Композиция для пропитки шпал
Владельцы патента RU 2331513:
Общество с ограниченной ответственностью "Иркутская Топливно-Энергетическая Компания" (ООО "ИТЭК") (RU)
Открытое акционерное общество "Ангарская нефтехимическая компания" (ОАО "АНХК") (RU)
Изобретение относится к составам антисептических нефтяных композиций на основе фракций процессов вторичной переработки нефти и может быть использовано для пропитки деревянных шпал, брусьев и других изделий из древесины. Описана композиция для пропитки шпал, содержащая фракцию тяжелого газойля замедленного коксования с температурой вспышки не ниже 110°С, образующуюся в процессе коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена и тяжелым газойлем каталитического крекинга, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, тяжелым газойлем каталитического крекинга и экстрактом селективной очистки масел в количестве 5-25 мас.%, и тяжелый остаток, выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С, в количестве 75-95 мас.%. Предложенная композиция для пропитки шпал обладает более высокими эксплуатационными характеристиками, позволяет расширить ассортимент антисептических нефтяных жидкостей и сырьевую базу для их производства. 5 табл.
Изобретение относится к составам нефтяных антисептических композиций на основе фракций процессов вторичной переработки нефти и может быть использовано для пропитки деревянных шпал, брусьев и других изделий из древесины.
Известно, что деревянные шпалы и брусья, использующиеся при устройстве железнодорожных путей, быстро разрушаются под воздействием атмосферных условий и микроорганизмов, что приводит к значительным затратам на ремонт железнодорожных путей. Для предотвращения разрушения, увеличения срока службы деревянных шпал и брусьев их пропитывают специальными антисептическими жидкостями, которые должны обладать высокими биозащитными свойствами, низкой токсичностью и определенными физико-химическими характеристиками: низкой температурой застывания и вязкостью для обеспечения оптимального поглощения антисептической жидкости древесиной, и высокой температурой вспышки для обеспечения пожаробезопасности производства.
На протяжении длительного периода для пропитки шпал и брусьев применяли каменноугольное пропиточное масло (Л.В.Долматов, И.Е.Кутуков. Новые продукты углубленной переработки нефти. Химия и технология топлив и масел. 2004, №3, с.19). Главным недостатком данной антисептической жидкости является ее высокая токсичность (второй класс опасности).
В настоящее время проводятся разработки по подбору рецептур антисептических композиций для пропитки древесины на основе продуктов нефтепереработки и нефтехимии.
Известны варианты составов антисептической жидкости (патент RU 2224644, 2004), содержащих в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойлей каталитического крекинга остаточную фракцию каталитического крекинга и органический депрессатор, в качестве которого используют мазут, гудрон, крекинг-остаток, остаток смолы пиролиза, асфальт процесса деасфальтизации, «затемненную» фракцию, полученную в процессе вакуумной перегонки мазута.
Недостатками предлагаемых вариантов состава антисептической нефтяной жидкости являются неудовлетворительные физико-химические характеристики ряда смесей: низкая температура вспышки, высокая вязкость и температура застывания.
Известные варианты составов антисептических нефтяных жидкостей (Патент RU 2240228, 2003) содержат в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойля каталитического крекинга фракцию тяжелого газойля термического крекинга, выкипающую в пределах 180-430°С и крекинг-остаток с температурой начала кипения 250-280°С в качестве депрессорной присадки.
Недостатками данного технического решения является дефицитность компонента - фракции тяжелого газойля термического крекинга - в связи с консервацией установок термического крекинга на многих нефтеперерабатывающих предприятиях, высокий расход нефтяного антисептика на пропитку древесины.
Прототипом предлагаемого изобретения является пропиточная жидкость всесезонная ПЖВ (Патент RU 2084335, 1997), содержащая в своем составе фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, выкипающую в пределах 200-460°С, образующуюся при коксовании дистиллятного крекинг-остатка, и депрессорную присадку, в качестве которой используют дистиллятный крекинг-остаток.
Недостатками данного технического решения являются высокая вязкость и низкие пропиточные свойства предлагаемого состава, дефицитность компонента - дистиллятного крекинг-остатка и соответственно фракции тяжелого газойля, полученной в процессе его коксования.
Технической задачей изобретения является:
- разработка состава композиции для пропитки шпал на базе продуктов нефтепереработки, обладающей высокими эксплуатационными характеристиками, биозащитным действием и низкой токсичностью;
- расширение ассортимента антисептических нефтяных жидкостей улучшенного качества и сырьевой базы для их производства.
Технический результат, достижение которого обеспечивает реализация заявляемого изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных и биозащитных свойств композиции для пропитки шпал, расширении ассортимента антисептических нефтяных жидкостей и сырьевой базы для их производства.
Указанный технический результат достигают включением в состав композиции для пропитки шпал следующих компонентов, мас.%:
тяжелый остаток (ТО), выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С - 75-95;
тяжелый газойль замедленного коксования (ТГЗК), полученный в процессе замедленного коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смеси с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смеси с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ), с температурой вспышки не ниже 110°С - 5-25.
Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что общим является использование в предлагаемых составах антисептических нефтяных жидкостей фракции тяжелого газойля замедленного коксования.
Отличиями от известного технического решения является использование в составе композиции для пропитки шпал ТО, выкипающего в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующегося в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С, а также сырье для процесса замедленного коксования, в случае предлагаемого изобретения - гудрон установки вакуумной дистилляции мазута либо его смесь с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смесь с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смесь с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ).
Эффективность предлагаемого состава композиции для пропитки шпал подтверждена лабораторными исследованиями.
В качестве компонентов для приготовления композиции для пропитки шпал используют нефтепродукты, полученные на установках НПЗ ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» следующим образом.
Прямогонный мазут, полученный путем разделения нефти в ректификационной атмосферной колонне на «сумму светлых» фракций и фракцию мазута, выкипающую выше 350°С, подвергают вакуумной дистилляции с получением вакуумного газойля (фр. 270-560°С) и гудрона (фр. выше 560°С), который как отдельно, так и в смеси с ТГКК, ТПС и ЭСОМ подвергают процессу замедленного коксования с получением тяжелого газойля замедленного коксования (фр. 260-470°С) с температурой вспышки не менее 100°С.
Смесь ловушечных нефтепродуктов, выкипающую в пределах 60-500°С и полученную путем смешения ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, подвергают атмосферной ректификации с получением бензина-отгона, промежуточной фракции и тяжелого остатка (фр. 190-500°С).
Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктов, в результате перегонки которой образуется тяжелый остаток, используемый в составе композиции для пропитки шпал, приведены в таблице 1.
Ловушечные нефтепродукты дренажных вод товарных продуктов, таких как топливо реактивное, топливо дизельное; сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел; сточных вод товарно-сырьевых парков автомобильных бензинов образуются в результате отстаивания до остаточного содержания воды и мехпримесей 0,1 мас.% в цехе по локальной очистке сточных вод и оборотного водоснабжения.
Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования образуется в результате прогрева реакторов отходящими нефтепродуктами пропарки водяным паром коксовых камер при охлаждении коксового пирога и дальнейшего отстаивания от воды.
| Таблица 1 Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктов | |||||||||||
| Наименование показателей | Суммарный ловушечный нефтепродукт | Компоненты, образующие суммарный ловушечный нефтепродукт | |||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |||
| Плотность при 20°С, кг/м3 | 770-875 | 825 | 760 | 733 | 944 | 831 | 864 | 705 | 902 | 860 | |
| Фракционный состав, °С | НК | 60-80 | 140 | 55 | 100 | 92 | 37 | 227 | 37 | 168 | 140 |
| 10% | 100-120 | 166 | 110 | 190 | 133 | 58 | 266 | 58 | 332 | 252 | |
| 50% | 140-180 | 215 | 147 | 356 | 330 | 84 | 321 | 84 | 399 | 330 | |
| 90% | 330-420 | 390 | 335 | 433 | 393 | 127 | 377 | 127 | 480 | 355 | |
| КК | 430-500 | 450 | 385 | 468 | 395 | 160 | 416 | 160 | 500 | 372 | |
| Выход фр. до 360°С, об.% | 75-95 | 84 | 90 | 100 | 52 | 70 | 73 | 100 | 19 | 96 | |
| Содержание компонентов в смесевом ловушечном нефтепродукте, мас.% | 5,0-20,0 | 15,0-60,0 | 1,0-7,0 | 0,1-0,8 | 5,0-11,0 | 0,1-0,8 | 1,0-3,0 | 0,01-0,20 | 10,0-30,0 | ||
| 1. Ловушечный нефтепродукт, полученный после отстаивания дренажных вод товарных продуктов. | |||||||||||
| 2. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел. | |||||||||||
| 3. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод товарно-сырьевых парков. | |||||||||||
| 4. Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования. | |||||||||||
| 5. Ловушечный нефтепродукт производства масел. | |||||||||||
| 6. Отработанные нефтесодержащие продукты. | |||||||||||
| 7. Газовый конденсат. | |||||||||||
| 8. «Черный соляр» битумной установки. | |||||||||||
| 9. Утяжеленный компонент дизельного топлива установок первичной переработки нефти. |
Ловушечный нефтепродукт производства масел образуется в процессе стабилизации продуктов гидродепарафинизации масляных фракций.
Отработанные нефтесодержащие продукты поступают на смешения с другими компонентами ловушечного нефтепродукта с установок первичной переработки сернистой нефти и каталитического крекинга, где используются в качестве жидкостей для уплотнения насосов и рабочего тела гидроциркуляционных вакуумсоздающих систем.
Газовый конденсат образуется на стадии сепарации сбросных газов производств НПЗ и завода масел при их утилизации.
«Черный соляр» образуется в результате конденсации из газовой фазы производства окисленного битума.
Утяжеленный компонент дизельного топлива выделяется нижним (последним перед кубом) стриппингом атмосферной колонны (К-2) первичной переработки нефти.
Физико-химические свойства компонентов, используемых для приготовления композиции для пропитки шпал, приведены в таблицах 2, 3.
| Таблица 2 Физико-химические свойства тяжелого остатка (ТО) от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов. | |||||||||
| Показатели | ТО | ||||||||
| Дата | 01.09.2007 | 02.09.2007 | 05.09.2007 | 06.09.2007 | 19.09.2007 | 20.09.2007 | 24.09.2007 | 25.09.2007 | 26.09.2007 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 0,866 | 0,867 | 0,883 | 0,891 | 0,877 | 0,876 | 0,891 | 0,882 | 0,881 |
| 2. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С начало кипения | 191 | 188 | 178 | 189 | 196 | 178 | 188 | 198 | 182 |
| 10% (об.) | 242 | 225 | 244 | 256 | 244 | 240 | 212 | 269 | 245 |
| 50 % (об.) | 318 | 345 | 308 | 301 | 299 | 318 | 312 | 325 | 309 |
| 90 % (об.) | 437 | 444 | 452 | 444 | 422 | 423 | 436 | 466 | 405 |
| Конец кипения | 499 | 489 | 498 | 488 | 499 | 500 | 456 | 488 | 499 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 3. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С | 103 | 108 | 106 | 106 | 112 | 104 | 132 | 110 | 110 |
| 4. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с | 3,91 | 3,82 | 3,61 | 2,39 | 2,44 | 2,74 | 2,59 | 2,55 | 3,16 |
| 5. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С | -4 | -3 | -6 | -14 | -4 | 0 | - 18 | -22 | -2 |
| 6. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, % | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Таблица 3 Физико-химические свойства тяжелого газойля замедленного коксования | |
| Показатели | ТГЗК |
| 1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 923-930 |
| 2. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С, начало кипения | 255-264 |
| 10% (об.) | 301-322 |
| 50% (об.) | 366-371 |
| 90% (об.) | 399-409 |
| Конец кипения | 401-444 |
| 3. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С | 154-174 |
| 4. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с | 2,8-3,7 |
| 5. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С | +14-+18 |
| 6. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, % | Отсутствие |
1. Образцы композиции для пропитки шпал получают путем смешения тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов (ТО) и тяжелого газойля замедленного коксования (ТГЗК) в различном соотношении и анализируют по показателям, нормируемым в ТУ 0258-126-00148636-2002 «Жидкость для пропитки шпал ЖТК», результаты представлены в таблице 4.
| Таблица 4 Характеристика образцов композиции для пропитки шпал | ||||||
| Показатели | Норма по ТУ 0258-126-00148636-2002 | Компоненты, мас.% | ||||
| Прототип | ТО-90; ТГЗК-10 | ТО-85; ТГЗК-15 | ТО-80; ТГЗК-20 | ТО-75; ТГЗК-25 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с | Не более 5,0 | 5-5,2 | 3,9 | 4,0 | 4,0 | 4,0 |
| Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С | Не ниже 95 | 120-125 | 135 | 140 | 142 | 145 |
| Температура застывания по ГОСТ 20287, °С | Не выше минус 2 | -1 до -24 | -10 | -10 | -8 | -6 |
| Массовая доля воды по ГОСТ 2477, % | Не более 0,5 | - | Отсутствие | Отсутствие | Отсутствие | Отсутствие |
Сравнительный анализ результатов испытаний, приведенных в таблице 3, позволяет сделать вывод об улучшении основных эксплуатационных характеристик предлагаемой композиции для пропитки шпал по сравнению с прототипом: снижении вязкости за счет использования в составе композиции для пропитки шпал маловязкого тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов и повышении температуры вспышки.
2. Испытания биозащитных свойств образцов композиции для пропитки шпал по ГОСТ 16712, проведенные ФГУП «Сенежская научно-производственная лаборатория защиты древесины», показали их высокую защищающую способность по отношению к дереворазрушающим грибам, результаты испытаний приведены в таблице 5.
| Таблица 5 Результаты испытаний биозащитных свойств по ГОСТ 16712 образцов композиции для пропитки шпал | |||
| Компонентный состав композиции для пропитки шпал, мас.% | Содержание исследованного препарата в растворе, мас.% | Поглощение препарата, мас.% | Средняя потеря массы, % отн. |
| ТГЗК-15; | 100,0 | 113,2 | 3,3 |
| ТО-85. | 40,0 | 50,0 | 3,5 |
| 33,3 | 31,1 | 8,7 | |
| 25,0 | 21,8 | 16,8 | |
| 20,0 | 17,2 | 24,9 | |
| Контроль (без обработки древесины препаратами) | 0 | 0 | 65,6 |
3. Токсикологические исследования образцов композиции для пропитки шпал проведены НИИ биофизики Ангарской государственной технической академии в соответствии с Методическими указаниям и рекомендациями по установлению класса опасности и оценке острой токсичности промышленных химических веществ и установлен класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Исследования показывают, что по характеру токсического действия композиция для пропитки шпал относится к веществам слабо наркотическим, является малоопасным продуктом и по степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности, не обладает местным и кожно-резорбтивным действием, обладает слабораздражающим действием на слизистые глаза и слабым сенсибилизирующим действием. Кроме того, получено санитарно-эпидемиологическое заключение по проекту ТУ на опытные партии композиции для пропитки шпал.
Таким образом, полученные результаты показывают, что использование предлагаемого в изобретении технического решения позволяет получить композицию для пропитки шпал с более высокими эксплуатационными характеристиками, расширить ассортимент антисептических нефтяных жидкостей и сырьевую базу для их производства.
Композиция для пропитки шпал, включающая фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, отличающаяся тем, что она содержит фракцию тяжелого газойля замедленного коксования с температурой вспышки не ниже 110°С, образующуюся в процессе коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена и тяжелым газойлем каталитического крекинга, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, тяжелым газойлем каталитического крекинга и экстрактом селективной очистки масел, и тяжелый остаток, выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| тяжелый газойль замедленного коксования | 5-25 |
| тяжелый остаток от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов | 75-95 |
