СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА
METHOD OF OBTAINING BITUMEN

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения высокоокисленного кровельного битума, используемого как самостоятельно, так и в качестве компонента гибкой черепицы.
Известен способ получения кровельного битума путем непрерывного окисления нефтяных остатков западносибирских нефтей при повышенной температуре в аппарате колонного типа, в качестве нефтяных остатков используется компаундированное сырье в виде гудрона и модифицирующей - солюбилизирующей добавки, представляющей собой либо 2-й вакуумный погон АВТ-2 и АВТ-6 с пределом кипения 220-260°С при 20-30 мм рт. ст., либо остаток ректификации суммарных парафинов производства линейных алкилбензолов в следующем соотношении: модифицирующая - солюбилизирующая добавка 10-50%; гудрон (с пенетрацией 280-350 дмм) - остальное (пат. RU 2359990).
Однако получаемый кровельный битум имеет низкую температуру размягчения и недостаточную термостойкость, технология его получения требует использования дефицитных разбавителей.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения битума (пат.RU 2458965, пример 2), включающий вакуумную перегонку мазута с получением сверхтяжелого гудрона с условной вязкостью 180-230с при 80°С с содержанием парафино-нафтеновых углеводородов не более 18 мас. %, смешение сверхтяжелого гудрона со слопом (затемненной фракцией вакуумной разгонки мазута) в окислительном реакторе, снабженном вертикальной мешалкой, куда подают паровоздушную смесь, до получения сырьевой композиции с условной вязкостью 60-110с при 80°С, содержащей не менее 50 мас. % ароматических углеводородов и имеющей соотношение смол к асфальтеновым углеводородам не ниже, чем 8:3 мас. долей.
Однако использование реактора не обеспечивает достаточного времени пребывания сырья до глубокой степени окисления битума, последний имеет низкую температуру размягчения и недостаточно широкий интервал рабочих температур. Применение сверхтяжелого гудрона не позволяет получить битум с высокой пластичностью.
Целью изобретения является получение окисленного битума с высокой температурой размягчения, пластичностью и широким интервалом рабочих температур.
Поставленная цель достигается способом получения битума, включающим вакуумную перегонку мазута с получением гудрона и слопа, смешение полученного гудрона со слопом, окисление полученной смеси кислородом воздуха при повышенной температуре, при этом вакуумную перегонку мазута проводят с получением гудрона с условной вязкостью 70-175с при 80°С, с содержанием парафино-нафтеновых углеводородов более 18 мас. %, смешение гудрона со слопом производят до рабочей вязкости 20-50с при 80°С, регулируемой подачей гудрона, а окисление полученной смеси осуществляют в трёх колоннах, в первую из которых подают воздух.
Слоп - это затемненная фракция вакуумной разгонки мазута, выкипающая в интервале температур 420-560°С.
Способ осуществляют следующим образом.
Мазут, полученный при переработке смеси западно - сибирских, башкирских, татарских нефтей (70-80%) и ухтинской парафинистой нефти (20-30%), перегоняют в вакуумной колонне с получением гудрона и слопа.
Режим работы вакуумной колонны обеспечивает получение слопа с условной вязкостью 7-15с при 80°С и гудрона с условной вязкостью в пределах 70-175с при 80°С и содержанием парафино-нафтеновых углеводородов в гудроне более 18 мас. %.
Слоп смешивают с гудроном в накопительной ёмкости до получения вязкости 20-50с при 80°С, регулируемой подачей гудрона, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой через маточник подают воздух на окисление. Газожидкостная смесь из окислительной колонны через шлемовую трубу самотеком поступает в 2 параллельно работающие колонны-испарители, где происходит доокисление битума за счет поглощенного ранее воздуха и разделение жидкой фазы битума и газов окисления. Смесь газов окисления, отработанного воздуха и паров воды с верха испарительных колонн поступает в систему утилизации отходящих газов, а жидкую фазу с низа колонн - испарителей откачивают в качестве рециркулята в окислительную колонну. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Мазут, полученный при переработке смеси сургутских нефтей (70%) и ухтинской парафинистой нефти (30%), подвергают вакуумной перегонке с получением слопа и гудрона, имеющих следующие характеристики
Слоп:
Температурные пределы выкипания
по ASTM D 1160, °С
420-540
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>,
983
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
26
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
7
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
29,35
Гудрон:
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>
1000
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
38
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
175
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
18,00
3
3
3
3
3
3
Слоп в количестве 4,5 м/ч смешивают с гудроном в накопительной ёмкости до получения вязкости 50с при 80°С при подаче гудрона 10,5 м/ч, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой подают воздух на окисление в количестве 178 нм/м сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительной колонне поддерживают на уровне 250°С. Газожидкостная смесь из окислительной колонны через шлемовую трубу самотеком поступает в 2 параллельно работающие колонны-испарители, температуру низа в которых поддерживают на уровне 230°С. Количество рециркулята, перекачиваемого из двух колонн-испарителей в окислительную колонну, составляет 30 м/час. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт в количестве 14,3 м/час. Свойства полученного битума, в сравнении с прототипом, представлены в таблице 1.
Пример 2.
Мазут, полученный при переработке башкирской нефти, подвергают вакуумной перегонке с получением слопа и гудрона, имеющих следующие характеристики:
Слоп:
Температурные пределы выкипания
по ASTM D 1160, °С
420-560
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>,
993
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
34
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
15
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
24,67
Гудрон:
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>
998
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
34
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
70
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
22,55
3
3
3
3
3
3
Слоп в количестве 16,0 м/ч смешивают с гудроном в накопительной ёмкости до получения вязкости 20с при 80°С при подаче гудрона 4,0 м/ч, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой подают воздух на окисление в количестве 192 нм/м сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительной колонне поддерживают на уровне 280°С. Газожидкостная смесь из окислительной колонны через шлемовую трубу самотеком поступает в 2 параллельно работающие колонны-испарители, температуру низа в которых поддерживают на уровне 250°С. Количество рециркулята, перекачиваемого из двух колонн-испарителей в окислительную колонну, составляет 20 м/час. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт в количестве 18,8 м/час. Свойства полученного битума, в сравнении с прототипом, представлены в таблице 1.
Пример 3
Мазут, полученный при переработке смеси западно-сибирских, татарских нефтей (70%) и ухтинской (30%) нефти, подвергают вакуумной перегонке с получением слопа и гудрона, имеющих следующие характеристики:
Слоп:
Температурные пределы выкипания
по ASTM D 1160, °С
420-550
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>,
989
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
28
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
11
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
26,75
Гудрон:
Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м<sup>3</sup>
999
Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С
37
Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с
104
Содержание парафино-нафтеновых
углеводородов по методике ГУП «ИНХП», г Уфа,
определенное на газожидкостном
хроматографе «Градиент», мас. %
19,23
3
3
3
3
3
3
Слоп в количестве 9,9 м/ч смешивают с гудроном в накопительной ёмкости до получения вязкости 33с при 80°С при подаче гудрона 8,1 м/ч, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой подают воздух на окисление в количестве 185 нм/м сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительной колонне поддерживают на уровне 265°С. Газожидкостная смесь из окислительной колонны через шлемовую трубу самотеком поступает в 2 параллельно работающие колонны-испарители, температуру низа в которых поддерживают на уровне 240°C. Количество рециркулята, перекачиваемого из двух колонн-испарителей в окислительную колонну, составляет 25 м/час. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт в количестве 16,9 м/час. Свойства полученного битума, в сравнении с прототипом, представлены в таблице 1.
Свойства битума
Как видно из таблицы 1, предлагаемый способ получения битума позволяет, по сравнению с прототипом, существенно повысить температуру размягчения битума при повышении его пластичности, характеризуемой индексом пенетрации, в широком интервале рабочих температур от минус 16 до плюс 119°С.
Это позволяет использовать получаемый битум в качестве дефицитного высокоплавкого компонента при изготовлении современной битумной черепицы Технониколь SHINGLAS и гидроизоляционного кровельного материала ANDEREP ULTRA.