ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2287550
СПОСОБ
ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА
Имя изобретателя: Зорин Аркадий Данилович (RU); Занозина Валентина Федоровна (RU); Каратаев Евгений Николаевич (RU); Сидоров Юрий Владимирович (RU); Колмаков Георгий Александрович (RU)
Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "ЭкоБит" (RU)
Адрес для переписки: 603950, г.Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, корп.5, НИИ Химии, В.Ф. Занозиной
Дата начала действия патента: 2005.10.03
Настоящее изобретение относится к
области переработки отходов
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, в частности кислых
гудронов, и может быть использовано для
получения битумов, применяемых в дорожном
строительстве, в производстве кровельных и
изоляционных и других материалов. Сущность:
кислый гудрон предпочтительно с
содержанием серной кислоты, не превышающим
7% от массы гудрона, нагревают в проточном
реакторе при температурах крекинга ниже
температуры коксообразования. Нелетучую
углеводородную фракцию выводят из реактора.
Из паровой углеводородной фракции выделяют
компоненты с температурой кипения выше 200°С
и смешивают их с нелетучей углеводородной
фракцией.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к
области переработки отходов
нефтеперерабатывающей и нефтехимической
промышленности, в частности кислых
гудронов, и может быть использовано для
получения битумов, применяемых в дорожном
строительстве, в производстве кровельных и
изоляционных материалов и т.п.
Кислые гудроны являются одним из
основных видов твердофазных отходов
промышленных предприятий, которые
образуются при очистке нефтяных продуктов
серной кислотой и, как правило,
сбрасываются в пруды-накопители.
Изобретение относится к способу
переработки кислых гудронов из прудов-накопителей,
так называемых прудовых кислых гудронов.
Известны способы переработки кислых
гудронов в битум. Общим для всех известных
способов переработки кислых гудронов в
битум является предварительная обработка
кислых гудронов (обезвоживание, отмывка от
серной кислоты или нейтрализация
соединениями кальция) и нагрев в
присутствии вводимых в кислые гудроны
добавок.
В соответствии со способом, известным по
АС 1176589 С1, 23.10.1984, для получения битума
используют кислые гудроны, содержащие
серную кислоту, в которую вводят нагретую
углеводородную фракцию, в качестве которой
используют гудроны прямой гонки, асфальты
деасфальтизации и др. Этот способ
переработки кислых гудронов для получения
битума сопровождается образованием пены,
оказывающей негативное влияние на качество
битума. Для исключения влияния пены
осуществляют ее гашение.
Недостаток этого способа получения
битума связан с необходимостью
использования дополнительного сырья (углеводородных
фракций) и операции гашения пены, что
требует материальных и временных затрат и
приводит к усложнению способа.
Известны способы получения битума из
кислых гудронов, включающие
предварительную обработку - нейтрализацию
содержащейся в гудронах серной кислоты
карбонатом кальция, гидроксидом или
оксидом кальция, после чего гудроны
окисляют кислородом воздуха.
В соответствии со способом, известным по RU
2215772 С1, 10.11.2003, для снижения временных затрат
на проведение операции окисления ее
проводят в присутствии железосодержащего
катализатора при температуре не более 150°С,
при этом в качестве катализатора
используют порошок, полученный при очистке
воды и выделенный в устройствах очистки
воздуха плавильных установок.
Основным недостатком способа является
длительность процесса переработки кислых
гудронов в битум, которая составляет
несколько часов, причем значительное время
тратится на проведение операции окисления.
Другой недостаток этого способа связан с
использованием катализатора, который
является отходом металлургического
производства и получение которого
осуществляется на других производственных
площадях, нежели производство битума.
Получение этого катализатора и его
транспортировка увеличивают затраты на
производство битума. Кроме того, при
нейтрализации кислых гудронов образуется
сульфат кальция, который разрыхляет
гудроны, снижая их вязкость. Следствием
этого является низкая водоустойчивость
получаемого битума. В результате снижения
водоустойчивости происходит постепенное
вымывание сульфата кальция из битума под
воздействием атмосферных осадков, что
негативно сказывается на качестве тех
объектов инфраструктуры, для строительства
которых применяется битум.
В качестве прототипа выбран способ
получения битума из кислых гудронов со
сравнительно невысокими временными
затратами на нагрев гудронов. Способ
включает отмывание кислых гудронов от
серной кислоты, обезвоживание, нагрев и
окисление его кислородом воздуха.
Особенностью способа является то, что
нагрев осуществляют электрохимическим
способом (RU 2227802 С1, 27.04.2004).
Основные недостатки этого способа, как и
вышеприведенного, связаны с применением
операции окисления, которая требует
длительного времени (˜ нескольких часов),
и получением гудрона невысокого качества.
Настоящее изобретение направлено на
разработку простого способа получения
битума высокого качества с наименьшими
временными и материальными затратами.
Способ получения битума из кислых
гудронов, включающий обезвоживание кислых
гудронов и нагревание, в соответствии с
изобретением характеризуется тем, что
нагревание проводят в проточном реакторе
при температурах крекинга ниже температуры
коксообразования с получением нелетучей и
паровой углеводородных фракций, из паровой
углеводородной фракции выделяют
компоненты с температурой кипения выше 200°С
и смешивают их с выведенной из реактора
нелетучей углеводородной фракцией.
При этом целесообразно использовать
кислые гудроны с содержанием серной
кислоты, не превышающим 7% от массы гудрона.
В основу изобретения положены
экспериментальные исследования
углеводородных фракций, получаемых при
крекинге кислых гудронов. Эксперименты
были направлены на разработку способа
утилизации кислых гудронов, содержащих
серную кислоту, без использования каких-либо
добавок, реагентов, окислителей и других
компонентов. В процессе экспериментов
выявилось, что при проведении крекинга при
температурах ниже температуры
коксообразования содержащиеся в кислых
гудронах асфальтены расщепляются с
образованием паровой фазы, содержащей
компоненты, которые при введении их в
образовавшуюся после крекинга нелетучую
углеводородную фракцию позволяют получить
битум высокого качества, удовлетворяющий
ГОСТу 22245-90. Для выделения этих компонентов
из паровой фазы необходимо выделить
углеводороды с температурой кипения выше 200°С.Образующаяся
при этом маслообразная фракция содержит
метанонафтены, алкилбензолы,
полициклические ароматические
углеводороды и характеризуется
отсутствием парафиновых углеводородов.
Выводимая из реактора нелетучая
углеводородная фракция содержит смолы,
асфальтены, карбены и карбоиды. Оптимальный
температурный режим проведения крекинга и
использование маслообразной фракции с
конкретной температурой кипения зависят от
состава кислого гудрона, характерного для
конкретного пруда-накопителя. В то же время
проведенные исследования с кислыми
гудронами, взятыми из 11-ти различных прудов-накопителей,
позволяют сделать вывод, что для получения
битума могут быть использованы
маслообразные углеводородные фракции,
температура кипения которых не превышает 360°С.
Наилучшими свойствами обладает битум,
полученный при использовании кислых
гудронов, содержащих не более 7% серной
кислоты. В процессе получения битума серная
кислота выполняет роль окислителя и
вулканизатора, придавая битуму
эластичность, вязкость и другие полезные
эксплуатационные свойства. В том случае,
когда содержание серной кислоты превышает
7%, кислые гудроны подлежат отмывке любым
известным способом. Более высокое
содержание серной кислоты (>7%) приводит к
снижению качества битума из-за повышенной
хрупкости.
Варьируя температурные режимы и
содержание серной кислоты, можно изменять
характеристики битума в соответствии с
требованиями, налагаемыми условиями его
эксплуатации.
На чертеже представлена схематично
установка для получения битума.
 |
Установка содержит реактор 1 проточного
типа, дифференциальный конденсатор 2,
систему 3 очистки абгазов, смеситель 4 и
приемную емкость 5 для готового битума.
Реактор 1 соединен посредством насоса 6 с
расходной емкостью 7, в которую загружают
кислый гудрон.
Образующаяся в реакторе 1 паровая
углеводородная фракция выводится в
дифференциальный конденсатор 2, где она
разделяется на конденсируемые
углеводороды, летучие углеводороды и
кислые газы с SO2, которые выводятся в
систему 3 очистки. Углеводороды с
температурой кипения выше 200°С
используются для получения битума, а
углеводороды с температурой кипения ниже 200°С
и летучие углеводороды используются для
получения других продуктов, в частности
топлива.
Выведенная из реактора 1 нелетучая
углеводородная фракция в смесителе 4
смешивается со сжиженной углеводородной
фракцией с температурой кипения выше 200°С,
поступающей в смеситель 4 из
дифференциального конденсатора 2. Готовый
битум собирается в приемную емкость 5.
|
Ниже приведены примеры конкретных
реализаций способа.
Пример 1
Обезвоженный кислый гудрон с содержанием
серной кислоты 5,0% вводят в проточный
реактор 1, нагретый до температуры 380°С, и
выгружают нелетучую фракцию в смеситель 4.
Одновременно в смеситель 4 из
дифференциального конденсатора 2 поступает
маслообразная углеводородная фракция с
температурой кипения 250°С. Фракции
смешивают и выгружают в емкость 5, выход
готовой продукции составляет 93% от массы
кислого гудрона. Процесс получения битума
занимает 10 минут на 100 кг кислого гудрона.
Свойства полученного битума: глубина
проникновения иглы при температуре 25°С - 73
мм, при 0°С - 27 мм; температура размягчения по
кольцу и шару - 47°С; растяжимость при 0°С - 3,5
см, при 25°С - 55-60 см; температура вспышки - 230°С.
Пример 2
Обезвоженный кислый гудрон с содержанием
серной кислоты 0,3% вводят в реактор 1,
нагретый до температуры 400°С, и выгружают
нелетучую фракцию в смеситель 4.
Одновременно в смеситель 4 из
дифференциального конденсатора 2 поступает
маслообразная углеводородная фракция с
температурой кипения 280°С. Фракции
смешивают и выгружают в емкость 5; выход
готовой продукции составляет 95% от массы
кислого гудрона. Процесс получения битума
занимает 10 минут на 100 кг кислого гудрона.
Свойства полученного битума: глубина
проникновения иглы при температуре 25°С - 90
мм, при 0°С - 25 мм; температура размягчения по
кольцу и шару - 48°С; растяжимость при 0°С - 3,7
см, при 25°С - 63 см; температура вспышки - 235°С.
Простота реализации способа позволяет
использовать его в мобильных установках
для переработки гудронов непосредственно
на территории прудов-накопителей.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ получения битума из кислых
гудронов, включающий обезвоживание кислых
гудронов и нагревание, отличающийся тем,
что нагревание проводят в проточном
реакторе при температурах крекинга ниже
температуры коксообразования с получением
нелетучей и паровой углеводородных фракций,
из паровой углеводородной фракции выделяют
компоненты с температурой кипения выше 200°С
и смешивают их с выведенной из реактора
нелетучей углеводородной фракцией.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
используют кислые гудроны с содержанием
серной кислоты, не превышающим 7% от массы
гудрона.
Версия для печати
Дата публикации 15.12.2006гг
вверх
|
