Способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов

Изобретение относится к нефтехимической промышленности и касается способа получения битумного вяжущего для кровельных материалов (битума), при котором смесь тяжелых остаточных нефтяных фракций и дистиллятов вакуумной перегонки мазута подвергают окислению, при этом в качестве сырья окисления используют смесь «затемненного» продукта вакуумной перегонки мазута - так называемой металлизированной фракции, выводимой со сборной тарелки секции промывки вакуумной колонны, с условной вязкостью при 80°С 8-14 с, процентом отбора до 3,5% и гудрона с условной вязкостью при 80°С 90-150 с, взятых в массовых соотношениях от 80:20 до 21:79, сырье окисляют при температуре 200-245°С, удельном расходе воздуха 50-110 м³/ч на 1 т сырья и времени окисления 4-9 ч, в итоге получают недорогое битумное вяжущее для кровельных материалов с сохранением высоких потребительских свойств, высокой пластичности и других показателей качества, при этом обеспечивается высокий выход конечного продукта - битума, а также упрощается способ его получения, снижаются энергетические затраты при его получении и расширяются сырьевые ресурсы производства кровельных материалов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к нефтехимической промышленности, а именно к способам получения вяжущего для кровельного материала (битума).

Известно, что производство любых битумов основано на окислении кислородом воздуха тяжелых остаточных фракций, полученных при перегонке нефти, при этом, кровельные битумы отличаются от других битумов высокой пластичностью.

Высокая пластичность битума, как правило, обеспечивается за счет включения в его состав смеси, состоящей из гудрона, т.е. фракции с температурой кипения выше 450°С и вакуумного дистиллята (газойля) с диапазоном выкипания от 400°С до 450°С.

Известны способы получения кровельных битумов с использованием в сырьевой смеси разных соотношений гудрона и вакуумного дистиллята, при которых обеспечивается выполнение требований ГОСТ 9548-74 для марок битума БНК-45/190 и БНК-40/180.

Например, известен способ получения битума (патент РФ на изобретение №2276181, С10С3/04, опубл. 10.05.2016), при котором производят вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 30-50 мм рт. ст., затем смешивают полученный утяжеленный гудрон с сырьевыми органическими добавками, представляющими собой продукты переработки нефти, в соотношении от 80:20 до 98:2, далее производят окисление полученной смеси кислородом воздуха при температуре 230-270°С до получения продукта, характеризующегося глубиной проникновения иглы при 25°С 35-45·0,1 мм, а затем окисленный продукт компаундируют со смесью утяжеленного гудрона и сырьевой органической добавки (подготовленный гудрон) в соотношении от 80:20 до 90:10 до получения продукта с глубиной проникновения иглы при 25°С 50-200·0,1 мм.

Недостатком указанного способа является то, что в сырьевой композиции используется вакуумный дистиллят (газойль), который является ценным сырьем для производства высококачественных масел, а также высокооктановых бензинов в процессе каталитического крекинга.

Также, известен способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов (патент РФ на изобретение №2209229, С10С3/04, опубл. 27.07.2003), выбранный в качестве прототипа, состоящий в том, в качестве сырья окисления используют смесь затемненного продукта вакуумной разгонки мазута - фракции, выкипающей в пределах 420-470°С и имеющей выход до 500°С не менее 25 об. %, и фракции вакуумного газойля, выкипающей в пределах 330-530°С, взятых в соотношениях от 99:1 до 80:20, при этом сырье окисляют при температуре 200-280°С, расходе воздуха 90-110 м³/ч на 1 т сырья и времени окисления 4-7 ч.

В этом способе также используется вакуумный дистиллят (газойль), что является его недостатком.

Решаемой технической проблемой является необходимость исключения использования для производства кровельного материала (битума) вакуумного дистиллята (газойля) при сохранении пластичности и других показателей качества конечного продукта, а также необходимость снижения энергетических затрат при его производстве.

Технический результат заявляемого изобретения состоит в изменении (с целью удешевления) сырьевой базы для изготовления кровельных материалов при сохранении их высокой пластичности и других показателей качества конечного продукта.

Указанный результат достигается тем, что смесь тяжелых остаточных нефтяных фракций и дистиллятов вакуумной перегонки мазута подвергают окислению, при этом в качестве сырья окисления используют смесь «затемненного» продукта вакуумной перегонки мазута – так называемой металлизированной фракции, выводимой со сборной тарелки секции промывки вакуумной колонны, с температурой начала кипения не ниже 380°С, имеющей выход не менее 30% при температуре 530-535°С, с условной вязкостью при 80°С 8-14 с, процентом отбора до 3,5% и гудрона с условной вязкостью при 80°С 90-150 с, взятых в соотношениях от 80:20 до 21:79.

Существенным отличительным признаком предлагаемого способа является то, что в качестве сырья окисления используют смесь «затемненного» продукта вакуумной перегонки мазута – так называемой металлизированной фракции, с температурой начала кипения не ниже 380^o С, выводимой со сборной тарелки секции промывки вакуумной колонны и гудрона.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения вяжущего для кровельных материалов сырье, состоящее из металлизированной фракции с температурой начала кипения не ниже 380°С, условной вязкостью при 80°С 8-14 с, процентом отбора до 3,5% (на мазут) и гудрона с условной вязкостью при 80°С 90-150 с, взятых в соотношениях от 80:20 до 21:79 окисляют при температуре 200-245°С, удельном расходе воздуха 50-110 м³/ч на 1 т сырья и времени окисления 4-9 ч.

Энергетические затраты при таком способе производства снижаются за счет того, что снижается удельный расход воздуха и температура процесса за счет утяжеления сырья.

Корректировку режима окисления проводят по качеству продукта окисления из колонны или реактора по значениям показателя "температура размягчения" и "глубина проникновения иглы".

Преимущества предлагаемого способа иллюстрируются приведенными в Таблице 1 результатами испытаний сырьевых смесей.

Из таблицы видно, что полученные в результате изменения сырьевого пула битум БНК 45/190 полностью соответствует всем требованиям ГОСТ 9548-74.

Поскольку совокупность существенных признаков заявленного изобретения неизвестна из других источников, это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Отсутствие в открытых источниках информации о способах получения битумного вяжущего для кровельных материалов (битума) без использования вакуумного дистиллята (газойля) свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение не является очевидным для специалистов в данной области знаний, то есть о его соответствии критерию «изобретательский уровень».

Таким образом, использование предлагаемого способа получения битумного вяжущего для кровельных материалов позволяет использовать более дешевый компонент – гудрон в качестве элемента сырьевой композиции, при этом сохраняется пластичность и другие показатели качества битума, кроме того, при этом способе снижаются энергетические затраты при производстве конечного продукта.

1. Способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов путем окисления смеси тяжелых остаточных нефтяных фракций и дистиллятов вакуумной перегонки мазута, отличающийся тем, что в качестве сырья окисления используют смесь "затемненного" продукта вакуумной перегонки мазута - так называемой металлизированной фракции, выводимой со сборной тарелки секции промывки вакуумной колонны, и гудрона, взятых в массовых соотношениях от 80:20 до 21:79.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окисление проводят при температуре 200-245°С, удельном расходе воздуха 50-110 м³/ч на 1 т сырья и временем окисления от 4 до 9 ч.