СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННОГО БИТУМА Российский патент 1999 года по МПК C10C3/04 

Изобретение относится к области производства нефтяных битумов и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности при получении окисленного битума путем окисления при повышенной температуре нефтяных остатков кислородом воздуха.

Уровень техники заключается в следующем.

Известен способ получения окисленных битумов путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки. Окисление осуществляют при 176-350^oC и расходе воздуха 1,76-21,12 л/мин на 1 кг сырья в течение 3-24 часов.

Однако этот способ характеризуется рядом недостатков, а именно повышенными временем окисления, расходом воздуха, температурой ведения процесса (Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973, с. 111-136).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения битума путем окисления нефтяного остатка (мазута) кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии органической добавки высококипящего побочного продукта производства изопрена из изобутилена и формальдегида со стадии синтеза диметилдиоксана. Количество вводимой добавки составляет 0,5-7 мас.% на окисляемую смесь. Использование указанной добавки позволяет на 10-20 мас.% повысить выход битума и с 5 до 4 часов сократить продолжительность окисления (А.с. СССР N 1151570. МКИ 5 C 10 C 3/04. Способ получения битума. 1983).

Однако данный способ характеризуется недостаточной степенью воздействия углеводородной добавки на процесс окисления нефтяных остаточных продуктов, что выражается в повышенном расходе добавки, вводимой в сырье, повышенном расходе воздуха на окисление, низкой пластичности получаемого битума (резко снижается его пенетрация при увеличении содержания добавки в сырье).

Сущность изобретения заключается в следующем.

Изобретение направлено на решение задачи - повышение технико-экономических показателей процесса (снижение времени окисления, снижение расхода воздуха, снижение температуры окисления, снижение содержания кислорода в отходящих газах окисления) и улучшение качества получаемого битума (повышение его пластичности, повышение индекса пенетрации, понижение температуры хрупкости по Фраасу).

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат заключается в повышении степени воздействия добавки на процесс окисления нефтяных остатков кислородом воздуха при повышенной температуре.

Существенные признаки заявляемого технического решения.

Проведение окисления нефтяных остатков, содержащих органические добавки, кислородом воздуха при повышенной температуре.

Отличительные признаки.

В исходное сырье, перед продувкой воздуха добавляют поверхностно-активное вещество - "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, в количестве 0,01-0,1 мас.% на сырье. "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, - аморфное парафинообразное вещество всех оттенков от белого до светло-желтого цвета. Плотность при 70^oC - 811 кг/м³. Температура кипения при давлении 666,6 Па 115-285^oC. Температура затвердевания - 33-38^oC. Применяется в качестве диспергатора кальциевых солей, деэмульгатора обратных эмульсий, флотореагента-собирателя, ингибитора коррозии (Поверхностно-активные вещества: Справочник, Абрамзон А.А. и др. Л.: Химия, 1979, с. 290-295).

Согласно предлагаемому способу получение окисленного битума проводят в окислительной колонне, снабженной маточником для равномерного распределения воздушного потока. Необходимую температуру в колонне поддерживают при помощи электропечи с регулятором. Расход воздуха от компрессора измеряют ротаметром. Перед началом окисления в сырье вводят поверхностно-активное вещество "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1MH₂, где n = 17-20 в количестве 0,01-0,1 мас.% на сырье.

После проведения процесса окисления отключают подачу воздуха. Качество полученного битума оценивают по температуре размягчения по КиШ, пенетрации, индексу пенетрации, дуктильности, температуре хрупкости по Фраасу. Содержание кислорода в отходящих газах окисления определяют при помощи хроматографа, снабженного детектором по теплопроводности.

Сущность предлагаемого способа получения окисленного битума иллюстрируется примерами.

Пример 1 (сравн.)
Окисление нефтяного остаточного сырья (гудрон+асфальт при массовом соотношении 80:20) проводят в окислительной колонне объемом 500 мл кислородом воздуха при температуре 250^oC. Объем окисляемого сырья 400 мл. Расход воздуха составляет 1,5 л/мин. Продолжительность окисления равняется 240 минутам. После проведения процесса полученный битум анализировали с определением температуры размягчения по КиШ пенетрации, индекса пенетрации, дуктильности, температуры хрупкости по Фраасу. В отходящих газах окисления определяли содержание кислорода.

Результаты проведения процесса приведены в табл. 1 и 2 (см. в конце описания).

Пример 2.

В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья проводят в присутствии ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, в количестве 0,005; 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,1; 0,2 мас.% на сырье.

Пример 3.

В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, не содержащего ПАВ и содержащего 0,05 мас.% ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, проводят в течение: 210, 225, 240 минут.

Пример 4.

В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, не содержащего ПАВ и содержащего 0,05 мас.% ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n=17-20, проводят воздухом, расход которого составлял: 1,2; 1,3; 1,5 л/мин.

Пример 5.

В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, не содержащего ПАВ и содержащего 0,05 мас.% ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, проводят при температуре: 230, 240, 250^oC.

Как видно из табл. 1, расход вводимой углеводородной добавки, требуемые время окисления и температура, расход воздуха ниже, а качество получаемого битума выше (температура размягчения, пенетрация, индекс пенетрации, дуктильность, температура хрупкости по Фраасу), а содержание кислорода в отходящих газах окисления ниже при введении в исходное сырье ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20 в количестве 0,01-0,1 мас.% на сырье.

Количественные пределы использования ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, определяют тем, что при добавлении его в сырье в количествах менее 0,01 мас.% на сырье, оно практически не оказывает влияния на процесс окисления нефтяного остаточного сырья, а в количествах более 0,1 мас.% не дают дополнительного положительного эффекта, кроме того, это экономически не выгодно, т.к. приводит к перерасходу реагента.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения окисленного битума окислением нефтяного остаточного сырья, содержащего ПАВ "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17-20, в количестве 0,01-0,1 мас.% на сырье обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ в сырье):
снижение расхода добавки в 10 раз;
снижение времени окисления на 30 минут (с 240 до 210 минут) при лучшем качестве получаемого битума;
снижение расхода воздуха на окисление на 20% при лучшем качестве получаемого битума;
понижение требуемой температуры окисления на 10^oC (с 250 до 240^oC) при лучшем качестве получаемого битума;
снижение на 40-50% содержания кислорода в отходящих газах окисления;
повышение пластичности битума (выше пенетрация при той же температуре размягчения по КиШ на 16-23%);
повышение индекса пенетрации битума на 26-38% при той же температуре размягчения по КиШ;
повышение растяжимости битума на 19-34% при той же температуре размягчения по КиШ;
понижение температуры хрупкости битума по Фраасу на 3-10^oC при той же или более высокой температуре размягчения по КиШ.

Изобретение относится к области производства нефтяных битумов и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности. Согласно предлагаемому методу воздух продувают при повышенной температуре через нефтяной остаток, содержащий органическую добавку, в качестве которой используют поверхностно-активное вещество - "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы CnH_2n+1NH₂, где n = 17 - 20, в количестве 0,01 - 0,1 мас. % на сырье. Использование изобретения позволяет при оптимальном количестве ПАВ в сырье снизить в 10 раз расход углеводородной добавки, снизить на 30 мин (с 240 до 210 мин) время окисления при лучшем качестве получаемого битума, снизить на 20% расход воздуха на окисление при лучшем качестве получаемого битума, понизить требуемую температуру окисления на 10^oC при лучшем качестве получаемого битума, снизить на 40 - 50% содержание кислорода в отходящих газах окисления, поднять на 16 - 23% пенетрацию битума при той же температуре размягчения по КиШ, повысить индекс пенетрации битума на 26 - 38% при той же температуре размягчения по КиШ, повысить растяжимость битума на 19 - 34% при той же температуре размягчения по КиШ, понизить температуру хрупкости битума по Фраасу на 3 - 10^oC при той же или более высокой температуре размягчения по КиШ. 2 табл.

Способ получения окисленного битума путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки, содержащие органические добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки к сырью используют поверхностно-активное вещество "Амины алифатические", первичные дистиллированные, общей формулы C_nH_2n+1NH₂, где n = 17 - 20 в количестве 0,01 - 0,1 мас. % на сырье.