Способ получения битума
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем обработки нефтяного сырья при повышенной температуре окислителем. разлагающимся при нагреве с выделением двуокиси азота и кислорода, о тличающийся тем, что, с целью повьвпечия качества битума и эффективности процесса, в нефтяное сырье, нагретое до 80-100 С, вводят ингибитор окисления - амин в количестве 0,5-5,0 вес.% и окислитель в количестве 2-16 вес.%..на сырье, затем нагревают полученную смесь до llO-ieO C с выдерживанием ее при этой температуре в течение 1-4 ч. 2.Способ по п. 1,1 отличающийся тем, что окислитель вводят в виде 10-90%-нЬго раствора в кислой смолке от ректификации бензола или в кислом гудроне. g
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
g g С 10 С 3/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.СССР
ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИOTHPbfTHA (21) 3295689/23-04 (22) 03.06.81 (46) 30.03.83, Бюл. 9 12 (72) M. И. Кучма, Л. Ф.. Кириченко и A. Д. Бабинец (71) Государственный дорожный научноисследовательский институт (53) 665.4(088.8) (56) 1. Колбановская A. С., Михайлов В. В. Дорожные битумы. "Транспорт", 1973, с. 264.
2. Гун Р. Б. Нефтяные битумы.-М., "Химия", 1973, с. 157-160 (прототип) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем обработки нефтяного сырья при повышенной температуре окислителем, „.SU„„,1 008235 А разлагающимся при нагреве с выделением двуокиси азота и кислорода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьааения качества битума и эффективности процесса, в нефтяное сырье, нагретое до 80-100 С, вводят ингибитор окисления - амин в количестве 0,5-5,0 вес.З и окислитель в количестве 2-16 вес.Ъ:на сырье, затем нагревают полученную смесь до
110-160 С с выдерживанием ее при этой температуре в течение 1-4 ч.
2.Способ по п. 1, о т л .и ч аю шийся тем, что окислитель вводят в виде 10-90%-ного раствора в кислой смолке ат ректификации бензола или в кислом гудроне. З
1008235
Изобретение относится к способам получения битумов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.
Известен способ получения битумов путем окисления остатков переработки нефти кислородом воздуха при
180-300о С $1J .
Наиболее близ ким к предлагаемому является способ получения битума путем обработки нефтяного сырья при повышенной температуре окислителем, разлагающимся при нагреве с выделением двуокиси азота и кислорода (21 .
Однако полученный битум имеет неширокий интервал пластичности и при этом наблюдаются потери сырья, отдуваемого в виде легколетучих компонентов и большие затраты энергии при окислении.
Цель изобретения — повышение качества битума, заключающееся в расширении интервала пластичности до
120 С и снижение при этом потерь сырья и энергии на процесс.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый способ получения битума путем нагрева неФтяного сырья до 80-100 С, вводят в него о ингибитор окисления — амин в количестве 0,5-5,0 вес.%, с последующим введением окислителя, разлагающего ся при нагреве с выделением двуокиси азота и кислорода, в количестве
2-16 вес.-, на сырье с дальнейшим нагревом смеси до 110-160 С с ныдерживанием ее при этой температуре в течение 1-4 ч, Окислитель предпочтительно вводить в виде 10-90%-ro раствора в кислой смолке ректификации бензола или в кислом гудроне.
Отличительные признаки способа заключаются в проведении процесса в описанной последовательности с применением указанных ингибитора окисления и окислителя, вводимых в указанных количествах.
В качестве окислителя может быть использована 40-60%-ная азотная кислота, смесь азотной с серной кислот при весовом соотношении их от 10:1 до 10:5, раствор аммонийной, натриевой или кальциевой селитры в серной кислоте, при весовом соотношении их от 10:4 до 10."8.
Основным окислителем является азотная кислота, которая при нагревании разлагается на двуокись азота и кислород.
В смесях с серной кислотой окислительные процессы усиливаются, поскольку серная кислота, связывая выделяющуюся воду, повышает концентрацию азотной кислоты.
Окисление солями азотной кислоты (селитрами) основано на разложении их сильными кислотами, с выделением окислов азота и кислорода.
Окисляющийся эффект азотной кислоты становится практически заметным уже при 2 вес.% окисляемого сырья.
5 При 17 вес.% наблюдается сильное переокисление, снижающее показатели хрупкости и растяжимости.
Предварительный нагрев сырья до температуры менее 80оС нежелателен, 10 так как при этом преобладают процессы нитрования, а при температуре больше 100оС наблюдается вспенивание и.увеличиваются потеря массы (снижение выхода сырья).
Последующий прогрев при температуре меньше 110 С не приводит к нужному эффекту окисления, а подъем температуры выше 160 С ведет к полуо чению переокисленного продукта (повышению температуры хрупкости) и увеличению потери массы. Аналогично сказывается и увеличение времени последующего прогрева, в связи с чем оно ограничивается в пределах
1-4 ч.
Применение ингибиторов окисления, аминов, тормозит окисление, снижает перекисную деструкцию получаемого битума, Оптимальная область концентрации ингибиторов окисления, соответствующая наибольшему выходу продукта, лучшим показателям температуры хрупкости и прилипания битума к гранитному щебню находится в пределах 0,5-5,0 вес.% окисляемого сырья.
35 Окисляющая смесь азотной кислоты с серной наиболее эффективна при весовом соотношении их от 10:1 до
10:5, а смесь селитры с серной кислотой — при весовом соотношении от
40 10:4 до 10:8. За пределами этих соотношений или сильно снижается эффект окисления или преобладают деструктивные процессы с потерей сырья.
45 То же наблюдается и при снижении концентрации окислителя за пределы
2-16 вес.% окисляемого сырья..
Применение окислителя в ниде раствора в кислой смолке ректификации бензола или в кислом гудроне, благодаря наличию в их составе битумоподобных органических соединений, позноляет значительно увеличить выход битума при одновре ф нном обеспечении необходимых качественных показателей, по которым и ограничиваются пределы концентраций окислителя в этих растворах.
Пример 1. 520 r нефтяного гудрона (глубина проникновения иглы
60 при 25 С более 300 см, температура размягчения 28 С, температура хрупкости — 24 С) нагревают в металличесо ком сосуде с лопастной мешалкой до
95 С, вводят в него ингибитор окис-. о ления 15,6 г (3 aec.%) карбоксилами-)
1008235 на (моноэфир триэтаноламина и синте- Полученный битум имеет следующйе. тических жирных кислот), а затем BQAcTBa: < температуру размягчения окислитель 78 r (15 вес,%) 52%-ной 48 С, температуру хрупкости -27ОС
Р азотной кислбты, после чего темпера- растяжимость при 25 С 31 см. интертуру поднимают до 145 С и выдержио
Рал пластичности 75 С, прилипание о
I вают смесь при этой температуре 5 к гранитному щебню хорошее.
2,5 ч.
Полученный битум имеет следующие Пример 4. 250 г нефтяного свойства: температуру размягчения о о гудрона имеющего свойства описанI I
47 С, температуру хрупкости — 27 С, ные в примере 1, нагревают в металрастяжимость при 25оС 82 см, интер- 30 лическом сосуде с лопастной мешалкой вал пластичности 74 С, прилипание до 94 С, вводят в него ингибитор о а к гранитному щебню отличное (по пяти- окисления 5 r (2 вес. Ъ) карбоксилами- бальной системе). на, а затем окислитель (аммонийную селитру, смешанную в соотношении
Пример 2. 330 г нефтяного 15 10:6 с серной кислотой) в количестве гудрона, имеющего свойства, описан- 40 r (16 вес.Ъ гудрона) растворенный ные в примере 1, нагревают в метал- в 50 г (44%-ный раствор) кислой смоллическом сосуде с лопастной мешал- ки ректификации бензола после чего о
I кой до 870 С, вводят в него ингиби- температуру поднимают до 155 С и вытор окисления 6,6 г кубовых остат- 20 держивают смесь при этой температуков алкиламинов (2 вес.Ъ), а затем ре 3 ч. окислитель 39,6 r (12 вес. Ъ) смеси. Полученный битум имеет следующие азотной и серной кислот, взятых свойства: температуру размягчения в весовом соотношении 10:5, после 70 С, температуру хрупкости -24оС чего температуру подниМают до 150 С 25 растяжимость при 25 С .13 см интеро о
I о
I и выдерживают массу при этой темпе- вал пластичности 94 С, прилипание . ратуре 3 ч. к гранитному щебню отличное.
Полученный битум имеет следующие Результаты других исследований свойства: температуру размягчения битумов, полученных предлагаемым
94 С, температуру хрупкости -27 С, способом, сведены в таблицу из коо о растяжимость при 25 С 40 см, интер- торой видно, как меняются свойства о 30
У вал пластичности 121оС., припипание получаемого продукта при средних и к гранитному щебню отличное. предельных значениях концентрацией окисляющих ингредиентов в зависимосП р и м.е р 3 ° 270 г нефтяного ти от типа окислителя, в присутствии гудрона, имеющего свойства, описан- 35 ингибиторов окисления и без них, при ные в .примере 1, нагревают в метал- изменении температуры и времени пролическом сосуде с лопастной мешалкой ведения процесса окисления. до 97оС,. вводят в него ингибитор
Использование предлагае окйсления 10,8 г алкиламииа АНП-2 соба получения битума п спользование предлагаемого спосо а получения битума позволяет по (4 вес.%), а затем окислитель 27 г 40 сравнению с существующими получить (10 вес.Ъ) раствора аммонийной се- битумы с лучшими эксплуатационными литры в серной кислоте, взятых в свойствами и на 10-15 вес.Ъ уменьвесовом соотношении 10:б, после че- шить потери сырья, а при использоваго температуру смеси поднимают до нии смолообразных отходов (кислых
130 С и выдерживают массу при этой 45 смолок и гудронов) увеличить выход о температуре в течение 3,5 ч. битума до 140 вес.Ъ.
10082 35
Температура нагрева, С
„Окислитель
i последующеro
1.,5
HHOS
145
2,5
Карбоксиламин
То же
То же
2,0
То же То же
6,0
10,0 и
15,0
16,0
17,0
20,0
15,0
15,0
15,0
100
102
15,0 йлкилаMHH AHI!
То же
15,0
105
15,0
НН08
То же 110
То же
15,0
170
15,0
15,0
150
0,5
15,0
То же То же
15,0
4,0
15,0
4,5
90 140
3,5 15,0
To ae То же То же То же
15,0
15 0
15,0
2,5
То же
12,0
«и»
То же
10s5
10:6
10зЭ
150
3,0
Карбоксиламин
1,5
Весовое соотно шение между компонентами окислителя
HN05 + H 10! 3 КоличестВо Окис» лителя от веса сырья предварительного Время последующего нагрева, ч Ингибитор окисления,Кубовые остатки алкиламинов 1008235 Продолжение таблицы » Весовое соотно» кение между компонентами окис- лителя Ю «« Температура последу ющего предварительного еюъ То же 2,0 То же То же То же То же 15,0 17i0 Ю МЙ МФФ Н250 10 4 10гб 92. Карбок- силамин 145 2,5 То же То же То же То же 10 8 М ай08+ "2504 О:4 и 10:б 10:8 i кто + Н 904 10:4 10 и 6 10! !8 95 150 1,5, 10:б То же. То же То же То же То же II ll 9Я, «11 -То же в кислом гущ оне 10% 2,5 То же, 50% 90% »» «»» «» ««» Ф» « ° »««. Окислитель,ЙНфй0 + Н11 504 ..М)% в кислой / смолке . 1. 50Ж ""Количество окислителя от веса сырья Время Ингипосле- битор дующего окиснагрева ления ч 1008235 Выход битума, вес.Ъ сырья Количество ингибитора, вес.% сырья Свойства полученного битума Растяжимость при 250С, см Прилипание к граниту, баллы Интервал пластич новости, С T размягчения, OC T хрупкости 0С Окислитель - 24 52 -24 53 -30 69 100.28 100 29 То же 100 39.-28 73 98 «Н 98 -27 74 -27 81 -20 76 .-1 б 75 54 82 99 96 99 68 -27 71 40 -27 72 -27 75 82 Н 75 48 Н 95 100 2,5 100 нас, 85 То же 96 50 61 100 4,0 То же 76 96 75 54 0,2 43 0,5 60 48 5,0 82 5,5 НИО, Н1аа4 44 3,0 То же 75 2,0 -27 121 93 e: 2,5 -26 98 99 100 -25 >2 1Ю -24 81 -25 67 -25 70 -24 74 -20 81 -26 66 -28 76 -25 78 -24 78 -16 94 -20 80 -27 78 -27 71 -29 73 -27 102. Продолжение таблицы 1008235 .Продолжение таблицы Свойства полученного битума T раэмягчения Окислитель 100 5 30 -26 56 86 -25 111 2 5 96.. 94 -20 60 -2.0 80 МН4КО Н 804 То же 74 -24 40 -25 .. 99 100 Ма НО + Н 504 40 -21 61 98 ° 33 44 -.25 67 38 -25 99 50 -20 70 КНОР < К 504 46 -28 99 40 -23 99 МН4МО < Hq504 10% в кислой смолке б 61 .26 87 70 -24 94 110 То же 50% 87 -19 10 6 5 128 106 55 25 180 66 -24 90 10% 115 50% 91 -17 108 90% 123 Ю ЮВВ Составитель Е, Горлов Редактор Е. Кинив Техред,М,Тепер - - Корректор l0.Макаренко б" Эакаэ 2269/34 Тираж 501 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 90% То же в ки слом гудроне Количест- . во ингибитора, вес.Ф сырья Т Интер-:. хруп-, вал кости плас С ностиб еС е. Растяжимость при 25РС, см Прилипание. к граниту, баллы Выход битума, вес.Ъ сырья
