Способ получения битума Советский патент 1992 года по МПК C10C3/04 

Изобретение относится к способам получения битумов путем окисления нефтяного гудрона и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Имеется ряд патентов, указывающих на возможность применения в процессе окисления гудрона различных катализаторов: солей металлов, оксидов металлов, кислот, серы и др. Известен, например, способ получения битума путем окисления гудрона в присутствии нафтенатов, сульфонатов или стеаратов Си, РЬ, Мп, Со, Ре, Сг 1. Недостатки способа - невысокая активность катализаторов, использование в качестве последних малодоступных соединений металлов.

Применяют в процессе получения битума фосфорную кислоту с растворенными в ней солями A, Fe, Mg, Cu, Zn, Cr, V, Ti, Co, MR (5-15 мае. %) 2. Недостатком способа является невысокая активность катализаторов, вследствие чего для получения битума гудрон окисляют около 10 ч Кроме того, для окисления используют большие количества солей металлов

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения битума путем окисления гудрона в присутствии 0,1-0,8% смеси оксидов железа, хрома, кадмия, цинка и никеля 3 Недостатком спосо ба являете относительно невысокая активность катализатора. Время окисления гудрона в присутствии катализатора сокращается лишь Б 1,1 раза пс сравнению с некатализированным окислением. Кроме того, под действием катализатора протекают процессы крекинга, образуется значительное количество летучих продуктов, вследствие чего выход битума невысок - 77-80 мае %.

Цель изобретения - ускорение процесса окисления гудрона и повышение выхода битума.

Согласно предлагаемому способу получения битума путем окисления нефтяного гудрона кислородом воздуха при нагревании в присутствии катализатора в качестве катализатора используют продукт, образующийся при сжигании осадка сточных вод

со

с

о

О

О

Јь

кожевенного производства, взятый в количестве 0,5-1,0 мае. % на сырье.

В качестве катализатора используют продукт от сжигания осадка при 400-800°С. Продукт характеризуется следующим химическим составом, мае. %:

Оксид хрома Сг20з11,5-13

Оксид хрома СгОз1,5-2

Смесь сульфата, ок-- сида и карбоната кальция43-45Смесь оксида и карбоната магния -6-7,5 Оксид железа 0,5-1 Оксид кремния21-24 Органическая массаОстальноеОтличительным признаком способа является использование в качестве катализатора продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод кожевенного производства.

Таким образом, предлагаемый способ получения битума соответствует критерию новизны.

Способ окисления гудрона в присутствии катализатора - продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод, в патентной и научной литературе не описан.

Таким образом, предлагаемый способ получения битума соответствует критерию существенных отличий.

В присутствии 0,5-1,0 мае. % предлагаемого катализатора время окисления нефтяного гудрона сокращается в 1,2-1,4 раза по сравнению с прототипом. Использование предлагаемого катализатора позволяет также повысить выход битума до 88-90%, что на 11-14 отн, % выше по сравнению с прототипом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В металлический лабораторный реактор, снабженный мешалкой и электронагревателем, загружают 4 кг нефтяного гудрона, имеющего условную вязкость Сео 21 с, и при перемешивании вводят 1 мае. % (0,04 кг) продукта, полученного сжиганием осадка сточных вод при 300°С (катализатор К-1). Смесь гудрона с указанным продуктом окисления, продувая воздухом со скоростью 40 л/ч при 240°С в течение 3,5 ч. Первую пробу битума отбирают через 1,5 ч, а последующие - через каждые 0,5 ч и определяют их характеристики по стандартным методикам: глубину проникания иглы при 25°С (ГОСТ 11501), температуру размягчения по кольцу и шару (ГОСТ 11506), температуру хрупкости (дополнение к ГОСТ 22245).

Примеры 2-5. Окисление гудрона проводят по способу, описанному в примере 1, с тем отличием, что в качестве катализатора используют продукт, полученный сжиганием осадка сточных вод при 400- 900°С (катализаторы К-2 - К-5).

Пример 6. Окисление гудрона прово0 дят по примеру 1, но в отсутствие катализатора.

Примеры 7-10. Окисление гудрона проводят по примеру 1, с тем отличием, что в качестве катализатора используют 0,255 1,5 мае. % продукта, полученного сжиганием осадка при 600°С (катализатор К-3).

Состав катализаторов и результаты испытаний Ьитумов, полученных по примерам 1-10, приведены в табл. 1-6.

0 Как видно из данных табл. 1-3, оптимальная температура сжигания осадка для получения катализаторов окисления гудрона 400-800°С (примеры 2-4). При введении в гудрон катализатора, полученного сжига5 нием осадка при 400-800°С, время окисления снижается в 1,2-1,4 раза по сравнению с прототипом. Использование катализатора, полученногоо сжиганием осадка при температуре выше 800°С (пример 5), не при0 водит к дальнейшему ускорению процесса окисления гудрона. Введение катализатора, полученного сжиганием осадка при 300°С (пример 1), не дает положительного эффекта по сравнению с прототипом.

5 Из данных, представленных в табл. 4 и 5, следует, что оптимальное количество вводимого катализатора составляет 0,5-1,0 мае. % (примеры 3, 7 и 8). При введении катализатора в таком количестве время

0 окисления сокращается в 1,2-1,4 раза по сравнению с прототипом. Увеличение количества катализатора выше 1,0 мае, % (пример 10) практически не приводит к дальнейшемуускорению процесса. При вве5 дении в гудрон менее 0,5 мае. % катализатора (пример 9) не наблюдается положительного эффекта по сравнению с прототипом.

Из данных табл, 6 следует, что примене0 ние в качестве катализатора окисления гудрона продукта, образующегося при сжигании осадка сточных вод, позволяет повысить выход битума на 11-14 отн. % по сравнению с прототипом. Полученный би5 тум по своим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 22245.

Наряду с улучшением показателей процесса окисления гудрона предлагаемый способ дает возможность решить вопросы, связанные с утилизацией осадка сточных

вод кожевенного производства и, как следствие, улучшить экологическую обстановку в районах, прилегающих к кожевенным предприятиям.

Формула изобретения Способ получения битума путем окисления нефтяного гудрона кислородом воздуха

при нагревании в присутствии к ра, отличающийся тем, чт сокращения времени процесса ния выхода битума, в качестве кат используют продукт сжигания 800°С осадка сточных вод кожеве изводства, взятый в количестве 0 массы гудрона.

Таблица 1 Химический состав катализаторов - продуктов, полученных при различных температурах сжигания осадка сточных вод

при нагревании в присутствии катализатора, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени процесса и повышения выхода битума, в качестве катализатора используют продукт сжигания при 400- 800°С осадка сточных вод кожевенного производства, взятый в количестве 0,5-1,0 % от массы гудрона.

Использование: нефтепереработка. Сущность: нефтяной гудрон окисляют кислородом воздуха при нагреве в присутствии катализатора - продукта сжигания при 400- 800°С осадка сточных зод кожвенного производства, взятого в количестве 0,5-1,0% от массы гудрона, 6 табл.

Зависимость глубины проникания иглы при 25°С (П25. 0,1мм) от времени окисления гудрона

К-1 - К-5 (1 мае. % катализатора)

Время, затраченное на получение битума с и тем же значением П25, мин

Таблица 4 Зависимость глубины проникания иглы при 25°С(П25.0.1 мм) от времени окисления гудрона и концентрации катализатора К-3

Время, затраченное на получение битума с одним и тем же значением Пи. мин

Параметры процесса и характеристика полученных образцов битума

Таблица 2 присутствии катализаторов

Таблица 3

Таблица 5

Таблица 6