Способ получения дорожного битума Российский патент 2023 года по МПК C10C3/04 

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

Известен способ получения битума из нефтяных остатков, который заключается в следующем: тяжелый нефтяной прямогонный остаток с ВУ₈₀⁵ 75-560 сек (температура размягчения по КиШ 33-42°С) подвергают висбрекингу. Затем продукт висбрекинга подают в атмосферную колонну для отбора из него фракций, выкипающих до 330-360°С, при этом остаток перегонки служит в качестве дорожного битума (Патент РФ №2037510, кл. С10С 3/06, 1995 г.).

Известен способ получения битума путем висбрекинга прямогонных нефтяных остатков с последующей атмосферной перегонкой продуктов висбрекинга с выделением битума в виде остатка, причем в качестве прямогонных нефтяных остатков используют мазут в смеси с фракцией 340-420°С тяжелого газойля, которую выделяют атмосферной перегонкой продуктов висбрекинга при их соотношении 1:0,05-06, и в качестве дорожного битума выделяют остаток, выкипающий при температуре выше 370°С (Патент РФ №2192446, кл. С10С 3/06, 2001 г.).

Вышеописанные технологии позволяют получать битум, по качеству отвечающий только требованиям, предъявляемым к вязким нефтяным битумам марки БН по ГОСТ 2245-90, которые не рекомендуется использовать в верхних слоях дорожного покрытия в климатических зонах с температурой эксплуатации ниже минус 10°С.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ получения дорожного битума, включающий окисление смеси гудрона вакуумной перегонки западно-сибирской малосмолистой нефти с 20-30%-ным остатком процесса висбрекинга, имеющим температуру размягчения по КиШ 17°С, с получением глубокоокисленного битума с температурой размягчения по КиШ 58°С, с последующим модифицированием полученного битума компаундированием с малосмолистым гудроном (Евдокимова Н.Г., Грызина Е.В., Ялиева Э.А., Гуреев А.А. «Подготовка сырья битумного производства с использованием вакуумного остатка установки висбрекинга». Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело», 2011, №5, стр. 323-335).

Недостаток данного способа заключается в необходимости предварительного получения глубокоокисленного битума с температурой размягчения по КиШ 58°С, что обусловливает проведение процесса окисления гудрона при высокой температуре (270°С), большом расходе воздуха и длительном времени пребывания реакционной смеси в окислительном реакторе. Это влечет за собой вероятность закоксовывания технологического оборудования (маточника, окислительного реактора) и усложняет технологию.

Задачей настоящего изобретения является минимизация недостатков прототипа с обеспечением приемлемого качества получаемого продукта за счет подбора оптимальных технологических параметров процесса окисления битума.

Техническим результатом изобретения является упрощение технологии получения дорожного битума и экономия энергетических затрат за счет снижения температуры окисления, а также уменьшение закоксовывания технологического оборудования.

Технический результат достигается в способе получения дорожного битума, включающем окисление гудрона с последующим компаундированием полученного окисленного продукта с модифицирующим компонентом, согласно изобретению окисление гудрона осуществляют при температуре 230-240°С до получения окисленного остатка с температурой размягчения по КиШ 38-43°С, при этом в качестве модифицирующего компонента используют вакуумный остаток висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 60-80°С при следующем соотношении исходных компонентов, масс. %: гудрон - 80-90, вакуумный остаток висбрекинга - 10-20.

Как показали экспериментальные испытания, получение окисленного остатка с температурой размягчения по КиШ 38-43°С стало возможным при температуре окисления гудрона 230-240°С, что обеспечило снижение расхода воздуха и уменьшение длительности процесса окисления. В свою очередь, снижение температуры окисления гудрона позволило уменьшить закоксовывание технологического оборудования.

Предлагаемый способ получения дорожных битумов осуществляется следующим образом.

Гудрон подвергают окислению до температуры размягчения по КиШ 38-43°С при температуре 230-240°С, с последующим компаундированием полученного окисленного продукта модифицирующим компонентом. В качестве модифицирующего компонента используют вакуумный остаток висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 60-80°С при следующем соотношении компонентов, масс. %: окисленный остаток вакуумной перегонки - 80-90, вакуумный остаток висбрекинга - 10-20.

Способ иллюстрируется ниже приведенными таблицами и примерами.

Таблица 1 - Характеристика использованного в примерах 1-9 гудрона;

Таблица 2 - Характеристика образцов 1-3 вакуумного остатка процесса висбрекинга;

Таблица 3 - Характеристика окисленных остатков с температурами размягчения 40°С (образец 2) и 43°С (образец 3);

Таблица 4 - Показатели качества сырьевых компонентов, их соотношение при компаундировании и показатели качества готовых битумов, полученных в примерах 1-8.

Пример 1 (по предлагаемому способу).

Гудрон окисляли в реакторе до температуры размягчения по КиШ 38°С. Температура окисления 235°С, расход воздуха 2,5 литра на кг сырья, время окисления 60 мин. Полученный продукт - окисленный остаток, характеристика которого представлена в таблице 3 (образец 1), подавали в смеситель на компаундирование с вакуумным остатком висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 73°С в массовом соотношении 80:20. Исходные данные и показатели качества полученного битума приведены в таблице 4.

Примеры 2-8 (по предлагаемому способу).

Битум получен согласно способу, описанному в примере 1, при этом гудрон подвергали окислению при расходе воздуха 2,5 литра на кг сырья в течение 70-90 мин, до получения окисленного остатка с температурами размягчения 38°С (примеры 1-2), 40°С (примеры 3-5), 43°С (примеры 6-8). Полученные окисленные остатки компаундировали в различном соотношении с вакуумными остатками висбрекинга, имеющими различные температуры размягчения, указанные в таблице 2. Исходные данные и показатели качества полученного битума приведены в таблице 4.

Для сравнения с предлагаемым способом был получен битум по способу-прототипу.

Пример 9 (по прототипу).

Исходный гудрон, характеристика которого приведена в таблице 1, смешивали с вакуумным остатком висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 60°С, характеристика которого приведена в таблице 3, в массовом соотношении 80:20. Полученную смесь подвергали окислению при температуре 270°С и расходе воздуха 3,5-4 литра на кг сырья до температуры размягчения по КиШ 58°С, в течении 120 мин. После этого полученный битум компаундировали с гудроном, имеющим температуру размягчения по КиШ 31°С в массовом соотношении 80:20. В результате был получен битум со следующими показателями качества: температура размягчения по КиШ 47°С, глубина проникновения иглы при 25°С, 0,1 мм - 68, растяжимость при 25°С - 70 см, растяжимость при 0°С - 4,0 см, изменение температуры размягчения после прогрева по ГОСТ 33140 - 6,6°С. Указанные показатели качества полученного битума соответствуют битуму марки БНД 60/90.

Как видно из примеров 1-8, предлагаемый способ позволяет получить дорожный битум, по показателям качества соответствующий требованиям ГОСТ 33133, отвечающий маркам: БНД 100/130 (примеры 1-4, 6), БНД 70/100 (пример 5), БНД 50/70 (пример 8). При этом битумы, полученные по предлагаемому способу (примеры 1-8), превосходят по показателю пенетрация (сопротивление продавливанию) битум, полученный по способу-прототипу (пример 9).

По предлагаемому способу гудрон подвергали окислению при температуре 235°С до температуры размягчения по КиШ 38-43°С, при этом время окисления составило от 60 до 90 мин, а расход воздуха 2,5 литра на кг сырья. В способе по прототипу окисление проводили при температуре 270°С до температуры размягчения по КиШ 58°С, расходе воздуха 3,5-4 л/кг сырья и времени окисления 120-180 мин. Таким образом, дорожные битумы по предлагаемому способу были получены при более низкой, чем в способе-прототипе, температуре 235°С, что позволило снизить расход воздуха и уменьшить время окисления. Следовательно, использование предлагаемого способа получения дорожного битума позволяет упростить технологию с одновременным уменьшением энергетических затрат за счет понижения температуры окисления гудрона, снижения расхода окислителя (воздуха) и уменьшения времени окисления, увеличивает ассортимент получаемых марок дорожного битума, а также способствует уменьшению закоксовывания технологического оборудования. Кроме того, в производство битума вовлекается вакуумный остаток висбрекинга, что позволяет повысить гибкость производственного процесса за счет перераспределения сырьевых и продуктовых потоков внутри предприятия, в зависимости от запроса потребителя на тот или иной нефтепродукт, и в целом улучшает экономические показатели производства темных нефтепродуктов.

Изобретение относится к способу получения дорожных битумов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отрасли промышленности и направлено на упрощение технологии с одновременным снижением энергетических затрат. Способ включает окисление гудрона с последующим компаундированием полученного окисленного продукта с модифицирующим компонентом. Гудрон окисляют при температуре 230-240°С до получения окисленного остатка с температурой размягчения по КиШ 38-43°С, при этом в качестве модифицирующего компонента используют вакуумный остаток висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 60-80°С при следующем соотношении компонентов, мас.%: гудрон - 80-90, вакуумный остаток висбрекинга - 10-20. Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение технологии получения дорожного битума и экономия энергетических затрат за счет снижения температуры окисления, а также уменьшение закоксовывания технологического оборудования. 4 табл., 8 пр.

Способ получения дорожного битума, включающий окисление гудрона с последующим компаундированием полученного окисленного продукта с модифицирующим компонентом, отличающийся тем, что окисление гудрона осуществляют при температуре 230-240°С до получения окисленного остатка с температурой размягчения по КиШ 38-43°С, при этом в качестве модифицирующего компонента используют вакуумный остаток висбрекинга с температурой размягчения по КиШ 60-80°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гудрон 80-90 вакуумный остаток висбрекинга 10-20