Патент на изобретение №2359990

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРОВЕЛЬНОГО БИТУМА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения окисленного кровельного битума. Данный способ позволяет получить окисленный кровельный битум с пониженным содержанием смол с целью повышения совместимости его с полимерами и снижения расхода последних при изготовлении БПС. Изобретение касается способа 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 остатка ректификации мазута – гудрона, и модифицирующая – солюбилизирующая добавка, где в качестве модифицирующей – солюбилизирующей добавки используют 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. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области нефтепереработки, а именно к способу получения окисленного кровельного битума.

Известно, что одним из основных способов получения кровельных битумов является окисление высококипящих нефтяных остатков. В настоящее время наиболее распространенным сырьем для получения битума являются гудрон – тяжелая часть нефти, выкипающая выше 400°С. Существует множество технических решений управления качеством кровельных битумов, которые сводятся в основном к тому, чтобы получаемый битум соответствовал требованиям ГОСТ 9548-74. То есть, получаемые кровельные битумы должны иметь установленные показатели (пенетрацию, температуру размягчения по КиШ, растворимость, изменение массы и пенетрации после прогрева и температуру вспышки). Кровельные битумы нашли широкое применение при изготовлении различных гидроизоляционных материалов – горячих и холодных мастик; рулонных материалов и разнообразных битумно-полимерных составов. Однако при получении битумно-полимерных материалов битумы, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 9548-74, часто плохо совмещаются с полимерными добавками.

Повышенное содержание смол в существующем кровельном битуме приводит к необходимости увеличения расхода полимеров для приготовления битумно-полимерных составов (БПС) требуемого качества. А так как в производстве БПС и кровельных и гидроизоляционных материалов на их основе самыми дорогостоящими компонентами являются полимеры, увеличение их расхода приводит к повышению себестоимости готовой продукции.

Известен способ получения битума нефтяного кровельного покровного (1) путем смешения окисленного продукта, имеющего температуру размягчения не ниже 90°С, с неокисленным компонентом, отличающийся тем, что в качестве окисленного продукта используют продукт окисления тяжелого нефтяного сырья, в качестве неокисленного компонента используют неокисленный компонент с условной вязкостью при 80°С не менее 5 с, а смешение компонентов производят при их соотношении 1:0,03-0,250. Способ отличается тем, что в качестве неокисленного компонента при смешении используют остатки прямой перегонки нефти, или асфальты процессов деасфальтизации, или экстракты селективной очистки масляных фракций, или крекинг-остатки, или вакуумные дистилляты различных пределов выкипания, или смеси вышеназванных нефтепродуктов в любых композициях и соотношениях, обеспечивающих условную вязкость при 80°С не менее 5 с. Получаемый при этом битум нефтяной кровельный покровный включает окисленный продукт, имеющий температуру размягчения не ниже 90°С, и неокисленный компонент и характеризуется тем, что в качестве окисленного продукта используют продукт окисления тяжелого нефтяного сырья, а в качестве неокисленного компонента используют остатки прямой перегонки нефти, или асфальты процессов деасфальтизации, или экстракты селективной очистки масляных фракций, или крекинг-остатки, или вакуумные дистилляты различных пределов выкипания, или смеси вышеназванных нефтепродуктов в любых композициях и соотношениях, обеспечивающих условную вязкость при 80 С не менее 5 с.

Однако предложенный метод не всегда может быть реализован в промышленной практике в силу ряда причин, в частности, далеко не все производители битумов располагают таким сырьем, как асфальт деасфальтизации, экстракты селективной очистки масел, крекинг-остатки. Кроме того, предлагаемый способ предполагает наличие или строительство дорогостоящего узла смешения (обогреваемые емкости, насосы, смесители и другое оборудование). Предлагаемый вариант смешения компонентов путем барботирования воздухом может привести к доокислению готового продукта, а следовательно, к изменению его технических характеристик. Кроме того, высокоокисленный компонент содержит значительное количество смол и асфальтенов, которые ухудшают совместимость полимеров с битумом.

Наиболее близким к заявленному способу получения кровельного битума, используемого для изготовления БПС, кровельных и гидроизоляционных материалов, является способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов (2) окислением смеси тяжелых остаточных нефтяных фракций и дистиллятов вакуумной перегонки мазута, отличающийся тем, что в качестве сырья окисления используют смесь “затемненного” продукта вакуумной разгонки мазута – фракции, выкипающей в пределах 420-470°С и имеющей выход до 500°С не менее 25 об.%, и фракции вакуумного газойля, выкипающей в пределах 330-530°С, взятых в соотношениях 99:1-80:20, и окисление проводят при температуре 200-280°С, расходе воздуха 90-110 м³/ч на 1 т сырья и времени окисления 4-7 ч.

Предложенный способ предполагает использование в качестве сырья для окисления фракции вакуумной дистилляции мазута с повышенным содержание смол, что неизбежно приведет к получению битума с высоким содержанием смол, что крайне нежелательно для получения качественных БПС, гидроизоляционных и кровельных материалов.

Задачей изобретения является осуществление непрерывного способа получения окисленного кровельного битума с пониженным содержанием смол с целью повышения совместимости его с полимерами и снижения расхода последних при изготовлении БПС.

Поставленная задача решается способом получения кровельных битумов путем непрерывного окисления нефтяных остатков западносибирских нефтей при повышенной температуре в аппарате колонного типа, отличающимся тем, что в качестве нефтяных остатков используется компаундированное сырье в виде остатка ректификации мазута – гудрона, и модифицирующая – солюбилизирующая добавка в следующем соотношении:

Модифицирующая – солюбилизирующая добавка 10-50%

Гудрон (с пенетрацией 280-350 дмм) – остальное.

При этом в качестве модифицирующей – солюбилизирующей добавки используют 2-й вакуумный погон АВТ-2 и АВТ-6 с пределом кипения 220-260°С при 20-30 мм рт.ст. или остаток ректификации суммарных парафинов производства линейных алкилбензолов, который представляет собой смесь линейных парафинов с числом углеродных атомов от 17 и выше. Температура кипения 300-380°С, а температура плавления 32-40°С. Кроме того, непрерывный процесс окисления ведут при температуре низа колонны 240-280°С, уровне взлива 15-17 м и расходе сырья 18-30 м³/ч, воздуха 1800-3000 м³/ч и давлении подаваемого воздуха 3-4 атм.

При окислении гудронов и композиций, приведенных в аналогах и прототипе, получаются битумы с высоким содержанием смол (более 27%), а по предлагаемому техническому решению – менее 25%.

Свойства кровельных битумов, полученных из различного сырья, и изготовленных на их основе битумно-полимерных составов, представлены в таблице.

Данные таблицы свидетельствуют что:

1) при следующих условиях окисления (температура низа колонны 240-280°С, уровень взлива 12-17 м, расход сырья 18-30 м³/ч, расход воздуха 1800-3000 м³/ч, давление подаваемого воздуха 3-4 атм.) битумы, полученные из композиционного сырья (3, 4, 5, 6), имеют меньшее содержание смол (на 10-20 мас.%), чем полученные на чистом гудроне;

2) битумно-полимерные композиции, изготовленные на битумах 3, 4, 5, 6, имеют более высокие показатели по гибкости, теплостойкости и дисперсности, чем на битумах БНК и БНК-ГМ, при одинаковом содержании минерального наполнителя и полимера.

Битумы кровельные типа БНК изготавливаются по ГОСТу 9548-74. Битум БНК-ГМ изготавливается по ТУ 0256017-05766480-2003. Основные технические характеристики битума БНК-ГМ:

глубина проникновения иглы при 25°С, 0,1 мм – 165-210

температура размягчения по КиШ, °С – 39-45

температура вспышки, не менее, °С – 240.

Использованная литература

1. Патент РФ 2172761, 2000 г.

2. Патент РФ 2209229, 2002 г.

Формула изобретения

1. Способ получения кровельного битума путем непрерывного окисления нефтяных остатков западносибирских нефтей при повышенной температуре в аппарате колонного типа, отличающийся тем, что в качестве нефтяных остатков используется компаундированное сырье в виде остатка ректификации мазута – гудрона и модифицирующая – солюбилизирующая добавка, где в качестве модифицирующей – солюбилизирующей добавки используют 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:

2. Способ получения кровельного битума по п.1, отличающийся тем, что непрерывный процесс окисления ведут при температуре низа колонны 240-280°С, уровне взлива 12-17 м и расходе сырья 18-30 м³/ч, воздуха 1800-3000 м³/ч и давлении подаваемого воздуха 3-4 атм.