СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСТАТКОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ Российский патент 1996 года по МПК C10C3/02 

Изобретение относится к химической и нефтехимической промышленности, в частности, к способам переработки высокомолекулярных остатков нефтепереработки, а именно: нефтяных асфальтенов.

Высокомолекулярные остатки нефтепереработки находят применение в качестве сырья для битуминозных материалов, использующихся в строительстве для дорожных покрытий. Однако для более квалифицированного их использования требуется их химическая переработка. Так, известен способ переработки асфальта деасфальтизации гудрона пропаном [1] предусматривающий смешение его с технической серной кислотой и кубовыми остатками производства изопрена, получаемыми при производстве изопрена формальдегидным способом на стадии ректификации возвратного диметилдиоксана, в течение 30-90 минут при нагревании до 90-110^oС (прототип). Продукт переработки АСМОЛ обладает свойствами полупроводника.

Известный способ, однако, неэффективен для переработки более конденсированных высокомолекулярных соединений нефти, чем асфальт, который состоит из асфальтенов лишь на 40-60%
Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности способа для переработки асфальтобетонов, которые полностью состоят из высокомолекулярных полициклических веществ с разветвленной системой сопряжения.

Поставленная цель достигается тем, что нефтяные асфальтены смешивают с технической серной кислотой и кубовыми остатками производства изопрена формальдегидным способом на стадии ректификации возвратного диметилдиоксана в течение 120-180 минут при нагревании до 180-200^oС при следующем соотношении компонентов, мас.

нефтяные асфальтены 78-82
техническая серная кислота 8-12
кубовые остатки производства изопрена формальдегидным способом на стадии ректификации возвратного диметилдиоксана 10-12
При переработке асфальтенов по предлагаемому способу образуется твердо-хрупкий продукт черно-коричневого цвета с более высокой степенью конденсации вещества, чем по прототипу. Продукт, названный условно асфальтеном, оказался по своим свойствам модификатором вторичного полиэтилена (ВПЭ) и теплоэлектроизолятором.

Способ осуществляют следующей последовательностью операций.

Балансовое количество кубового остатка производства изопрена закачивают в реактор-мешалку, затем засыпают нефтяные асфальтены и закачивают техническую серную кислоту. Реакционную смесь нагревают в течение 120-180 минут при температуре 180-200^oС. Полученный продукт охлаждают до температуры 80-100^oС и засыпают в тару.

Для экспериментального обоснования способа проведен ряд опытов с различным соотношением компонентов и при различных температурах и продолжительности смешения.

Асфальтены получены из обезвоженной пластовой нефти осаждением предельными углеводородами. Их характеристики следующие:
плотность, г/см³ 1,05
молекулярная масса 1500
коксуемость по Конрадсону, мас. 60
растворимость в бензоле, мас. 100
концентрация парамагнитных 3 центров, сп./см 1,5•10¹⁹
температура начала разложения, град. С 210
Характеристики использованных кубовых остатков производства изопрена:
плотность при 20^oС, г/см 0,920-1,00
кинетическая вязкость при 20^oС 15-20
содержание диметилдиоксанов, мас. 1-8
содержание димеров-тримеров изопрена, мас. 10-20
фракционный состав:
начало кипения,^oС 197
отгон 10% 262
50% 313
90% 360
конец кипения,^oС 380
Пример. Балансовые количества асфальтенов, технической серной кислоты и кубовых остатков производства изопрена в соотношении по массе соответственно 82: 8: 10 (пример 9, табл. 1) загружают в реактор-мешалку и перемешивают в течение 120 минут при 180^oС. Полученный продукт охлаждают до 80^oС и выгружают в тару. Асфальтенол имеет температуру начала плавления 182^oС, температуру размягчения 192^oС, температуру начала разложения 210^oС. Потеря массы продукта при нагреве составила 1,5%
Результаты остальных опытов по переработке нефтяных асфальтенов представлены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, увеличение концентрации серной кислоты выше верхнего заявленного предела приводит к получению неоднородной зернистой массы с включением жидкости. Недостаток серной кислоты, так же, как и недостаток асфальтена, приводит к получению полутвердого продукта, т.к. серная кислота является не только сульфирующим агентом, но и катализатором процесса конденсации непредельных и ароматических соединений в составе смол и асфальтенов.

Нагрев свыше 200^oС приводит к термодеструкции сырья и продуктов. Снижение температуры <180^oС и сокращение времени процесса <120 минут приводит к получению полутвердой неоднородной массы.

Свойства продуктов, полученных предлагаемым способом и способом-прототипом, представлены, в табл.2.

Из табл.2 видно, что продукт переработки асфальтенов предлагаемым способом по сравнению с прототипом имеет более высокую молекулярную массу и более высокие показатели температуры размягчения и коксуемости. В отличие от прототипа, продукт переработки является электроизолятором и так же, как прототип, является теплоизолятором.

Экспериментально установлено, что асфальтенол является модификатором вторичного полиэтилена: он улучшает показатели прочности при растяжении и относительного удлинения ВПЭ-пленки, причем с увеличением времени облучения механические свойства пленки, модифицированной асфальтенолом, не ухудшаются (табл. 3).

Учитывая дефицитность полимерных модификаторов, закупаемых за рубежом, следует признать ценность найденных свойств асфальтенола.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет перерабатывать нефтяные асфальтены с получением полезного продукта со свойствами модификатора вторичного полиэтилена и теплоэлектроизолятора. Техническое решение промышленно применимо, так как используются отходы производств и доступное оборудование.

Использование: нефтехимия. Сущность: нефтяные асфальтены смешивают с технической серной кислотой и кубовыми остатками стадии ректификации возвратного диметилдиоксана процесса получения изопрена разложением диметилдиоксана при 180-200^oС в течение 120-180 минут. Смешение проводят при соотношении, % мас.: нефтяные асфальтены 78-82,0; кубовые остатки 10-12; техническая серная кислота - остальное. 3 табл.

Способ переработки высокомолекулярных остатков нефтепереработки путем их смешения с технической серной кислотой и кубовыми остатками стадии ректификации возвратного диметилдиоксана процесса получения изопрена разложением диметилдиоксана при нагревании в течение определенного времени, отличающийся тем, что в качестве сырья используют нефтяные асфальтены, смешение проводят при следующем соотношении компонентов, мас.

Нефтяные асфальтены 78 82
Кубовые остатки 10 12
Техническая серная кислота Остальное
и нагрев проводят при 180 200^oС в течение 120 180 мин.