Способ получения дорожного битума


 


Владельцы патента RU 2618266:

Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (RU)

Изобретение относится к области приготовления дорожных битумов путем окисления, может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и в промышленности строительных материалов. Способ получения битума осуществляют путем окисления части гудрона без предварительного его разбавления с получением перекисленного битума и последующим его компаундированием с нефтепродуктами-разбавителями с получением товарного битума. При этом окисление гудрона проводят до получения битума с температурой размягчения 60-90°С путем последовательного глубокого окисления в колонном и далее в трубчатом реакторе, а в качестве разбавителя используют часть неокисленного прямогонного гудрона и/или асфальт пропановой деасфальтизации и остаточный экстракт селективной очистки масел. Техническим результатом является повышение качества производимого битума за счет снижения температуры хрупкости, повышения морозостойкости, термоокислительной стабильности, а также расширение ассортимента получаемых товарных битумов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области приготовления дорожных битумов путем окисления, может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и в промышленности строительных материалов при производстве компаундированных битумов путем смешения переокисленного битума, полученного при окислении при повышенной температуре остаточных продуктов переработки нефти кислородом воздуха, и неокисленных нефтепродуктов.

Известен способ получения битумов путем непрерывного окисления различных нефтяных остатков или их смесей при повышенной (200-300°С) температуре. Основным аппаратом установок непрерывного действия является либо трубчатый реактор, либо окислительная колонна. Отдельные установки имеют в своем составе оба аппарата. Комбинированное применение на одной битумной установке реакторов двух типов позволяет одновременно получать разные марки битумов и более полно использовать окислитель, тепло реакции и отходящих потоков (Р.Б. Гун «Нефтяные битумы», Москва, Химия, 1973; И.Б. Грудников «Производство нефтяных битумов», М.: Химия, 1983).

Недостатком известного способа является большая зависимость качества целевого продукта от природы перерабатываемой нефти. При переработке высокопарафинистых нефтей невозможно получить качественные битумы, в частности сорта дорожных битумов марки БНД и БДУ, так как они не соответствуют требованиям по показателю термоокислительной стабильности.

Известен способ получения битума из утяжеленного гудрона, включающий вакуумную перегонку мазута при остаточном давлении верха колонны 30-50 мм рт. ст. с получением утяжеленного гудрона, 70% которого смешивают с органическими добавками до достижения условной вязкости 40-120 с при 80°С и глубины проникновения иглы при 25°С 400-480⋅0,1 мм и последующего окисления подготовленной смеси в окислительной колонне, с получением целевого продукта. При необходимости возможно введение в целевой продукт до 30 масс. % утяжеленного гудрона. В качестве упомянутых выше органических добавок, вводимых в гудрон до окисления, заявлены концентраты полиароматических углеводородов, такие как экстракты селективной очистки масляных фракций, крекинг-остатки, смола пиролиза, затемненный вакуумный газойль, асфальтиты от процесса деасфальтизации и др. Окисление подготовленного утяжеленного гудрона осуществляют кислородом воздуха в окислительной колонне и стандартных условиях: температуре 240-270°С и избыточном давлении 0,005-0,3 МПа (Пат. РФ 2153520, С10С 3/04, опубл. 27.07.2000).

Недостатками данного способа является дополнительная операция получения утяжеленного гудрона и введение органических компонентов различных классов на стадии, предшествующей окислению, что значительно усложняет работу окислительной колонны (на неоднородном сырье) и производство в целом.

Наиболее близким по существенным признакам предлагаемому является способ получения битума путем окисления утяжеленного гудрона с условной вязкостью при 80°С не менее 60 с без предварительного его разбавления с получением в качестве целевого продукта строительного битума с температурой размягчения не ниже 90°С. Для получения дорожного битума окисленный компонент - строительный битум с температурой размягчения не ниже 90°С - компаундируют с разбавителем и пластификатором (в одном смесителе все компоненты - одновременно) с получением дорожного битума. В качестве разбавителя используют асфальт пропановой деасфальтизации, в качестве пластификатора могут быть использованы различные продукты нефтепереработки, например нефтяная фракция, выкипающая в пределах 450-520°С, и экстракт селективной очистки масел. Компаундирование проводят при следующем соотношении компонентов, масс. %: асфальт пропановой деасфальтизации - 25-40, пластификатор - 10-20, строительный битум с температурой размягчения не ниже 90°С - остальное (Пат. РФ №2349626, С10С 3/04, опубл. 20.03.2009 г.).

Известный способ решает проблему получения качественного дорожного битума лишь из утяжеленного сырья. Способ предлагает использовать для получения дорожных битумов утяжеленный гудрон с вязкостью более 60 с, что ограничивает сырьевую базу для получения качественных дорожных битумов. Кроме того, недостатком известного способа является необходимость получения переокисленного битума (на стадии окисления в окислительной колонне) с высокой температурой размягчения, не ниже 90°С, что осложняет работу колонны окисления вследствие повышенного коксообразования.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение сырьевой базы для битумного производства, повышение качества битумов, повышение морозостойкости битума при одновременном сохранении показателей пластичности и устойчивости к процессам термоокислительного старения, повышение надежности работы реакторного оборудования.

Поставленная задача решается тем, что прямогонный гудрон окисляют до переокисленного битума с температурой размягчения 60-90°С. Такой переокисленный битум получают из стандартного сырья по существующей на ОНПЗ технологии прямого окисления прямогонного гудрона в реакторе колонного типа с последующим доокислением в ректорах трубчатого типа.

Переокисленный битум, является как бы структурным каркасом будущего дорожного битума - концентратом смол и асфальтенов. Далее переокисленный битум, с температурой размягчения по КиШ 60-90°С, компаундируют с исходным неокисленным прямогонным гудроном, асфальтом пропановой деасфальтизации и экстрактом селективной очистки масел. Окисление до КиШ более 90°С с использованием заявляемого способа нецелесообразно в связи с ростом закоксовывания трубчатой реакторной системы. Степень разбавления базового битума зависит от глубины окисления сырья, от вязкости исходного сырья и от заданной марки дорожного битума. Благодаря заложенным техническим решениям на установке можно из одной марки базового битума в поточном узле смешения одновременно вырабатывать несколько марок дорожных битумов.

Компаундирование производится в 2 этапа: на первом этапе переокисленный битум смешивается с неокисленным прямогонным гудроном и/или асфальтом пропановой деасфальтизации (создается структурная основа товарного битума), при компаундировании которой, на втором этапе, с остаточным экстрактом селективной очистки масел, получается дорожный битум требуемой марки. Компаундирование проводят при следующем соотношении компонентов, масс. %: асфальт пропановой деасфальтизации 0-25%, неокисленный прямогонный гудрон 0-20%, экстракт селективной очистки масел 0-15%, переокисленный битум с температурой размягчения 60-90°С - остальное.

Отличие заявляемого технического решения от известного состоит, во-первых, в том, что сырьем для процесса окисления является товарные прямогонные гудроны с минимальными требованиями к нормированию качества и не ограниченными требованиями по показателю условной вязкости при 80°С (ВУ80), что позволяет независимо от структурно-группового состава прямогонного гудрона после окисления и компаундирования окисленного продукта получать товарный битум с улучшенной растяжимостью и повышенными показателями качества после старения.

Другое отличие предлагаемого способа от прототипа заключается в том, что в заявляемом способе глубина окисления ограничена интервалом температур размягчения перекисленного битума 60-90°С, более глубокое окисление сопровождается процессами деструкции и уплотнения с образованием излишних количеств карбенов и карбоидов, существенно ухудшающих качество битума, особенно его долговечность, при этом значительно снижается также выход битума за счет образования больших количеств черного соляра.

В заявляемом способе также ограничена концентрация асфальта пропановой деасфальтизации в товарном битуме менее 25% (в прототипе 25-40%), а также регламентирован порядок смешения компонентов.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Неокисленный прямогонный гудрон (полученный из западно-сибирской нефти) с плотностью 985,2 кг/м3, условной вязкостью при 80°С, 58,2 сек, температурой вспышки 312°С, окисляют в колонном и далее в трубчатом реакторе до перекисленного битума, выход битума на сырье 98,2%, с следующими показателями качества:

- температура размягчения - 69,3°С;

- глубина проникания иглы при 25°С - 32 дмм;

- растяжимость при 25°С - 4,7 см.

Затем переокисленный битум компаундировали с асфальтом пропановой деасфальтизации в соотношении: 72% масс. (переокисленный битум): 28% масс. (асфальт пропановой деасфальтизации) в смесителе №1. Полученный состав затем в смесителе №2 пластифицировали экстрактом селективной очистки масел, которого добавили в битум-асфальтовую смесь в количестве 15% масс.

Покомпонентный состав битума, % масс.:

Переокисленный битум 61,20
Неокисленный прямогонный гудрон 0,0
Асфальт пропановой деасфальтизации 23,80
Экстракт селективной очистки масел 15,00

Полученный битум имеет следующие характеристики:

- температура размягчения - 49,2°С;

- глубина проникания иглы при 25°С - 77 дмм;

- глубина проникания иглы при 0°С - 20 дмм;

- растяжимость при 25°С - более 150 см;

- растяжимость при 0°С - 3,7 см;

- температура хрупкости - минус 21,4°С.

После прогрева полученного битума в тонком слое при 163°С в течение 5 час получили следующие показатели:

- потеря массы - 0,017%;

- температура размягчения -52,7°С (ΔТ 3,5°С);

- глубина проникания иглы при 25°С - 54 дмм (70,1%);

- растяжимость при 25°С - 83 см;

- температура хрупкости - минус 20,2°С (+1,2°С).

Полученный битум соответствует требованиям СТО ГК «АВТОДОР» 2.1-2011, на марку дорожного битума БНДУ 85, по всем основным техническим характеристикам.

Пример 2. Неокисленный прямогонный гудрон, по примеру 1, окисляют в колонном и далее в трубчатом реакторе до перекисленного битума, выход битума 96,5% на сырье, с следующими показателями качества:

- температура размягчения - 89,0°С;

- глубина проникания иглы при 25°С - 19 дмм;

- растяжимость при 25°С - 2,2 см.

Затем переокисленный битум компаундировали с асфальтом пропановой деасфальтизации и исходным неокисленным прямогонным гудроном в соотношении: 58,1:21,9:20,0 (% масс.) в смесителе №1.

Покомпонентный состав битума, % масс.:

Переокисленный битум 58,1
Неокисленный прямогонный гудрон 20,0
Асфальт пропановой деасфальтизации 21,9
Экстракт селективной очистки масел 0,0

Полученный битум имеет следующие характеристики:

- температура размягчения - 49,9°С;

- глубина проникания иглы при 25°С - 73 дмм;

- глубина проникания иглы при 0°С - 19 дмм;

- растяжимость при 25°С - более 150 см;

- растяжимость при 0°С - 3,6 см;

- температура хрупкости - минус 23,0°С

После прогрева полученного битума в тонком слое при 163°С в течение 5 час. получили следующие показатели:

- потеря массы - 0,010%;

- температура размягчения - 53,6°С (ΔT 3,7°С);

- глубина проникания иглы при 25°С - 52,7 дмм (72%);

- растяжимость при 25°С - 80,4 см;

- температура хрупкости - минус 21,0°С (+2,0°С).

Полученный битум соответствует требованиям СТО ГК «АВТОДОР» 2.1-2011, на марку дорожного битума БНДУ 85, по всем основным техническим характеристикам.

Пример 3. Способ осуществляют в условиях примера 1. Переокисленный битум (качество представлено в примере №1) компаундируют в смесителе №1 с исходным неокисленным прямогонным гудроном и затем в смесителе №2 с экстрактом селективной очистки масел.

Компонентный состав, % масс.:

Переокисленный битум 68,0
Неокисленный прямогонный гудрон 17,0
Асфальт пропановой деасфальтизации 0,0
Экстракт селективной очистки масел 15,00

Полученный битум имеет следующие характеристики:

- температура размягчения - 45,4°С;

- глубина проникания иглы при 25°С - 111 дмм;

- глубина проникания иглы при 0°С - 32 дмм;

- растяжимость при 25°С - более 139 см;

- растяжимость при 0°С - 4,8 см;

- температура хрупкости - минус 26,0°С.

После прогрева полученного битума в тонком слое при 163°С в течение 5 час получили следующие показатели:

- потеря массы - 0,022%;

- температура размягчения - 49,7°С (AT 4,3°С);

- глубина проникания иглы при 25°С - 77 дмм (69,4%);

- растяжимость при 25°С - 102 см;

- температура хрупкости - минус 23,8°С (+2,2°С).

Битум представленного качества соответствует требованиям ПНСТ 1-2012 на дорожный битум марки БНД 100/130.

Пример 4. По аналогичной схеме (примера 3) получен ряд дорожных битумов, соответствующих требованиям ПНСТ 1-2012, компонентный состав представлен в таблице 1.

Изобретение позволяет расширить сырьевую базу для битумного производства, повысить качество производимого битума за счет снижения температуры хрупкости, повышения морозостойкости, индекса пенетрации и адгезии к каменным материалам и расширить ассортимент получаемых товарных битумов.

1. Способ получения битума путем окисления части гудрона без предварительного его разбавления с получением перекисленного битума и последующим его компаундированием с нефтепродуктами-разбавителями с получением товарного битума, отличающийся тем, что окисление гудрона проводят до получения битума с температурой размягчения 60-90°С путем последовательного глубокого окисления в колонном и далее в трубчатом реакторе, а в качестве разбавителя используют часть неокисленного прямогонного гудрона и/или асфальт пропановой деасфальтизации и остаточный экстракт селективной очистки масел при следующем соотношении смешиваемых компонентов, мас.%:

асфальт пропановой деасфальтизации 0-25
неокисленный прямогонный гудрон 0-20
остаточный экстракт селективной очистки масел 0-15
переокисленный битум с температурой размягчения 60-90°С остальное.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что переокисленный битум и остаточные неокисленные нефтепродукты: неокисленный прямогонный гудрон, асфальт пропановой деасфальтизации и остаточный экстракт селективной очистки масел, смешиваются в последовательности: переокисленный битум с неокисленным прямогонным гудроном и/или асфальтом пропановой деасфальтизации, а далее к полученной смеси добавляют остаточный экстракт селективной очистки масел.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области углехимии, к технологии извлечения углеводородов из каменного угля и может быть использовано при производстве электродов для электролизного алюминиевого производства.
Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к производству жидких битумных материалов, которые могут найти широкое применение в качестве вяжущих для выполнения строительных, ремонтных, гидроизоляционных, монтажных и других видов работ.

Изобретение относится к области химической, нефтеперерабатывающей и нефтяной промышленности, в частности к способам сепарации газов окисления производства битумов.
Изобретение относится к выделению углеводородов из содержащего их грунта, может быть использовано для добычи нефтяных углеводородов из нефтесодержащих пород, а также для отмывки загрязненного углеводородами грунта.

Изобретение может быть использовано в электродной промышленности. Способ получения пека-связующего для электродных материалов включает разогрев каменноугольного пека до температуры выше 150°C.

Изобретение относится к способам получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Предложен способ получения анизотропного нефтяного волокнообразующего пека путем термообработки изотропного нефтяного пека в инертной атмосфере при повышенной температуре 350-450°C в течение 5-20 часов, давлении 10-100 мм рт.ст.

Изобретение относится к способу и установке для получения битума из нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для производства битумов различных марок.

Изобретение относится к способу получения компаундированного битума из остатков перегонки нефти (гудрон/полугудрон) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу скоростной деструкции остаточных нефтяных продуктов. Способ включает адсорбцию остаточных нефтяных продуктов в порах углеродного сорбента и обработку сверхвысокочастотным излучением при индуцированной температуре до 600°C в потоке аргона или диоксида углерода.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно, к оборудованию установок для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья, используемых в различных областях промышленности, а более конкретно для проведения тепломассообменных процессов получения олигомерного битума.

Изобретение относится к профилактическим смазкам, предназначенным для защиты металлической поверхности горно-транспортного оборудования от примерзания влажных сыпучих пород.

Изобретение относится к области аналитической химии, нефтехимии, химии лаков и красок и предназначено для выделения вяжущего компонента из растворов битумных композиций, битумных эмульсий, битумных лаков, а также любых других смесей, содержащих в качестве вяжущего битумную составляющую и дальнейшего его анализа или использования.

Изобретение относится к способу получения сшитой битум-полимерной композиции (PmB) со сниженным выбросом H2S, а также к производственной единице для осуществления такого процесса.

Группа изобретений относится к промышленности строительных материалов, в частности к получению полимерного модификатора и битумно-полимерного вяжущего на его основе, применяемых в дорожном и гражданском строительстве для устройства дорожных асфальтобетонных покрытий, герметизации швов автодорожного полотна, устройства кровли и гидроизоляции строительных конструкций.

Изобретение относится к технологии защиты, сохранения и частичного восстановления асфальто-бетонных покрытий и может быть использовано при строительстве и ремонте дорожных покрытий различного типа, а также для ремонта и сохранения бетонных поверхностей различных конструкций.

Изобретение относится к эластомерной композиции в виде гранул с хорошей сыпучестью для производства, хранения и применения. Сырая эластомерная композиция в гранулированной форме с сыпучестью содержит сырой эластомер с молекулярной массой от 50000 дo 400000 Да и 1-15 мас.% от общей массы антиадгезива, содержащего неорганические наполнители.

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном строительстве. Битумная композиция включает в себя смесь окисленного битума с неокисленным нефтепродуктом.

Изобретение относится к области производства щебеночно-мастичных дорожных смесей и асфальтобетонов, применяемых для ремонтно-восстановительных работ и устройства новых слоев дорожных и аэродромных покрытий.

Настоящее изобретение относится к материалам для битумного дорожного покрытия. Материал для битумного дорожного покрытия, содержащий битумное вяжущее в количестве от приблизительно 3 до приблизительно 8 мас.% материала для битумного дорожного покрытия, содержащее базовый битум и полимер, представляющий собой гомополимер окисленного полиэтилена высокой плотности, где полимер присутствует в количестве от приблизительно 0,25 до приблизительно 10 мас.% базового битума; и заполнитель в количестве от приблизительно 92 до приблизительно 97 мас.% материала для битумного дорожного покрытия.

Изобретение касается дегтебетонных смесей для устройства и ремонта дорожек, тротуаров. Дегтебетонная смесь содержит, мас.%: песок кварцевый 40,0-50,0, щебень фракции 20-40 мм 41,0-51,0, каменноугольный деготь 6,0-8,0, цемент 1,0-3,0.

Изобретение относится к способу получения полимер-битумного вяжущего для строительной отрасли, которое может быть использовано при приготовлении асфальтобетонных и щебеночно-мастичных смесей, а также при устройстве кровель, гидроизоляций и герметичных швов. Способ включает последовательное введение при перемешивании в битум при 150-160°С пластификатора, в качестве которого используют талловое масло, полимер в виде блок-сополимера бутадиена и стирола типа стирол-бутадиен-стирол, стеариновой кислоты, эпоксидной смолы и перемешивание всех компонентов в течение 1,5 ч при температуре 150-160°С до полного растворения, далее в полученную смесь вводят полиэтиленполиамин и перемешивают в течение 10-15 мин при температуре 150-160°С. Техническим результатом является повышение гомогенности полимер-битумного вяжущего, его физико-механических характеристик, а также уменьшение времени и температуры приготовления полимер-битумного вяжущего и разработки одностадийного процесса его получения. 2 табл.
Наверх