Способ получения битума

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 973589 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 240778 (21) 2652560/23-04 с присоединением заявки Мо— (23) Приоритет—

Опубликовано 151182. Бюллетень М 42 (54)м Kn

С 10 С 3/04

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий ()УЙК 665.637. . 88 (088.8) Дата опубликования описания 151182 (72) Авторы изобретения,!

Г.Д.Ляхевич и А.Д.Рудковский

Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА

Изобретение относится к способам получения битумов с использованием процессов окисления и может быть использовано в нефтехимической промыаленности.

Известен способ получения битума с использованием прямогонного гудрона и кислых отходов нефтепереработки, В качестве сырья используют смесь, состоящую из 45-70% кислого и 3055% нефтяного гудронов. Процесс окисления проводят в течение 8 ч. В результате получают высокойлавкий битум, который используется как мягчитель резины(1), Недостатками указанного способа являются длительность и периодичность процесса, коррозия аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения битума путем смешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми до 200-300 С высококипящими нефтепродуктами, например прямогонным гудроном. Исходные реагенты смешивают в количестве, обеспечивающем отношение органической массы смеси к серной кислоте, содержащейся в отходах, 20:125. Реакционную смесь затем выдерживают в течение 1-5 мин. Образовавшуюся при этом гаэобитумную пену разрушают в испарителе путем .свободного увелиЭ чения объема реакционной смеси в

10-20 раз по отношению к объему прямогонного гудронаГ21.

Однако получающийся при этом би1 тум не обладает высоким качеством.

Кроме того, процессу свойственна повышенная степень корроэийности, сложность в технологии.

Цель изобретения — повышение ка чества битума и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения битума путем смешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами, введения в реакционную смесь инертного газа с температурой 2-600 С, удельным,расхоцокФ 0,5-100 л/мин кг, разрушения гаэобитумнсй пены введением в него холодного орошения и контактирования пены с твердой инертной поверхностью, имеющей 125-450 С, проведения о процесса при разнице температур реакционной массы и полученных при отстое реакционной массы жидких продуктов 8-65 С и последующего отделения газообразных и ниэкокипящих фракций от жидких продуктов под вакуумом.

973589 следую1

Ми о

Мск .

70

Предпочтительно в качестве инертного газа используют азот, углекислый газ, смесь азота и углекислого газа, водяной пар.

На чертеже показана принципиальная схема процесса. 5

Высококипящие нефтепродукты иэ ем,кости 1 насосом 2 через печь 3 подают с температурой 120-450оС через устройство 4 в реактор 5. Из мешалки б кислые отходы с температурой

20-90 С подают через диспергирующее устройство 7 в реактор 5 навстречу нефтепродуктам.

Реактор 5 колонного типа условно раэбива>от на 4 зоны. A - отстойная (кубовая),.Б — реакционная, В гашения пены, à — сепарационная.

Инертный гаэ с температурой 2-600 С о через маточник 8 подают в реакционную зону реактора 5. Удельный расход инертного газа 0,05-100 л/мин+кг.

Образующуюся газобитумную пену разрушают частично эа счет подачи холодпогo орошения насосом 9 через теплообменник 10 в маточник 11, а также посредством устройства 12, 25 в который подают теплоноситель. Температура твердой инертной поверхности при этом 125-450 С. В сепарационной части происходит отделение битумных частиц. Сверху реактора 5 паро- З0 газовую фазу и инертный газ через парциальный конденсатор-холодильник 13 направляют в емкость 14 жидких продуктов окисления, где последние накапливают, подвергают защела- 35 чиванию и откачивают. Несконденсировавшиеся пары и газы удаляют вакуумсоздающим устройством 15. С отстойной зоны реактора 5 битум направляют в теплообменник 16 с паровым пространством, который соединяется через ем,кость 14 с вакуумустройством 15. ,Вследствие создания вакуума в теплообменнике 16 над паровым пространством из продуктов эффективно удаляют сернистый гаэ и низкокипящие фракции, которые через обратный клапан 17 емкость 14 удаляют вакуумустройством

15. Остаточное давление в теплоотстойнике 16 5-750 мм рт.ст. ,Полученный битум отводят с установки по линии 18.

Жидкие продукты окисления из емкости 14 отводят по линии 19. !

Фи з ико-химическая харак теристик а кислых отходов приведена в табл.1.

Физико-химическая характеристика высококипящих нефтепродуктов приведена в табл.2.

Отношение органической массы к содержанию серной кислоты и ее производным, определяемое коэффициентом 1о, составляет в предлагаемом способе величину 0,1-80.

Коэффициент р определяется щим образом.

СФНП I.c иск 0 01 СъЬС + ,ю «»

0 01 (СН,.+ ск (>>- — 7

М

Мск где С „„ — количество высококипящего нефтепродукта, мас.ч., Cêã0ск количество кислого гудро на, обработанной серной кислоты, мас.ч.;

Снф „Н ОС вЂ” содержание соответственно ск серной кислоты, воды, сульфокислот в кислом гудроне, мас.Ъ;

М вЂ” молекулярные массы соотНфо1

4 ветственно серыоф кислоты, сульфокислот.

Пример. Кислый гудрон производства сульфонатных присадок диспергируют в поток гудрона (фракция выше. 450 С), нагретого до 256 С (смеси равно 8,9 ). Одновременно в реакционную массу, имеющую температуру 248 С, подают 40 л/мин ° кг азота с температурой 60 С и отделяют продукт от реакционной массы при темпео ратурном градиенте процесса 24 С.

Полученный отстаиванием продукт вакуумируют при 560 мм рт.ст.,в тече ние 40 с. На гаэобитумную пену подают орошение плотностью 0,05 м /м с, 3

Температура теплоносителя, обогревающего твердую инертную поверхность для разрушения газобитумной пены, составляет 270оС. В качестве теплоносителя используют перегретый водяной пар.

Выход и физико-химическая характеристика битума:

Выход, мас.Ъ 82,4

Температура,"С размягчения по КиШ хрупкости по

Фраасу 17 вспышки 254

Интервал пластичности, С

Растяжимость при 25 С, см 81

Глубина проникания иглы при 25 С (100 г, 5 с) при 0 С (200 r, 60 =) 21 в остаток после 5 ч, 160оС,Ъ от первоначальной 93

Сцепление с мрамором Выдерживает

Содержание водорастворимых соединений 0,08

Групповой химический состав, мас.Ъ

973589 гидрок сильных, -ОН карбониль.ных, -С-О

9,3

21,6

2,4

9,9

9,2

12,4

22

24,7

5 В табл.З представлены условия проведения способа с использованием различного вида сырья, а также данные по качеству полученных битумов °

Коррозии верхней части реактора

36 и другого оборудования по линии парогазовой фазы не наблюдается ввиду разбавления фазы инертным газом.

Таким образом, предлагаемый способ

1 обеспечивает получение качественных дорожных и строительных битумов. Таблица 1

1,3

24,7

Кислые гудроны процессов очистки масел цилиндрового производства сульфонатных присадок парафинов индустриального трансформаторного

Показатели

Плотность при 20 С, г/см 1,3356

1,7271

Вязкость при 60 С о по вискозиметру с отверстиями диаметром 5 мм по

ГОСТ 11503-65, с

583 16 1625

1296

Компонентный состав кислых отходов, мас.Ъ серная кислота

80,2

87,1

26,5

36,3 83,4

40,5

3,5 4,6 8,9

4,3

2,0

2,1 вода органическая масса

" 16,3

8,6

71,5

7,7

59,1

57,4

Групповой химический состав органической массы, мас.Ъ

33,0

53,1 45,4

39,5

62,0

48,7 смолисто-масляные смолисто-асфальтовые

2,3

4.,2 1,3 1,2

0,7 1,4 0,3

7,4

7,3

30,2

1,3 сложные кислые эфиры 0,2

2,9 2,6 0,4

4,3

1,6 карбоновые кислоты сульфокислоты

28,0

39,1 49,3 65,1

25,0

42,1 из них растворимые в воде

9,3 10,6

12,4

60,8

8,2

5,6

В нефтяной фракции

250-350 С

29,8 38,7

4,3

15,6

36,5 16,8 метано-нафтеновые циклические ароматические монобиполисмолы асфальтены

Содержание кислородсодержаи их функциональных групп, мл КОН/r карбоксильных, -СООН сложноэфирных,-COQR

1, 6614 1, 3134 1, 6963 1,2983

Отработан ная серная кислота процесса сернокислотного алкилирования

973589

Т а б л и ц а 2

Фракции, С

Показатели выше 450 (прямогонный гудрон) 350-550

0,9703

1,5691

О, 9884

1,5978

28,5

229

Температура вспышки, С

236 .

Фракционный состав, С о

353

457 н. к.

50 Ъ выкипает

464

564

552

Как

1,91

1,58

Содержание серы, мас.Ъ

: 38,1, 24,3 циклические ароматические мо11,5

10,4

11,4

16,0

24,1

16,2 поли28,6

11,2 смолы

8,2 асфальтены

Таблица 3 парафинов индустриального масла суль наты прис док цилиндрового масла

Показатели

1. Высококипящий нефтепродукт — фракция, выкипающая выше 450 С (гудрон ромашинской нефти) показатель

Температура,ОС

8,4 высококипящего нефтепродукта

254 256

218 245

271

238

309

142

224

258

293 реакционной массы

135 продукта (отстойная зона) 311

263 274

252

272

200

Плотность при 20О С, г/см

1о Показатель преломления, и

l) Температура размягчения по, KHIII С

Групповой химический состав, мас.Ъ метано-нафтеновые

Кислые гудроны образующиеся в производстве трансформаторного масла

9,5 16,3 12,6 80 4,5

Ятработанная серная кислота процесса сернокислотного алкилирования

973589 .Продолжение табл.3

Кислые гудроны,обраэуюциеся в производстве пара(финов Показатели теплоносителя для разрушения гаэобитумной пены инертного газа при вводе в реакционную смесь

26

2 131

600

45 29 8 . 37

1

Инертный газ

Азот

Азот и СО

Азот и СО

Азот

50

100

0,5

1,5

Плотность орошения, мЭУM с

0,08

0,03 0,08 0,08 0,03 0,05

Время удаления сернистого газа и низкокипящих паров из продукта, с

37

42 53

320

Остаточное давление над парогазовым пространством продукта, мм рт.ст.

504

750 293

5 419 468

Выход и физико-химическая характеристика битумов

90,2 89,5

84,1

85,7 81,3

86,4

109

47 50

-20 -18

235 238

-25

-16

241

259

273

227

Интервал пластичности, С о

Растяжимость при 25оС, см

107

2,5

67 68

89 62

74

4,5

18

284

124 83

41 28

19 в остаток после прогрева 5 ч, 160 С, % от первоначальной

98

78 89

Выдерживает

I

Сцепление с мрамором

Содержание водорастворимых соединений, мас.%

0,15 0,01 0,01

0,1 0,08

0,05

Температурный градиент процесса,о С

Удельный расход инертного газа, л/мин ° кг

Выход бутима, мас.%

Температура, C размягчения по КиЫ хрупкости по Фраасу вспышки

Глубина проникания иглы при 25 С (100 r, 5 c) при 0 С (200 r, 60 c) цилиндрового масла трансформаторного масла индустiðèàëüного масла

Водяной пар сульфонатных присадок

Отработанная серная кислота процесса сернокислотного алкилирования

973589

Продолжение табл.3

Кислые гудроны, образующиеся в производстве сульфонатных присадок индустриального масла цилиндроаого масла

Показатели

Растворимость в бензоле, мас.%

99,9

99,9 99,9

99,9

99,8

99,9

23,7

10,9

20,7

9,9

22,3

10,7

21,7

10,4

19,4

8,0 .

20,8

8,4

8,4

8,3 би10,1

8,2

14,0 8,6

9,1 поли21,7

16,6

20,8

32,6 смолы

19,6

38,2 асфальтены

Содержание кислородсодержащих функциональных групп,мл

K0H/г карбоксильных, -СООН

0,37

0,98 0,87

0,96

0,23

0,35 сложноэфирных -COOR 22, 91 22, 96 21, 75 14, 85 19, 51

17,49

7,12 гидроксильных, -OH 8,76 8,84 7,98 1,26

3,43

1 карбонильных, аС О 3,49 3,51 3,45 4,02

3,42

2,09

Высококипящий нефтепродукт — фракция

350 550оС

16,3

0,1

14,9 6 5 19,2

4,7

Показатель

Температура, С высококипящего нефтепродукта 180

298 241 269

251

280 224

120 реакционной массы

288 256 267 продукта(отстойная зона) 185 теплоносителя для разрушения газобитумной пены

284

267 301

2 124

450 263

125 инертного газа при вводе в реакционную смесь 600

28

Температурный градиент процесса, о С

8 32

48 23

Азот Водя- Азот Азот ной и СО и СО пар

И нерт ный газ

Азот и СС

СО, групповой химический состав, мас.Ъ метано-нафтеновые циклические ароматические моно12,9

23,0

25,1 трансформатврного масла

9,8 9,0

13,4 12,3

20,2 22,0

23,6 24,6

257 260

212 248

260 271

Отработанная серная кислота процесса сернокис. лотного алкилирования

973589

Продолжение табл. 3

Кислые гудроны, образующиеся в производстве цилиндрового масла

Г парафинов индустриального масла трансформаторного масла

Показатели

30 100 50

0,5

0,1

0,03

12

40 59

320

5 524 560

605

750 485

Выход и физико-химическая характеристика битумов

59,8

88,6 84,5 86,1

91,4 89,7

45 49

-27 -25

252 249

-27

-10

229

250

74

94.70

72. 53

126

183 126

130

29

49 35 при 0 С (200 r 60 с) 34

18 в остаток после прогрева

5 г, 160 С, % от первоначальной

67 72

Выдерживает

86

82

Сцепление с мрамором

0,15 0,1 0,08 0,05 0,03 0,08,Групповой химический состав, мас.% °

27,0

27,2 26,9

30,1 27,.4

16,4 метано-нафтеновые циклические ароматические

9,4

9,7 9,6

10,2 9,4

9,8 монобиполи17,3 16,8

15,1 14,9

16,3

16,1

16,9

15,7

14,5

12,4

15,2

Удельный расход инертного газа, л/мин кг

Плотность орошения, м /М с

Время удаления сернистого газа и низкокипящих паров из продукта, с

Остаточное давление над парогазовым пространством, мм рт.ст.

Выход битума мас.%

TeMneparypa C размягчения по КиШ хрупкости по Фраасу вспышки о

Материал пластичности, С

Растяжимость при 25 С, см

Глубина проникания иглы при 25 С (100 г, 5 с) Содержание водорастворимых соединений, мас.%

0,1 0,08 0,03 0,05

43 47

-27 -26

242 247

70 73

69 72

Отработанная серная кислота процесса сернокислотного алкилирования

973589

Продолжение табл. 3

Отработанная серная кислота процесса сернокис- лотного алкилирования

Кислые гудроны,образующиеся в производстве трансформат орного масла цилиндрового масла сульфонатных присадок парафинов индуст риального масла

Показатели !

24,3

10,4 13,4

16,9 18,1

12,9

12,2

13,7 смолы

24,2 асфальтены

17,7

12,8

19,1

0,87 0,72

1 12

0,51

0,96

0,73

19, 72

22, 92 20, 45 14, 85 22,05

23,15 гидроксильных. -ОН

9,14

4,13 8,33

8,15 8,91

3,06 2,34

6,14

3,59

2,98

2,02

3,02 карбоксильных, =С=О

Формула изобретения

1. Способ получения битума путем смешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами, получения реакционH0A MBccbl H газобитумной пены, следующего ее разрушения, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества битума и упроще-. ния процесса, в - реакционную массу .подают инертный газ с температурой

2-600 С, удельным расходом 0,05100 л/мин кг, разрушение пены проводят введением в него холодного орошения и контактированием пены с твердой инертной поверхностью, имеющей 125-.

450 С, процесс проводят при разнице 45

Содержание кислородсодержащих функциональных групп, мл KOH/ã карбоксильных, -СООН сложноэфирных, -COO/ температур реакционной массы и полученных при отстое реакционной массы . жидких продуктов 8-65 С с последующим отделением газообразных и низкокипящих фракций от жидких продуктов под вакуумом.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, в качестве инертного газа используют азот, углекислый гаэ, смесь азота и угпекислого газа, водяной пар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторсоке свидетельство СССР

Р 226762, кл. С 08 L 9/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 414186, кл. С 10 С 3/04, 1972 (прототип).