Способ получения дорожных битумов
Владельцы патента RU 2349625:
Общество с ограниченной ответственностью "НОВОБИТ" (RU)
Изобретение относится к способу получения битумов из асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона и может быть использовано в дорожной, строительной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Изобретение касается способа получения битумов путем окисления кислородом воздуха смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с добавкой, используют добавку, выбранную из группы: тяжелый газойль каталитического крекинга, «слоп» (тяжелый прямогонный газойль, фракция 470-520°С), остаточный экстракт селективной очистки масел, в количестве 1-10 мас.% на сырье окисления, окисление смеси проводят до температуры размягчения 70-80°С, затем продукт окисления компаундируют с гудроном в соотношении соответственно 30-35 мас.%: 65-70 мас.% с получением конечного продукта. Предлагаемый способ позволяет получить высококачественные дорожные битумы, улучшить экономические и экологические показатели нефтепереработки. 2 табл.
Изобретение относится к способу получения битумов из асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона и может быть использовано в дорожной, строительной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Известен способ получения дорожных битумов путем окисления асфальтов (корректнее асфальт называть асфальтитом, что далее будет использовано по тексту) процесса пропановой деасфальтизации нефтяных остатков, но получаемые при этом битумы имеют низкие эксплуатационные низкотемпературные характеристики (Грудников М.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983, с.113-114).
Для получения дорожных битумов можно также проводить окисление асфальтита процесса пропановой деасфальтизации в смеси с гудроном (там же, с.113-114).
Недостатком способа является вовлечение в процесс окисления большого количества продуктов первичной переработки нефти (наряду с асфальтитом окислению подвергают также гудрон), что отрицательно влияет на экономические и экологические показатели процесса.
Известен способ получения битума, при котором асфальтит процесса пропан-бутановой деасфальтизации гудрона перед окислением предварительно смешивают с экстрактом селективной очистки масел, взятым в количестве 10-20 мас.% от смеси. Окисление проводят при температуре 260°С (пат. РФ №2105786, 1998).
Недостатком способа является получение битумов низкого качества, пригодных к использованию только в качестве строительных битумов, и невозможность их применения в качестве дорожных битумов, что ограничивает область их применения.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения дорожных битумов путем окисления кислородом воздуха смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с кубовым остатком ректификации синтетических жирных кислот, взятом в количестве 5-20 мас.% на сырье окисления при температуре 220-260°С (пат. РФ №2083634, 1997).
К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно высокое качество получаемых дорожных битумов за счет отсутствия в составе гудрона, что не позволяет достигать необходимый для дорожных марок битумов уровень пластичности, характеризуемый показателем дуктильности при 25°С, а также ограниченные возможности использования и ресурсы кубовых остатков ректификации синтетических жирных кислот.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения дорожных битумов, позволяющего получить высококачественные дорожные битумы, соответствующие ГОСТ 22245-90, с максимальным вовлечением в производство асфальтита - побочного продукта процесса пропановой деасфальтизации гудронов, а также вовлекая в процесс другие нецелевые углеводородные фракции и продукты и выводя из процесса окисления до 65-70% продуктов первичной переработки нефти (гудрона), что позволяет существенно улучшить экономические и экологические показатели всей нефтепереработки.
Поставленная задача решается предлагаемым способом получения дорожных битумов путем окисления кислородом воздуха смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с добавкой. Способ отличается тем, что используют добавку, выбранную из группы: тяжелый газойль каталитического крекинга (ТГКК), «слоп» (тяжелый прямогонный газойль, фракция 470-520°С), экстракт селективной очистки масел (ЭСОМ) в количестве 1-10 мас.% на сырье окисления (смесь асфальтита с добавкой). Окисление проводят до температуры размягчения продукта 70-80°С. Затем продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении соответственно 30-35 мас.%:65-70 мас.% с получением конечного продукта.
Асфальтит представляет собой побочный продукт процесса пропановой деасфальтизации гудрона и имеет следующие характеристики: температуру размягчения по КиШ - 49°С, пенетрацию (глубину проникания стандартной иглы) при 25°С, 0,1 мм - 45, пенетрацию при 0°С, 0,1 мм - 2, дуктильность (растяжимость) при 25°С>150 см, дуктильность при 0°С - 0,4 см, температуру хрупкости - минус 10°С.
ТГКК представляет собой дистиллятный продукт процесса каталитического крекинга вакуумных газойлей, имеющий повышенное содержание полициклических ароматических соединений. ТГКК имеет следующие характеристики: температуру застывания - 22°С, коксуемость - 8 мас.%, плотность при 20°С - 1060 кг/м3.
«Слоп» представляет собой фракцию 470-520°С установки АВТ и имеет следующие характеристики: температуру размягчения по КиШ - 22°С, коксуемость - 0,29 мас.%, плотность при 20°С - 928 кг/м3.
ЭКОМ имеет следующие характеристики: плотность при 20°С - 967 кг/м, содержание серы - 2,81 мас.%, коксуемость - 0,86 мас.%.
Гудрон - остаток атмосферно-вакуумной перегонки нефти, выкипает при температурах выше 470°С. Он имеет следующие характеристики: температуру размягчения по КиШ - до 35-37°С, вязкость условную при 80°С - не менее 70 с, содержание серы - около 2,6 мас.%, плотность при 20°С - примерно 988 кг/м3.
Предлагаемый способ осуществляют в три стадии следующим образом: сначала (1-я стадия способа) готовят смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с добавкой в количестве 1-10 мас.% на сырье окисления и проводят компаундирование каждой из смесей в течение 40 минут при температуре 140°С.
Технологически эта стадия осуществляется в промышленных резервуарах при 130-150°С путем их закачки в сырьевой резервуар смешения дозировочными насосами и затем постоянной 3-6-кратной суточной циркуляцией закачанных компонентов.
Полученные смеси асфальтита с добавкой подвергают окислению до температуры размягчения получаемого окисленного продукта 70-80°С (2-я стадия способа).
Технологически процесс окисления сырья - смеси асфальтита с модифицирующей добавкой, проводят в стандартных условиях технологической установки окисления гудронов в битумы: при температуре в колонне 250-270°С в течение 5-8 часов и расходе воздуха - до 120 нм3/т сырья, до значения температуры размягчения по КиШ окисленного асфальтито-содержащего продукта 70-80°С.
Окисленные смеси смешивают с гудроном в соотношении соответственно 30-35 мас.%:65-70 мас.%, для чего проводят их компаундирование в течение 40 минут при температуре 140°С. (3-я стадия способа).
Технологически процесс смешения окисленного асфальтитосодержащего продукта с гудроном также осуществляется в промышленных резервуарах при 130-150°С путем их закачки в продуктовый резервуар смешения дозировочными насосами и затем постоянной 3-6-кратной суточной циркуляцией закачанных компонентов.
Состав сырья и условия окисления асфальтитосодержащих смесей, представлены в табл.1.
В табл.2 представлены показатели качества полученных образцов дорожных битумов при сопоставлении в качестве примера с показателями качества дорожного битума марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
Ниже представлены примеры конкретной реализации способа при получении дорожных битумов, соответствующих марке БНД 60/90.
Пример 1.
Готовят смесь асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с 1 мас.% ТГКК, затем проводят компаундирование компонентов в течение 40 минут при температуре 140°С (1-я стадия способа), после чего полученную смесь асфальтита с добавкой ТГКК подвергают окислению до температуры размягчения 70°С (2-я стадия способа). Процесс окисления проводят в колонне при температуре 250-270°С в течение 5,5 часов и расходе воздуха - до 120 нм3/т сырья (табл.1).
Затем продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении, соответственно, 30 мас.%:70 мас.% (3-я стадия способа) при 140°С в течение 40 минут.
В табл.2 приведены показатели качества полученного образца (№1) дорожного битума, из которых следует, что по показателям качества он соответствует дорожному битуму марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
Пример 2.
Получение дорожного битума проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что готовят смесь асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с 3 мас.% ТГКК.
Окисление проводят в течение 5,5 часов до температуры размягчения продукта 76°С (табл.1).
Продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении, соответственно, 30 мас.%:70 мас.%
В табл.2 приведены показатели качества полученного образца (№2) дорожного битума, из которых следует, что по показателям качества он соответствует дорожному битуму марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
Пример 3.
Получение дорожного битума проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что готовят смесь асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с 10 мас.% ТГКК.
Окисление проводят в течение 5 часов до температуры размягчения продукта 79°С (табл.1).
Продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении, соответственно, 35 мас.%:65 мас.%
В табл.2 приведены показатели качества полученного образца (№3) дорожного битума, из которых следует, что по показателям качества он соответствует дорожному битуму марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
Пример 4.
Получение дорожного битума проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что готовят смесь асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с 7 мас.% «слоп».
Окисление проводят в течение 5 часов до температуры размягчения продукта 73°С (табл.1).
Продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении, соответственно, 30 мас.%:70 мас.%
В табл.2 приведены показатели качества полученного образца (№4) дорожного битума, из которых следует, что по показателям качества он соответствует дорожному битуму марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
Пример 5.
Получение дорожного битума проводят аналогично примеру 1, за исключением того, что готовят смесь асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с 10 мас.% ЭКОМ.
Окисление проводят в течение 5,5 часов до температуры размягчения продукта 72°С (табл.1).
Продукт окисления компаундируют с гудроном при соотношении, соответственно, 30 мас.%:70 мас.%.
В табл.2 приведены показатели качества полученного образца (№5) дорожного битума, из которых следует, что по показателям качества он соответствует дорожному битуму марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.
| Таблица 1. | |||
| Состав сырья и условия окисления асфальтитосодержащих смесей | |||
| №смеси | Состав сырья окисления, мас.% | Температура размягчения окисленного продукта по КиШ, °С | Время окисления, час. |
| 1 | 99 асфальтита+1 ТГКК | 70 | 5,5 |
| 2 | 93 асфальтита+3 ТГКК | 76 | 5,5 |
| 3 | 90 асфальтита+10 ТГКК | 79 | 5,0 |
| 4 | 95 асфальтита+5 слопа | 73 | 5,0 |
| 5 | 97 асфальтита+3 ЭКОМ | 72 | 5,5 |
| Таблица 2 | |||||||
| Показатели качества дорожных марок битумов | |||||||
| № образца битума | Состав битумов | Свойства полученных битумов | |||||
| Тразм., °С | П25, 0,1 мм | П0, 0,1 мм | Д25, см | Д0, см | Тхр., °С | ||
| 1 | 30 мас.% окисленной смеси (асфальтит + 1 мас.% ТГКК) и 70 мас.% гудрона | 48 | 89 | 27 | >150 | 4,0 | -19 |
| 2 | 30 мас.% окисленной смеси (асфальтит + 3 мас.% ТГКК) и 70 мас.% гудрона | 48 | 90 | 28 | >150 | 4,0 | -20 |
| 3 | 35 мас.% окисленной смеси (асфальтит + 10 мас.% ТГКК) и 65 мас.% гудрона | 48 | 90 | 29 | >150 | 4,0 | -21 |
| 4 | 30 мас.% окисленной смеси (асфальтит + 7 мас.% «слоп») и 70 мас.% гудрона | 48 | 90 | 29 | >150 | 4,0 | -21 |
| 5 | 30 мас.% окисленной смеси (асфальтит + 10 мас.% ЭСОМ) и 70 мас.% гудрона | 48 | 89 | 27 | >150 | 4,0 | -20 |
| Требования к показателям качества дорожного битума марки БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90 | 47 | 61-90 | не менее 20 | не менее 55 | не менее 3,5 | не выше -15 | |
| В таблице 2 даны следующие показатели: Тразм. - температура размягчения битумов,°С; П25 - пенетрация при 25°С, 0,1 мм; П0 - пенетрация при 0°С, 0,1 мм; Д25 - дуктильность при 25°С, см; Д0 - дуктильность при 0°С, см; Тхр. - температура хрупкости,°С. |
Из результатов, представленных в таблице 2, следует, что предлагаемый способ позволяет получить высококачественные дорожные марки битумов, соответствующие ГОСТ 22245-90, с вовлечением в производство до 35 мас.% асфальтита - побочного продукта процесса пропановой деасфальтизации гудронов, а также до 10 мас.% модифицирующих добавок - нецелевых углеводородных фракций, получаемых при углублении переработки нефти: ТГКК, «слоп», 3COM. Это позволяет экономить высокорентабельный гудрон, который является потенциальным источником получения дистиллятных моторных топлив. С другой стороны, способ позволяет при производстве дорожных марок битумов вывести из процесса окисления до 65-70 мас.% углеводородного сырья-гудрона (окисленный асфальтитосодержащий продукт компаундируют с гудроном уже после проведения процесса окисления). Эти факторы существенно улучшают экономические и экологические показатели всей поточной схемы нефтепереработки.
Способ получения дорожных битумов путем окисления кислородом воздуха смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с добавкой, отличающийся тем, что используют добавку, выбранную из группы: тяжелый газойль каталитического крекинга, «слоп» (тяжелый прямогонный газойль, фракция 470-520°С), остаточный экстракт селективной очистки масел, в количестве 1-10 мас.% на сырье окисления, окисление смеси проводят до температуры размягчения 70-80°С, затем продукт окисления компаундируют с гудроном в соотношении соответственно 30-35 мас.%: 65-70 мас.% с получением конечного продукта.
