способ получения битума

Формула изобретения

1. Способ получения битума окислением нефтяных остатков в присутствии катализатора, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют сланец и/или уголь, или смесь цеолита и сланца, или смесь цеолита и угля в виде пыли в количестве 5-60 мас.% от исходного сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют природный и искусственный цеолит.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве цеолита используют отработанные цеолитсодержащие катализаторы нефтеперерабатывающих процессов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения битума окислением нефтяных остатков и может быть использовано в дорожной и строительной промышленности.

Известен способ получения битума путем совместного окисления нефтебитуминозных пород и нефтяного остатка. На основе продукта совместного окисления получают асфальтобетон, используемый при строительстве автомобильных дорог (SU 1778139, 1992).

Известен способ совместного окисления нефтяных остатков и минеральных наполнителей, например песка (SU 562533, 1977). При этом получают асфальтовую смесь.

Известны способы получения битума путем окисления нефтяных остатков воздухом в присутствии катализатора. В качестве последнего используют, например, карбонаты металлов (ЕР 053041, 1982), окись железа (SU 622833, 1978), отходы промышленных производств - мелкодисперсную железосодержащую пыль с электрофильтров мартеновской печи (SU 1532569, 1989), отходы титано-магниевого производства (SU 1659092, 1991), высокозольные отходы, полученные при высокотемпературной переработке горючих сланцев (SU 990793, 1983).

Более близким к изобретению является способ получения битума путем окисления нефтяных остатков, в частности гудрона, в присутствии катализатора, содержащего твердые хлориды - отходы титано-магниевого производства и кислородсодержащий компонент, в качестве которого используют мартеновский шлак, и/или окалину, и/или алюминиевый шлак, и/или алюминиевый шлам (SU 2098178, 1995).

При этом получают различные марки дорожных, строительных и кровельных битумов. Так, при температуре 180^oС в течение 75 мин окислением нефтяного гудрона в присутствии указанного катализатора получают нефтяной битум марки БНД 90/130 с температурой размягчения по КИШ 56^oС и пенетрацией 110 мм10^-1.

Недостаток способа заключается в необходимости наличия указанных отходов металлургических производств, а также в необходимости получения используемого катализатора, заключающегося в проведении стадий смешения и совместного помола, что усложняет процесс получения битума в целом.

Задачей изобретения является разработка способа получения битума с использованием доступного катализатора и упрощение процесса получения битума за счет исключения стадий приготовления катализатора.

Поставленная задача достигается описываемым способом получения битума окислением нефтяных остатков в присутствии катализатора, в качестве которого используют сланец и/или уголь, или смесь цеолита и сланца, или смесь цеолита и угля в виде пыли в количестве 5-60 мас.% от исходного сырья. Возможно использовать как природные цеолиты, так и искусственные. В качестве цеолита возможно использовать отработанные цеолитсодержащие катализаторы нефтеперерабатывающих процессов.

При этом используемые сланец и/или уголь, или смесь цеолита и сланца, или смесь цеолита и угля наряду с функцией катализатора выполняют также роль активного тонкодисперсного наполнителя.

В способе согласно изобретению возможно использование цеолита, выбранного из группы, включающей, в том числе, фожазит, морденит, эрионит, их смеси. В качестве отработанных цеолитсодержащих катализаторов нефтеперерабатывающих процессов возможно использовать, например, отработанные цеолитсодержащие катализаторы каталитического крекинга, гидрогенизационных процессов.

Способ проводят следующим образом.

В исходный нефтяной остаток, например гудрон, мазут, смесь последних нагревают, добавляют сланец и/или уголь, или смесь цеолита и сланца, или смесь цеолита и угля в виде пыли в количестве 5-60 мас.% и подают в диспергатор или в окислительную установку, где при подаче воздуха и в случае необходимости циркуляции смеси, при атмосферном давлении проводят процесс окисления. Температура процесса составляет 60-280^oС.

За счет варьирования качества исходного нефтяного остатка, количества используемых сланца и/или угля, или смеси цеолита и сланца, или смеси цеолита и угля возможно получение окисленного битума различных качественных характеристик.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

В качестве нефтяного остатка используют гудрон, имеющий следующую характеристику: плотность 985 кг/м³; вязкость при 70^oС 17,0 Пз; при 90^oС 4,9 Пз; содержание асфальтенов 4,9%; серы 1,6%; начало кипения 238^oС; выкипает 300^oС 0,4%; до 400^oС 4,9%; до 450^oС 6,8%. Используют сланец, имеющий следующие характеристики: W^a=0,8%, А^d+СO₂ ^d=60,5%, С^daf=80,12%, Н^daf=9,43%, S_t ^d= 1,51%, N= 0,26%. Смесь подогретого гудрона и сланца в виде пыли, взятого в количестве 5 мас.% от исходного сырья, загружают в диспергатор, через который пропускают воздух в течение 3 часов при циркуляции смеси гудрона со сланцем. Процесс проводят при температуре 160^oС. В результате получают битум марки БНД 200/300.

Пример 2.

В качестве исходного сырья используют смесь гудрона, характеристика которого приведена в примере 1, и мазута марки 100. Процесс проводят аналогично примеру 1. Используют бурый уголь, имеющий следующие характеристики: W^a= 22,6%, А^d=35,6%, V=39,5%. Последний используют в количестве 60 мас.% от смеси гудрона и мазута. Температура процесса составляет 190^oС, время 3,5 часа. В результате получают битум, отвечающий требованиям стандарта на битум БНД 90/130.

Пример 3. Способ проводят аналогично примеру 1. В качестве катализатора используют смесь сланца и угля в весовом соотношении 1:1, характеристики которых приведены в примерах 1 и 2. Смесь пользуют в виде пыли в количестве 20 мас. % от исходного нефтяного остатка. Температура процесса составляет 260^oС, время 4,0 часа. Получают битум марки БНД 60/90.

Пример 4.

Используют сырье - мазут марки 100. В качестве катализатора используют смесь цеолита и сланца в весовом соотношении 1,5:1. Используют сланец, характеристика которого приведена в примере 1, в качестве цеолита используют природный фожазит. Смесь используют в количестве 5 мас.% от исходного сырья. Процесс проводят по примеру 1. Получают битум марки БНД 90/130. Аналогичные результаты получают при использовании искусственного цеолита аналогичной характеристики.

Пример 5.

Используют сырье по примеру 2. В качестве катализатора используют смесь цеолита и угля в весовом соотношении 1:1,2. Используют уголь, характеристика которого приведена в примере 2, в качестве цеолита - отработанный микросферический катализатор каталитического крекинга, содержащий цеолит У. Смесь используют в количестве 17 мас.% от исходного сырья. Процесс проводят по примеру 1. Получают битум марки БНД 130/200.

Аналогичные результаты получают при использовании и других вышеуказанных типов цеолитов.

Использование вышеуказанных катализаторов в количестве менее 5 и более 60 мас.% не приводит к получению целевых продуктов желаемого качества.