PL207633B1 - Sposób wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z oleju popirolitycznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z oleju popirolitycznego, otrzymywanego ubocznie w procesie pirolizy olefinowej benzyn i oleju napędowego jako wysokowrząca pozostałość.

Wysokowrząca pozostałość z procesu pirolizy olefinowej benzyn i oleju napędowego jest odpadem o temperaturze wrzenia w zakresie 180-230°C, składającym się przede wszystkim z węglowodorów aromatycznych. Stanowi ona cenne źródło surowców do produkcji ciemnych żywic węglowodorowych stosowanych w drogownictwie, budownictwie i odlewnictwie, choć często jest spalana jako olej opałowy.

Do wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z wysokowrzących pozostałości olejowych, ze względu na specyficzny charakter składników tego surowca nie przydatne są sposoby stosowane do otrzymywania jasnych żywic węglowodorowych z benzyny popirolitycznej, znane na przykład z polskiego opisu patentowego nr 170 214, w którym w roli katalizatora polimeryzacji wykorzystuje się bezwodny chlorek glinu i jego kompleksy organiczne, zwłaszcza z węglowodorami alkiloaromatycznymi. Stosowanie katalizatorów polimeryzacji kationowych wiąże się z koniecznością stosowania trudnych obróbek neutralizacyjnych.

Znane sposoby wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z wysokowrzących olejów popirolitycznych, polegają przeważnie na poddaniu ich polimeryzacji termicznej w temperaturze 230300°C w ciągu 2-8 godzin, a następnie oddestylowaniu z parą wodną ciekłych węglowodorów z otrzymaniem ciemnej ż ywicy węglowodorowej w formie pozostałości podestylacyjnej (opis patentowy SU 141 160).

We francuskim opisie patentowym nr 1 407 175 przedstawiono sposób wytwarzania żywicy węglowodorowej polegający na poddawaniu wydestylowanej z oleju popirolitycznego frakcji węglowodorowej o zakresie wrzenia 100-280°C, procesowi termicznej polimeryzacji w temperaturze 290-300°C w czasie 6 godzin. Otrzymany polimeryzat poddawano destylacji odpędowej z przegrzaną parą wodną o temperaturze 270°C, otrzymując ciemną ż ywicę w postaci pozostałości podestylacyjnej. W polskim opisie patentowym 185156 przedstawiono sposób wytwarzania żywic węglowodorowych z wysokowrzących pozostałości olejowych otrzymanych w procesie pirolizy olefinowej benzyn znamienny tym, że olej popirolityczny ogrzewa się do temperatury 150-300°C, korzystnie 250-280°C w obecności wodoronadtlenku kumenu, następnie po ewentualnym wygrzewaniu mieszaniny w temperaturze 150300°C, całość poddaje się destylacji pod obniżonym ciśnieniem 5-300 mm Hg lub destylacji z parą wodną lub też destylacji pod obniżonym ciśnieniem z dodatkiem pary wodnej, odbierają jako destylat frakcję węglowodorową zawierające węglowodory aromatyczne wrzące powyżej temperatury 200°C, oraz jako pozostałość, ciemną żywicę węglowodorową.

Wymienione powyżej sposoby wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych charakteryzują się wysoką energochłonnością wynikającą z konieczności stosowania destylacji z przegrzaną parą lub destylacji pod próżnią. Poza tym żywice węglowodorowe otrzymywane tymi sposobami nie charakteryzują się wysoką jakością.

Celem wynalazku było opracowanie ekonomicznego sposobu wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z oleju popirolitycznego, otrzymywanego ubocznie w procesie pirolizy olefinowej benzyn i oleju napędowego, zapewniającego uzyskiwanie produktu o wysokiej jakości.

Nieoczekiwanie okazało się, że zastosowanie dodatku lekkich frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin do procesu polimeryzacji termicznej wysokowrzących olejów popirolitycznych pozwoliło na uzyskanie żywicy węglowodorowej o wysokiej jakości, posiadającej zwiększoną zawartość węgla błyszczącego, mającej szerokie zastosowanie, szczególnie w przemyśle odlewniczym.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że olej popirolityczny podgrzewa się do temperatury 150-260°C, a następnie od dołu reaktora rozpoczyna się dozowanie lekkich frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin, przy czym proces prowadzi się tak, aby do procesu wprowadzić 2-20% wagowych benzyny pochodzącej z krakingu poliolefin i aby uzyskać temperaturę 260300°C, następnie uzyskaną mieszaninę poddaje się destylacji, odbierając frakcję zawierającą węglowodory aromatyczne i alifatyczne o niskiej zawartości siarki tak, aby pozostałość stanowiąca ciemną żywicę węglowodorową posiadała temperaturę mięknienia 70-150°C.

Korzystnie jest, jeżeli do procesu wprowadza się 5-15% wagowych benzyny pochodzącej z krakingu poliolefin.

Korzystnie jest, jeżeli olej popirolityczny podgrzewa się do temperatury 220-260°C.

PL 207 633 B1

Korzystnie jest, jeżeli polimeryzację kończy się po uzyskaniu temperatury 290-300°C.

Lekkie frakcje z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin posiadają dość znaczne ilości żywic oraz związków nienasyconych zdolnych do polimeryzacji. Frakcja ta o temperaturze wrzenia od około 40°C do około 180°C dodawana do roztworu oleju popirolitycznego w temperaturze 250-300°C poprzez barbotkę od dołu reaktora powoduje zwiększenie prężności par oleju popirolitycznego, jak również zwiększa ciśnienie w zbiorniku. Dodatek frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin powoduje powstanie żywic węglowodorowych o zwiększonej zawartości węgla błyszczącego, które mają szerokie zastosowanie w przemyśle odlewniczym. Dodawanie frakcji odbywa się w sposób ciągły do zakończenia procesu polimeryzacji termicznej żywic. Jako destylat odbiera się mieszaninę węglowodorów aromatycznych i alifatycznych o niskiej zawartości siarki, natomiast pozostałość stanowi ciemną żywicę węglowodorową o temperaturze mięknienia 70-150°C (według metody Pierścień i Kula). Temperatura mię knienia otrzymywanej ż ywicy wę glowodorowej uzależ niona jest od stopnia wydestylowania węglowodorów aromatycznych oraz ciekłych oligomerów węglowodorów nienasyconych. Produkt uzyskany sposobem według wynalazku poddawany jest granulacji na wieży granulacyjnej.

Ciemne żywice węglowodorowe wytworzone według wynalazku charakteryzują się zwiększoną zawartością węgla błyszczącego, niską zawartością popiołu jak również niską zawartością związków kancerogennych.

Wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z pozostałości olejowych pochodzących z olefinowej pirolizy benzyn i oleju napędowego sposobem według wynalazku pozwala na uzyskanie dobrych jakościowo żywic o niskiej zawartości popiołu oraz zwiększonej zawartości węgla błyszczącego, parametru mającego duże znaczenie w przemyśle odlewniczym.

P r z y k ł a d 1

W kolbie szklanej o pojemności 1000 ml zaopatrzonej w bełkotkę, termometr i połączonej z chł odnicą wodną wraz z odbieralnikiem destylatu o pojemnoś ci 1000 ml umieszcza się 820 g oleju popirolitycznego charakteryzującego się ciężarem właściwym 0,998 g/cm³ w temperaturze 20°C, lepkością względną 1,67°E w temperaturze 50°C oraz temperaturami destylacji normalnej: 184°C - początek destylacji, 302°C - koniec destylacji. Zawartość kolby podgrzewa się do temperatury 250°C, a po osiągnięciu tej temperatury, poprzez bełkotkę umieszczoną na dnie kolby, rozpoczyna się dozowanie frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin charakteryzującej się gęstością 737 kg/m³ w temperaturze 15°C, początek destylacji 57°C, koniec destylacji 182°C, okres indukcyjny 30 minut, zawartość żywic 68 mg/100 ml. Do osiągnięcia temperatury 300°C w kolbie wprowadza się 82 g frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin. Proces polimeryzacji kończy się w temperaturze 300°C. Następnie całość poddaje się destylacji otrzymując 246 g ciemnej żywicy węglowodorowej o temperaturze mię knienia 116°C (wedł ug metody „Pier ś cień i Kula) oraz 563 g destylatu.

P r z y k ł a d 2

W kolbie szklanej o pojemności 1000 ml zaopatrzonej w bełkotkę, termometr i połączonej z chł odnicą wodną wraz z odbieralnikiem destylatu o pojemnoś ci 1000 ml umieszcza się 800 g oleju popirolitycznego charakteryzującego się ciężarem właściwym 0,998 g/cm³ w temperaturze 20°C, lepkością względną 1,67°E w temperaturze 50°C oraz temperaturami destylacji normalnej: 184°C - początek wrzenia, 302°C - koniec wrzenia. Zawartość kolby podgrzewa się do temperatury 250°C, a po osiągnięciu tej temperatury rozpoczyna się dozowanie frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin, poprzez bełkotkę umieszczoną na dnie kolby. Do osiągnięcia temperatury 300°C w kolbie wprowadza się 120 g frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin. Proces polimeryzacji kończy się w temperaturze 300°C. Następnie całość poddaje się destylacji otrzymując 238 g ciemnej żywicy węglowodorowej o temperaturze mięknienia 119°C (według metody „Pierścień i Kula) oraz 552 g destylatu.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania ciemnych żywic węglowodorowych z oleju popirolitycznego na drodze polimeryzacji termicznej w temperaturze 150-300°C, znamienny tym, że olej popirolityczny podgrzewa się do temperatury 150-260°C, a następnie od dołu reaktora rozpoczyna się dozowanie lekkich frakcji z krakingu termicznego i katalitycznego poliolefin, przy czym proces prowadzi się tak, aby do procesu wprowadzić 2-20% wagowych benzyny pochodzącej z krakingu poliolefin i aby uzyskać temperaturę 260-300°C, następnie uzyskaną mieszaninę poddaje się destylacji, odbierając frakcję zawie4

PL 207 633 B1 rającą węglowodory aromatyczne i alifatyczne o niskiej zawartości siarki tak, aby pozostałość stanowiąca ciemną żywicę węglowodorową posiadała temperaturę mięknienia 70-150°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do procesu wprowadza się 5-15% wagowych benzyny pochodzącej z krakingu poliolefin.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że olej popirolityczny podgrzewa się do temperatury 220-260°C,

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że polimeryzację kończy się po uzyskaniu temperatury 290-300°C.