СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА
PROCEDURE FOR PRODUCTION OF BITUMEN

Изобретение относится к нефтехимии, в частности к переработке нефтяного сырья термическим крекингом с получением преимущественно дорожного битума, а также фракции светлых нефтепродуктов.
Известен способ получения битума вакуумной перегонкой мазута с органическими добавками при температуре 230-270°С (опубликованная заявка RU 2004130271, 20.03.2006 г.). Однако способ достаточно энергоемок и продолжителен и требует участия добавок к основному сырью.
Известен также способ получения строительного битума из прямогонного гудрона окислением его в колонне при температуре 280°С (патент RU 2349626, 20.03.2009 г.). Способ также достаточно энергоемок и продолжителен.
В патенте RU 2287550, 2006 г. описан способ получения дорожного битума из кислого гудрона (прототип). Способ осуществляют при температуре 380-400°С, что значительно ускоряет процесс. Однако процесс требует проведения дополнительных стадий, в частности отделения паровой фракции с большим содержанием сернистого ангидрида и последующего отделения сернистого ангидрида от конденсируемых углеводородов.
Предлагаемый способ позволяет еще более ускорить (повысить производительность) процесс получения битума с одновременным получением около 30% светлых нефтепродуктов. Кроме того, значительно уменьшаются габариты используемого оборудования при сопоставимых объемах производства битума.
3
Способ получения битума из нефтяного сырья включает нагревание до 440-450°С, последующую обработку сырья воздухом и термический крекинг и отделение образовавшихся светлых нефтепродуктов. Воздух перед обработкой сырья нагревают до температуры сырья, расход воздуха составляет 60-70 м/т сырья, среднее время обработки сырья воздухом (время пребывания сырья в реакторе) составляет 10-15 мин, а полученные при термическом крекинге продукты разделяют на фракцию газообразных углеводородов (около 5%), фракцию светлых нефтепродуктов (около 30%) и битум (около 65%).
В качестве нефтяного сырья может быть использован гудрон, при этом обработку ведут под давлением 3-4 атм. Когда в качестве нефтяного сырья используют мазут, обработку ведут под давлением 6-10 атм.
Нагревание воздуха, направляемого на обработку сырья в реактор термического крекинга, позволяет поддерживать более высокую температуру и, соответственно, скорость реакции. Как менее нагретый, так и более нагретый по сравнению с температурой сырья воздух создает локальные зоны перепада температур. В первом случае это замедляет реакцию и снижает равномерность распределения и однородность сырья и продуктов в реакторе. Во втором случае это способствует коксообразованию в зонах контакта более горячего воздуха с нефтяным сырьем.
При среднем времени обработки сырья в реакторе менее 10 минут заметно сокращается степень превращения сырья и битум не образуется. В случае более продолжительного пребывания сырья в реакторе (более 15 минут) происходит нежелательное коксообразование.
При переработке мазута, в состав которого входят компоненты с температурой кипения при нормальном давлении ниже 440°С, процесс переработки ведут под давлением порядка 6-10 атм.
Образовавшиеся светлые нефтепродукты из верхней части реактора термического крекинга поступают на разделение, где из общей смеси могут быть выделены газовая, бензиновая и дизельная фракции.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
3
В качестве сырья использовали 100 кг нефтяного гудрона. Сырье и подаваемый на обработку воздух имели температуру 450°С. Расход воздуха составил 7,8 кг/100 кг сырья (60 м/т), давление в реакторе 3 атм, продолжительность крекинга - 10 мин. Выход строительного битума составил 63% вес. от исходного сырья, светлых нефтепродуктов - 32%, остальное - газообразные углеводороды.
Пример 2
3
Переработке подвергали нефтяной гудрон при 445°С. Расход воздуха с такой же температурой составил 8,1 кг/100 кг сырья (62 м/т), продолжительность крекинга - 14 мин. Состав продуктов на выходе из реактора включал (в % от исходного сырья) дорожный битум 74%, светлых нефтепродуктов - 22%, остальное - газообразные углеводороды.
Пример 3
3
В реакторе термического крекинга переработали 100 кг исходного сырья в виде прямогонного мазута с добавкой 5% отработанных масел. Сырье и воздух (8,7 кг/100 кг сырья или 67 м/т), подаваемый на обработку, были нагреты до 440°С. Давление в реакторе поддерживали на уровне 8,5-9 атм. Термокрекинг при этих условиях в течение 10 мин привел к образованию строительного битума (53% от исходного сырья), светлых нефтепродуктов - 40%, газообразные углеводороды - остальное.
Пример 4
В условиях Примера 3, но при времени пребывания сырья в реакторе, равном 15 мин, переработали прямогонный мазут без добавок. Выход дорожного битума составил 66%, светлых фракций - 29%, газообразных углеводородов - 5%.
Во всех приведенных примерах светлыми нефтепродуктами являются бензиновые и дизельные фракции, соотношение между которыми может меняться в зависимости от условий проведения процесса. Недостаточно высокий выход битума (как в примере 3) не удорожает процесс и даже может снизить себестоимость получения битума, поскольку светлые углеводородные фракции, образующиеся в большем количестве, имеют более высокую стоимость.
По сравнению с традиционными способами получения битума предлагаемый способ при сопоставимых объемах производства позволяет использовать аппараты объемом в 4-6 раз меньше.