Способ получения окисленного битума

 

Изобретение относится к производству нефтяных битумов и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности при получении окисленного битума путем окисления нефтяных остатков при повышенной температуре кислородом воздуха. Согласно предлагаемому методу воздух продувают при повышенной температуре через нефтяной остаток, содержащий органическую добавку, в качестве которой используют поверхностно-активное вещество (алкилдиоксиэтилен)метилметил-диэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил С₁₆-С₁₈, в количестве 0,005 - 0,1 мас. % на сырье. Использование изобретения позволяет при оптимальном количестве ПАВ в сырье снизить в 50 раз расход углеводородной добавки, снизить на 20 % время окисления при том же качестве получаемого битума, снизить на 20 % расход воздуха на окисление при том же качестве получаемого битума, поднять на 20 % производительность установки при том же аппаратурном оформлении, повысить пластичность битума на 6-12 %, повысить индекс пенетрации битума на 35-50 % при той же температуре размягчения, понизить температуру хрупкости битума по Фраасу на 3-8^oС, понизить требуемую температуру окисления на 10^oС при том же качестве получаемого битума. 1 табл.

Изобретение относится к производству нефтяных битумов и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности при получении окисленного битума путем окисления при повышенной температуре нефтяных остатков кислородом воздуха.

Известен способ получения окисленных битумов путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки. Окисление осуществляют при 176-350^oC и расходе воздуха 1,76 - 21,12 л/мин на 1 кг сырья в течение 3-24 ч.

Однако этот способ характеризуется рядом недостатков, а именно: повышенными временем окисления, расходом воздуха, температурой ведения процесса [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения битума путем окисления нефтяного остатка (мазута) кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии органической добавки - высококипящего побочного продукта производства изопрена из изобутилена и формальдегида со стадии синтеза диметилдиоксана. Количество вводимой добавки составляет 0,5-7 мас.% на окисляемую смесь. Использование указанной добавки позволяет на 10-20 мас.% повысить выход битума и на 20% сократить продолжительность окисления [3].

Однако данный способ характеризуется недостаточной степенью воздействия углеводородной добавки на процесс окисления нефтяных остаточных продуктов, что выражается в повышенном расходе добавки, вводимой в сырье, повышенном расходе воздуха на окисление, низкой пластичности получаемого битума (резко снижается его пенетрация при увеличении содержания добавки в сырье).

Изобретение направлено на решение задачи - повышение технико-экономических показателей процесса (снижение времени окисления, снижение расхода воздуха, повышение производительности установки, снижение температуры окисления) и качества получаемого битума (повышение его пластичности, снижение индекса пенетрации, температуры хрупкости по Фраасу).

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат заключается в повышении степени воздействия добавки на процесс окисления нефтяных остатков кислородом воздуха при повышенной температуре.

Существенные признаки заявляемого технического решения: проведение окисления нефтяных остатков, содержащих органические добавки, кислородом воздуха при повышенной температуре.

Отличительные признаки: в исходное сырье перед продувкой воздуха добавляют поверхностно-активное вещество - (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье.

(Алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат представляет собой густую вязкую массу желтого или желто-коричневого цвета, хорошо растворимую в дистилированной воде, умеренно в уайт-спирите и четыреххлористом углероде. Число углеродных атомов в радикале от 16 до 18. Применяется как апперетирующее средство, мягчитель тканей, антистатик [2].

Согласно предлагаемому способу получение окисленного битума проводят в окислительной колонне, снабженной маточником для равномерного распределения воздушного потока. Необходимую температуру в колонне поддерживают при помощи электропечи с регулятором. Расход воздуха от компрессора измеряют ротаметром. Перед началом окисления в сырье вводят поверхностно-активное вещество (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005 - 0,1 мас.% на сырье.

После проведения процесса окисления отключают подачу воздуха, качество полученного битума оценивают по температуре размягчения по КиШ, пенетрации, индексу пенетрации, дуктильности, температуре хрупкости по Фраасу.

Сущность предлагаемого способа получения окисленного битума иллюстрируется примерами.

Пример 1 (сравнительный). Окисление нефтяного остаточного сырья (гудрон+асфальт при массовом соотношении 80:20) проводят в окислительной колонне объемом 500 мл кислородом воздуха при температуре 250^oC. Объем окисляемого сырья 400 мл. Расход воздуха составляет 1.5 л/мин. Продолжительность окисления равняется 150 мин. После проведения процесса получения битум анализировали с определением температуры размягчения по КиШ, пенетрации, индексу пенетрации, дуктильности, температуре хрупкости по Фраасу.

Результаты проведения процесса приведены в таблице.

Пример 2. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья проводят в присутствии ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,001, 0,005, 0,01, 0,03, 0,05, 0,1, 0,2 мас,% на сырье.

Пример 3. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили в течение 120, 135, 150 мин.

Пример 4. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфаоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили воздухом, расход которого составлял 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 л/мин.

Пример 5. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили при температуре 230, 240, 250^oC.

Как видно из таблицы, расход вводимой углеводородной добавки, требуемые время окисления и температура, расход воздуха ниже, а качество получаемого битума выше (температура размягчения, пенетрация, индекс пенетрации, температура хрупкости по Фраасу) при введении в исходное сырье ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье.

Количественные пределы использования ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, определяют тем, что при добавлении его в сырье в количествах менее 0,005 мас. % на сырье оно практически не оказывает влияния на процесс окисления нефтяного остаточного сырья, а в количествах более 0,1 мас.% не дает дополнительного положительного эффекта, кроме того, это экономически невыгодно, так как приводит к перерасходу реагента.

Таким образом, использование предлагаемого способа получением окисленного битума окисления нефтяного остаточного сырья, содержащего ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ в сырье): снижение расхода добавки по сравнению с прототипом в 50 раз; снижение времени окисления на 20% при том же качестве получаемого битума; снижение расхода воздуха на окисление на 20% при том же качестве получаемого битума; поднятие производительности установки на 20% при том же аппаратурном оформлении; повышение пластичности битума (выше пенетрация при той же температуре размягчения по КиШ на 6-12%); повышение индекса пенетрации на 30-50% при той же температуре размягчения; понижение температуры хрупкости по Фраасу на 3-8^oC; понижение требуемой температуры окисления на 10^oC (с 250 до 240^oC) при том же качестве получаемого битума.

Формула изобретения

Способ получения окисленного битума путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки, содержащие органические добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки к сырью используют поверхностно-активное вещество(алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆ - C₁₈, в количестве 0,005 - 0,1 мас.% на сырье.

РИСУНКИ

Рисунок 1