способ получения дорожных битумов

Формула изобретения

Способ получения дорожных битумов путем деасфальтизации гудрона углеводородными растворителями с последующим смешением асфальта деасфальтизации с нефтяными разбавителями, отличающийся тем, что деасфальтизацию проводят с таким расчетом, чтобы в получаемом битуме содержание парафино-нафтеновых углеводородов не превышало 10 - 11%, а массовое соотношение асфальтенов и насыщенных углеводородов составляло 1,4 -1,7.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения дорожных битумов из нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и дорожном строительстве.

Известен способ получения дорожных битумов путем окисления гудрона при 230-260^oC с целью доведения качества окисленного продукта до требований ГОСТ 22245-90 на битумы дорожные вязкие /Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983, с.104-111/.

Недостатком данного способа является неблагоприятная структура получаемого дорожного битума, поскольку в процессе окисления снижается содержание ароматических углеводородов и смол, переходящих в асфальтены. В результате этого битум преобретает гелевую структуру и сокращается срок службы битума в дорожном полотне. В конечном продукте-битуме сохраняются неизменными насыщенные (парафино-нафтеновые)углеводороды, значительное содержание которых (15-30%) является причиной ухудшения дисперсной структуры получаемого битума /Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973, с.58-64/.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения дорожных битумов путем деасфальтизации предварительно окисленного парафинистого гудрона бензиновой фракцией с последующим смешением асфальта деасфальтизации с исходным сырьем /Авторское свидетельство СССР N 1073278 (прототип)/.

Недостатком данного способа является необходимость смешения асфальта со значительным количеством сырья (85%), в результате чего в битуме сохраняется значительное количество насыщенных углеводородов, что ухудшает его дисперсную структуру и тем самым сокращает срок службы битума в дорожном полотне. Другим недостатком является многостадийность процесса, большие энергетические затраты на проведение стадии окисления гудрона, используемой для накопления асфальтенов в сырье деасфальтизации и необходимость осуществления мер по охране окружающей среды путем дожига газов окисления в специальной печи.

Предлагаемый способ направлен на достижение оптимальной дисперсной структуры получаемых дорожных битумов и соответственно на увеличение срока их службы, а также на упрощение способа их получения и снижение энергетических затрат.

Это достигается тем, что в способе получения дорожных битумов путем деасфальтизации гудрона углеводородными растворителями с последующим смешением асфальта деасфальтизации с нефтяными разбавителями, деасфальтизацию проводят углеводородами с таким расчетом, чтобы в получаемом битуме содержание парафино-нафтеновых углеводородов не превышало 10-11%, а массовое соотношение асфальтенов и насыщенных углеводородов составляло 1,4-1,7.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходное сырье - гудрон с показателями, приведенными в таблице 1, подвергают деасфальтизации при температуре 80-90^oC на пилотной установке с использованием, например, различных пропан-бутановых смесей. Полученный асфальт диасфальтизации при температуре 160-170^oC смешивают с нефтяными разбавителями (таблица 1) в определенных массовых соотношениях. В полученных образцах битумов оценивали содержание групповых компонентов битума и распределение коллоидных частиц методом малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (МРРЛ).

Способ иллюстрируется примерами.

Пример 1.

Гудрон с коксуемостью 14,4% подвергают диасфальтизации при температуре 80-90^oC на пилотной установке с загрузкой 600 г сырья. В качестве растворителя служит пропан-бутановая смесь с содержанием пропана 25%. Объемное соотношение растворитель: гудрон - 5:1. Выход асфальта составил 40,8% на сырье, температура размягчения 72^oC. Показатели качества асфальта приведены в таблице 2. Далее асфальт диасфальтизации смешивают с нефтяным разбавителем - исходным гудроном при температуре 160-170^oC в соотношении 61:39 по массе.

Показатели качества образца дорожного битума приведены в таблице 3.

При исследовании битума методом МРРЛ было установлено, что в нем содержится 17% коллоидных частиц с размером 400-440 ангстрем и более.

Пример 2.

То же, что и в примере 1, но полученный асфальт смешивают с экстрактом селективной очистки остаточных масел в соотношении 81:19 по массе.

Пример 3.

То же, что в примере 1, но полученный асфальт смешивают с вакуум-отогнанным крекинг-остатком гудрона в соотношении 65:35 по массе.

Пример 4.

Гудрон с коксуемостью 12,4% подвергают деасфальтизации в условиях примера 1. Растворитель-пропан-бутановая смесь, содержащая 34% пропана. Выход асфальта с температурой размягчения 68^oC составил 24,8%. Показатели качества асфальта приведены в таблице 2. Асфальт смешивали в условиях примера 1 с исходным гудроном в соотношении 63:37.

Пример 5.

То же, что пример 4, но полученный асфальт смешивают с экстрактом селективной очистки остаточных масел в соотношении 83:17.

Пример 6.

То же, что пример 4, но полученный асфальт смешивают с крекинг-остатком в соотношении 67:33.

Показатели качества полученных образцов битумов приведены в таблице 3.

Пример 7 (прототип).

900 г гудрона с коксуемостью 14,4% окисляли при температуре 250-260^oC при подаче воздуха 330 дм³/час в течение 7,5 часов. Полученный продукт с температурой размягчения 100^oC подвергали деасфальтизации легким бензином (фракции 30-62^oC) при температуре 150-160^oC и массовым соотношением окисленный продукт : бензин, равным 1:5. Выход асфальта составил 30,4% на сырье. Асфальт (показатели качества приведены в таблице 2) смешивали при температуре 160-170^oC с исходным гудроном в соотношении 14:86 по массе. Показатели качества полученного образца битума приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3 образец битума, полученный по прототипу (пример 7), отличается более высоким содержанием парафино-нафтеновых углеводородов, в результате чего снижается отношение асфальтены:насыщенные до 0,94 и ухудшается дисперсная структура битума, в нем по данным анализов МРРЛ присутствует много коллоидных частиц с размером 400-440 ангстрем и более. Это в итоге снижает долговечность битума в дорожном полотне.

В образцах битумов, полученных по предлагаемому способу, содержание парафино-нафтеновых углеводородов не превышает 10-11%, соотношение асфальтены: насыщенные намного больше 1 : (1,4-1,7), дисперсная структура битумов более благоприятная, в них намного меньшей крупных коллоидных частиц с размером 400-440A^o и более.

Натурные испытания дорожных участков, построенных с использованием предлагаемых битумов показали, что их долговечность в 1,5-2 раза превышает таковую для участков, построенных с использованием окисленных дорожных битумов.

Кроме того, предлагаемый способ получения дорожных битумов более прост в исполнении, не требует затрат на окисление и менее энергоемок.

И, наконец, главное достоинство предлагаемого способа заключается в возможности получения дорожного битума высокого качества из любых, даже высокопарафинистых нефтяных остатков. В случае прототипа эти ограничения не позволяют добиться желаемого результата.

Источники информации

1. Грудников И. Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983, с. 104-111.

2. Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1973, с.58-64.

3. Авторское свидетельство СССР N 1073278 (прототип).