SU1736996A1 - Способ получени битумного в жущего - Google Patents

Abstract

Использование: дорожное строительство . Сущность изобретени : восстановительную среду смешивают при 150-200°С с кубовым остатком ректификации синтетических жирных кислот и с нижним слоем прудового кислого гудрона, который подают в полученную смесь при перемешивании со скоростью 0.5-1,2 кг/ч кг. Полученные продукты нагревают со скоростью 1 2°С/мин до 220-250°С и выдерживают 45-60 мин. Соотношение добавки, восстановительной среды и кубового остатка ректификации составл ет в мас.% 1 : 0-6 - 1,5 : 0.027 -0,120. 1 з.п. ф-лы. 2 табл. сл с

Description

Изобретение относитс  к получению битумного в жущего из отходов производства нефтепереработки и остаточных продуктов различных производств, имеющих ограниченное применение, и может быть использовано в дорожном строительстве,

В насто щее врем  дорожные битумы, используемые в качестве в жущего дл  асфальтобетона , получают окислением остаточных нефтепродуктов, преимущественно пр могонного гудрона, кислородом воздуха . В св зи с дефицитом битума предложен р д способов его получени  из отходов нефтепереработки , например технологических кислых гудронов.

На многих нефтеперерабатывающих заводах в процессе длительной эксплуатации установок сернокислотной очистки нефтепродуктов (масел, парафинов и др.) накопилось большое количество прудовых кислых гудронов. Например, только в прудах-накопител х Львовского нефтеперерабатывающего завода содержитс  около 350-400 тыс.т органической массы кислых гудронов, В прудах-накопител х Ярославского НПЗ содержитс  еще больше этого отхода.

В процессе хранени  кислых гудронов в прудах-накопител х происходит их разделение на три сло : верхний - масл ный с плотностью менее единицы, средний - водvj GJ О 4D Ю CN

ный раствор серной кислоты и других водорастворимых соединений и нижний - органическа  масса, котора  состоит из т желых компонентов плотностью более единицы, выделенных из исходного кислого гудрона.

В насто щее врем  делаютс  попытки использовать прудовые кислые гудронн дл  получени  дорожных битумов. Это меропри тие способствует возврату в производство потер нных ранее в виде отхода производства органических ресурсов и охране окружающей среды от загр знений.

Известны способы получени  дорожных битумов из верхнего масл ного сло  прудовых кислых гудронов.

В качестве исходного сырь  используют верхний масл ный слой кислых гудронов Ярославского НЭП следующего состава, %: Органическа  масса 75-86% в том числе

масло64-75

вода2,4-11,0

Серна  кислота0,016-0,036

Способ получени  битума состоит из следующих операций: нейтрализаци  мае- л ного сло  кислого гудрона, отгонка воды из реакционной массы, окисление кислородом воздуха нейтрализованной массы, смешение окисленной битумной массы с асфальтом, полученным при деасфальтиза- ции нефт ных масел пропаном, и дополнительное окисление кислородом воздуха до получени  битума заданного качества.

Однако известные способы получени  битума из верхнего масл ного сло  прудовых кислых гудронов непригодны дл  переработки нижних слоев прудовых кислых гудронов. Нижний слой прудовых кислых гудронов по химическому составу сущест- венно отличаетс  от верхнего масл ного сло  прудовых кислых гудронов. Нижнего сло  кислого гудрона в прудах-накопител х содержитс  в 20-30 раз больше, чем -верхнего . По этой причине вовлечение его в битумное производство позвол ет значительно расширить сырьевые ресурсы дл  получени  битумного в жущего. Кроме того, переработка нижнего сло  прудовых кислых гудронов приводит к полной ликвидации прудов-накопителей, что в свою очередь направлено на охрану окружающей среды. В св зи с изложенным существует потребность в разработке технологии получени  битумного в жущего дл  асфальтобетона из нижнего сло  прудовых кислых гудронов.

Состав нижнего сло  прудовых кислых гудронов следующий, %:

Органическа  масса 77,0-85,0

в том числе:

масла4,0-20,0

смолы13,0-28,0

асфальтены3,0-8,0

сульфокислоты30,0-38,0

асфальтогеновые кислоты1 ,2-1,5 Серна  кислота1,8-3.3 Вода 4,0-7,5 Механические примеси 3,0-10,0 Сульфокислоты, содержащиес  в нижнем слое прудового кислого гудрона, не могут быть компонентом битума, так как обладают повышенной гигроскопичностью, водонасыщением и набухаемостью. Поэтому одной из основных стадий получени  битумного в жущего из нижнего сло  прудовых кислых гудронов должно быть разрушение сульфокислот и свободной серной кислоты, пластификаци  битума и повышение его адгезионных свойств по отношению к минеральным материалам,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ получени  битума, По этому способу смесь, состо щую из 1,5-2,4 мае./ч нефт ного гудрона или полугудрона и 1 мае./ч кислого гудрона из расчета от 5 до 10 мае,/ч нефт ного гудрона или полугудрона на 1 мае,/ч кислоты в кислом гудроне, окисл ют при 90-210°С, повыша  температуру на 70°С ежечасно, с последующим выдерживанием смеси при 300-400°С в течение 40-90 мин. Недостатком этого способа  вл етс  то, что в качестве восстановительной среды дл  разложени  серной кислоты и сульфокислоты примен етс  в большом количестве дефицитный в дорожном строительстве пр могонный гудрон, так как последний самосто тельно используетс  дл  производства битума традиционным способом.

Цель изобретени  - расширение сырьевых источников дл  производства битума и улучшение его качества.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу получени  битумного в жущего путем смешени  восстановительной среды с добавкой на основе кислого гудрона и нагрева смеси с последующей выдержкой при повышенной температуре, восстановительную среду до смешени  с добавкой предварительно смешивают при нагреве до 150-200°С с кубовым остатком ректификации синтетических жирных кислот , в качестве добавки используют нижний слой прудового кислого гудрона, который подают в полученную смесь при перемешивании со скоростью 0,5-1,2 кг/ч-кг, образо- ёавшиес  при смешении продукты нагревают со скоростью 1-2°С/мин до 220250°С с последующей выдержкой при данной температуре и посто нном перемешивании в течение 46-60 мий, и процесс провод т при соотношении добавки, восстановительной среды и кубового остатка ректификации синтетических жирных кислот , (мас.ч) 1:0,6-1,5:0,027 - 0,120.

В качестве восстановительной среды используют т желую нефть, пр могонный гудрон, крекинг-остаток, т желую остаточ- ную смолу пиролиза, экстракт селективной очистки масел, т желый газойль коксовани , т желый газойль каталитического крекинга или их смесь.

Дл  повышени  качества битумного в жущего, полученного из нижнего сло  прудового кислого гудрона и восстановительной среды, и доведени  его качества до уровн  товарных дорожных битумов требуетс  в исходную сырьевую смесь вводить компонент, улучшающий пластифицирующие и адгезионные свойства битума. В качестве такого компонента примен ют кубовый остаток ректификации синтетических жирных кислот (СЖК), образующийс  при окислении парафина, который ввод т в восстановительную среду в количестве 3- 10%. Битум, полученный из нижнего сло  прудового кислого гудрона и восстановительной среды, по сцепл емости с мине- ральным материалом и дуктильности не соответствует техническим требовани м, предъ вл емым к дорожным битумам.

В табл. 1 (пункты 4 и 5) приведены экспериментальные данные, подтверждающие улучшение качества битума при введении в восстановительную среду кубового остатка ректификации СЖК.

Процесс получени  битумного в жущего осуществл ют следующим образом.

В реактор, оборудованный нагревом и перемешивающим устройством, загружают восстановительную среду (т желую нефть, пр могонный гудрон, крекинг-остаток, т желую остаточную смолу пиролиза, экс- тракт селективной очистки масла, т желый газойль коксовани , т желый газойль каталитического крекинга или их смесь) и пла- стифицирующе-адгезионную добавку - кубовый остаток ректификации СЖК. Смесь подогревают до 150-200°С. В нагретую смесь при перемешивании с определенной скоростью подают нагретый до 50-80°С нижний слой прудового кислого гудрона. С этого момента с одной стороны, начинаетс  окислительно-восстановительный процесс, сопровождающийс  расщеплением серной кислоты и сульфокислот до диоксида серы, с другой стороны, - окислением органической массы. Скорость подачи кислого гудрона в реактор должна соответствовать интенсивности пенообразовани . При скорости подачи кислого гудрона 0,5-1,2 кг/ч-кг восстановительной среды и кубового остатка ректификации СЖК скорость образовани  газобитумной пены соответствует скорости ее разрушени , поэтому уровень пены в реакторе посто нный, что обеспечивает нормальное протекание процесса. Кроме того, скорость подачи нижнего сло  прудового кислого гудрона в восстановительную среду должна соответствовать интенсивности подвода тепла в реакционное устройство, что удовлетвор ет требованию посто нства температуры реакционной смеси при смешении компонентов.

По завершении подачи нижнего сло  прудового кислого гудрона в восстановительную среду реакционную смесь продолжают нагревать и перемешивать. При 220-250°С реакционную смесь выдерживают при перемешивании еще 45-60 мин. Готовое битумное в жущее выгружают из реактора, предварительно охлажда  его в холодильнике.

Нагрев реакционной смеси до 220- 250°С и выдерживание ее при этой температуре в течение 45-60 мин обеспечивают полное восстановление серной кислоты и сульфокислот, содержащихс  в исходной органической массе нижнего сло  прудовых кислых гудронов, до диоксида серы и самоокисление всей органической массы кислородом , выдел ющимс  при восстановлении сульфокислот и серной кислоты, до битумного продукта.

В процессе взаимодействи  нижнего сло  прудового кислого гудрона с восстановительной средой выдел ютс  летучие продукты: вод ные пары, диоксид серы, диоксид углерода и масл ный отгон. Уход щие из реактора летучие продукты охлаждаютс  в холодильнике, раздел ютс  в сепараторе-отстойнике, а диоксид серы в абсорбере поглощаетс  водным раствором соды или известковым молоком с образованием соответственно бисульфита натри  или сульфита кальци .

В качестве исходного сырь  дл  получени  битумного в жущего используютс :

1. Нижний-слой прудового кислого гудрона Львовского НПЗ следующего химического состава, %:

Органическа  масса 82,1

в том числе:

масла14,0

смолы26,6

асфальтены4,8

сульфокислоты35,4

асфальтеновые кислоты1 ,3 Серна  кислота1,8 Вода 7,1 Механические примеси 9,0 2. Восстановительна  среда: 2.1 Т жела  нефть Кохановского местоождени  со следующими показател ми:

Плотность, pi°0,9776 Температура застывани , °С-8 Температура вспышки , °С160 Групповой химическийсостав, мас.%: масла13 смолы70 асфальтены17 Содержание фракций,%, выкипающих о температуры, °С:

2505 30026 Содержание парафина , %0,5

Перед употреблением нефти в качестве осстановительной среды из нее предвариельно удал ют летучие компонентов путем агрева до 300°С.

2.2.Пр могонный гудрон Львовского ПЗ со следующими показател ми:

Плотность, рЗ°0.9690

Температура разм гчени , °С39,0 Пенетраци  при 25°С 280 Раст жимость, см102,0 Групповой химический состав, мас.%: асфальтены 6,3 смолы16,1 масла 77.6

2.3.Экстракт остаточный, полученный ри сепективной очистке остаточного маса , отобранный на Полоцком НПЗ. со следующими показател ми:

Плотность,/$°0.9980

Температура разм гчени , °С50 Групповой химический состав, мас.%: асфальтены0,0 смолы 9,2 масла .90,8

2.4.Крекинг-остаток, полученный на На- дворн нском НПЗ при крекинге мазута, со следующими физико-химическими показател ми:

Плотность, рЈ°1,0821

Температура разм т-, чени , °С36

Групповой химический состав, мас.%:

масла72.0

смолы-19,4

асфальтены7,7

карбены и карбоиды 0,9 2.5. Т желый газойль коксовани  крекинг-остатка , отобранный на Дрогобычев- ском НПЗ, со следующими показател ми:

Плотность, /о§°0,9083

Температура раэм г- 0 чени , °С27

Групповой химический состав, мас.%: масла93,7

смолы5.2

асфальтены1,1

2.6. Т жела  остаточна  смола пиролиза , полученна  при жестком крекинге дизельной фракции нефти в этиленовом режиме на Калушском п/о Хлорвинил. Основные показатели: п

Плотность, $°1.0960

Коксуемость, %19,2

Групповой химический состав, мас.%:

ароматические углево-. 5дороды57.8

смолистые вещества 21.8

асфальтены20.3

3. Пластифицирующе-адгезионный компонент - кубовой остаток ректификации n СЖК, полученный на установке окислени  парафина Надворн нского НПЗ.

Основные качественные показатели:

Температура каплепадени . °С44.5

5 Кислотное висло,

мг КОН/г72,2

Число омылени ,

мгКОН/г117,6

Гидроксильное число, 0 мг КОН/г5,3

Лактонное число,

мг КОН/г29,8

Ангидридное чиспо,

мг КОН/г63,2

5 В табл.1 приведены услови  ведени  эксперимента и результаты анализа образцов полученного битумного в жущего.

Битумное в жущее анализируют в соответствии с требовани ми ГОСТ 22245-76. п Из полученных данных следует, что нижний слой прудовых кислых гудронов совместно с перечисленной восстановительной средой и пластифицирующе-адгезионным компонентом служит хорошим сырьем дл  получе- 5 ни  качественного битумного в жущего дл  дорожного строительства. Кубовый остаток ректификации СЖК улучшает качественные показатели образующегос  битумного в - жущего, повышает его сцепл емость с минеральным материалом, а также увеличивает

его раст жимость, т.е. улучшает пластические свойства битума,

Битум, полученный по предлагаемому способу, предварительно освобожденный от механических примесей, соответствует техническим требовани м ГОСТ 22245-76 на в зкие дорожные битумы.

Полученное битумное в жущее используют дл  производства асфальтобетонных смесей. Дл  приготовлени  асфальтобетон- ных образцов готов т смесь следующего состава . %:

Гранитный щебень

фракции 5-15 мм30

Гранитный отсев

фракции 0-5 мм56.5

Минеральный порошок

(известн ковый)13,5

Битумное в жущее6,5

Асфальтобетонную смесь анализируют по методикам указанным в ГОСТ 12801-84.

В табл.2 приведены физико-механические показатели асфальтобетонных смесей , приготовленных с различными пробами битумного в жущего; качествен- ные показатели которого описаны в табл.1. Из полученных данных следует, что полученные асфальтобетонные смеси удовлетвор ют техническим требовани м ГОСТ 9128-84..

Использование предлагаемого способа получени  битумного в жущего обеспечивает по сравнению с известными следующие преимущества:

расшир ютс  сырьевые источники дл  получени  дешевого битумного в жущего дл  дорожного строительства из обременительного отхода производства - нижнего сло  прудовых кислых гудронов и малоценных остаточных нефтепродуктов;

переработка нижнего сло  прудовых кислых гудронов влечет за собой ликвидацию прудов-накопителей кислого гудрона, загр зн ющих окружающую среду;

экономический эффект от использовани  нижнего сло  прудовых кислот гудронов Львовского НПЗ дл  производства битумного в жущего только в дорожных организаци х Львовского облавтодора составл ет около 300 тыс.рублей в год.

Claims (2)

1. Способ получени  битумного в жущего путем смешени  восстановительной среды с добавкой на основе кислого гудрона и нагрева смеси с последующей выдержкой при повышенной температуре, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества целевого продукта и расширени  сырьевой базы, восстановительную среду до смешени  с добавкой предварительно смешивают при нагреве до 150-200°С с кубовым остатком ректификации синтетических жирных кислот, в качестве добавки используют нижний слой прудкового кислого гудрона, который подают в полученную смесь при перемешивании со скоростью 0,5-1,2 , образовавшиес  при смешении продукты нагревают со скоростью 1- 2°С/мин до 220-250°С с последующей выдержкой при данной температуре и посто нном перемешивании в течение 45-60 мин и процесс провод т при соотношении в мае.ч. добавка: восстановительна  среда: кубовый остаток ректификации синтетических жирных кислот, равном 1:0,6- 1 50,026-0,120

2. Способ поп.1,отличающийс  тем, что в качестве восстановительной среды используют т желую нефть, пр могон- ный гудрон, крекинг-остаток, т желую остаточную смолу пиролиза, экстракт селективной очистки масел, т желый газойль коксовани , т желый газойль каталитического крекинга или их смесь.

-1.й.,л tf.tt... Показатели

1 Z . J «I , 5 6 7 | 8 9 | 10 J II J 12 1} i

Состав исходного

сырь , МРС.Ч.; .

Нижний слой прудрРО о кислого гудроне111)1111111111

восстановительна 

срела t,0 0,9 0,8 1,2 1,5 0,7 0,9 t,3 0,6 0,8 0,7 1,3 1,5 1,0

Пластмфииирупща 

н ед геэибнна 

Савка |0,052 0,027 0,033 0,075 0,096 0,053 0,0в5 0,120 0, О.ОЙВ 0,036 0,113 0,112 0,052

Состав восстановительной СМРСИ И п пэ с т иф и uv руюо|г - адгезионной Добав- ЧИ, H8C.ll

Т жела  нефть9597------3025

Пр могонньй гудрон 30 25- - -53 i5--1520 Крекинг-остаток- -.38 960 52- --2010 1015

Тпжелап остаточна  смола пиролиза- . ----- t751-15101513 Т желый газойпь

коксонлни --- „ W 510 Id II15

Тйжслый гадойль каталитического крекинга-----------102022

Дкстрлкт сспсмтивиой очистки

масл  - - 28 20 0- 20 J5 22 10,

Кубовый остаток.

ректификации fi K53Ъ6689971058 Г 5

2 Услооиг эксперимента Тсмиерлт VIM прудового кислого гудрона, JC 60 70 60 50 60 70 8и 80 756570808080

Температура нос-,

смеси, с 180 170 150 160 165 180 iBD 175 150 160 160 180 180 200 Скорость подачи

ЛРУДОВОГо КИСЛО

го гудрона,

0,7 1,2

Скорость нагрева реакционной сне- , си/С/мич 1,0 1,5

Конечна  температуре нагрева реакционной смеси , Ч 250 230 230 270 2(0 230 240 220 220 220 2 30 230 230

Врем  ьыдаржки реакционной смеси , мин 5 60 50 55 60 60 55 50 55 55 60 60 60

3 Выход битумного ив- f,

жуцего на исходное

сырье (смесь),

насД87,0 88,5 87,8 В5,6 R6t4 07,0 88,1 67 86,9 88,1 8/Л 87,9 88.0 86,9

| Качество битуме;,

Глубина проникиобитумном ЭР8-86

.. ф.ли.п-тханииескнх ,«тв плотных асОальтоветоно. из гор чих смесей «.«умем соответствует И марке, тип В, II-IU климатических зон по ГОСТ