Способ получения битума

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11973589(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 240778 (21) 2652560/23-04с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 151182. Бюллетень М 42 1 М. Кп. С 10 С 3/04 Государственный комитет СССР оо делам изобретений н открытийДата опубликования описания 151132Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА Изобретение относится к способам получения битумов с использованием процессов окисления и может быть использовано в нефтехимической промыаленности.Известен способ получения битума с использованием прямогонного гудрона и кислых отходов нефтепереработки, В качестве сырья используют смесь, состоящую из 45-70 кислого и 30- 55 нефтяного гудронов. Процесс окисления проводят в течение 8 ч. В результате получают высокойлавкий битум, который используется как мягчи- тель резины( 1)Недостатками указанного способа являются длительность и периодичность процесса, коррозия аппаратуры.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения битума путем смешения кислых отходов недотепе. реработки с нагретыми до 200-300 С высококипящими нефтепродуктами, например прямогонным гудроном. Исходные реагенты смешивают в количестве, обеспечивающем отношение органической массы смеси к серной кислоте, содержащейся в отходах, 20:125. Реакционную смесь затем выдерживают в течение 1-5 мин, Образовавшуюся при этом гаэобитумную пену разрушаютв испарителе путем ,свободного увелиЭчения объема реакционной смеси в10-20 раз по отношению к объему прямогонного гудронаГ 21,Однако получающийся при этом би 1тум не обладает высоким качеством.Кроме того, процессу свойственна повышенная степень корроэийности, сложность в технологии.Цель изобретения - повышение качества битума и упрощение процесса.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения битума путем смешения кислых отходовнефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами, введенияв реакционную смесь инертного газа стемпературой 2-600 С, удельным,расходои 0,5-100 л/мин кг, разрушениягаэобитумнсй пены введением в негохолодного орошения и контактированияпены с твердой инертной поверхностью, имеющей 125-450 С, проведенияопроцесса при разнице температур реакционной массы и полученных при отстое реакционной массы жидких продук.тов 8-65 С и последующего отделениягазообразных и ниэкокипящих фракцийЗ 0 от жидких продуктов под вакуумом.Предпочтительно в качестве инертного газа используют азот, углекислый газ, смесь азота и углекислогогаза, водяной пар,На чертеже показана принципиальная схема процесса. 5Высококипящие нефтепродукты иэ ем,кости 1 насосом 2 через печь 3 подают с температурой 120-450 С черезустройство 4 в реактор 5, Из мешалки б кислые отходы с температурой20-90 С подают через диспергирующееустройство 7 в реактор 5 навстречунефтепродуктам.Реактор 5 колонного типа условноразбивают на 4 зоны. А " отстойная (кубовая),.Б - реакционная, Вгашения пены, Г - сепарационная.Инертный гаэ с температурой 2-600 Сочерез маточник 8 подают в реакционную зону реактора 5. Удельный расход инертного газа 0,05-100 л/мин кг.Образующуюся газобитумную пену разрушают частично эа счет подачи холодного орошения насосом 9 черезтеплообменник 10 в маточник 11, атакже посредством устройства 12,25в который подают теплоноситель. Температура твердой инертной поверхности при этом 125-450 С. В сепарационной части происходит отделение битум.ных частиц. Сверху реактора 5 парогазовую фазу и инертный газ черезпарциальный конденсатор-холодильник 13 направляют в емкость 14 жидких продуктов окисления, где последние накапливают, подвергают защелачиванию и откачивают, Несконденсировавшиеся пары и газы удаляют вакуумсоздающим устройством 15. С отстойнойзоны реактора 5 битум направляют втеплообменник 16 с паровым пространством, который соединяется через ем,кость 14 с вакуумустройством 15.,Вследствие создания вакуума в теплообменнике 16 над паровым пространством из продуктов эффективно удаляютсернистый гаэ и низкокипящие фракции, которые через обратный клапан 17емкость 14 удаляют вакуумустройством15. Остаточное давление в теплоотстойнике 16 5-750 мм рт.ст.,Полученный битум отводят с установки по линии 18.Жидкие продукты окисления из емкости.14 отводят по линии 19.Физико-химическая характеристикакислых отходов приведена в табл,1, 55следуюМнго 4Мск . где С- количество высококипящегонефтепродукта, мас.ч.,С - количество кислого гудрона, обработанной сернойкислоты, мас.ч.;СНф 1 НОС - содержание соответственносксерной кислоты, воды,сульфокислот в кислом гудроне, мас.Ъ;1 ф 1, М - молекулярные массы соотНфо ск4 ветственно серноф кислоты,сульфокислот,П р и м е р. Кислый гудрон производства сульфонатных присадок диспергируют в поток гудрона рефракциявыше. 450 ОС), нагретого до 256 Ссмеси равно 8,9 ). Одновременно вреакционную массу, имеющую температуру 248 С, подают 40 л/минкг азотас температурой 60 С и отделяют продукт от реакционной массы при темпеоратурном градиенте процесса 24 С.Полученный отстаиванием продукт вакуумируют при 560 мм рт.ст.,в течение 40 с. На гаэобитумную пену подают орошение плотностью 0,05 м /м с,3Температура теплоносителя,обогревающего твердую инертную поверхностьдля разрушения газобитумной пены,составляет 270 ОС. В качестве теплоносителя используют перегретый водяной пар.Выход и физико-химическая характеристика битума:Выход, мас. 82,4Температура,ОСразмягченияпо КиШхрупкости поФраасу 17вспышки 254Интервал пластичности, СРастяжимостьпри 25 С, см 81Глубина проникания иглыпри 25 С (100 г,5 с)при 0 С 1200 г,60 с) 21в остаток после 5 ч, 160 С,Ъот первоначальной 93Сцепление с мрамо. со ром ВыдерживаетСодержание водорастворимых соединений 0,08Групповой химичес 65 кий состав, мас.З 53 70 56 Физико-химическая характеристика высококипящих нефтепродуктов приведена в табл,2,Отношение органической массы к содержанию серной кислоты и ее производным, определяемое коэффициентом 1, составляет в предлагаемом способе величину 0,1-80. Коэффициентопределяетсящим образом. СВНп+ ГС Юск 0 01 ъФоС + кГ к гнго Скгоск Оф 01 (Сиго+ Сск (,1 47ММск973589 гидроксильных, -ОНкарбонильНых, -С-О 9,3 21,6 2,4 9,99,212,42224,7 5 В табл.З представлены условия проведения способа с использованием различного вида сырья, а также данные по качеству полученных битумовКоррозии верхней части реактора 16 и другого оборудования по линии парогазовой Фазы не наблюдается ввиду разбавления фазы инертным газом. Таким образом, предлагаемый способ 1 обеспечивает получение качественных дорожных и строительных битумов. Таблица 11,3 24,7 Кислые гудроны процессов очистки маселцилиндрового производствасульфонатныхприсадок пара- финов индустриального трансФорматор- ного Показатели Плотность при 20 С, г/см 1,3356 1,7271 Вязкость при 60 Со по вискозиметру с отверстиями диаметром 5 мм по ГОСТ 11503-65, с 12 583 16 1625 1296 Компонентный состав кислых отходов, мас.Ъсерная кислота 80,2 87,1 26,5 36,3 83,4 40,5 3,5 4,6 8,9 4,3 2,0 2,1 водаорганическая масса" 16,3 8,6 71,5 7,7 59,1 57,4 Групповой химическийсостав органическоймассы, мас.Ъ 33,0 53,1 45,4 39,5 62,0 48,7 смолисто-масляные смолисто-асфальтовые 2,3 4.,2 1,3 1,2 0,7 1,4 0,3 7,4 7,3 30,2 1,3 сложные кислые эфиры 0,2 2,9 2,6 0,4 4,3 1,6 карбоновые кислотысульфокислоты 28,0 39,1 49,3 65,1 25,0 42,1 из них растворимые в воде 9,3 10,6 12,4 60,8 8,2 5,6 В нефтяной фракции250-350 С 29,8 38,7 4,3 15,6 36,5 16,8 метано-нафтеновыециклическиеароматическиемоно- би- полисмолыасфальтены Содержание кислородсодержацих Функциональныхгрупп, мл КОН/гкарбоксильных,-СООНсложноэфирных,-СО(Ж 1,6614 1,3134 1,6963 1,2983 Отработанная серная кислота процессасернокислотногоалкилирования973589 Т а б л и ц а 2 фракции, фС Показатели выше 450 (прямогонный гудрон) 350-550 Плотность при 20 ОС, г/см 0,9703 1,5691 О, 9884 1,5978 28,5 229 Температура вспышки, С 236 . фракционный состав, Со 353 457 н. к. 50 выкипает 564 552 Квк 1,91 1,58 Содержание серы, мас.Ъ: 38,1,24,3 циклические ароматические мо 11,5 10,4 11,4 16,0 24,1 16,2 поли 28,6 11,2 смолы 8,2 асфальтены Т а б л и ц а 3 пара- Финов индустриальногомасла сульнатыприсдок цилиндрового масла1 Показатели 1. Высококипящий нефтепродукт - фракция, выкипающая выше 450 ф С (гудрон ромашинской нефти) показательТемпература, С 8,4 высококипящего нефтепродукта 254 256 218 245 271 238 309 142 224 258 293 реакционной массы 135 продукта отстойнаязона) 311 263 274 252 272 200 1 оПоказатель преломления, иЭ Температура размягчения по,Киш,С Групповой химический состав,мас.Ъметано-нафтеновые Кислые гудроны образующиеся в производстве транс- Форма- торного масла 9,5 16,3 12,6 80 4,5 ОтработаннаясернаякислотапроцессасернокислотногоалкилированияпарафиновПоказатели теплоносителя дляразрушения гаэобитумнойпены инертного газа привводе в реакционнуюсмесь 27 26 24 2 131 600 14 45 29 8 37 Инертный газ Азот Азот и СО Азоти СО Азот 60 50 100 30 0,5 1,5 Плотность орошения,м 9/мс 0,08 0,03 0,08 0,08 0,03 0,05 Время удаления сернистого газа и низкокипящихпаров из продукта, с 19 10 42 53 320 Остаточное давление надпарогазовым пространствомпродукта, мм рт.ст. 504 750 293 5 419 468 Выход и физико-химическая характеристикабитумов 90 ф 2 89,5 84,1 85,7 81,3 86,4 83 109 38 47 50 -20 -18 235 238 59-16 241 259 273 227 Интервал пластичности, СоРастяжимость при 25 сС, см 107 2,5 63 6768 89 62 74 48 4,5 32 18 284 124 83 41 28 52 19 в остаток после прогрева 5 ч, 160 С, Ъ отпервоначальной 97 98 78 89Выдерживает 95 Сцепление с мраморомСодержание водорастворимыхсоединений, мас.Ъ 0,15 0,01 0,01 0,1 0,08 0,05 Температурный градиентпроцесса, С Удельный расход инертного газа, л/минкг Выход бутима, мас.ЪТемпература,С размягчения по КиЫхрупкости по Фраасу вспышки Глубина проникания иглы при 25 С (100 г, 5 с) при 0 С (200 г, 60 с) цилиндровогомасла транс- Форма- торного масла индустриальногомасла Водянойпар сульфонатныхприсадок Отработаннаясернаякислотапроцесса сернокислотного алкили- рования973589 12 Продолжение табл.3 Кислые гудроны, образующиеся в производстве сульфонатныхприсадок транс- форма- тврного масла индустриальногомасла цилиндровогомасла Показатели Растворимость в бензоле,мас.% 99,9 99,9 99,9 99,9 99,8 99,9 групповой химический состав, мас.Ъметано-нафтеновыециклические ароматическиемоно 23,7 10,9 20,7 9,9 22,3 10,7 21,7 10,4 19,4 8,0 20,8 8,4 8,4 8,3 би 10,1 8,2 14,0 8,6 9,1 поли 21,7 16,6 20,8 32,6 смолы 19,6 38,2 асфальтены Содержание кислородсодержащих функциональных групп,мл КОН/гкарбоксильных, -СООН 0,37 0,98 0,87 0,96 0,23 0,35 сложноэфирных -СООТГ 22,91 22,96 21,75 14,85 19,51 17,497,12 гидроксильных, -ОН 8,76 8,84 7,98 1,26 3,43 карбонильных, аСО 3,49 3,51 3,45 4,02 3,42 2,09 Высококипящий нефтепродукт - фракция 350 550 оС 16,3 0,1 14,9 6,5 19,2 4,7 ПоказательТемпература, С высококипящего нефтепродукта 180 257 260 212 248 260 271 298 241 269 251 280 224 120 реакционной массы 288 256 267 продукта(отстойная эона) 185 теплоносителя для разрушения газобитумной пены 284 267 301 12 124 450 263 125 инертного газа при вводе в реакционную смесь 600 30 28 26 Температурный градиентпроцесса,о С 16 8 32 48 23 65 Азот Водя- Азот Азот ной и СО и СО пар Инертный газ Азот и СС СО,12,9 23,0 25,1 9,89,0 13,4 12,3 20,2 22,0 23,6 24,6 Отработаннаясернаякислотапроцессасернокислотногоалкилированияпара- финов индустриальногомасла оказ ате торногомасла 0,5 3 0 к 1 0,08 0,03 даления сернистогонизкокипящих паровукта, с Времягазаиз пр 40 5 605 0 48 арактеристика ыход и физико-химическбитумов 86,88,6 9,91,4 9,7 10 9,8 мон 16 ю 9 16,1 15,2 12,4 7,3 16,815,1 14,9 15,79,6 би,5 ли Удельный расход инертногогаза, л/минкгПлотность орошения, м /м Остаточное давление надпарогазовым пространствоммм рт.ст. Выход битума мас.Температура, С размягчения по КиШ упкости по Фраас о Материал пластичности, С О Растяжимость при 25 С, сбина проникания иг при 25 С (100 г, 5 при 0 С 200 г, 60 с) епление с мрамором иклические аромат еские 5 524 560 Отработаннаясернаякислотапроцессасернокислотногоалкнлированияцилиндровогомасла сульфонатныхприсадок пара фино трансф- ормаат"орного масла индустриальногомасла Показатели юлы 10,4 13,4 16,9 18(1 12,2 13,7 7,7 12,8 19,1 с альтены 0,87 арбоксильных, -СООН 0,51 0,7 23,1 22,92 20,45 8,15 8,91 3,06 2,34 ых, -СОО 3 14,85 22,05 19,72 сложноэ и 9,14 8,33 гидроксильных. -О 3,5 3,0 2,арбоксильных, :С=О формула иэобрете полу массы едующи окипя в под ния301. Способ получения битума путемсмешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами, получения реакционной массы и. газобитумной пены, и последующего ее разрушения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества битума и упроще-. ния процесса, в . реакционную массу .подают инертный газ с температурой 2-600 С, удельным расходом 0,05- 100 л/мин кг, разрушение пены проводят введением в него холодного орошения и контактированием пены с твердой инертной поверхностью, имеющей 125-.450 С, процесс проводят при разнице 45 отличаю- качестве инертаэот, углекиси углекислортизе СССР 66. СССР 2 Содержание кислородсодержащих функциональных групп,мл КОН/г температур реакционной массы иченных при отстое реакционнойжидких продуктов 8-65 фС с послотделением газообразных и низкщих фракций от жидких продуктовакуумом.2. Способ по п.1,щ и й с я тем, что, вного газа используютлый гаэ, смесь азотаго газа, водяной пар.Источники информации,принятые во внимание при зкспе1. Авторсоке свидетельствоР 226762, кл. С 08 Ь 9/02, 192, Авторское свидетельство9 414186, кл, С 10 С 3/04, 197