Способ получения битума Советский патент 1985 года по МПК C10C3/04 

00

ф Изобретение относится к получени битума окислением нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатьгаающей промышленности. Известен способ получения битума путем окисления смеси высокомолекулярных углеводородов (типа гудронов при 240-260 С с предварительным введением в них компонентов нефтяного происхождения, в качестве кото рого используют вакузт ные дистилляты Cl . Известен способ получения битума путем окисления нефтяного гудрона кислородом воздуха при 2АО-260 С в присутствии мазута высокопарафинистой нефти С2. Однако эти способы расширяют сырьевую базу и повышают качество целевого продукта, не интенсифицируя производство. Наиболее близким к изобретению является способ получения битума путем окисления прямогонного гудрона при 240-260 0 кислородом воздуха в присутствии 10-20 мас.% тяжелой газойлевой фракции ЗЗ. Недостатком известного способа является длительное время окисления гудрона, составляющее 1i ч. Цель изобретения - повышение вре мени окисления. Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения битума путем окисления нефтяного сырь при 240-260 С кислородом воз;цуха в присутствии 1-4 мас.% на сырье нефт ного высокоароматического концентрата, содержащего 46-72,3 мас.% полициклических ароматических углеводородов. В основу изобретения положены принципы физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. Размеры СЛОЖ-. ных структурных единиц (в данном случае ядром сложной структурной единицы является пузьфек воздуха) можно регулировать изменением поверхностного натяжения системы, введением в нее различных добавок. При минимальном размере пузьфьков система имеет максимальную межфазную поверхность, а следовательно, и больщую скорость окисления. По способу согласно изобретению уменьшение концентрации добавки в смеси ниже 1 мас.% и увеличение содержания добавки выше 4 мас.% не приводит к положительным эффектам. Способ осуществляют следующим образом. Нефтяное сырье (мазут, гудрон и их смеси с асфальтом и другими компонентами) смешивают с добавкой в количестве 1-4 мас.% на исходную смесь, тщательно перемешивают и подвергают продувке воздухом при 240260 0. В качестве добавки используют, например, экстракт селективной очистки 3-й масляной фракции и крекинг-остаток. Характеристики исходного гудрона и добавок приведены в таёл. 1. Таблица 1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем окисления нефтяного сырья при ,240-260 С кислородом воздуха в присутствии добавки, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени окисления, в качестве добавки используют нефтяной высокоароматический концентрат, содержа-щий 46-72,3 мас.% полициклических ароматических углеводородов, взятый в количестве 1-4 мас.% на сырье.

Групповой углеводородньй состав, мас,%:

13,4

парафино-нафтеновые

0,5

1,7

11

ароматические углеводороды,

в том числе: легкая ароматика

средняя ароматика

тяжелая ароматика (полициклическая)

Смолы Асфальтены п р и« м ер 1. 300 г гудрона смешивают с 1,5 г (0,5 мас.%) экстракта селективной очистки 3-й маеляной фракции. Полученную смесь продувают воздухом в количестве 8 л/мин при до температуры размягчения 50С по КиШ. Свойства полученного битзп а приведены в табл. 2. . Температура размягчения, С 50 50 50 Глубина проникания иглы при 25 С, X 0,1 м 62 68 74 Растяжимость при , см 50 51 58 Температура хрупкости, с -15 -16 -19 Интервал пластичности, С 65 66 69

:Продолжение табл.1

70

86

66

2 11

7 6,7

8 12

57 21 7.3

72,3

46 6,0

20 7,5

3

Таблица 2 Пример 2. Условия аналогичj ны примеру 1 с тем отличием, что i окисление проводят последовательно с 1, 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 и 4 мас.% 25 добавки, Свойства полученных битумов приведены в табл. 2. 50 50 50 50 50 50 78 79 81 82 83 84 68 64 62 60 58 57 22 -20 -19 -17 -17 -16 72 70 69 67 67 66

911397436

П р и м е р 3. 300 г Гудроналичем, что окисление проводят послесмешивают с 1,5 (0,5 мас.%) крекинг-довательно с 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5

остатка. Условия окисления такие же,и 4 мас.% добавки.

как в примере 1, но температура про-,

цесса .5 Свойства полученных битумов

Пример 4, Условия осущеЬт-по примерам 4 и 5 приведены в

вления аналогичны примеру 3 .с тем от-табл.3. Температура размягчения, с 50 .50 50 Глубина проникания иглы при , 64- 66 69 X 0,1 м Растяжимость при 25е, см 51 57 59 Температура хрупкости, С -16 -17 -17 Интервалпластичности, С 66 67 67

Пример 5. Для сравнения получают битум из гудрона без добавки (см. табл. 2). Время окисления, ч 11 10,6 10,3 Температура размягчения по КиШ, с 50 50 50 Температура хрупкости, с -15 -15 -15 Интервал пластичности, С 65 65 65

Таблица 3

64

Зависимость скорости окисления и качества получаемых битумов из гудрона и смолы пиролиза представлены в табл. 4.

Таблица 4 50 50 50 50 50 70 68 66 62 60 62 56 52 51 50 18 -17 -16 -15 -14 68 67 66 65 9,8 9,1 8,6 9,4 9,8 10,2 50 50 50 50 50 50 16 -17 -18 -18 -17 -16 66 67 68 68 67 66 Растяжимость при 25С, см . 50 50 51 Глубина проникновения иглы при 25 С, 62 63 64 X О,1 мм

Данные влияния количества добавки выше 5 мас.% на время окисления 8,3 8,7 9,2 Время окисления, ч Температура размягi чения по КиШ, 50 50 50 Температура хрупкости. -16 -15 -12 Интервал пластичности, С 66 65 62 Растяжимость при 25С, см 57 52 59 Глубина проникания иглы при 25 С, 84 81 78 X О,1 мм

Из данных табл. 5 видно, что увеличение концентрации добавки выше 5 мае.% приводит к увеличению времени окисления с одновременным ухудшением качества получаемых продуктов. Таким образом, наиболее оптимальной является концентрация добавки 1-4 мае..,

Полученные данные подтверждают теоретические концепции физико-хисырья и качество получаемых продуктов представлены в табл. 5.

Табли.ца 5

мической механики о возможности регулирования фазового перехода и

степени дисперсности системы внешними воздействиями. Зависимость свойств системы от интенсивности внешнего воздействия имеет экстремальный характер. Минимальное поверхностное

натяжение для данного типа добавок приходится на интервал 1-4 мас.%. Дальнейшее повышение концентрации добавки приводит к увеличению по52 53 . 54 52 52 51 65 65 66 64 62 60 10,0 7,3 7,5 7,8 9,2 50 50 50 50 50 -9 -14 -12 -9 -5 59 64 62 59 55 32 50 46 39 29 52 60 58 54 30

9

верхностиого натяжения, а спедовательно, и времени окисления.

Влияние экстракта на окисление мазута и смеси гудрона с асфальтом приведено в табл. 6.

Как показывают экспериментальные данные, указанный эффект имеет мест и при использовании всех других видов сырья для производства окисленных битумов.

Зависимость времени окисления от концентрации добавки представлены в табл. 7.

,10

Таблица 7

соб позволяет в 1,59-1,75 раза сократить время окисления при одновременном улучшении качества получаемых продуктов.