композиция для пропитки шпал

Формула изобретения

Композиция для пропитки шпал, включающая фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, отличающаяся тем, что она содержит фракцию тяжелого газойля замедленного коксования с температурой вспышки не ниже 110°С, образующуюся в процессе коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена и тяжелым газойлем каталитического крекинга, либо его смеси со смолой пиролизной производства этилена, пропилена, тяжелым газойлем каталитического крекинга и экстрактом селективной очистки масел, и тяжелый остаток, выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

тяжелый газойль замедленного коксования	5-25
тяжелый остаток от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов	75-95

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам нефтяных антисептических композиций на основе фракций процессов вторичной переработки нефти и может быть использовано для пропитки деревянных шпал, брусьев и других изделий из древесины.

Известно, что деревянные шпалы и брусья, использующиеся при устройстве железнодорожных путей, быстро разрушаются под воздействием атмосферных условий и микроорганизмов, что приводит к значительным затратам на ремонт железнодорожных путей. Для предотвращения разрушения, увеличения срока службы деревянных шпал и брусьев их пропитывают специальными антисептическими жидкостями, которые должны обладать высокими биозащитными свойствами, низкой токсичностью и определенными физико-химическими характеристиками: низкой температурой застывания и вязкостью для обеспечения оптимального поглощения антисептической жидкости древесиной, и высокой температурой вспышки для обеспечения пожаробезопасности производства.

На протяжении длительного периода для пропитки шпал и брусьев применяли каменноугольное пропиточное масло (Л.В.Долматов, И.Е.Кутуков. Новые продукты углубленной переработки нефти. Химия и технология топлив и масел. 2004, №3, с.19). Главным недостатком данной антисептической жидкости является ее высокая токсичность (второй класс опасности).

В настоящее время проводятся разработки по подбору рецептур антисептических композиций для пропитки древесины на основе продуктов нефтепереработки и нефтехимии.

Известны варианты составов антисептической жидкости (патент RU 2224644, 2004), содержащих в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойлей каталитического крекинга остаточную фракцию каталитического крекинга и органический депрессатор, в качестве которого используют мазут, гудрон, крекинг-остаток, остаток смолы пиролиза, асфальт процесса деасфальтизации, «затемненную» фракцию, полученную в процессе вакуумной перегонки мазута.

Недостатками предлагаемых вариантов состава антисептической нефтяной жидкости являются неудовлетворительные физико-химические характеристики ряда смесей: низкая температура вспышки, высокая вязкость и температура застывания.

Известные варианты составов антисептических нефтяных жидкостей (Патент RU 2240228, 2003) содержат в качестве компонентов фракции тяжелого и легкого газойля каталитического крекинга фракцию тяжелого газойля термического крекинга, выкипающую в пределах 180-430°С и крекинг-остаток с температурой начала кипения 250-280°С в качестве депрессорной присадки.

Недостатками данного технического решения является дефицитность компонента - фракции тяжелого газойля термического крекинга - в связи с консервацией установок термического крекинга на многих нефтеперерабатывающих предприятиях, высокий расход нефтяного антисептика на пропитку древесины.

Прототипом предлагаемого изобретения является пропиточная жидкость всесезонная ПЖВ (Патент RU 2084335, 1997), содержащая в своем составе фракцию тяжелого газойля замедленного коксования, выкипающую в пределах 200-460°С, образующуюся при коксовании дистиллятного крекинг-остатка, и депрессорную присадку, в качестве которой используют дистиллятный крекинг-остаток.

Недостатками данного технического решения являются высокая вязкость и низкие пропиточные свойства предлагаемого состава, дефицитность компонента - дистиллятного крекинг-остатка и соответственно фракции тяжелого газойля, полученной в процессе его коксования.

Технической задачей изобретения является:

- разработка состава композиции для пропитки шпал на базе продуктов нефтепереработки, обладающей высокими эксплуатационными характеристиками, биозащитным действием и низкой токсичностью;

- расширение ассортимента антисептических нефтяных жидкостей улучшенного качества и сырьевой базы для их производства.

Технический результат, достижение которого обеспечивает реализация заявляемого изобретения, заключается в улучшении эксплуатационных и биозащитных свойств композиции для пропитки шпал, расширении ассортимента антисептических нефтяных жидкостей и сырьевой базы для их производства.

Указанный технический результат достигают включением в состав композиции для пропитки шпал следующих компонентов, мас.%:

тяжелый остаток (ТО), выкипающий в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующийся в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел, с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С - 75-95;

тяжелый газойль замедленного коксования (ТГЗК), полученный в процессе замедленного коксования гудрона установки вакуумной дистилляции мазута, либо его смеси с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смеси с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смеси с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ), с температурой вспышки не ниже 110°С - 5-25.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что общим является использование в предлагаемых составах антисептических нефтяных жидкостей фракции тяжелого газойля замедленного коксования.

Отличиями от известного технического решения является использование в составе композиции для пропитки шпал ТО, выкипающего в пределах 190-500°С, с температурой вспышки не ниже 100°С, образующегося в процессе перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением в нее отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, выкипающей в пределах 60-500°С, а также сырье для процесса замедленного коксования, в случае предлагаемого изобретения - гудрон установки вакуумной дистилляции мазута либо его смесь с тяжелой пиролизной смолой (ТПС) производства этилена, пропилена, либо его смесь с ТПС и тяжелым газойлем каталитического крекинга (ТГКК), либо его смесь с ТПС, ТГКК и экстрактом селективной очистки масел (ЭСОМ).

Эффективность предлагаемого состава композиции для пропитки шпал подтверждена лабораторными исследованиями.

В качестве компонентов для приготовления композиции для пропитки шпал используют нефтепродукты, полученные на установках НПЗ ОАО «Ангарская нефтехимическая компания» следующим образом.

Прямогонный мазут, полученный путем разделения нефти в ректификационной атмосферной колонне на «сумму светлых» фракций и фракцию мазута, выкипающую выше 350°С, подвергают вакуумной дистилляции с получением вакуумного газойля (фр. 270-560°С) и гудрона (фр. выше 560°С), который как отдельно, так и в смеси с ТГКК, ТПС и ЭСОМ подвергают процессу замедленного коксования с получением тяжелого газойля замедленного коксования (фр. 260-470°С) с температурой вспышки не менее 100°С.

Смесь ловушечных нефтепродуктов, выкипающую в пределах 60-500°С и полученную путем смешения ловушечных нефтепродуктов, полученных после отстаивания дренажных вод товарных продуктов, после отстаивания сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел, после отстаивания сточных вод товарно-сырьевых парков, ловушечного нефтепродукта установки замедленного коксования, ловушечного нефтепродукта производства масел с вовлечением отработанных нефтесодержащих продуктов, газового конденсата, «черного соляра» битумной установки, утяжеленного компонента дизельного топлива установок первичной переработки нефти, подвергают атмосферной ректификации с получением бензина-отгона, промежуточной фракции и тяжелого остатка (фр. 190-500°С).

Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктов, в результате перегонки которой образуется тяжелый остаток, используемый в составе композиции для пропитки шпал, приведены в таблице 1.

Ловушечные нефтепродукты дренажных вод товарных продуктов, таких как топливо реактивное, топливо дизельное; сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел; сточных вод товарно-сырьевых парков автомобильных бензинов образуются в результате отстаивания до остаточного содержания воды и мехпримесей 0,1 мас.% в цехе по локальной очистке сточных вод и оборотного водоснабжения.

Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования образуется в результате прогрева реакторов отходящими нефтепродуктами пропарки водяным паром коксовых камер при охлаждении коксового пирога и дальнейшего отстаивания от воды.

Таблица 1 Физико-химические свойства компонентов и компонентный состав смеси ловушечных нефтепродуктов
Наименование показателей		Суммарный ловушечный нефтепродукт	Компоненты, образующие суммарный ловушечный нефтепродукт
			1	2	3	4	5	6	7	8	9
Плотность при 20°С, кг/м3		770-875	825	760	733	944	831	864	705	902	860
Фракционный состав, °С	НК	60-80	140	55	100	92	37	227	37	168	140
	10%	100-120	166	110	190	133	58	266	58	332	252
	50%	140-180	215	147	356	330	84	321	84	399	330
	90%	330-420	390	335	433	393	127	377	127	480	355
	КК	430-500	450	385	468	395	160	416	160	500	372
Выход фр. до 360°С, об.%		75-95	84	90	100	52	70	73	100	19	96
Содержание компонентов в смесевом ловушечном нефтепродукте, мас.%			5,0-20,0	15,0-60,0	1,0-7,0	0,1-0,8	5,0-11,0	0,1-0,8	1,0-3,0	0,01-0,20	10,0-30,0
1. Ловушечный нефтепродукт, полученный после отстаивания дренажных вод товарных продуктов.
2. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод НПЗ и сточных вод производства масел.
3. Ловушечный нефтепродукт, полученный при отстаивании сточных вод товарно-сырьевых парков.
4. Ловушечный нефтепродукт установки замедленного коксования.
5. Ловушечный нефтепродукт производства масел.
6. Отработанные нефтесодержащие продукты.
7. Газовый конденсат.
8. «Черный соляр» битумной установки.
9. Утяжеленный компонент дизельного топлива установок первичной переработки нефти.

Ловушечный нефтепродукт производства масел образуется в процессе стабилизации продуктов гидродепарафинизации масляных фракций.

Отработанные нефтесодержащие продукты поступают на смешения с другими компонентами ловушечного нефтепродукта с установок первичной переработки сернистой нефти и каталитического крекинга, где используются в качестве жидкостей для уплотнения насосов и рабочего тела гидроциркуляционных вакуумсоздающих систем.

Газовый конденсат образуется на стадии сепарации сбросных газов производств НПЗ и завода масел при их утилизации.

«Черный соляр» образуется в результате конденсации из газовой фазы производства окисленного битума.

Утяжеленный компонент дизельного топлива выделяется нижним (последним перед кубом) стриппингом атмосферной колонны (К-2) первичной переработки нефти.

Физико-химические свойства компонентов, используемых для приготовления композиции для пропитки шпал, приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2 Физико-химические свойства тяжелого остатка (ТО) от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов.
Показатели	ТО
Дата	01.09.2007	02.09.2007	05.09.2007	06.09.2007	19.09.2007	20.09.2007	24.09.2007	25.09.2007	26.09.2007
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3	0,866	0,867	0,883	0,891	0,877	0,876	0,891	0,882	0,881
2. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С начало кипения	191	188	178	189	196	178	188	198	182
10% (об.)	242	225	244	256	244	240	212	269	245
50 % (об.)	318	345	308	301	299	318	312	325	309
90 % (об.)	437	444	452	444	422	423	436	466	405
Конец кипения	499	489	498	488	499	500	456	488	499
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
3. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С	103	108	106	106	112	104	132	110	110
4. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с	3,91	3,82	3,61	2,39	2,44	2,74	2,59	2,55	3,16
5. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С	-4	-3	-6	-14	-4	0	- 18	-22	-2
6. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03

Таблица 3 Физико-химические свойства тяжелого газойля замедленного коксования
Показатели	ТГЗК
1. Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м 3	923-930
2. Фракционный состав по ГОСТ 2177, °С, начало кипения	255-264
10% (об.)	301-322
50% (об.)	366-371
90% (об.)	399-409
Конец кипения	401-444
3. Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С	154-174
4. Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с	2,8-3,7
5. Температура застывания по ГОСТ 20287, °С	+14-+18
6. Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %	Отсутствие

1. Образцы композиции для пропитки шпал получают путем смешения тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов (ТО) и тяжелого газойля замедленного коксования (ТГЗК) в различном соотношении и анализируют по показателям, нормируемым в ТУ 0258-126-00148636-2002 «Жидкость для пропитки шпал ЖТК», результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4 Характеристика образцов композиции для пропитки шпал
Показатели	Норма по ТУ 0258-126-00148636-2002	Компоненты, мас.%
		Прототип	ТО-90; ТГЗК-10	ТО-85; ТГЗК-15	ТО-80; ТГЗК-20	ТО-75; ТГЗК-25
1	2	3	4	5	6	7
Вязкость кинематическая при 80°С по ГОСТ 33, мм2/с	Не более 5,0	5-5,2	3,9	4,0	4,0	4,0
Температура вспышки в открытом тигле по ГОСТ 4333, °С	Не ниже 95	120-125	135	140	142	145
Температура застывания по ГОСТ 20287, °С	Не выше минус 2	-1 до -24	-10	-10	-8	-6
Массовая доля воды по ГОСТ 2477, %	Не более 0,5	-	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие

Сравнительный анализ результатов испытаний, приведенных в таблице 3, позволяет сделать вывод об улучшении основных эксплуатационных характеристик предлагаемой композиции для пропитки шпал по сравнению с прототипом: снижении вязкости за счет использования в составе композиции для пропитки шпал маловязкого тяжелого остатка от перегонки смеси ловушечных нефтепродуктов и повышении температуры вспышки.

2. Испытания биозащитных свойств образцов композиции для пропитки шпал по ГОСТ 16712, проведенные ФГУП «Сенежская научно-производственная лаборатория защиты древесины», показали их высокую защищающую способность по отношению к дереворазрушающим грибам, результаты испытаний приведены в таблице 5.

Таблица 5 Результаты испытаний биозащитных свойств по ГОСТ 16712 образцов композиции для пропитки шпал
Компонентный состав композиции для пропитки шпал, мас.%	Содержание исследованного препарата в растворе, мас.%	Поглощение препарата, мас.%	Средняя потеря массы, % отн.
ТГЗК-15;	100,0	113,2	3,3
ТО-85.	40,0	50,0	3,5
	33,3	31,1	8,7
	25,0	21,8	16,8
	20,0	17,2	24,9
Контроль (без обработки древесины препаратами)	0	0	65,6

3. Токсикологические исследования образцов композиции для пропитки шпал проведены НИИ биофизики Ангарской государственной технической академии в соответствии с Методическими указаниям и рекомендациями по установлению класса опасности и оценке острой токсичности промышленных химических веществ и установлен класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76. Исследования показывают, что по характеру токсического действия композиция для пропитки шпал относится к веществам слабо наркотическим, является малоопасным продуктом и по степени воздействия на организм человека относится к 4 классу опасности, не обладает местным и кожно-резорбтивным действием, обладает слабораздражающим действием на слизистые глаза и слабым сенсибилизирующим действием. Кроме того, получено санитарно-эпидемиологическое заключение по проекту ТУ на опытные партии композиции для пропитки шпал.

Таким образом, полученные результаты показывают, что использование предлагаемого в изобретении технического решения позволяет получить композицию для пропитки шпал с более высокими эксплуатационными характеристиками, расширить ассортимент антисептических нефтяных жидкостей и сырьевую базу для их производства.