гудрон разжевывали медленно, согревая его во рту. Один кусок могли по очереди жевать несколько детей. Сложно в это поверить, но это было настолько распространенное явление, что никто и не задумывался о возможном вреде такой жвачки. Хотя, судя по тому, что прямых отрицательных последствий жевания гудрона (отравлений, травм) не было задокументировано, то возможно привычка была не такая уж и вредная… Хотя звучит по современным меркам просто ужасно: смесь антисанитарии и нищеты. Справедливости ради заметим, что данная ужасная смесь была приправлена несуществующей сегодня степенью детской свободы.
Сферы применения гудрона и его производных
Гудрон широко используется в разных видах производственных циклов:
- при изготовлении моторного топлива, мазута и горючих газов;
- при изготовлении дизельного топлива с применением метода гидрогенизации и крекинга;
- строительной и резиновой отрасли промышленности в качестве мягчителя;
- в химическом производстве для производства дорожных, кровельных и строительных битумов, малозольного кокса, смазочных масел.
Главное применение гудрон находит в строительных и дорожных работах.
В строительстве гудрон незаменим в гидроизоляционных работах. Из гудрона получается хорошая эластичная гидроизоляция для кровли, для фундамента, для подвалов и колодцев.
В дорожном строительстве гудрон используют для создания дорожного покрытия. Повторное плавление гудроновой массы позволяет создавать различные соединения, которые с успехом применяются при строительстве дорог.
Вторичные ресурсы гудрона
Вторичные продукты переработки гудрона также имеют большое значение. Так называемый кислый гудрон получается в качестве побочных отходов технологических процессов, где в качестве реагента используется серная кислота. Такие производственные циклы встречаются достаточно широко, например при производстве моющих средств, масел, очистке парафинов.
Что такое кислые гудроны и чем они вредят экологии?
Кислый гудрон — это смолистый материал черного цвета, содержащей от 15 до 70 % серной кислоты вместе и с органическими соединениями. Ценен кислый гудрон тем, что вторичная его обработка позволяет получить из 1 тонны материала 600 кг жидкого топлива, 230 кг гипса, 110 кг кокса или 60 кг газообразных углеводородов.
Но при всей своей свою ценности в качестве сырья кислый гудрон представляет собой очень серьезную опасность для растительного и животного мира. Причина опасности — большое количество свободной серной кислоты и вязкое нефтеуглеводное связующее в придачу.
Серьезный вред экологии наносит даже сам способ хранения кислых гудронов. В связи с тем, эффективные методы утилизации этого вещества до сих пор не разработаны, кислый гудрон просто сваливают в кучи, или в пруды-накопители. Объемы отходов насчитывают миллионы тонн на территории России. Контакт с окружающей средой и попадание серной кислоты в грунтовые воды просто неизбежны в подавляющем большинстве случаев. Кроме того, химические процессы, которые самопроизвольно происходят на поверхности этих хранилищ, становятся причиной постоянного выделения диоксида серы. Суммарный вред экологии и здоровью живых существ трудно представим, и это проблема, которая требует срочного решения.
Утилизация гудрона и его отходов
При современном развитии строительства спрос на гудрон и его производные постоянно велик и даже растет. Рост спроса мог бы послужить хорошей отправлной точкой для решения проблемы с утилизацией кислых гудронов. Но получается, что производить и реализовывать гудрон проще и выгоднее при отгонке нефти. Часть производителей гудрона занимается очисткой кислых гудронов, но делается это еще в недостаточных масштабах, т. к. это довольно сложный технологический процесс. Он требует дорогих кислотоупорных материалов, разработки специальных технических приемов и условий хранения. Наиболее эффективные технологии по утилизации и вторичному использованию кислого гудрона только еще предстоит разработать.
Смотрите также по теме «Что такое гудрон и из чего его делают? Обзор состава и свойств»: