Способ получения битума

 

Использование: нефтепереработка. Сущность: нефтяной гудрон окисляют кислородом воздуха при нагреве в присутствии катализатора - продукта сжигания при 400- 800°С осадка сточных зод кожвенного производства , взятого в количестве 0,5-1,0% от массы гудрона, 6 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 10 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904283/04 (22) 22,01,91 (46) 07.10,92, Бюл. N 37 (71) Институт физико-органической химии

АН БССР (72) Ю.Г.Егиазаров, Б.X.×åð÷åñ, Т.С.Петкевич, Л,Л.Потапова, Ю.А.Кутьин, С,Л.Александрова, В.А.Кириченко, Л.С.Измайлова и

Т.А.Новицкая (56} 1. Гун Р,Б, Нефтяные битумы. M„ Химия, 1973, с. 157 — 159.

2, Патент США М 3258419, кл. 208 — 44, 1966, Изобретение относится к способам получения битумов путем окисления нефтяного гудрона и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Имеется ряд патентов, указывающих на возможность применения в процессе окисления гудрона различных катализаторов: солей металлов, оксидов металлов, кислот, серы и др. Известен, например, способ получения битума путем окисления гудрона в присутствии нафтенатов, сульфонатов или стеаратов Cu, Pb, Mn, Со, Fe, Cr (1). Недостатки способа — невысокая активность катализаторов, использование в качестве последних малодоступных соединений металлов.

Применяют в процессе получения битума фосфорную кислоту с растворенными в ней солями At, Ре, Mg, Cu, Zn, Сг, Ч, Т, Со, Мп (5 — 15 мас. %) (2). Недостатком способа является невысокая активность катализаторов, вследствие чего для получения битума гудрон окисляют около 10 ч. Кроме того, для окисления используют большие количества солей металлов, 5U 1766941 А1

3. Авторское свидетельство СССР

М 1214719, кл. С 10 С 3/04, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА (57) Использование: нефтепереработка.

Сущность: нефтяной гудрон окисляют кислородом воздуха при нагреве в присутствии катализатора — продукта сжигания при 400в

800 С осадка сточных вод кожвенного производства, взятого в количестве 0,5 — 1,0% от массы гудрона, 6 табл, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения битума путем окисления гудрона в присутствии

0,1 — 0,8% смеси оксидов железа, хрома. кадмия, цинка и никеля (3). Недостатком способа является относительно невысокая активность катализатора. Время окисления гудрона в присутствии катализатора сокращается лишь в 1,1 раза пс сравнению с некатализированным "окислением. Кроме того, под действием катализатора протекают процессы крекинга, образуется значительное количество летучих продуктов, вследствие чего выход битума невыcок—

77 — 80 мас,%, Цель изобретения — ускорение процесса окисления гудрона и повышение выхода битума, Согласно предлагаемому способу получения битума путем окисления нефтяного гудрона . кислородом воздуха при нагревании в присутствии катализатора в качестве катализатора используют продукт, образующийся при сжигании осадка сточных вод

1766941 кожевенного производства, взятый в количестве 0,5 — 1,0 мас. на сырье.

В качестве катализатора используют продукт от сжигания осадка при 400 — 800 С.

Продукт характеризуется следующим химическим составом, мас. %:

Оксид хрома Сг20з 11,5 — 13

Оксид хрома СгОз 1,5 — 2

Смесь сульфата, оксида и карбоната кальция 43-45

Смесь оксида и карбоната магния .. 6 — 7,5

Оксйд железа " 0,5-1

Оксид кремния 21 — 24

Органическая масса Остальное

Отличительным признаком способа является использование в качестве катализатора продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод кожевенного производства.

Таким образом, предлагаемый способ получения битума соответствует критерию новизны.

Способ окисления гудрона в присутствии катализатора — продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод, в патентной и научной литературе не описан.

Таким образом, предлагаемый способ получения битума соответствует критерию существенных отличий.

B присутствии 0,5-1,0 мас. % предлагаемого катализатора время окисления нефтяного гудрона сокращается в 1,2 — 1,4 раза по сравнению с прототипом. Использование предлагаемого катализатора позволяет также повысить выход битума до 88 — 90, что на 11 — 14 отн, % выше по сравнению с прототипом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1, В металлический лабораторный реактор, снабженный мешалкой и электронагревателем, загружают 4 кг нефтяного гудрона, имеющего условную вязкость CBo = 21 с, и при перемешивании вводят 1 мас. % (0,04 кг) продукта, полученного сжиганием осадка сточных вод п ри 300 С (катал и затор К-1). Смесь гудрона с указанным продуктом окисления, продувая воздухом со скоростью 40 л/ч при

240 С в течение 3;5 ч. Первую пробу битума отбирают через 1,5 ч, а последующие— через каждые 0,5 ч и определяют их характеристики по стандартным методикам: глубину проникания иглы при 25 С (ГОСТ

11501), температуру размягчения "по коль5

50 цу и шару" (ГОСТ 11506), температуру хрупкости (дополнение к ГОСТ 22245), Пример ы 2 — 5. Окисление гудрона проводят по способу, описанному в примере 1, с тем отличием, что в качестве катализатора используют продукт, полученный сжиганием осадка сточных вод при 400—

900 С (катализаторы К-2 — К-5), Пример 6, Окисление гудрона проводят по примеру 1, но в отсутствие катализатора.

Пример ы 7 — 10, Окисление гудрона проводят по примеру 1, с тем отличием, что в качестве катализатора используют 0,25—

1,5 мас. % продукта, полученного сжиганием осадка при 600 С (катализатор К-3).

Состав катализаторов и результаты испытаний битумов, полученных по примерам

1 — 10, приведены в табл, 1 — 6, Как видно из данных табл, 1-3, оптимальная температура сжигания осадка для получения катализаторов окисления гудрона 400 — 800 С (примеры 2 — 4). При введении в гудрон катализатора, полученного сжиганием осадка при 400 — 800 С, время окисления снижается в 1,2 — 1,4 раза по сравнению с прототипом. Использование катализатора, полученногоо сжиганием осадка при температуре выше 800 С(пример 5), не приводит к дальнейшему ускорению процесса окисления гудрона. Введение катализатора, полученного сжиганием осадка при 300 С (пример 1), не дает положительного эффекта

rо сравнению с прототипом.

Из данных, представленных в табл, 4 и

5, следует, что оптимальное количество вводимого катализатора составляет 0,5-1,0 мас. % (примеры 3, 7 и 8). При введении катализатора в таком количестве время окисления сокращается в 1,2 — 1,4 раза по сравнению с прототипом. Увеличение количества катализатора выше 1,0 мас, % (пример 10) практически не приводит к дальнейшемуускорению процесса. При введении в гудрон менее 0,5 мас, % катализатора (пример 9) не наблюдается положительного эффекта по сравнению с прототипом, Из дан ных табл, 6 следует, что применение в качестве катализатора окисления гудрона продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод, позволяет повысить выход битума на 11 — 14 oTH, % по сравнению с прототипом. Полученный битум па своим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 22245, Наряду с улучшением показателей процесса окисления гудрона предлагаемый способ дает возможность решить вопросы, связанные с утилизацией осадка сточных

1766941 вод кожевенного производства и, как следствие, улучшить экологическую обстановку в районах, прилегающих к кожевенным предприятиям.

Формула изобретения

Способ получения битума путем окисления нефтяного гудрона кислородом воздуха

Таблица 1

Химический состав катализаторов-продуктов, полученных при различных температурах сжигания осадка сточных вод

Таблица 2

Зависимость глубины проникания иглы при 25 С (Пэз, 0,1 мм) от времени окисления гудрона в присутствии катализаторов

К-1- К-5 (1 мас, $ катализатора) Таблица 3 Время, затраченное нв получение битума с одним н тем же значением Паз, мин

Таблица 4

Зависимость глубины проникания иглы при 25 С(Пэе,0.1 мм) от времени окисления гудрона и концентрации катализатора K-3

Таблица 5

Время, затраченное на получение битума с одним и тем же значением 1125, мин

Таблица б

Параметры процесса и характеристика полученных обрвзцовбнтума

Показатель

П е лагаемый способ, пример

Прототип

180

180

210

210

180

210

1,0

0,75

0.5

0,25

1.5

0.8

52

70

-16

52

-17

-13

48

-1B

59

-14

-16

Время окисления. мин

Количество катализатора, мас. д

Глубина проникания иглы при 25 С, 0,1 мм

Температура размягчения по "кольцу и шару". С

Температура хрупкости, С выхо бит ма, мас. при нагревании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процесса и повышения выхода битума, в качестве катализатора

5 используют продукт сжигания при 400—

800 С осадка сточных вод кожевенного производства, взятый в количестве 0,5 — 1,0, от массы гудрона.