Способ получения сланцевого битума

 

Изобретение касается сланцеперерабатывающей промьпЕленности, в частности получения сланцевого битума для дорожного строительства. Для упрощения процесса его проводят в присутствии определенной добавки. Еи;тум получают обработкой сланца растворителем (РС) в присутствии добавки - кубового остатка производства фенола кумольным методом при массовон соотношении исходное сырье:кубовый остаток, равном 1:0,2-0,8. В качестве PC используют фракции: а) полученную в процессе обработки сланца и выкипающую до при массовом соотношении сырье: фракция, равном 1:0,3-0,7; б) полученную также при обработки сланца и выкипающую в пределах 200-320 С при массовом соотношении сырье: фракция, равном 1:0,20 ,8. Процесс ведут при 400-430 С, давлении 5-8 МПа в течение 5-20 мин с с последующей отгонкой растворителя и получением целевого битума. В результате этого количество растворителя снижается от 68 до 0%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ)ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК а9г <ггг гг 4 С 10 С 3/00 С 10 G 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3875210/23-04 (22) 27.03.85 (46) 07.11.86. Бюл. Р 41 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт горючих ископаемых (72) А.Б. Воль-Эпштейн, М,Б. Шпильберг и А.В. Руденакий (53) 665.7.032.56 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 910724, кл. С 10 С 1/04, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛАНЦЕВОГО

БИТУМА (57) Изобретение касается сланцеперерабатывающей промьпппенности, в частности получения сланцевого битума для дорожного строительства. Для упрощения процесса его проводят в присутствии определенной добавки. Би.тум получают обработкой сланца растворителем (PC) в присутствии добавки — кубового остатка производстга фенола кумольным методом при массО вом соотношении исходное сырье:кубовый остаток, равном 1:0,2-0,8. В качестве РС используют фракции: а) полученную в процессе обработки сланца и выкипающую до 200 С при массовом соотношении сырье: фракция, равном 1:0,3-0,7; e) полученную также при обработки сланца и выкипающую в о пределах 200-320 С при массовом соотношении сырье: фракция, равном 1:0,20,8. Процесс ведут при 400-430 С, давлении 5-8 MIa в течение 5-20 мин с последующей отгонкой растворителя и получением целевого битума. В результате этого количество растворителя снижается от 68 до 07. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способу получения битума для дорожного строительства и может быть применено в сланцеперерабатывающей промышленности. 5

Цель .изобретения — упрощение технологии процесса.

Испол ьзуемый по предлагаемому способу кубовый остаток является отходом производства фенола. 10

Фенол получают окислением кумола до кумилгидроперекиси и разложением последней кислотой на фенол и ацетон.

После выделения ректификацией продуктов разложения кумилгидроперекиси 15 выделяются ацетон, фенол и кубовый остаток (фенольная смола), не находящий квалифицированного применения. Фенольная смола имеет 0 0 1,06ао

1,07, п 1,56-1,57, вязкость при

50 С 1,5-2,0 град. Энглера, т.кип. выше 182 C.

По усредненным данным фенольная смола содержит, мас.%: фенол 5-20; диметилфенилкарбинол до 1,5; ацетофенон 7-12; 2-фенил-2-(и-оксифенил)-пропан 20-40; ненасьпценные димеры -метилстирола 15-20; 2-фенил-2-(о-оксифенил)-пропан и 1,1,3-триметил-3-фенилиндан (высококипящие соединения неустановленного состава) 15-20; вода 0,2-0,4; зола

8000-20000 мг/кг.

Процесс термической обработки прио балтийского горючего сланца в смеси с регенерированным растворителем т.кип. до 320 С, отходом и рециркулио рующей ароматизированной бензиновой фракцией т,кип. до 200 С проводят в автоклаве и на проточной лаборатор- 40 ной установке в условиях процесса теро мического растворения при 400-430 С, давлении 5-8 Niia в течение 5-20 мин при массовом соотношении сланца и отхода i:0,2-0,8; сланца и рециркулируемой сырой бензиновой фракции т.кип. до 200 С 1;0,3-0,7. Соотношение сланца и суммар мго растворителя (регенерированный растворитель, рециркулирующая бензиновая фракция, фенольная смола и свежая дистиллатная фракция) составляет 1:1,3-2,0.

1 о

Жидкие продукты процесса, содержащие в своем составе нерастворившееся органическое вещество сланца и его минеральную часть, дистиллируют при нормальном давлении для отгона бензиновой фракции т.кип. до

99 3

200 С, а затем под вакуумом для отбора фракции т. кип. 200-320 C. OcTGTQK от раэгонки т. кип. выше о

320 С является целевым продуктоморганическим вяжущим для дорожного строительства, Рециркулирующая бензиновая фракция т.кип..до 200 С и регенерированный растворитель т.кип.

200-320 С возвращают в начало проP цесса в качестве компонента растворителя для приготовления новой порции пасты.

Пример 1. Через установку при заданном режиме пропускают

29,0 кг сланцевой пасты. Пасту готовят смешением следующих веществ, кг: обогащенный прибалтийский сланец (кероген-70) 10; фенольная смола (образец 1) 5; регенерированный растворитель т.кип. 200-320 С 8,0; рециркулирующая бензиновая фракция т.кип. до 200 С 6,0; дистиллат смолы полукоксования и газификации прибалтийского сланца т,кип, 200-340 С

14,6, Кероген-70 имеет следующую характеристику, мас.%;, А 22,67; СО „ „

47 С 80 40 Н 1 9 ° 14 8 2,00

N 0 25; W 1I,13. Используемый отход (образец 1) содержит, мас.%: .фенол 7,3; ацетофенон 10,7; диметилфенилкарбинол 0,5; 2-фенил-2-(и—

-оксифенил)-пропан 41,4; твердый димер оС -диметилстирола 4,3; жидкие димеры а -метилстирола 17,2; высококипящие соединения неустановленного состава — остальное, в том числе минеральные компоненты (зола)

1 0 ° Элементный состав смолы, мас.%:

С 84,39; Н 7,64; $ 0,08; N 0,03.

Термическую обработку обогащенного сланца проводят в условиях термического растворения под давлением

5 MIIa при 415 С и объемной скорости

-1 б ч . Полученные жидкие продукты подвергают дистилляции. Первоначально при атмосферном давлении отгоняют воду и бензиновую фракцию т.кип. до о

200 С, часть которой применяют в качестве рециркулирующей бензиновой фракции.

Отбенэиненные жидкие продукты пе" регоняют под вакуумом при остаточном давлении 50 мм рт.ст. Отбирают дисо тиллат т.кип. 200-320 С в расчете на атмосферное давление, который используют в качестве регенерированного растворителя. Остаток т.кип. вьппе о

320 С, содержащий н ерас творившееся

126

Термическое растворение керогена70 в условиях примера 3 обеспечивает высокую растворимость его органической массы и выработку битума для дорожного строительства без введения в процесс свежей фракции смолы полукоксования или газификации прибалтийского сланца. Бензиновая фракция до

200 С состоит в основном из фенола, изопропилбензола и этилбензола.

Часть этой фракции рециркулируют в процессе термического растворения.

Битум для дорожного строительства органическое вещество сланца и его минеральцую часть, применяют в качестве битума для дорожного строительства.

Выход товарных продуктов составляет в расчете на 10 кг пропущенного керогена-70, кг: бензиновая фракция, состоящая в основном из фенола, изопропилбензола и этилбензола (состав приведен в табл. 1), 4,09;tO битум для дорожного строительства

11,95. Выход других продуктов приведен в табл. 2. Дефицит растворителя в расчете на кероген-70 составляет 14,6 мас.X.

Пример 2. При проведении термического растворения обогащенного прибалтийского горючего сланца (керогена-70) при давлении 7,5 МПа процесс проводят без добавления раст-2р ворителя.

Выход продуктов в условиях примера 2 приведен в табл. 1, состав бензиновой фракции — в табл. 2 °

Пример 3. Проводят терми- 25 ческое растворение керогена-70 в двухлитровом вращающемся автоклаве при 410 С, давлении 6,5 МПа в течение 10 мин. На 100 мас. ч. керогена70 берут, ма".ч.: фенольная смола Зр (образец 2) 20; регенерированный растворитель т.кип. 200-320 С 70; о бензин т.кип. до 200 С 40; образующийся в самом процессе. Используемая фенольная смола содержит, 35 мас.Х: фенол 9,3; ацетофенон 8,9; диметилфенилкарбинол 0,5; 2 †фенил-2-(й -оксифенил)-пропан 26,3; димеры о -метилстирола 28,7; высококи— пящие соединения неустановленного состава — остальное, в том числе минеральные компоненты (эола) 1,4.

Выходы продуктов в условиях примера 3 и химический состав бензиновой фракции даны в табл,. 1 и 2.

8599 4 удовлетворяет требованиям ГОСТ на нефтяные битумы.

Данные по примерам 4-10 сведены в табл. 1 и 2, Как видно из табл. 1, количество добавляемой дистиллатной фракции т.кип. 200-320 С смолы полукоксовао ния или газификации прибалтийского сланца по предлагаемому способу по сравнению с известным резко снижается или полностью устраняется.

Предлагаемый способ позволяет .также получить из фенольной смолы бензиновую фракцию, состоящую в основном из фенола, изопропилбензола и этилбензола (табл. 2), а также утилизировать отход производства фенола. При температуре ниже о

400 С снижается растворимость органической массы сланца и процесс становится неосуществимым, при темперао туре выше 430 С снижается выход жидких целевых продуктов из-за значительного газообразования и возникает опасность коксообразования в нагревательной и реакционной аппаратуре.

При снижении давления в процессе термического растворения прибалтийского сланца ниже 5 МПа увеличивается количество добавляемого извне растворителя. Осуществление процесса при давлении выше 8 МПа не дает дополнительного положительного результата, но потребует дополнительные капиталовложения на аппаратуру и эксплуатационные затраты.

Предлагаемый способ протекает с большой скоростью, поэтому увеличивать время реакции выше 20 мин нецелесообразно, а осуществлять ее за время менее 5 мин (т.е. при объемной

-1 скорости более 12 ч ) технически трудно.

Формула изобретения

1. Способ получения сланцевого битума путем обработки исходного сырья растворителем при повышенных температуре и давлении с последующей

его отгонкой, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса, обработку ведут в присутствии кубового остатка производства фенола кумольным методом при массовом соотношении исходногG сырья и кубового остатка 1:0,2-0,8.

S 12

2. СпОсоб по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве растворителя используют фракцию, полученную в процессе обработки сланца и выкипающую дэ 200 С, при массовом соо отношении исходного сырья и фракции

1:0,3-0,7 и фракцию, полученную в процессе обработки сланца и выкипаюТ а блица 1

Показатели по примеру

Состав пасты, на кероген-70, мас.X.

100,0 100,0 100iO 100,0 100,0 кероген-70

50,0 20,0

20,0 50,0

70,0

20,0

80,0

50,0

80,0

50,0

60,0 60,0

60,0 50,0 40,0

6,5

410

6,5 6,5

420 412

5,0

415

7,5

405

4,0 2,6

1,5 2,0

2,8 2,7 4,2

1,4 1,5 1,6 вода фракция т.кип. до 200 С (избыток) фракция т.кип.

200-320 С

40,9 40,5 11,5

11,0 39,1

1,2 0,4

0,8 4,2 (избыток) битум для дорожнсго строительства фракции т ° кип. выше 320 С 119,5

104,5 98,5

102)3 105,9

Растворимость органической массы керогена-70, мас. K

92ьО 92е5 95эО 96,0 98 ° 0 регенерированный растворитель т.кип. 200-320 С фенольная смола бензин т.кип. до 200 С свежий растворитель

Условия опыта: давление, ИПа температура, С объемная скорость, ч ! длительность опыта, мин

Выход продуктов на кероген-70, мас.й: газ

68599 d щую в интервале температур 200-320 С, при массовом соотношении исходного сырья и фракции 1;0,2-0,8.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что обработку сланца о проводят.при 400-430 С и давлении

5-8 МПа в течение 5-20 мин.

1268599

Продолжение табл.

Показатели по примеру

Состав пасты, на кероген-70, мас.Х, кероген-70

62е0 20ю0 20ю0 °

80,0 40,0

20,0

80,0

70,0

60,0 40,0

30,0 70,0

68,0

7,0

410

6,0 6,0

415 430

5,0 8,0

410 400

20

311 2,4

4,3 1,8

3,0 3,2

2,0 1,9

2,1

1,9 (избыток) битум для дорожного строительства фракции т.кип. выше 320 С

92,5

169, 7 126,4

106, 1 124,5

Растворимость ор" ганической массы керогена-70 мас.X

П р и м е ч а н и е. В примерах 1 и 2 используют проточную аппаратуру, в примерах 3-10 - автоклав. регенерированный растворитель т.кип. 200-320 С фенольная смола бензин т.кип. до 200 С . свежий растворитель

Условия опыта: давление, ИПа о температура, С объемная ско-! рость, ч длительность опыта, мин

Выход продуктов. на кероген-70, мас.Х: газ вода фракция Ф.кип. до 200 С (избыток) фракция т.кип.

200-320 С

100,0 100,0 100,0+ 100,0 100,0

+ 20 (фусов) 40,1 46,0 10,9 37,6 90,0

18,9 14,4 11,8 11,8 2,9

96 0 95 5 91,0 94,0 94,5

1 268599

Таблица 2

Содерканне компонентов, мас.Х, по примеру з

Состав бензиновой фракции т.кии. до

200 С и его свойства

Апифатнческие углеводороды

86,2 1,3

0,9 1,0

1,7 1,8 1,5 1,3

2„3

2,0

10,3 толуол этнлбенэол изопропнлбензол к -пропилбензол фенолы

3 5 в том числе: фенол

Ацетофенон

0,5

21, 1,0

23,0 23,0

0,9 0,9

24,0 24,0 23,5 24,5

0,8 0,7 1,0 1,1

23,2 23,7

1,3 1,0 зд

Ь сырой бензиновой фракции

1,5031 1,5029 1,4998 1,5020 1,5008 1,5023 1,5025 1,4500 1,5021 1,4993 но нейтральный (обесфеноленной) фракции

1,4883 1,4880 1,4830 1,4875 1,4864 1.4894 1,4897 1 ° 4460 1,4874 1,4844

) Составитель Н. Королева

Техред Л.Олейник Корректор С. !!!екмар

Редактор Н. Рогулич

Заказ 5992/.24

Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная> 4

Ароматические углеводороды, в том числе: бенэол

73,2 73,1

0,2 0;2

2,7 2,7

8,6 8,8

59,7 59,5

2,0 1,8

25,0 25,0

73,2.

1,2

2„8

10,3

55,1

3,8

23,5

71,5 71,0 72,0 71,1

1,0 0,6 0,6 0,6

2,2 1,6 1,8 1,?

10,0 10,4 9,6 9,7

54,7 55,1 57,1 56,2

3 6 3,3 2 ° 9 2 9

26,0 26,5 25,5 26,5

71,8

0,3

2;5

8,4

58,9

1,7

25,6

71,2

0,7

1,9

9,0

57,0

2,6

25,8