СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НЕОКИСЛЕННОГО БИТУМА
METHOD OF PRODUCING UNOXIDISED BITUMEN

Изобретение относится к области переработки высокосмолистых нефтей и может быть использовано для получения битумных вяжущих материалов, используемых в дорожно-строительной промышленности.
Известен способ получения битума путем обезвоживания и обессоливания нефти с использованием окисления, в качестве исходного сырья используют тяжелую высокосмолистую нефть с содержанием фракций, выкипающих выше 140°С, в количестве более 9.6 вес.% и на окисление направляют нефть непосредственно после обезвоживания и обессоливания с проведением окисления с одновременной атмосферной отгонкой в присутствии перегретого водяного пара или его с инертным газом фракций, выкипающих до 320-360°С, с последующей вакуумной перегонкой остаточного продукта с получением фракций, выкипающих до 370-400°С, и целевого продукта, см. SU Авторское свидетельство №859418, МПК С10С 3/04, 1981 г.
Недостатками способа является его многостадийность, использование вакуумной перегонки, что делает производство битума энергоемким. При этом окисленный битум отличается от неокисленного недостаточной пластичностью, худшей адгезией к минеральным материалам, используемым в дорожно-строительной промышленности. Дополнительно для неокисленных битумов характерна повышенная устойчивость к процессам старения благодаря присутствию природных ингибиторов старения.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения неокисленного битума, включающий нагрев исходного сырья, в качестве которого берут высокосмолистую нефть, и атмосферную отгонку дистиллятов с получением целевого продукта. При осуществлении способа предварительно в емкость с нефтью вводят перегретый водяной пар для удаления легкокипящих фракций и сопутствующих газов. После чего в реакторе ведут смешение при температуре 80°С исходного сырья с гудроном, взятым в количестве 21,5-22,5 мас.% на смесь, с последующим постепенным нагревом смеси для осуществления атмосферной отгонки дистиллятных фракций до температуры 250-270°С, а по достижении температуры 250-270°С смешивают с водой в количестве 0,5-1,0 мас.%, с последующей изотермической выдержкой при этой температуре в течение 5-6 часов, см. SU Авторское свидетельство №1313862, МПК С10С 3/04, 1987 г.
Недостатком способа является сложность технологического процесса за счет его периодичности и длительности каждого периода. При этом на каждом периоде необходимо вводить дополнительный компонент - гудрон, который смешивают с основным сырьем, что приводит к дополнительным эксплуатационным затратам.
Задачей изобретения является упрощение способа получения неокисленного битума.
Техническая задача решается способом получения битума из высокосмолистой нефти с использованием перегретого водяного пара, включающим нагрев исходной нефти и атмосферную отгонку дистиллятов с получением целевого продукта, в котором исходную нефть нагревают до 300°С с последующим ее распылением в эвапорационное пространство колонны с насадочными контактными элементами перегретым водяным паром с температурой 550-720°С, а атмосферную отгонку дистиллятов в колонне ведут при температуре 200-250°С.
Решение технической задачи позволяет упростить способ получения неокисленного битума за счет его непрерывности.
3
В качестве сырья использовали сырую тяжелую высокосмолистую нефть Ашальчинского месторождения с плотностью 0,951-1070 г/см, началом кипения 130°С, с групповым химическим составом, мас.%: асфальтены 6,5-18,5; силикагелевые смолы 25-31,5; парафины 0,09-0,77; сера 4,9-5,2; масла до 60.
Осуществление способа по заявляемому объекту.
Высокосмолистую нефть (поток I) нагревают, см. чертеж, в подогревателе 1 до температуры 300°С и непрерывно подают в распылитель 2, в котором нефть распыляют перегретым водяным паром (поток II) с температурой 550-720°С. Распыление мелкодисперсного парожидкостного потока ведут в эвапорационное пространство колонны 3 с насадочными контактными элементами, в которой осуществляют атмосферную отгонку дистиллятов при температуре 200-250°С. Дистилляты отбирают с верха колонны (поток III), состоящие из летучих фракций и водяного пара, а битум - с низа колонны (поток IV).
3
Примеры конкретного выполнения осуществлялись на примере высокосмолистой нефти Ашальчинского месторождения с плотностью 0,982 г/см, с групповым химическим составом, мас.%: асфальтены 17,1; силикагелевые смолы 25,3; парафины 0,21; сера 4,9; масла 52,4.
Пример 1. Высокосмолистую нефть Ашальчинского месторождения нагревают в подогревателе 1 до температуры 300°С и непрерывно подают в распылитель 2, в котором нефть распыляют перегретым водяным паром с температурой 550°С при отношении массовых расходов нефти и перегретого водяного пара 0,8. Распыление мелкодисперсного парожидкостного потока ведут в эвапорационное пространство колонны 3 с насадочными контактными элементами, в которой осуществляют атмосферную отгонку дистиллятов при температуре 200°С. С низа колонны отбирают дорожный битум марки БНД 90/130, соответствующий ГОСТ 22245-90, в количестве 55%.
Характеристики битума в сравнении с требованиями ГОСТ 22245-90 и с прототипом приведены в таблице 1.
Пример 2. Высокосмолистую нефть Ашальчинского месторождения нагревают в подогревателе 1 до температуры 300°С и непрерывно подают в распылитель 2, в котором нефть распыляют перегретым водяным паром с температурой 660°С при отношении массовых расходов нефти и перегретого водяного пара 0,86. Распыление мелкодисперсного парожидкостного потока ведут в эвапорационное пространство колонны 3 с насадочными контактными элементами, в которой осуществляют атмосферную отгонку дистиллятов при температуре 230°С. С низа колонны отбирают дорожный битум марки БНД 60/90, соответствующий ГОСТ 22245-90, в количестве 51%.
Характеристики битума в сравнении с требованиями ГОСТ 22245-90 и с прототипом приведены в таблице 2.
Пример 3. Высокосмолистую нефть Ашальчинского месторождения нагревают в подогревателе 1 до температуры 300°С и непрерывно подают в распылитель 2, в котором нефть распыляют перегретым водяным паром с температурой 720°С при отношении массовых расходов нефти и перегретого водяного пара 0,9. Распыление мелкодисперсного парожидкостного потока ведут в эвапорационное пространство колонны 3 с насадочными контактными элементами, в которой осуществляют атмосферную отгонку дистиллятов при температуре 250°С. С низа колонны отбирают дорожный битум марки БНД 40/60, соответствующий ГОСТ 22245-90, в количестве 49%. Характеристики битума в сравнении с требованиями ГОСТ 22245-90 и с прототипом приведены в таблице 3.
Таблица 1
Характеристика дорожного битума марки БНД 90/130
№ п/п
Показатели
Требования ГОСТ 22245-90 для битума марки БНД 90/130
По прототипуВремя изотермической выдержки 6 часов
По заявляемому объекту пример 1
1.
Пенетрация при 25°С, 0,1 мм
91-130
101
95
2.
Температура размягчения по кольцу и шару, °С
не ниже 43
43
45
3.
Растяжимость при 25°С, см
не менее 65
91
>100
4.
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С
5,0
4,0
Таблица 2
Характеристика дорожного битума марки БНД 60/90
№ п/п
Показатели
Требования ГОСТ 22245-90 для битума марки БНД 60/90
По прототипуВремя изотермической выдержки 6,5 часов
По заявляемому объекту пример 2
1.
Пенетрация при 25°С, 0,1 мм
61-90
62
62
2.
Температура размягчения по кольцу и шару, °С
не ниже 47
46-49,8
49
3.
Растяжимость при 25°С, см
не менее 55
87-100
92
4.
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С
5,0
4,0
Таблица 3
Характеристика дорожного битума марки БНД 40/60
№ п/п
Показатели
Требования ГОСТ 22245-90 для битума марки БНД 40/60
По прототипуВремя изотермической выдержки 7 часов
По заявляемому объекту пример 3
1.
Пенетрация при 25°С, 0,1 мм
41-60
48
47
2.
Температура размягчения по кольцу и шару, °С
не ниже 51
51
53
3.
Растяжимость при 25°С, см
не менее 45
75-100
76
4.
Изменение температуры размягчения после прогрева, °С
5,0
4,0
Как видно из примеров конкретного выполнения, заявляемый способ позволяет получать неокисленные битумы разных марок по непрерывной технологии, что упрощает способ их получения и улучшает экологическую обстановку.