RU2752591C1 - Method for producing road bitumen - Google Patents
Method for producing road bitumen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2752591C1 RU2752591C1 RU2020108485A RU2020108485A RU2752591C1 RU 2752591 C1 RU2752591 C1 RU 2752591C1 RU 2020108485 A RU2020108485 A RU 2020108485A RU 2020108485 A RU2020108485 A RU 2020108485A RU 2752591 C1 RU2752591 C1 RU 2752591C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reactor
- bitumen
- oxidation
- separator
- raw materials
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения битумов из асфальта пропановой деасфальтизации и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной или строительной отрасли промышленности.The invention relates to a method for producing bitumen from propane deasphalting asphalt and can be used in the oil refining, road or construction industries.
Одной из актуальных задач нефтеперерабатывающих заводов НПЗ при прогрессирующем развитии производства масел в процессе пропановой деасфальтизации гудрона является использование асфальта деасфальтизации для приготовления дорожного битума. Асфальт деасфальтизации принято считать наихудшим сырьем для производства дорожного битума. В России нет ни одной установки деасфальтизации, работающей целенаправленно на производство битумов. Действующие установки пропановой деасфальтизации предназначены для производства остаточных масел. При этом качество асфальта не регламентируется и не контролируется. Существующие технологии и способы изготовления дорожных битумов позволяют вовлекать в благоприятное сырье не более 40 мас. % асфальта деасфальтизации.One of the urgent tasks of oil refineries of refineries with the progressive development of the production of oils in the process of propane tar deasphalting is the use of deasphalting asphalt for the preparation of road bitumen. Deasphalting asphalt is considered to be the worst raw material for the production of road bitumen. There is not a single deasphalting plant in Russia that works purposefully for the production of bitumen. The existing propane deasphalting units are designed for the production of residual oils. At the same time, the quality of asphalt is not regulated or monitored. Existing technologies and methods for the production of road bitumen make it possible to involve in favorable raw materials no more than 40 wt. % asphalt deasphalting.
Другой немаловажной проблемой на многих НПЗ производства битума является утилизация углеводородных паров.Another important problem at many bitumen refineries is the utilization of hydrocarbon vapors.
Обычно на битумном производстве сконденсированные водой в сепараторе углеводороды и парообразные продукты окисления тысячами тонн ценного компонента битума сбрасываются в канализацию и шламонакопители или сжигаются в печах вместе с газовой частью. Сброс в канализацию и атмосферу коммерчески ценных паров нефтепродукта можно рассматривать, как прямые энергопотери. Кроме того, они способствуют коррозии сепаратора, трубопроводов и пагубно воздействуют на окружающую среду.Usually in the bitumen production, hydrocarbons condensed by water in the separator and vaporous oxidation products in thousands of tons of the valuable bitumen component are discharged into the sewage system and sludge collectors or burned in furnaces together with the gas part. Discharge of commercially valuable vapors of petroleum products into sewers and the atmosphere can be considered as direct energy losses. In addition, they contribute to the corrosion of the separator, pipelines and have a detrimental effect on the environment.
Известен способ получения дорожных битумов путем окисления асфальтов пропановой деасфальтизации нефтяных остатков (Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983, с. 113-114), но получаемые при этом битумы имеют плохие низкотемпературные свойства.A known method of obtaining road bitumen by oxidation of asphalts by propane deasphalting of oil residues (Grudnikov IB Production of petroleum bitumen. M .: Chemistry, 1983, pp. 113-114), but the resulting bitumen have poor low-temperature properties.
При окислении асфальта пропановой деасфальтизации в смеси с гудроном можно получить дорожные битумы улучшенного качества, в том числе марок БНД по ГОСТ 22245-90, однако при этом содержание асфальта в смеси не должно превышать. 30 мас. %.When oxidizing propane deasphalted asphalt in a mixture with tar, it is possible to obtain road bitumen of improved quality, including BND grades in accordance with GOST 22245-90, however, the content of asphalt in the mixture should not exceed. 30 wt. %.
Известен способ получения битума путем окисления асфальта пропановой деасфальтизации нефтяных остатков в смеси с добавкой, а в качестве добавки используют кубовый остаток ректификации синтетических жирных кислот (КОСЖК) в количестве 5-20 мас. %. на сырье окисления (пат. РФ №2083634, 1997).A known method of producing bitumen by oxidizing asphalt propane deasphalting of oil residues in a mixture with an additive, and as an additive, use the distillation residue of the rectification of synthetic fatty acids (KOSFA) in an amount of 5-20 wt. %. for raw materials oxidation (US Pat. RF No. 2083634, 1997).
Недостатком является, низкая термоустойчивость КОСЖК, а также дороговизна и ресурсы кубовых остатков ректификации синтетических жирных кислот, ограничивающие возможности использования.The disadvantage is the low thermal stability of KOSZhK, as well as the high cost and resources of distillation residues of the rectification of synthetic fatty acids, which limit the possibilities of use.
Известен способ получения строительного битума, включающий окисление кислородом воздуха асфальта деасфальтизации гудрона и экстракта селективной очистки масел, согласно которому асфальт деасфальтизации гудрона перед окислением предварительно смешивают с экстрактом селективной очистки масел, взятом в количестве 10-20 маc.% от смеси (пат. РФ №2105786, 1998). Данный способ не позволяет получить вязкие дорожные битумы марки БНД.A known method of producing construction bitumen, including the oxidation of asphalt deasphalting tar and extract of selective oil purification with oxygen, according to which asphalt deasphalting tar before oxidation is pre-mixed with an extract of selective oil purification, taken in an amount of 10-20 wt.% Of the mixture (pat. RF No. 2105786, 1998). This method does not allow to obtain viscous road bitumen of the BND grade.
Известен способ получения битумов путем окисления смеси асфальтов деасфальтизации остатков прямой перегонки нефти (гудронов) и вакуумного остатка отработанных смазочных масел. В этом случае количество вовлекаемого в производство битумов асфальта деасфальтизации составляет 50 мас. % на сырье окисления, а качество битумов повышается за счет снижения температуры хрупкости. (Из. СССР 721456 1977 г.).A known method of producing bitumen by oxidizing a mixture of asphalts of deasphalting residues of direct distillation of oil (tar) and vacuum residue of waste lubricating oils. In this case, the amount of deasphalting asphalt involved in the production of bitumen is 50 wt. % for raw materials of oxidation, and the quality of bitumen increases due to a decrease in the brittleness temperature. (From. USSR 721456 1977).
Однако ресурсы остатков отработанных масел незначительны относительно имеющихся ресурсов асфальта пропановой деасфальтизации и не позволяют использовать указанный способ в большом объеме. Кроме того, значения растяжимости при 25°С у получаемых битумов близки к предельно допустимым по нормам ГОСТ.However, the resources of waste oil residues are insignificant relative to the available resources of propane deasphalting asphalt and do not allow the use of this method in a large volume. In addition, the tensile values at 25 ° C for the resulting bitumen are close to the maximum permissible according to GOST standards.
Наиболее близким по существенным признакам является способ получения битума путем окисления утяжеленного гудрона с условной вязкостью при 80°С не менее 60 сек. без предварительного его разбавления с получением в качестве целевого продукта строительного битума с температурой размягчения не ниже 90°С. Для получения дорожного битума окисленный компонент - строительный битум с температурой размягчения не ниже 90°С - компаундируют с разбавителем и пластификатором (в одном смесителе все компоненты - одновременно) с получением дорожного битума. В качестве разбавителя используют асфальт пропановой деасфальтизации, в качестве пластификатора могут быть использованы различные продукты нефтепереработки, например нефтяная фракция, выкипающая в пределах 450-520°С, и экстракт селективной очистки масел. Компаундирование проводят при следующем соотношении компонентов, масс. %: асфальт пропановой деасфальтизации - 25-40, пластификатор - 10-20, строительный битум с температурой размягчения не ниже 90°С - остальное (пат. РФ №2349626, С10С 3/04, опубл. 20.03.2009 г.).The closest in terms of essential features is a method of obtaining bitumen by oxidation of weighted tar with a relative viscosity at 80 ° C for at least 60 seconds. without its preliminary dilution to obtain construction bitumen as the target product with a softening point of at least 90 ° C. To obtain road bitumen, the oxidized component - building bitumen with a softening temperature of at least 90 ° C - is compounded with a diluent and a plasticizer (in one mixer all components are simultaneously) to obtain road bitumen. As a diluent, propane deasphalting asphalt is used; as a plasticizer, various refinery products can be used, for example, an oil fraction boiling in the range of 450-520 ° C, and an extract of selective oil refining. Compounding is carried out with the following ratio of components, mass. %: propane deasphalting asphalt - 25-40, plasticizer - 10-20, construction bitumen with a softening temperature of at least 90 ° C - the rest (US Pat. RF No. 2349626, С10С 3/04, publ. 03/20/2009).
Известный способ решает проблему получения качественного дорожного битума лишь из утяжеленного сырья с разбавлением пластифицирующей нефтяной добавки, выкипающей в пределах 450-520°С, что ограничивает сырьевую базу для получения качественных дорожных битумов. Кроме того, недостатком известного способа является вовлечение асфальта пропановой деасфальтизации не более 40 мас. %, а также необходимость получения переокисленного битума (на стадии окисления в окислительной колонне) с высокой температурой размягчения, не ниже 90°С, что осложняет работу колонны окисления вследствие возможного повышенного коксообразования.The known method solves the problem of obtaining high-quality road bitumen only from weighted raw materials with dilution of a plasticizing oil additive boiling in the range of 450-520 ° C, which limits the raw material base for obtaining high-quality road bitumen. In addition, the disadvantage of this method is the involvement of propane deasphalting asphalt not more than 40 wt. %, as well as the need to obtain overoxidized bitumen (at the stage of oxidation in an oxidizing column) with a high softening point, not lower than 90 ° C, which complicates the operation of the oxidation column due to possible increased coke formation.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества битума, увеличение количества вовлекаемого в сырье асфальта пропановой деасфальтизации, снижение концентрации кислорода воздуха в отходящих газах, утилизация отдува с использованием его в качестве пластифицирующего компонента битума, снижение вредных выбросов в атомосферу, повышение производительности на 30% и получения товарной битумной продукции соответствующей требованиям ГОСТ 33133-2014 марки БНД.The objective of the present invention is to improve the quality of bitumen, increase the amount of propane deasphalting asphalt involved in the raw material, reduce the concentration of air oxygen in the exhaust gases, utilize the blow off using it as a plasticizing component of bitumen, reduce harmful emissions into the atomosphere, increase productivity by 30% and obtain a commercial bitumen products meeting the requirements of GOST 33133-2014 grade BND.
Указанная задача решается тем, что в способе получения дорожного битума, включающем окисление смеси асфальта пропановой деасфальтизации с гудроном и остаточным экстрактом, согласно изобртению исходную смесь, содержащую до 60 мас. % асфальта деасфальтизации в качестве основного компонента, не менее 20 мас. % гудрона и 20 мас. % остаточного экстракта в качестве разжижителя, разделяют на два потока, один из которых поступает в основной реактор окисления сырья техническим воздухом, при этом окисление проводят до температуры размягчения по КиШ 70-75°С, другой поток поступает в сепаратор-реактор окисления сырья отходящими газами из основного реактора колонного типа, при этом смесь, полученная из сепаратора-реактора имеет температуру размягчения по КиШ до 33°С и содержит до 3 мас. % отдува - углеводородов, сконденсированных из газов в вышеуказанном сепараторе-реакторе; проводят компаундирование полученных потоков окисленного сырья из основного реактора и сепаратора-реактора в смесителе.This problem is solved by the fact that in the method of producing road bitumen, including the oxidation of a mixture of propane deasphalting asphalt with tar and residual extract, according to the invention, the initial mixture containing up to 60 wt. % asphalt deasphalting as the main component, not less than 20 wt. % tar and 20 wt. % of the residual extract as a liquefier, is divided into two streams, one of which enters the main reactor for the oxidation of raw materials with technical air, while the oxidation is carried out to a softening temperature of 70-75 ° C according to KiSh, the other stream enters the separator-reactor for the oxidation of raw materials by off-gases from the main reactor of the column type, while the mixture obtained from the separator-reactor has a softening temperature for KiSh up to 33 ° C and contains up to 3 wt. % blow off - hydrocarbons condensed from gases in the above-mentioned separator-reactor; compounding of the obtained streams of oxidized raw materials from the main reactor and the separator-reactor in the mixer is carried out.
Предлагаемый способ производства битума предусматривает наличие сепаратора-реактора колонного типа, выполняющего одновременно функции сепаратора газов окисления и реактора окисления сырья. Битум получают способом переокисления сырья в основном реакторе и разбавляют недокисленным битумом (продутым газами окисления) из сепаратора-реактора. В сырьевую смесь вовлекается до 60 мас. % асфальта деасфальтизации, в качестве основного компонента, не менее 20 мас. % гудрона и 20 мас. % остаточного экстракта, в качестве разжижителя, и до 3 мас. % отдува, сконденсированного в сепараторе-реакторе 5, в качестве пластифицирующего компонента. Газовоздушная смесь в сепараторе-реакторе 5 подвергается частичной очистке от вредных элементов, при этом содержание кислорода в отходящих газах снижается до 0,9 мас. %.The proposed method for the production of bitumen provides for the presence of a column-type separator-reactor, which simultaneously performs the functions of an oxidation gas separator and a feedstock oxidation reactor. Bitumen is obtained by the method of peroxidation of raw materials in the main reactor and diluted with under-oxidized bitumen (blown by oxidation gases) from the separator-reactor. Up to 60 wt. % asphalt deasphalting, as the main component, not less than 20 wt. % tar and 20 wt. % of the residual extract, as a diluent, and up to 3 wt. % blow off, condensed in the separator-
Технический результат, достигаемый изобретением, получение дорожного битума марки БНД 50/70; БНД 70/100 и БНД 100/130 по ГОСТ 33133-2014 г.The technical result achieved by the invention is the production of road bitumen grade BND 50/70; BND 70/100 and BND 100/130 in accordance with GOST 33133-2014
Принципиальная технологическая схема получения битума представлена на фигуре, где, 1 - смеситель сырья; 2 - ресивер технического воздуха; 3 - печь подогрева сырья; 4 - реактор окисления сырья техническим воздухом; 5 - сепаратор-реактор окисления сырья газами окисления; 6 - скруббер; 7 - печь сжигания отходящих газов; 8 - товарная емкость; 9, 10, 11 - насосы; 12, 13 - воздушные холодильники.The basic technological scheme for obtaining bitumen is shown in the figure, where, 1 - raw material mixer; 2 - technical air receiver; 3 - raw material heating furnace; 4 - reactor for oxidation of raw materials with technical air; 5 - separator-reactor for oxidation of raw materials with oxidation gases; 6 - scrubber; 7 - furnace for combustion of off-gases; 8 - commodity capacity; 9, 10, 11 - pumps; 12, 13 - air coolers.
Конструктивное исполнение сепаратора-реактора 5 идентично основному реактору окисления битума 4.The design of the separator-
Способ осуществляют следующим образом.The method is carried out as follows.
Сырье: смесь гудрона, остаточного экстракта и асфальта деасфальтизации нагревается в печи 3 до 180-190°С и закачивается насосом 9 в основную колонну-реактор 4 до регламентируемого уровня, после чего подается воздух и одновременно насосом 9 заполняется исходной смесью сепаратор-реактор 5 до регламентируемого уровня. После заполнения обеих реакторов основной реактор 4 переводится на циркуляцию насосом 10 до получения битума с температурой размягчения, установленной расчетом в зависимости от температуры размягчения битума, полученного в сепараторе-реакторе 5 и соотношении при их смешивании.Raw materials: a mixture of tar, residual extract and deasphalting asphalt is heated in
Температура окисления смеси воздухом в реакторе 4 должна быть 260-270°С. Температура смеси барботируемой газами окисления в сепараторе-реакторе 5 должна быть 150-160°С, ограничена началом кипения ароматических фракций.The oxidation temperature of the mixture with air in the
Температура отходящих газов окисления из сепаратора-реактора 5 в скруббер 6 должна быть 50-60°С, позволяющая конденсировать до 99 мас % парафинонафтеновые и ароматические углеводороды в сепараторе-реакторе 5. Непрерывная подача сырья в сепаратор-реактор 5 с температурой 150-160°С производится через воздушный холодильник 13. Непрерывная подача сырья в реактор 4 с температурой 180-190°С производится через нагревательную печь 3. Смешивание битумов из реактора 4 и сепаратора-реактора 5 производится в товарной емкости 8.The temperature of the oxidation off-gases from the separator-
В качестве исходных компонентов были использованы:As initial components were used:
1. Асфальты деасфальтизации.1. Deasphalting asphalts.
Асфальт деасфальтизации получают на установках деасфальтизации обработкой жидким пропаном нефтяного гудрона в объемном соотношении 8-10:1 с последующей отгонкой пропана и выделения остатка. Характеристика асфальта деасфальтизации:Deasphalting asphalt is produced in deasphalting units by treatment with liquid propane of oil tar in a volume ratio of 8-10: 1, followed by distillation of propane and isolation of the residue. Characteristics of deasphalting asphalt:
Плотность, г/см3 - 1,0071; температура размягчения по КиШ - 37°С; вязкость условная ВУ5 80 - 614 сек. Содержание серы, вес % - 1,24. Групповой химический состав (методом ЖВХ), парафино-нафтеновые углеводороды - 21,4%; ароматические углеводороды - 44,3%; смолы -19,3% асфальтены - 15,0%.Density, g / cm 3 - 1.0071; softening temperature according to KiSh - 37 ° С; conditional viscosity VU 5 80 - 614 sec. Sulfur content, wt% - 1.24. Group chemical composition (by HPLC method), paraffin-naphthenic hydrocarbons - 21.4%; aromatic hydrocarbons - 44.3%; resins -19.3% asphaltenes - 15.0%.
2. Гудрон из западно-сибирской нефти.2. Tar from West Siberian oil.
Характеристика гудрона:Characteristics of tar:
Плотность, г/см3 - 0,9754; температура размягчения по КиШ - 25°С; вязкость условная ВУ5 80 - 77 сек. содержание серы, вес % - 1,25. Групповой химический состав (методом ЖВХ), парафинонафтеновые углеводороды - 24,9%, ароматические углеводороды - 47,7%; смолы - 22,6%; асфальтены - 4,8%.Density, g / cm 3 - 0.9754; softening temperature according to KiSh - 25 ° С; conditional viscosity VU 5 80 - 77 sec. sulfur content, wt% - 1.25. Group chemical composition (HPLC method), paraffin-naphthenic hydrocarbons - 24.9%, aromatic hydrocarbons - 47.7%; resins - 22.6%; asphaltenes - 4.8%.
Остаточный экстракт от селективной очистки маселResidual extract from selective oil refining
Характеристика остаточного экстракта:Residual extract characteristic:
Плотность, г/см3 - 0,9747; вязкость условная ВУ5 80 - 22 сек. Содержание серы, вес % - 1,3. Групповой химический состав (методом ЖВХ), парафино-нафтеновые углеводороды - 23,9%; ароматические углеводороды - 65,9%; смолы - 10,2; асфальтены - 0%.Density, g / cm 3 - 0.9747; conditional viscosity VU 5 80 - 22 sec. Sulfur content, wt% - 1.3. Group chemical composition (by HPLC method), paraffin-naphthenic hydrocarbons - 23.9%; aromatic hydrocarbons - 65.9%; resins - 10.2; asphaltenes - 0%.
3. Характеристика смеси асфальта деасфальтизации, гудрона, остаточного экстракта в соотношении 60:20:20 мас. %.3. Characteristics of a mixture of deasphalting asphalt, tar, residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. %.
Температура размягчения по КиШ - 28°С; плотность, г/см3 - 0,9811; вязкость условная ВУ5 80 - 194 сек. Содержание серы, вес % - 1,3. Групповой химический состав (методом ЖВХ), парафино-нафтеновые углеводороды - 22,1%; ароматические углеводороды - 46,1%; смолы - 19,4 асфальтены - 12,4%.Softening temperature according to KiSh - 28 ° С; density, g / cm 3 - 0.9811; conditional viscosity VU 5 80 - 194 sec. Sulfur content, wt% - 1.3. Group chemical composition (by HPLC method), paraffin-naphthenic hydrocarbons - 22.1%; aromatic hydrocarbons - 46.1%; resins - 19.4 asphaltenes - 12.4%.
4. Характеристика смеси асфальта деасфальтизации, гудрона, остаточного экстракта в соотношении 60:20:20 мас. % продутой газами окисления в сепараторе-реакторе колонного типа.4. Characteristics of a mixture of deasphalting asphalt, tar, residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % purged by oxidation gases in a column-type separator-reactor.
Температура размягчения по КиШ - 33°С; Плотность, г/см3 - 0,9818; Вязкость условная ВУ5 80 - 209 сек. Содержание серы, вес % - 1,3. Групповой химический состав (методом ЖВХ), парафино-нафтеновые углеводороды - 22,2%; Ароматические углеводороды - 45,4% Смолы - 20,2 Асфальтены - 12,4%Softening temperature according to KiSh - 33 ° С; Density, g / cm 3 - 0.9818; Conditional viscosity VU 5 80 - 209 sec. Sulfur content, wt% - 1.3. Group chemical composition (by HPLC method), paraffin-naphthenic hydrocarbons - 22.2%; Aromatic hydrocarbons - 45.4% Resins - 20.2 Asphaltenes - 12.4%
Химизм заявленного технологического процесса.The chemistry of the claimed technological process.
Высокое качество дорожных битумных материалов определяется их оптимальным групповым химическим составом, структурой и дисперсностью. Дисперсную структуру битумов можно регулировать введением низкомолекулярных углеводородов. В зависимости от их концентрации в битуме они могут его пластифицировать или разжижать. При небольших концентрациях низкомолекулярных углеводородов менее 4 мас. % происходит частичная пластификация дисперсной среды в межкаркасных прослойках, приводящих к повышению эластичности системы и сохранении достаточно прочного коагуляционного каркаса в битуме.The high quality of road bitumen materials is determined by their optimal group chemical composition, structure and dispersion. The dispersed structure of bitumen can be controlled by the introduction of low molecular weight hydrocarbons. Depending on their concentration in bitumen, they can plasticize or liquefy it. At low concentrations of low molecular weight hydrocarbons less than 4 wt. % there is a partial plasticization of the dispersed medium in the interframe layers, leading to an increase in the elasticity of the system and the preservation of a sufficiently strong coagulation framework in bitumen.
При концентрации низкомолекулярных углеводородов более 4% наблюдается разжижение системы, приводящее к разрушению коагуляционного каркаса и превращение битума в разбавленную суспензию асфальтенов.At a concentration of low molecular weight hydrocarbons of more than 4%, liquefaction of the system is observed, leading to the destruction of the coagulation framework and the transformation of bitumen into a dilute suspension of asphaltenes.
Весьма значимым компонентом битума считаются парафинонафтеновые низкомолекулярные углеводороды, для которых характерны максимальный температурный интервал работоспособности и превосходная трещиностойкость. Само название группы парафино-нафтеновых углеводородов говорит о смешанном характере этой фракции, в которую, наряду с парафинами нормального и изостроения, могут входить соединения с 5- и 6-членными циклопарафиновыми кольцами. Кроме того, могут встречаться и соединения с ароматическими кольцами. Парафинонафтеновые углеводороды являются пластификаторами в битуме, причем замена их на моноциклоароматические углеводороды не может компенсировать их пластифицирующее действие. По этой причине углубление переработки нефти приводит к значительному ухудшению качества битумов при уменьшении содержания парафино-нафтеновых углеводородов в сырье.Paraffin-naphthenic low-molecular hydrocarbons, which are characterized by the maximum temperature range of serviceability and excellent fracture toughness, are considered to be a very significant component of bitumen. The very name of the group of paraffin-naphthenic hydrocarbons indicates the mixed nature of this fraction, which, along with paraffins of normal and isostructural structure, can include compounds with 5- and 6-membered cycloparaffin rings. In addition, compounds with aromatic rings can also be found. Paraffinonaphthenic hydrocarbons are plasticizers in bitumen, and replacing them with monocycloaromatic hydrocarbons cannot compensate for their plasticizing effect. For this reason, the deepening of oil refining leads to a significant deterioration in the quality of bitumen with a decrease in the content of paraffin-naphthenic hydrocarbons in the feed.
Асфальт деасфальтизации и битумы из асфальта деасфальтизации содержат меньше необходимого количество парафино-нафтеновых соединений и больше смол и асфальтенов, что обусловливает их меньшие пенетрацию, интервал пластичности по сравнению с битумами той же температуры размягчения, полученными окислением гудрона из той же нефти.Deasphalting asphalt and bitumen from deasphalting asphalt contain less required amount of paraffin-naphthenic compounds and more resins and asphaltenes, which leads to their lower penetration, plasticity interval compared to bitumen of the same softening temperature obtained by oxidation of tar from the same oil.
Установлено что парафинонафтеновая фракция в процессе окисления смеси гудрона, остаточного экстракта и асфальтата деасфальтизации в соотношении 20:20:60 мас. % практически остается в неизменном количестве при этом количество асфальтенов увеличивается. При окислении смеси в битум вместе с газообразными продуктами окисления удаляется из реактора и отдув. Количество отдува зависит от глубины окисления сырья. При глубине окисления до температуры размягчения по КиШ - 50°С количество отдува составляет 2,2 мас. %, до КиШ - 70°С - 3,5 мас. %.It was found that the paraffin-naphthenic fraction in the process of oxidation of a mixture of tar, residual extract and deasphalting asphalt in the ratio 20:20:60 wt. % practically remains unchanged, while the amount of asphaltenes increases. When the mixture is oxidized to bitumen, together with the gaseous oxidation products, it is removed from the reactor and blown off. The amount of blowing depends on the depth of oxidation of the raw material. At a depth of oxidation up to the softening temperature for KiSh - 50 ° C, the amount of blowing is 2.2 wt. %, up to CuSh - 70 ° C - 3.5 wt. %.
Проведенный групповой химический анализ отдува показал содержание парафино-нафтеновых углеводородов в отдуве до 42 вес %, таблица №1.The group chemical analysis of the blow-off showed the content of paraffin-naphthenic hydrocarbons in the blow-off to 42 wt%, table No. 1.
Фракционный состав отдува: содержание керосиновой фракции до 50 мас. % с началом кипения 160°С. На основании проведенных анализов можно констатировать, что отдув является ценным компонентом для пластификации битума, полученного из сырья бедного парафино-нафтеновыми углеводородами.Fractional composition of blowing: content of kerosene fraction up to 50 wt. % with the beginning of boiling 160 ° C. Based on the analyzes carried out, it can be stated that blowing off is a valuable component for the plasticization of bitumen obtained from raw materials poor in paraffin-naphthenic hydrocarbons.
В процессе окисления смеси установили, что содержание кислорода в отходящих газах из реактора 4 - от 6 мас. % до 8 мас. %, а содержание кислорода в отходящих газах из сепаратора - реактора 5 не более 0,9 мас. %.During the oxidation of the mixture, it was found that the oxygen content in the exhaust gases from the
При исследовании газовой части отдува установили, что он содержит не только кислород и пар, но и следы газообразного микрокатализатора, а именно: N, NO, NO2, H2S, SO2, СO2, низкомолекулярные органические кислоты и серу, которые как известно способствую ускорению процесса окисления нефтяного сырья и положительно влияют на свойства полученного битума.In the study of the gas part of the exhaust, it was found that it contains not only oxygen and steam, but also traces of a gaseous microcatalyst, namely: N, NO, NO 2 , H 2 S, SO 2 , CO 2 , low molecular weight organic acids and sulfur, which are both It is known to accelerate the oxidation process of petroleum feedstock and have a positive effect on the properties of the resulting bitumen.
Известно, что растворенные газы в случае хемосорбции могут сорбироваться жидкой поверхностью физически, либо вступать в химические реакции с жидким сорбентом, образуя новые химические соединения, которые могут обладать новыми полезными свойствами и помогать избежать или снизить образования вредных отходов, а также обеспечить ресурсосбережение.It is known that dissolved gases in the case of chemisorption can be physically sorbed by a liquid surface, or enter into chemical reactions with a liquid sorbent, forming new chemical compounds that can have new useful properties and help to avoid or reduce the formation of hazardous waste, as well as provide resource conservation.
Сущность предлагаемого способа представлена следующими примерами.The essence of the proposed method is presented by the following examples.
Пример 1. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 72°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью окисленной газами окисления в сепараторе-реакторе 5 до температуры размягчения по КиШ 33°С в соотношении 60:40 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 70/100 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателями.Example 1. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 48,0°С;- softening temperature 48.0 ° С;
- пенетрация при 25°С от 77 дмм;- penetration at 25 ° С from 77 dmm;
- растяжимость при 0°С 4 см;- extensibility at 0 °
- температура хрупкости минус 19,1°С- brittleness temperature minus 19.1 ° С
- изменение температуры размягчения после прогрева - 4,0°С- change in softening temperature after heating - 4.0 ° С
Битум отвечает требованию марке БНД 70/100 (ГОСТ 33133-2014).Bitumen meets the requirements of the BND 70/100 brand (GOST 33133-2014).
Пример 2. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 72°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью окисленной газами окисления в сепараторе-реакторе 5 до температуры размягчения по КиШ 33°С в соотношении 70:30 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 50/70 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателями:Example 2. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 52,1°С;- softening temperature 52.1 ° С;
- пенетрация при 25°С 54 дмм;- penetration at 25 ° С 54 dmm;
- растяжимость при 0°С 3,7 см;- extensibility at 0 ° C 3.7 cm;
- температура хрупкости минус 16,0°С.- brittleness temperature minus 16.0 ° С.
- изменение температуры размягчения после прогрева -3,5°С.- change in softening temperature after heating -3.5 ° C.
Битум отвечает требованию марке БНД 50/70 (ГОСТ 33133-2014)Bitumen meets the requirements of the BND 50/70 brand (GOST 33133-2014)
Пример 3. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 72°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью окисленной газами окисления в сепараторе-реакторе 5 до температуры размягчения 33°С в соотношении 50:50 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 100/130 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателямиExample 3. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 46,3°С;- softening point 46.3 ° С;
- пенетрация при 25°С 104 дмм;- penetration at 25 ° С 104 dmm;
- пенетрация при 0°С 33дмм;- penetration at 0 ° С 33dmm;
- растяжимость при 0°С 4,4 см;- extensibility at 0 ° C 4.4 cm;
- температура хрупкости минус 21,0°С.- brittleness temperature minus 21.0 ° С.
-изменение температуры размягчения после прогрева -4,5°С.- change in softening temperature after heating -4.5 ° С.
Пример 4. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 72°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование с исходной смесью в соотношении 50:50 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 100/130 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателямиExample 4. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 45,1°С;- softening temperature 45.1 ° С;
- пенетрация при 25°С 102 дмм;- penetration at 25 ° С 102 dmm;
- пенетрация при 0°С 31 дмм;- penetration at 0 ° С 31 dmm;
- растяжимость при 0°С 4,0 см;- extensibility at 0 ° C 4.0 cm;
- растяжимость при 25°С 70 см;- extensibility at 25 ° C 70 cm;
- температура хрупкости минус 20,0°С.- brittleness temperature minus 20.0 ° С.
- изменение температуры размягчения после прогрева -5,0°С.- change in softening temperature after heating -5.0 ° C.
Битум с предельно допустимыми показателями качества отвечает требованиям ГОСТ 33133-2014 марки БНД 100/130.Bitumen with maximum permissible quality indicators meets the requirements of GOST 33133-2014 grade BND 100/130.
Сравнительные показатели качества битума по предлагаемому способу пример №1, №2, №3 и по способу компаундирования с исходной смесью пример №4 показывают, что показатели качества битума, полученные по способу компаундирования с исходной смесью, уступают показателям качества битума изготовленного по предлагаемому способу.Comparative indicators of the quality of bitumen according to the proposed method example No. 1, No. 2, No. 3 and according to the method of compounding with the initial mixture example No. 4 show that the quality indicators of bitumen obtained by the method of compounding with the initial mixture are inferior to those of the quality of bitumen produced according to the proposed method.
Пример 5 (по прототипу). Гудрон товарной смеси западно-сибирской нефти с ВУ80 127 сек окисляют при температуре 280°С до строительного битума с температурой размягчения 98°С и пенетрацией при 25°С - 10 дмм. Компаундированием такого битума с асфальтом пропановой деасфальтизации и экстрактом селективной очистки масел в соотношении 40:50:10 мас. % соответственно получили дорожный битум БНД 90/130 следующего качества:Example 5 (prototype). Tar of a commercial mixture of West Siberian oil with VU 80 127 sec is oxidized at a temperature of 280 ° C to building bitumen with a softening temperature of 98 ° C and penetration at 25 ° C - 10 dmm. Compounding such bitumen with propane deasphalting asphalt and an extract for selective oil refining in a ratio of 40:50:10 wt. % respectively received road bitumen BND 90/130 of the following quality:
- температура размягчения 43,2°С;- softening temperature 43.2 ° С;
- пенетрация при 25С 92 дмм;- penetration at 25C 92 dmm;
- пенетрация при 0°С 28 дмм;- penetration at 0 ° С 28 dmm;
- растяжимость при 25°С выше 100 см;- extensibility at 25 ° C above 100 cm;
- температура хрупкости минус 17,8°С.- brittleness temperature minus 17.8 ° С.
Сравнительные показатели качества битума по предлагаемому способу пример №1, №2, №3 и по способу-прототипу пример №5 показывают, что показатели качества битума, полученные по прототипу, уступают показателям качества битума, изготовленного по предлагаемому способу, несмотря на то, что вовлечение асфальта деасфальтизации в предлагаемом способе на 10% больше, чем в прототипе.Comparative indicators of the quality of bitumen according to the proposed method example No. 1, No. 2, No. 3 and according to the prototype method example No. 5 show that the quality indicators of bitumen obtained according to the prototype are inferior to the quality indicators of bitumen manufactured according to the proposed method, despite the fact that the involvement of asphalt deasphalting in the proposed method is 10% more than in the prototype.
В заявляемом способе, по показателям качества битума, ограничена концентрация асфальта пропановой деасфальтизации в товарном битуме не более 60 мас. % пример №6, а также регламентирована температура размягчения переокисленного битума 70-75°С, пример №7 и №8.In the claimed method, in terms of bitumen quality, the concentration of propane deasphalting asphalt in commercial bitumen is limited to no more than 60 wt. % example No. 6, and also regulated by the softening temperature of over-oxidized bitumen 70-75 ° C, example No. 7 and No. 8.
Пример 6. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 61:20:19 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 72°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 61:20:19 мас. % из сепаратора-реактора 5 окисленной газами окисления до температуры размягчения по КиШ 33°С в соотношении 50:50 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 100/130 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателямиExample 6. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 61:20:19 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 44,7°С;- softening point 44.7 ° С;
- пенетрация при 25°С 103 дмм;- penetration at 25 ° С 103 dmm;
- пенетрация при 0°С 27 дмм;- penetration at 0 ° C 27 dmm;
- растяжимость при 0°С 4,0 см;- extensibility at 0 ° C 4.0 cm;
- растяжимость при 25°С 70 см;- extensibility at 25 ° C 70 cm;
- температура хрупкости минус 19,0°С.- brittleness temperature minus 19.0 ° С.
-изменение температуры размягчения после прогрева -4,3°С.- change in softening temperature after heating -4.3 ° C.
Битум не отвечает требованиям ГОСТ 33133-2014 марки БНД 100/130 по пенетрации при 0°С и температуре хрупкостиBitumen does not meet the requirements of GOST 33133-2014 grade BND 100/130 for penetration at 0 ° C and brittle temperature
Пример 7. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 69°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % из сепаратора-реактора 5 окисленной газами окисления до температуры размягчения по КиШ 33°С в соотношении 50:50 мас. %;. В результате получаем битум марки БНД 100/130 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателямиExample 7. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 45,6°С;- softening temperature 45.6 ° С;
- пенетрация при 25°С 101 дмм;- penetration at 25 ° C 101 dmm;
- растяжимость при 0°С 3,8 см;- extensibility at 0 ° C 3.8 cm;
- растяжимость при 25°С 70 см;- extensibility at 25 ° C 70 cm;
- температура хрупкости минус 20,0°С.- brittleness temperature minus 20.0 ° С.
-изменение температуры размягчения после прогрева -4,6°С.- change in softening temperature after heating -4.6 ° С.
Битум не отвечает требованиям ГОСТ 33133-2014 марки БНД 100/130 по растяжимости при 0°С.Bitumen does not meet the requirements of GOST 33133-2014 grade BND 100/130 in terms of elongation at 0 ° C.
Предельно допустимое переокисление битума, не выше температуры размягчения по КиШ 75°С, обосновано из-за высокой вязкости разжижителя.The maximum permissible peroxidation of bitumen, not higher than the softening temperature for KiSh 75 ° C, is justified due to the high viscosity of the diluent.
Пример 8. Сырье: смесь асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % окисляют в реакторе 4 до температуры размягчения 76°С. Полученный битум направляют в смеситель на компаундирование со смесью асфальта деасфальтизации + гудрон + остаточный экстракт в соотношении 60:20:20 мас. % из сепаратора-реактора 5 окисленной газами окисления до температуры размягчения по КиШ 33°С в соотношении 50:50 мас. %. В результате получаем битум марки БНД 100/130 (ГОСТ 33133-2014) со следующими качественными показателямиExample 8. Raw materials: a mixture of deasphalting asphalt + tar + residual extract in a ratio of 60:20:20 wt. % is oxidized in
- температура размягчения 45,0°С;- softening temperature 45.0 ° С;
- пенетрация при 25°С 101 дмм;- penetration at 25 ° C 101 dmm;
- пенетрация при 0°С 3,7 дмм- penetration at 0 ° С 3.7 dmm
- растяжимость при 0°С 4,1 см;- extensibility at 0 ° C 4.1 cm;
- растяжимость при 25°С 70 см;- extensibility at 25 ° C 70 cm;
- температура хрупкости минус 19,0°С.- brittleness temperature minus 19.0 ° С.
- изменение температуры размягчения после прогрева -4,2°С.- change in softening temperature after heating -4.2 ° C.
Битум не отвечает требованиям ГОСТ 33133-2014 марки БНД 100/130 по пенетрации при 0 и температуре хрупкости.Bitumen does not meet the requirements of GOST 33133-2014 grade BND 100/130 for penetration at 0 and brittle temperature.
Для компаундированных битумов с утяжелением разжижителя при повышении температуры размягчения переокисленного битума температура хрупкости повышается, а пенетрация при 0°С понижается.For compounded bitumen with a heavier diluent, with an increase in the softening temperature of overoxidized bitumen, the brittleness temperature increases, and penetration at 0 ° C decreases.
Предлагаемый способ позволяет увеличить вовлечение асфальта деасфальтизации до 60 мас. % в сырье для производства дорожных битумов, существенно сократить воздействие вредных газов на окружающую среду, повысить энергоэффективность производства, благодаря извлечению и возврату в технологический процесс ценных углеводородных фракций.The proposed method allows you to increase the involvement of asphalt deasphalting up to 60 wt. % in raw materials for the production of road bitumen, significantly reduce the impact of harmful gases on the environment, increase the energy efficiency of production, due to the extraction and return of valuable hydrocarbon fractions to the technological process.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108485A RU2752591C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Method for producing road bitumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020108485A RU2752591C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Method for producing road bitumen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2752591C1 true RU2752591C1 (en) | 2021-07-29 |
Family
ID=77226295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020108485A RU2752591C1 (en) | 2020-02-26 | 2020-02-26 | Method for producing road bitumen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2752591C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789226C1 (en) * | 2022-01-12 | 2023-01-31 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Road bitumen production method |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2153751A5 (en) * | 1971-09-23 | 1973-05-04 | Exxon Standard Sa | Bituminous binders prodn - by mixing oxidised petroleum vac-distn residues and deasphaltisation bitumens |
RU2349626C1 (en) * | 2008-06-24 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИМПА Инжиниринг" | Method of producing bitumen |
RU2349625C1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВОБИТ" | Method of making road asphalt |
RU2476580C2 (en) * | 2010-02-08 | 2013-02-27 | ОАО "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке" | Bitumen obtaining method |
RU2562483C9 (en) * | 2013-07-18 | 2015-10-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method and device for bitumen production |
US9556383B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-01-31 | Building Materials Investment Corporation | Asphalt oxidation technique |
RU2618266C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" | Road bitumen production method |
-
2020
- 2020-02-26 RU RU2020108485A patent/RU2752591C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2153751A5 (en) * | 1971-09-23 | 1973-05-04 | Exxon Standard Sa | Bituminous binders prodn - by mixing oxidised petroleum vac-distn residues and deasphaltisation bitumens |
RU2349625C1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "НОВОБИТ" | Method of making road asphalt |
RU2349626C1 (en) * | 2008-06-24 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИМПА Инжиниринг" | Method of producing bitumen |
RU2476580C2 (en) * | 2010-02-08 | 2013-02-27 | ОАО "Средневолжский научно-исследовательский институт по нефтепереработке" | Bitumen obtaining method |
US9556383B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-01-31 | Building Materials Investment Corporation | Asphalt oxidation technique |
RU2562483C9 (en) * | 2013-07-18 | 2015-10-20 | Игорь Анатольевич Мнушкин | Method and device for bitumen production |
RU2618266C1 (en) * | 2015-12-21 | 2017-05-03 | Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" | Road bitumen production method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789226C1 (en) * | 2022-01-12 | 2023-01-31 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Road bitumen production method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108884395B (en) | Integrated process for increasing olefin production by recovery and processing of heavy cracker residue | |
US8197678B2 (en) | Refining coal-derived liquid from coal gasification, coking and other coal processing operations | |
RU2349626C1 (en) | Method of producing bitumen | |
CN102690678B (en) | Processing method of inferior heavy crude oil | |
RU2752591C1 (en) | Method for producing road bitumen | |
RU2349625C1 (en) | Method of making road asphalt | |
US9796852B2 (en) | Bitumen | |
RU2476580C2 (en) | Bitumen obtaining method | |
US2687989A (en) | Asphalt production | |
KR101677296B1 (en) | Method for Preparing Coal Tar Pitch Having Improved Compatibility with Asphalt and Asphalt Containing the Same | |
US8951405B2 (en) | Upgrading of asphaltene-depleted crudes | |
RU2406748C1 (en) | Bitumen obtaining method | |
EP0245888B1 (en) | Process for the preparation of a hydrocarbonaceous distillate and a residue | |
RU2338773C1 (en) | Method for thermochemical processing of oil tar mixed with natural cracking activators | |
EP0848738B1 (en) | Pavement binder and method of making same | |
US9447327B2 (en) | Asphalt oxidation process using liquid jet ejection | |
US3786110A (en) | Asphaltenes for inhibiting polymerization of pyrolysis products | |
RU2802477C2 (en) | Method for in-depth oil processing | |
RU2618266C1 (en) | Road bitumen production method | |
RU2783102C1 (en) | Method for deasphalting and desulfurization of heavy oil with obtaining bitumen binder | |
CN105733666A (en) | Treatment method for catalytic cracking oil slurry | |
RU2800286C1 (en) | Composition of road bitumen (versions) and method for its production | |
RU2552468C1 (en) | Method of producing road bitumen | |
RU2552469C1 (en) | Method of producing asphaltite-containing road bitumen | |
RU2599782C1 (en) | Recycling method for spent lubricants |