Способ получения дорожного битума



Способ получения дорожного битума
Способ получения дорожного битума

 


Владельцы патента RU 2630560:

Акционерное общество "Газпромнефть-Московский НПЗ" (RU)

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения дорожного битума марки БНДУ 60. Способ получения дорожного битума БНДУ 60 включает окисление утяжеленного гудрона. При этом получение битума БНДУ 60 проводят в одну стадию, используя в качестве утяжеленного гудрона - гудрон, полученный из балансовой смеси нефтей «Юролс», с показателями вязкости ВУ80 в интервале 92-158 с, и окисление проводят кислородом воздуха при температуре 215-230°С. Данным изобретением была установлена возможность одностадийного получения битума БНДУ 60, соответствующего по своим физико-механическим свойствам стандарту. 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения дорожного битума марки БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011 «Битумы нефтяные дорожные улучшенные. Технические требования».

Битум для марки БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011 является битумом, предназначенным для дорожного строительства с улучшенными показателями свойств: при требованиях по показателям глубины проникновения иглы при 25°С в пределах 51-70⋅0,1 мм, температуре размягчения не менее 51°С и растяжимости при 25°С не менее 70 см, обязательным условием является показатель динамической вязкости при 60°С не менее 300 Па⋅с

И если из отдельных уникальных нефтей (Ярегская Российской Федерации и отдельные локальные нефти Венесуэлы) возможно получение дорожного битума регулируемой вакуумной перегонкой мазута, то для получения нефтебитума из серийных нефтей как правило используется метод окисления гудронов - тяжелых остатков от вакуумной перегонки мазута. При этом используется ряд приемов, позволяющих как улучшить сырье перед окислением, так и добавить в окисленный битум добавки, или комбинировать эти приемы.

Известен способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 30-50 мм рт.ст., смешение полученного утяжеленного гудрона с сырьевыми органическими добавками, представляющими собой продукты переработки нефти, в соотношении от 80:20 до 98:2, 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. Затем окисленный продукт компаундируют со смесью утяжеленного гудрона и сырьевой органической добавки, которая именуется подготовленным гудроном, в соотношении от 80:20 до 90:10 до получения продукта с глубиной проникновения иглы при 25°С 50-200⋅0,1 мм (Патент РФ №2276181, 2006).

Недостатком данного способа является сложность и многостадийность процесса получения битума. Данный способ также не позволяет получать дорожный битум БНДУ 60, соответствующий всем показателям качества.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст., разделение полученного утяжеленного гудрона на два потока, первый из которых поступает в колонну окисления, а второй смешивается с полученным в этой колонне окисленным гудроном с образованием товарного битума. Массовое соотношение окисленного продукта и утяжеленного гудрона варьируется от 90:10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникновения иглы при 25°С 40-200⋅0,1 мм в зависимости от марки товарного битума. Температура окисления поддерживается на уровне 220-230°С. Окисление производят до получения продукта, характеризующегося глубиной проникновения иглы при 25°С 35-45⋅0,1 мм (Патент РФ №2476580, 2013).

Недостатком данного способа является сложность и многостадийность процесса получения битума.

Однако, как будет показано ниже, и данный способ не позволил получать дорожный битум БНДУ 60, соответствующий всем показателям качества.

Задачей данного изобретения является разработка способа получения дорожного битума БНДУ 60, полностью соответствующего по показателям качества СТО АВТОДОР 2.1-2011, и максимально возможного упрощения способа.

Поставленная задача решается способом получения дорожного битума БНДУ 60, включающим окисление утяжеленного гудрона, который отличается тем, что получение битума БНДУ 60 проводят в одну стадию, используя в качестве утяжеленного гудрона - гудрон, полученный из балансовой смеси нефтей «Юролс» с показателями вязкости ВУ80 в интервале 92-158 с, и окисление проводят кислородом воздуха при температуре 215-230°С

Следует отметить, что проведенное исследование позволило выявить, что для условий патента РФ №2276181 использовался утяжеленный гудрон с вязкостью ВУ80 50-70 с, а для условий патента №2476580 - утяжеленный гудрон с вязкостью ВУ80 70-80 с (стр. 5, 20-25, 45-50 патента РФ №2476580). Однако в последнее время в связи с резким снижением стоимости остаточного нефтяного топлива, кроме снижения остаточного давления вверху вакуумной колонны до 20-30 мм рт.ст., на ряде модернизированных блоков вакуумной разгонки мазута был внедрен целый комплекс улучшений, как то:

- современные контактные устройства с низким сопротивлением, позволяющие снизить остаточное давление в зоне ввода парожидкостной смеси в колонну;

- современные узлы горячей промывки паров над вводом парожидкостной смеси;

- оптимальные узлы ввода и сепарации парожидкостной смеси в зоне питания вакуумной колонны;

- подача части холодного гудрона («квенча») в куб вакуумной колонны для поддержания температуры гудрона, находящегося в нем же, не более 340°С, для максимального подавления термического крекинга и реакций уплотнения;

- оптимизация конфигурации и диаметров трансферных линий из вакуумной печи в вакуумную колонну для снижения перепада давления между вакуумной колонной и выходом парожидкостной смеси из вакуумной печи;

- оптимизация потоков и диаметров труб в вакуумной печи для увеличения доли испарившегося продукта в парожидкостной смеси на выходе из печи.

Это позволило получить увеличение выхода ценного вакуумного газойля и дополнительно утяжелить гудрон до вязкости ВУ80 90-160 с (до 123 с АВТ-6 Московского НПЗ, до 158 с, Уфимского НПЗ).

Эти утяжеленные гудроны были исследованы в данном изобретении, как сырье, кардинально отличающееся от использованного в прототипе (ВУ80 90-158 с вместо ВУ80 70-80 с), для целей получения дорожного битума БНДУ 60 методом окисления кислородом воздуха.

Известно, что окисление более тяжелого сырья идет с равной скоростью при более низких температурах, поэтому опыты проводились при температурах окисления 215-230°С, при этом температуры окисления понижались при росте вязкости исходного сырья.

Кроме этого были проведены опыты получения битума путем окисления гудрона с вязкостью ВУ80 80 с, и композиции по условиям прототипа на гудронах вязкостью ВУ80 80 с.

Для опытов использовались промышленные образцы утяжеленных гудронов, полученных на промышленных установках АВТ Московского НПЗ и Уфимского НПЗ (с ВУ80 158 с) из балансовой смеси нефтей «Юролс», поставляемых на центральную группу нефтеперерабатывающих заводов Российской Федерации и на экспорт.

Окисление утяжеленного гудрона осуществляли в лабораторной установке, представляющей собой круглодонную трехгорлую колбу объемом 2 дм3, установленную на колбонагреватель. В два горла колбы вставлялись две трубки с оттянутым концом для ввода воздуха. В третье помещался термометр и мешалка.

Сырье в количестве 1200 г помещали в колбу, и далее колбу нагревали в сушильном шкафу при температуре 180°С в течение 1 часа. После этого колбу перемещали на колбонагреватель, устанавливали термометр и мешалку, и колбонагревателем доводили температуру гудрона до необходимой. Температура в колбе поддерживалась с точностью до ±2°С. Расход воздуха поддерживался в объеме 4 дм3/мин (или 0,2 м3/ч кг гудрона). При этом периодически проводились анализы окисляемого гудрона на температуру размягчения по КиШ.

При достижении температуры размягчения по КиШ требуемого значения прекращали подачу воздуха и полученный образец окисленного гудрона использовали для дальнейших анализов.

Проведение исследований по окислению утяжеленного гудрона с ВУ80 92 с при 230°С неожиданно позволило получить битум БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011, полностью соответствующий СТО по всем показателям качества (пример 3) в одну стадию (см. таблицу 1), в то время как окисление утяжеленного гудрона с ВУ80 80 с (пример 1) не позволило получить кондиционный продукт в одну стадию, так же не удалось получить БНДУ 60 и в условиях прототипа (пример 2).

В дальнейшем благодаря имевшимся возможностям по утяжелению гудрона были отобраны и исследованы промышленные образцы утяжеленного гудрона с вязкостью ВУ80 102, 123 и 158 с (последний Уфимского НПЗ).

Как видно из результатов примеров 4, 5, битум БНДУ 60 получался прямым окислением в одну стадию из гудронов с ВУ80 102 с и ВУ80 123 с, а из сверх вязкого гудрона с ВУ80 158 с (пример 6) битум получился с показателями качества на границе стандарта по пенетрации при 0°С (13⋅0,1 мм при норме 13⋅0,1 мм), температуре хрупкости (-15°С при норме -15°С) и температуре размягчения (51°С при норме 51°С) и пенетрации при 25°С (52⋅0,1 мм при норме 51⋅0,1 мм).

То есть впервые показано, что использование в качестве сырья вязких гудронов, полученных вакуумной разгонкой нефтей типа «Юролс» с показателями вязкости в интервале ВУ80 92-158 с позволяет получать битум БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011 в одну стадию окислением данных гудронов кислородом воздуха.

Данное изобретение подтверждается следующими примерами.

Пример 1 (сравнительный)

В качестве сырья окисления использовался промышленный гудрон со следующими показателями:

ВУ80 80 с;
КиШ 35°С;
Плотность при 20°С 997 кг/м3.

Динамическая вязкость при 60°С 20 Па⋅с. Температура окисления составляла 230°С. Качество полученного битума приведено в таблице 1. Полученный битум не соответствует требованиям к БНДУ 60 по показателям качества динамической вязкости при 60°С (267 Па⋅с при норме не менее 300 Па⋅с) и кинематической вязкости (197 мм2/с при норме не менее 250 мм2/с).

Пример 2 (прототип)

В качестве сырья окисления использовался гудрон аналогичный примеру 1. Окисление проводили при температуре 225°С. Окисленный продукт имел следующие показатели:

КиШ 55,5°С;
Глубина проникновения иглы при 25°С 40⋅0,1 мм.

Окисленный продукт смешивали с неокисленным гудроном в соотношении 90:10 и 85:15. Качество полученного продукта приведено в таблице 1. Оба продукта не соответствовали БНДУ 60, в первом случае по показателю глубины проникновения иглы при 25°С (46⋅0,1 мм при норме не менее 51⋅0,1 мм), во втором - по температуре размягчения (50°С при норме более 51°С) и кинематической вязкости при 135°С (217 мм2/с при норме не менее 250 мм2/с).

Пример 3

В качестве сырья окисления использовался промышленный гудрон из балансовой смеси нефтей «Юролс» со следующими показателями: ВУ80 92 с;

КиШ 37°С;
Плотность при 20°С 1003 кг/м3.

Окисление проводили при 230°С до размягчения продукта 52°С. Качество полученного битума приведено в таблице 1. Продукт полностью соответствует БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011.

Пример 4.

В качестве сырья окисления использовался промышленный гудрон, полученный из балансовой смеси нефтей «Юролс» со следующими показателями:

ВУ80 102 с;
КиШ 36°С;
Плотность при 20°С 1003 кг/м3.

Окисление проводили при 225°С до размягчения продукта 52°С. Качество полученного битума приведено в таблице 1. Продукт полностью соответствует БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011.

Пример 5

В качестве сырья окисления использовался промышленный гудрон, полученный из балансовой смеси нефтей «Юролс» со следующими показателями:

ВУ80 123 с;
КиШ 37°С;
Плотность при 20°С 1005 кг/м3.

Окисление проводили при 220°С до размягчения продукта 52°С. Качество полученного битума приведено в таблице 1. Продукт полностью соответствует БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011.

Пример 6.

В качестве сырья окисления использовался промышленный гудрон нефти Уфимского НПЗ со следующими показателями:

ВУ80 158 с;
КиШ 38°С;
Плотность при 20°С 1006 кг/м3.

Окисление проводили при 215°С до достижения температуры размягчения продукта 51°С. Качество полученного битума приведено в таблице 1.

В связи с достижением граничных показателей по соответствию нормам на БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011 дальнейшее исследование было прекращено.

Таким образом, данным исследованием впервые была установлена возможность одностадийного получения битума БНДУ 60 по СТО АВТОДОР 2.1-2011 прямым окислением кислородом воздуха гудрона из серийной нефти (балансовой смеси нефтей «Юролс») при условии получения его в интервале вязкости ВУ80 92-158 с на блоке вакуумной разгонки мазута и последующим его окислением в интервале температур 215-230°С.

Способ получения дорожного битума БНДУ 60, включающий окисление утяжеленного гудрона, отличающийся тем, что получение битума БНДУ 60 проводят в одну стадию, используя в качестве утяжеленного гудрона - гудрон, полученный из балансовой смеси нефтей «Юролс», с показателями вязкости ВУ80 в интервале 92-158 с, и окисление проводят кислородом воздуха при температуре 215-230°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к комбинированной установке переработки нефти ЭЛОУ-АВТК/Б, которая включает блок термической конверсии и блок фракционирования, оснащенный линиями подачи подготовленной нефти, вывода газа и нафты и дизельной фракции, соединенный линией подачи паров с блоком термической конверсии.

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 установкам получения битума и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для получения битума и углеводородных дистиллятов из парафинистых гудронов и полугудронов.

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном строительстве. Разработана битумная композиция, применяемая в дорожном строительстве, включающая в себя смесь окисленного битума с нефтяным неокисленным нефтепродуктом.

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к способу получения полисульфидного битума. Для получения полисульфидного битума осуществляют подготовку сырья путем вакуумной перегонки мазута в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 15-25 мм рт.ст., полученный гудрон подают в буферную емкость, где смешивают его с битумным компаундом, представляющим собой переокисленный битум с температурой размягчения Тразм=50-60°С, поступившим из верхней части окислительного реактора, подают полученную смесь с температурой не ниже 170°С в среднюю часть окислительного реактора под решетчатую тарелку, куда одновременно с сырьем подают воздушную массу в объеме до 160 м3/т сырья, при этом реакцию окисления в зоне первичного окисления ведут при температуре 215-230°С в течение 8-35 мин с последующим ее понижением до 190-210°С с получением битума, смешивают охлажденный до температуры 135 - 140°С полученный битум с расплавом серы в количестве до 10% от массы битума с последующей термостабилизацией при температуре 135-140°С в течение 60 мин, затем смешивают полученный сульфидный битум с жидкой стеариновой кислотой в количестве до 8% от массы битума с последующей термостабилизацией в течение не менее 240 мин с получением полисульфидного битума.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения и подготовки электродного пека, предназначенного для производства анодной массы, угольной и графитированной продукции, конструкционных углеграфитовых материалов, и может найти применение в коксохимической или нефтеперерабатывающей промышленности.

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 битумов нефтяных дорожных и может быть использовано в дорожной, строительной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу получения битумов нефтяных дорожных и может быть использовано в дорожной, строительной и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

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 получения битумно-полимерного вяжущего, которое может быть использовано при получении асфальтобетонов, гидроизоляционных покрытий, мастик и рулонных кровельных материалов для строительных работ.

Изобретение относится к области получения смесей для дорожного строительства и может быть использовано для получения органоминерального порошка для изготовления асфальтобетонных покрытий дорог.

Изобретение относится к области производства модифицированных битумов, в том числе полимерно-битумных вяжущих (ПБВ). Устройство для производства модифицированного битумного вяжущего содержит емкость со змеевиками масляного обогрева, термоизоляцией, облицовкой гальванизированными металлическими листами, люком, узлом подачи модифицирующих компонентов и смесителем с электроприводом в виде лопастного устройства в цилиндрическом внешнем корпусе с забором смеси битума и модификатора из верхних слоев и подачей в низ емкости, обогреваемые термомаслом входные и выходные циркуляционные трубы с шаровыми кранами, битумный фильтр, электронасос с инвертером и пассивный гидродинамический диспергатор, а также узел промывки диспергатора в составе емкости для промывочного масла и масляного насоса, связанных трубами с входом и выходом диспергатора через трехходовые краны с обеспечением промывки диспергатора потоком масла в направлении, противоположном направлению потока через диспергатор в цикле модификации битума.

Изобретение относится к битумной композиции и к способу ее получения. Битумная композиция содержит битум, первую добавку, содержащую по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира жирной кислоты, насыщенной или ненасыщенной, линейную или разветвленную, имеющую углеводородную цепь, содержащую от 4 до 36 атомов углерода, необязательно замещенную по меньшей мере одной гидроксильной группой, и вторую добавку, содержащую по меньшей мере один органический гелеобразователь.
Изобретение относится к получению битумно-резиновых композиций, используемых в дорожном строительстве в качестве вяжущих для асфальтобетонных смесей, в промышленном и гражданском строительстве для кровельных и гидроизоляционных работ.

Изобретение относится к составам мастик на основе битума, которые могут быть использованы в строительстве, например, для герметизации швов. Мастика содержит битум, кислоту ортофосфорную и полиизобутилен в виде вязкой клейкой жидкости с молекулярной массой ниже 50000 или измельченный на частицы до 1-2 мм каучукоподобный полиизобутилен с молекулярной массой 100000-200000 при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 51,5-56,7, кислота ортофосфорная - 0,3-0,5, полиизобутилен - 43,0-48,0.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к стабилизирующим добавкам, которые используются в асфальтобетонных смесях и могут найти применение при изготовлении дорожных покрытий при использовании щебеночно-мастичного асфальтобетона (ЩМА).

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.

Изобретение относится к области приготовления дорожных битумов путем окисления, может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и в промышленности строительных материалов.

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

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных дорог, площадок. Масса для дорожного покрытия содержит, мас. %: каменноугольный деготь 4,0-6,0; молотая негашеная известь 0,5-1,0; измельченный до порошкообразного состояния доломит 4,0-6,0; кварцевый песок 89,0-89,5. Технический результат – снижение пористости покрытия. 1 табл.
Наверх