Антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к получению антисептических пропиточных составов, используемых для защиты древесины от биоразрушений, особенно для антисептической пропитки деревянных шпал и брусьев. Описан антисептик нефтяной с ароматическим растворителем для пропитки древесины, содержащий маслянистые фракции термокаталитического газойля и ароматический растворитель, в качестве маслянистых фракций термокаталитического газойля он содержит смесь маслянистых фракций тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающих в пределах 300-450°С 50-90 мас. % и маслянистых фракций тяжелого газойля термического крекинга, выкипающих в пределах 200-400°С 10-50 мас. %, а в качестве ароматического растворителя содержит концентрат ароматических углеводородов С₉-С₁₀, полученный в процессе селективной экстракции катализата, образующегося после каталитического риформинга бензина, взятых в соотношении 70-95 мас. % указанной смеси тяжелых газойлей каталитического и термического крекинга и 5-30 мас. % указанного ароматического растворителя. Технический результат - расширение ресурсов маслянистых антисептиков для пропитки древесины на основе высоковязких маслянистых фракций тяжелого газойля термического крекинга и тяжелого газойля каталитического крекинга, обеспечивающих хорошую проникающую (пропитывающую) способность и имеющих более низкую температуру застывания. 1 табл.

 

Изобретение относится к составу антисептика нефтяного для пропитки древесины и может быть использовано для защиты древесины от биоразрушений, в частности для пропитки деревянных шпал и брусьев.

Известен нефтяной пропиточный материал, представляющий собой смесь каменноугольного масла (ГОСТ 2270-74, «Масло каменноугольное для пропитки древесины») и нефтяного масла-мягчителя, выпускаемого согласно ТУ 38.301.08 - 31 - 89 «Масло-мягчитель ХМ-I».

Однако при изготовлении рабочей смеси, состоящей из каменноугольного масла, имеющего плотность при 20°С в пределах 1090-1130 кг/м³, и нефтяного масла-мягчителя ХМ-1, имеющего плотность при 20°С в пределах 890-910 кг/м³, с применением в качестве перемешивающего агента острого водяного пара, после охлаждения и отстоя в резервуаре образуется трехслойная система: нижний слой - каменноугольное масло; средний слой - вода; верхний слой - масло-мягчитель. Для поддержания в резервуаре однородной системы необходимо осуществлять постоянную циркуляцию смеси по схеме: резервуар→насос→резервуар, что потребует больших энергетических затрат и отразится на себестоимости продукта.

Известно каменноугольное шпалопропиточное масло (ГОСТ 2270-74), содержащее в своем составе узкую маслянистую фракцию термического происхождения и представляющую собой смесь первой антраценовой фракции (280-360°С) и фракции поглотительного масла (235-300°С) [Справочник коксохимика Т.3/под ред. Инженера А.К. Шелков. - М.: Металлургия. 1960. - С.66].

К недостаткам каменноугольного шпалопропиточного масла относятся следующие факторы.

1. Каменноугольное шпалопропиточное масло содержит в своем составе до 0,3% веществ не растворимых в толуоле (карбоидов и карбенов) и до 1,5% воды, что отрицательно влияет на процесс пропитки древесины, ухудшая общее поглощение антисептика древесиной.

2. По токсичности каменноугольное шпалопропиточное масло относится ко 2-му классу опасности (высокоопасное), что создает повышенную опасность с точки зрения санитарно-гигиенического и экологического состояния шпалопропиточных заводов. Каменноугольное масло обладает высокой степенью концерогенности.

3. Каменноугольное шпалопропиточное масло готовят путем смешения и совместной кристаллизации первой антраценовой фракции и поглотительного масла с последующим отделением кристаллов на центрифуге. Плотностью кристаллы отделить не удается.

4. Существенным недостатком каменноугольного шпалопропиточного масла является его склонность к осадкообразованию в процессе хранения и транспорта, что приводит к необходимости «размывания осадка» в железнодорожных цистернах и к безвозвратным потерям его при хранении в резервуарах.

5. Каменноугольное шпалопропиточное масло (креозот) имеет резкий неприятный и очень стойкий запах, что отрицательно влияет на обслуживающий персонал шпалопропиточных заводов и эксплуатационщиков, использующих пропитанные шпалы при укладке их на железнодорожных путях.

Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является антисептическая жидкость для пропитки древесины (патент РФ №2065356, В27К 3/50 от 20.08.1996 г.), содержащая 80-85% маслянистых фракций термического крекинга (термогазойль), выкипающих в пределах 220-450°С и 15-20% растворителя - углеводородной фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 180-340°С.

К недостаткам известной антисептической жидкости относятся следующие.

1. Недостаточно высокая фунгицидная токсичность этой жидкости по отношению к грибам и бактериям, разрушающим древесные шпалы и брусья.

2. Использование в качестве разбавителя большого количества (15-20%) дефицитной фракции - углеводородной фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 180-340°С, которая к тому же обладает низкой (ниже 80°С) температурой вспышки.

Поставленная техническая задача достигается тем, что антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем, содержащий маслянистые фракции термокаталитического газойля и ароматический растворитель, отличается тем, что в качестве маслянистых фракций термокаталитического газойля он содержит смесь маслянистых фракций тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающих в пределах 300-450°С (50-90 мас.%) и маслянистых фракций тяжелого газойля термического крекинга, выкипающих в пределах 200-400° (10-50 мас.%), а в качестве ароматического растворителя содержит концентрат ароматических углеводородов С₉-С₁₁, полученный в процессе селективной экстракции катализата, образующегося после каталитического риформинга бензина, взятых в следующем соотношении, мас.%:

указанная смесь тяжелых газойлей
каталитического и термического крекинга	70-95
указанный ароматический растворитель	5-30

Используемые по изобретению компоненты получают следующим образом.

Для получения маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга (ТГКК) исходное сырье (широкая фракция вакуумного газойля установок первичной переработки нефти - АВТ) подвергают жестокому каталитическому крекингу в специальных реакторах в присутствии активного катализатора крекинга. Образующиеся продукты реакции подвергают фракционированию и получают следующие фракции: газ (С₅-C₄), бензиновую фракцию (фр. C₅ - 195°С), легкий газойль каталитического крекинга (фр. 195 - 325°С) и шлам (фр. выше - 450°С).

[Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Из-во «Гилем». Уфа - 1999 г.].

Для получения маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга (ТГТК) исходное сырье (смесь тяжелого газойля каталитического крекинга с экстрактами масляного производства) подвергают жестокому термическому крекингу в трубчатых печах установки. Образующиеся продукты реакции подвергают фракционированию (разделению на фракции, выкипающие в определенных температурных пределах) в ректификационной колонне с получением газа (C₁-C₄), бензиновой фракции (C₅-200) тяжелого газойля (термогазойля - фр. 200-400°С) и крекинг-остатка (фр., выкипающая выше 400°С).

[Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. «Гилем». - Уфа, 1999 г.].

Ароматический растворитель, представляющий собой концентрат ароматических углеводородов С₉-С₁₁, получают следующим образом.

Прямогонный бензин подвергается каталитическому риформингу, в результате чего образуется жидкий катализат с высоким содержанием ароматических углеводородов С₆-С₁₁. Продукты реакции (катализат) поступают для выделения из них ароматических углеводородов в секцию (установку) селективной (избирательной) экстракции, где вначале разделяются на деароматизированный рафинат и концентрат ароматических углеводородов С₆-С₁₁.

Далее в процессе селективной эксплуатации из суммарных ароматических углеводородов в первой колонне выделяется бензол (С₆), во второй - толуол (С₇), в третьей сверху выводятся суммарные ксилолы (о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол) и этилбензол (C₈), а снизу концентрат ароматических углеводородов - C₉-С₁₁, которые являются побочным продуктом данного процесса и не находят квалифицированного применения. [Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза. М.: Химия. - 1973 г. с.90-91.].

Предлагаемый антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем получают следующим образом.

В товарный резервуар подают компоненты основы антисептика - маслянистые фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С и маслянистые фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающие в пределах 200-400°С в соотношении (50-90 мас.%):(10-50 мас.%) соответственно. Поступившие в товарный резервуар компоненты основы подвергаются смешению методом циркуляции по схеме резервуар→насос→резервуар в течение 50-60 мин. Затем смесь отстаивается в течение 120 минут и из товарного резервуара отбирается средняя проба для анализа.

У средней пробы анализируются:

- кинематическая вязкость при 80°С;

- температура вспышки в открытом тигле;

- температура застывания.

С учетом результатов анализов качества основы антисептика нефтяного для пропитки древесины в смесь закачивается расчетное количество ароматического растворителя, представляющего собой концентрат ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в количестве 5-30 мас.% на смесь ТГКК и ТГТК, с целью получения товарного антисептика для пропитки древесины с ароматическим растворителем, удовлетворяющим требованиям потребителя по уровню вязкости, температуре застывания и температуре вспышки (открытый тигель).

Качественные показатели компонентов, применяемых в данном изобретении, и их смесей приведены в таблице №1.

Особенностью приготовления (НАУ-ХАУ) антисептика нефтяного для пропитки древесины с ароматическим растворителем является режим смешения основы (смеси ТГКК и ТГТК) и ароматического растворителя, обеспечивающий тесное взаимодействие сильного растворителя (С₉-С₁₁) с основой (смесь ТГКК и ТГТК), представляющей собой нефтяную дисперсную систему (НДС), в результате чего получается совершенно новый продукт, отличающийся по своим качественным показателям как от компонентов основы, так и ароматического растворителя.

Пример 1. Смесь маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении 50:50 мас.%, смешивают с ароматическим растворителем - концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в соотношении 95:5 мас.% соответственно. Получают антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем со следующими качественными показателями:

кинематическая вязкость при 80°С, мм2/c	4,6
температура вспышки в открытом тигле, °С	115
температура застывания, °С	-1

Пример 2. Смесь маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении 90:10 мас.%, смешивают с ароматическим растворителем - концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в соотношении 95:5 мас.% соответственно. Получают антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем со следующими качественными показателями:

кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с	4,8
температура вспышки в открытом тигле, °С	110
температура застывания, °С	-1

Пример 3. Смесь маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении 50:50 мас.%, смешивают с ароматическим растворителем - концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в соотношении 70:30 мас.% соответственно. Получают антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем со следующими качественными показателями:

кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с	2,46
температура вспышки в открытом тигле, °С	100
температура застывания, °С	-5

Пример 4. Смесь маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении 90:10 мас.%, смешивают с ароматическим растворителем - концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в соотношении 70:30 мас.% соответственно. Получают антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем со следующими качественными показателями:

кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с	2,24
температура вспышки в открытом тигле, °С	102
температура застывания, °С	-5

Пример 5. Смесь маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистой фракции тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении 50:50 мас.%, смешивают с ароматическим растворителем - концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁ в соотношении 80:20 мас.% соответственно. Получают антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем со следующими качественными показателями:

кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с	2,58
температура вспышки в открытом тигле, °С	100
температура застывания, С	-3

Исходя из данных вышеперечисленных примеров и качественных показателей компонентов, используемых в данном изобретении для получения нефтяного антисептика для пропитки древесины с ароматическим растворителем и их смесей, можно сделать следующие выводы.

1. Все полученные и исследованные составы антисептика нефтяного для пропитки древесины с ароматическим растворителем на основе смеси маслянистых фракций тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающего в пределах 300-450°С, и маслянистых фракций тяжелого газойля термического крекинга, выкипающего в пределах 200-400°С, взятых в соотношении (50-90 мас.%):(10-50 мас.%), и ароматического растворителя - концентрата ароматических углеводородов С₉-С₁₁, полученного в процессе селективной экстракции катализата, образующегося после каталитического риформинга бензина, вводимого в указанную смесь тяжелых газойлей в соотношении 5-30 мас.% на смесь, являются принципиально новыми и соответствуют требованиям ГОСТ 20022.5-93 «Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами» по всем основным качественным показателям, характеризующим возможность и эффективность применения защитного пропиточного материала-антисептика.

2. Антисептик нефтяной для пропитки древесины с ароматическим растворителем имеет уровень кинематической вязкости при 80°С в пределах 2,24-4,8 мм²/с, что гарантированно обеспечивает его хорошую проникающую (пропитывающую) способность в древесину, подвергаемую защитной пропитке в стандартных условиях автоклавной пропитки на шпалопропиточных заводах.

3. Ароматический растворитель, являясь концентратом ароматических углеводородов С₉-С₁₁, относится к сильным антисептикам и его ввод в смесь тяжелых маслянистых газойлей повышает их антисептические свойства, что, в конечном итоге, положительно сказывается на биоцидных (защитных) свойствах товарной смеси, состоящей из смеси маслянистых газойлей каталитического и термического крекинга и концентрата ароматических углеводородов С₉-С₁₁, полученного в процессе селективной экстракции катализата, образующегося после каталитического риформинга бензина.

4. Показан положительный эффект взаимодействия смеси маслянистых фракций тяжелых газойлей каталитического и термического крекинга, представляющей собой сложную нефтяную дисперсную систему (НДС) и сильно ароматического растворителя - концентрата ароматических углеводородов С₉-С₁₁, выразившийся в получении нового по физическим свойствам продукта - антисептика нефтяного для пропитки древесины с ароматическим растворителем, полностью соответствующего требованиям потребителя.

Предлагаемое изобретение соответствует критерию «промышленная применимость» и может быть использовано в деревообрабатывающей промышленности для пропитки древесины, в частности для пропитки деревянных шпал и брусьев.

Таблица 1 - Качественные показатели компонентов, взятых для получения антисептика нефтяного для пропитки древесины с ароматическим растворителем и их смесей
Компонент или смесь	Кинематическая вязкость при 80°С, мм2/с	Температура вспышки в открытом тигле, °С	Температура застывания, °С
ТГКК (фр. 300-450°С)	6,17	128	+4
ТГТК (фр. 200-400°С)	8,26	132	+14
Смесь ТГКК и ТГТК в соотношении 50:50 мас.%	7,76	130	+10
Смесь ТГКК и ТГТК в соотношении 90:10 мас.%	7,05	128	+6
Ароматический растворитель - концентрат ароматических углеводородов С9-С11	0,73	70	-25
Смесь смеси ТГКК и ТГТК (50:50 мас.%) и ароматического растворителя в соотношении 95:5 мас.%	4,60	115	-1
Смесь смеси ТГКК и ТГТК (50:50 мас.%) и ароматического растворителя в соотношении 70:30 мас.%	2,46	100	-5
Смесь смеси ТГКК и ТГТК (90:10 мас.%) и ароматического растворителя в соотношении 95:5 мас.%	4,8	110	-1
Смесь смеси ТГКК и ТГТК (90:10 мас.%) и ароматического растворителя в соотношении 70:30 мас.%	2,24	102	-5
Смесь смеси ТГКК и ТГТК (50:50 мас.%) и ароматического растворителя в соотношении 80:20 мас.%	2,58	100	-3

Антисептик нефтяной с ароматическим растворителем для пропитки древесины, содержащий маслянистые фракции термокаталитического газойля и ароматический растворитель, отличающийся тем, что в качестве маслянистых фракций термокаталитического газойля он содержит смесь маслянистых фракций тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающих в пределах 300-450°С 50-90 мас.% и маслянистых фракций тяжелого газойля термического крекинга, выкипающих в пределах 200-400°С 10-50 мас.%, а в качестве ароматического растворителя содержит концентрат ароматических углеводородов С₉-С₁₁, полученный в процессе селективной экстракции катализата, образующегося после каталитического риформинга бензина, взятых в следующем соотношении, мас.%:

указанная смесь тяжелых газойлей каталитического
и термического крекинга	70-95
указанный ароматический растворитель	5-30