КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПРОПИТКИ ШПАЛ Российский патент 2008 года по МПК B27K3/50 B27K3/34 

Изобретение относится к составам нефтяных антисептических композиций на основе фракций процессов вторичной переработки нефти и может быть использовано для пропитки деревянных шпал, брусьев и других изделий из древесины.

Известно, что деревянные шпалы и брусья, использующиеся при устройстве железнодорожных путей, быстро разрушаются под воздействием атмосферных условий и микроорганизмов, что приводит к значительным затратам на ремонт железнодорожных путей. Для предотвращения разрушения, увеличения срока службы деревянных шпал и брусьев их пропитывают специальными антисептическими жидкостями, которые должны обладать высокими биозащитными свойствами, низкой токсичностью и определенными физико-химическими характеристиками: низкой температурой застывания и вязкостью для обеспечения оптимального поглощения антисептической жидкости древесиной, и высокой температурой вспышки для обеспечения пожаробезопасности производства.

На протяжении длительного периода для пропитки шпал и брусьев применяли каменноугольное пропиточное масло (Л.В.Долматов, И.Е.Кутуков. Новые продукты углубленной переработки нефти. Химия и технология топлив и масел. 2004, №3, с.19). Главным недостатком данной антисептической жидкости является ее высокая токсичность (второй класс опасности).

В настоящее время проводятся разработки по подбору рецептур антисептических композиций для пропитки древесины на основе продуктов нефтепереработки и нефтехимии.

Известны варианты составов антисептической жидкости (патент RU 2224644, 2004), содержащих в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойлей каталитического крекинга остаточную фракцию каталитического крекинга и органический депрессатор, в качестве которого используют мазут, гудрон, крекинг-остаток, остаток смолы пиролиза, асфальт процесса деасфальтизации, «затемненную» фракцию, полученную в процессе вакуумной перегонки мазута.

Недостатками предлагаемых вариантов состава антисептической нефтяной жидкости являются неудовлетворительные физико-химические характеристики ряда смесей: низкая температура вспышки, высокая вязкость и температура застывания.

Известные варианты составов антисептических нефтяных жидкостей (Патент RU 2240228, 2003) содержат в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойля каталитического крекинга фракцию тяжелого газойля термического крекинга, выкипающую в пределах 180-430°С и крекинг-остаток с температурой начала кипения 250-280°С в качестве депрессорной присадки.

Недостатками данного технического решения является дефицитность компонента - фракции тяжелого газойля термического крекинга - в связи с консервацией установок термического крекинга на многих нефтеперерабатывающих предприятиях, высокий расход нефтяного антисептика на пропитку древесины.

Прототипом предлагаемого изобретения является пропиточная жидкость всесезонная ПЖВ (Патент RU 2084335, 1997), содержащая в своем составе фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, выкипающую в пределах 200-460°С, образующуюся при коксовании дистиллятного крекинг-остатка, и депрессорную присадку, в качестве которой используют дистиллятный крекинг-остаток.

Недостатками данного технического решения являются высокая вязкость и низкие пропиточные свойства предлагаемого состава, дефицитность компонента - дистиллятного крекинг-остатка и соответственно фракции тяжелого газойля, полученной в процессе его коксования.

Технической задачей изобретения является:

- разработка состава композиции для пропитки шпал на базе продуктов нефтепереработки, обладающей высокими эксплуатационными характеристиками, биозащитным действием и низкой токсичностью;

- расширение ассортимента антисептических нефтяных жидкостей улучшенного качества и сырьевой базы для их производства.

Технический результат, достижение которого обеспечивает реализация заявляемого изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных и биозащитных свойств композиции для пропитки шпал, расширении ассортимента антисептических нефтяных жидкостей и сырьевой базы для их производства.

Указанный технический результат достигают включением в состав композиции для пропитки шпал следующих компонентов, мас.%:

тяжелый остаток (ТО), выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С - 75-95;

тяжелый газойль замедленного коксования (ТГЗК), полученный в процессе замедленного коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смеси с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смеси с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ), с температурой вспышки не ниже 110°С - 5-25.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что общим является использование в предлагаемых составах антисептических нефтяных жидкостей фракции тяжелого газойля замедленного коксования.

Отличиями от известного технического решения является использование в составе композиции для пропитки шпал ТО, выкипающего в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующегося в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С, а также сырье для процесса замедленного коксования, в случае предлагаемого изобретения - гудрон установки вакуумной дистилляции мазута либо его смесь с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смесь с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смесь с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ).

Эффективность предлагаемого состава композиции для пропитки шпал подтверждена лабораторными исследованиями.

В качестве компонентов для приготовления композиции для пропитки шпал используют нефтепродукты, полученные на установках НПЗ ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» следующим образом.

Прямогонный мазут, полученный путем разделения нефти в ректификационной атмосферной колонне на «сумму светлых» фракций и фракцию мазута, выкипающую выше 350°С, подвергают вакуумной дистилляции с получением вакуумного газойля (фр. 270-560°С) и гудрона (фр. выше 560°С), который как отдельно, так и в смеси с ТГКК, ТПС и ЭСОМ подвергают процессу замедленного коксования с получением тяжелого газойля замедленного коксования (фр. 260-470°С) с температурой вспышки не менее 100°С.

Смесь ловушечных нефтепродуктов, выкипающую в пределах 60-500°С и полученную путем смешения ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, подвергают атмосферной ректификации с получением бензина-отгона, промежуточной фракции и тяжелого остатка (фр. 190-500°С).

Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктов, в результате перегонки которой образуется тяжелый остаток, используемый в составе композиции для пропитки шпал, приведены в таблице 1.

Ловушечные нефтепродукты дренажных вод товарных продуктов, таких как топливо реактивное, топливо дизельное; сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел; сточных вод товарно-сырьевых парков автомобильных бензинов образуются в результате отстаивания до остаточного содержания воды и мехпримесей 0,1 мас.% в цехе по локальной очистке сточных вод и оборотного водоснабжения.

Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования образуется в результате прогрева реакторов отходящими нефтепродуктами пропарки водяным паром коксовых камер при охлаждении коксового пирога и дальнейшего отстаивания от воды.

Таблица 1
Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктовНаименование показателейСуммарный ловушечный нефтепродуктКомпоненты, образующие суммарный ловушечный нефтепродукт  123456789Плотность при 20°С, кг/м³770-875825760733944831864705902860Фракционный состав, °СНК60-8014055100923722737168140 10%100-1201661101901335826658332252 50%140-1802151473563308432184399330 90%330-420390335433393127377127480355 КК430-500450385468395160416160500372Выход фр. до 360°С, об.%75-9584901005270731001996Содержание компонентов в смесевом ловушечном нефтепродукте, мас.%5,0-20,015,0-60,01,0-7,00,1-0,85,0-11,00,1-0,81,0-3,00,01-0,2010,0-30,01. Ловушечный нефтепродукт, полученный после отстаивания дренажных вод товарных продуктов.2. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел.3. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод товарно-сырьевых парков.4. Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования.5. Ловушечный нефтепродукт производства масел.6. Отработанные нефтесодержащие продукты.7. Газовый конденсат.8. «Черный соляр» битумной установки.9. Утяжеленный компонент дизельного топлива установок первичной переработки нефти.

Ловушечный нефтепродукт производства масел образуется в процессе стабилизации продуктов гидродепарафинизации масляных фракций.

Отработанные нефтесодержащие продукты поступают на смешения с другими компонентами ловушечного нефтепродукта с установок первичной переработки сернистой нефти и каталитического крекинга, где используются в качестве жидкостей для уплотнения насосов и рабочего тела гидроциркуляционных вакуумсоздающих систем.

Газовый конденсат образуется на стадии сепарации сбросных газов производств НПЗ и завода масел при их утилизации.

«Черный соляр» образуется в результате конденсации из газовой фазы производства окисленного битума.

Утяжеленный компонент дизельного топлива выделяется нижним (последним перед кубом) стриппингом атмосферной колонны (К-2) первичной переработки нефти.

Физико-химические свойства компонентов, используемых для приготовления композиции для пропитки шпал, приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2
Физико-химические свойства тяжелого остатка (ТО) от перегонки
смеси ловушечных нефтепродуктов.ПоказателиТОДата01.09.200702.09.200705.09.200706.09.200719.09.200720.09.200724.09.200725.09.200726.09.2007123456789101. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м³0,8660,8670,8830,8910,8770,8760,8910,8820,8812. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С начало кипения19118817818919617818819818210% (об.)24222524425624424021226924550 % (об.)31834530830129931831232530990 % (об.)437444452444422423436466405Конец кипения499489498488499500456488499123456789103. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С1031081061061121041321101104. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм²/с3,913,823,612,392,442,742,592,553,165. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С-4-3-6-14-40- 18-22-26. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %0,030,030,030,030,030,030,030,030,03

Таблица 3
Физико-химические свойства тяжелого газойля замедленного коксованияПоказателиТГЗК1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м³923-9302. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С, начало кипения255-26410% (об.)301-32250% (об.)366-37190% (об.)399-409Конец кипения401-4443. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С154-1744. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм²/с2,8-3,75. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С+14-+186. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %Отсутствие

1. Образцы композиции для пропитки шпал получают путем смешения тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов (ТО) и тяжелого газойля замедленного коксования (ТГЗК) в различном соотношении и анализируют по показателям, нормируемым в ТУ 0258-126-00148636-2002 «Жидкость для пропитки шпал ЖТК», результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4
Характеристика образцов композиции для пропитки шпалПоказателиНорма по ТУ 0258-126-00148636-2002Компоненты, мас.%ПрототипТО-90; ТГЗК-10ТО-85; ТГЗК-15ТО-80; ТГЗК-20ТО-75; ТГЗК-251234567Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм²/сНе более 5,05-5,23,94,04,04,0Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °СНе ниже 95120-125135140142145Температура застывания по ГОСТ 20287, °СНе выше минус 2-1 до -24-10-10-8-6Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %Не более 0,5-ОтсутствиеОтсутствиеОтсутствиеОтсутствие

Сравнительный анализ результатов испытаний, приведенных в таблице 3, позволяет сделать вывод об улучшении основных эксплуатационных характеристик предлагаемой композиции для пропитки шпал по сравнению с прототипом: снижении вязкости за счет использования в составе композиции для пропитки шпал маловязкого тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов и повышении температуры вспышки.

2. Испытания биозащитных свойств образцов композиции для пропитки шпал по ГОСТ 16712, проведенные ФГУП «Сенежская научно-производственная лаборатория защиты древесины», показали их высокую защищающую способность по отношению к дереворазрушающим грибам, результаты испытаний приведены в таблице 5.

Таблица 5
Результаты испытаний биозащитных свойств по ГОСТ 16712 образцов композиции для пропитки шпалКомпонентный состав композиции для пропитки шпал, мас.%Содержание исследованного препарата в растворе, мас.%Поглощение препарата, мас.%Средняя потеря массы, % отн.ТГЗК-15;100,0113,23,3ТО-85.40,050,03,533,331,18,725,021,816,820,017,224,9Контроль (без обработки древесины препаратами)0065,6

3. Токсикологические исследования образцов композиции для пропитки шпал проведены НИИ биофизики Ангарской государственной технической академии в соответствии с Методическими указаниям и рекомендациями по установлению класса опасности и оценке острой токсичности промышленных химических веществ и установлен класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Исследования показывают, что по характеру токсического действия композиция для пропитки шпал относится к веществам слабо наркотическим, является малоопасным продуктом и по степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности, не обладает местным и кожно-резорбтивным действием, обладает слабораздражающим действием на слизистые глаза и слабым сенсибилизирующим действием. Кроме того, получено санитарно-эпидемиологическое заключение по проекту ТУ на опытные партии композиции для пропитки шпал.

Таким образом, полученные результаты показывают, что использование предлагаемого в изобретении технического решения позволяет получить композицию для пропитки шпал с более высокими эксплуатационными характеристиками, расширить ассортимент антисептических нефтяных жидкостей и сырьевую базу для их производства.

Изобретение относится к составам антисептических нефтяных композиций на основе фракций процессов вторичной переработки нефти и может быть использовано для пропитки деревянных шпал, брусьев и других изделий из древесины. Описана композиция для пропитки шпал, содержащая фракцию тяжелого газойля замедленного коксования с температурой вспышки не ниже 110°С, образующуюся в процессе коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена и тяжелым газойлем каталитического крекинга, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, тяжелым газойлем каталитического крекинга и экстрактом селективной очистки масел в количестве 5-25 мас.%, и тяжелый остаток, выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С, в количестве 75-95 мас.%. Предложенная композиция для пропитки шпал обладает более высокими эксплуатационными характеристиками, позволяет расширить ассортимент антисептических нефтяных жидкостей и сырьевую базу для их производства. 5 табл.

Композиция для пропитки шпал, включающая фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, отличающаяся тем, что она содержит фракцию тяжелого газойля замедленного коксования с температурой вспышки не ниже 110°С, образующуюся в процессе коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена и тяжелым газойлем каталитического крекинга, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, тяжелым газойлем каталитического крекинга и экстрактом селективной очистки масел, и тяжелый остаток, выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

тяжелый газойль замедленного коксования5-25тяжелый остаток от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов75-95