Патент на изобретение №2214908

(54) АНТИСЕПТИК НЕФТЯНОЙ С НИЗКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ ЗАСТЫВАНИЯ ДЛЯ ПРОПИТКИ ДРЕВЕСИНЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к составу нефтяного антисептика и может быть использовано для пропитки древесины, в частности деревянных шпал и брусьев. Предлагаемое изобретение решает техническую задачу получения антисептика с широким диапазоном температуры застывания (минус 2 – минус 35^oС) для пропитки древесины, расширения ресурсов маслянистых антисептиков для пропитки древесины за счет рационального использования газойлевых фракций и тяжелых нефтяных остатков вторичных процессов переработки нефти. Антисептик для пропитки древесины содержит широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС, а также облегченный остаток легкого термического крекинга, выкипающего в пределах 200-540^oС, являющийся регулятором температуры застывания антисептика. Определенное соотношение компонентов обеспечивает широкий диапазон температуры застывания от 2 до -35^oС.

Изобретение относится к составу нефтяного антисептика с низкой температурой застывания и может быть использовано для пропитки древесины, в частности для пропитки древесных шпал и брусьев. Известен пропиточный материал, представляющий собой смесь каменноугольного масла (ГОСТ 2270-74 “Масло каменноугольное для пропитки древесины) и нефтяного масла-мягчителя, выпускаемого согласно ТУ 38.301.08.- 31-89. Однако при приготовлении рабочей смеси, состоящей из каменноугольного масла, имеющего плотность при температуре 20^oС 1090-1130 кг/м и нефтяного масла-мягчителя, имеющего плотность при 20^oС 890-910 кг/м, с применением в качестве перемешивающего агента острого водяного пара после охлаждения и отстоя в резервуаре образуется трехслойная система: нижний слой – каменноугольное масло; средний слой – вода; верхний слой – нефтяное масло-мягчитель. Для поддержания в резервуаре однородной системы требуется периодическое циркуляционное перемещение компонентов смеси по схеме: резервуар – насос – резервуар, что ведет к дополнительным энергозатратам. При этом система не освобождается от воды. Кроме того, нефтяное масло – мягчитель ХМ-1 имеет относительно высокие значения кинематической вязкости, определенной при температуре 80^oС (6,5-8,0 мм²/с), что ухудшает его проникающую (пропитывающую) способность при пропитке древесины, а следовательно, снижает его защитные свойства.

Такая величина вязкости ХМ-1 не соответствует требованиям ГОСТ 20022.5-93 “Защита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами.

Известно каменноугольное шпалопропиточное масло [ГОСТ 2270-74 Масло каменноугольное для пропитки древесины], содержащее в своем составе узкую маслянистую фракцию термического происхождения, представляющую собой смесь первой антраценовой фракции (280-360^oС). и поглотительного масла (235-300^oС) [Справочник коксохимика т.3/под ред. инж. А.К. Шелкова. – М.: Металлургия, 1966, с. 66].

К недостаткам каменноугольного шпалопропиточного масла относятся следующие факторы:
1. Каменноугольное пропиточное масло содержит в своем составе до 0,3 мас.%. веществ, нерастворимых в толуоле (карбенов и карбоидов) и до 1,5 мас. % воды, что отрицательно влияет на процесс пропитки древесины.

2. По токсичности каменноугольное шпалопропиточное масло относится ко второму классу опасности (высокоопасное), что создает повышенную опасность с точки зрения санитарно-гигиенического и экологического состояния шпалопропиточных заводов.

3. Каменноугольное шпалопропиточное масло имеет относительно высокую температуру застывания (минус 2 – минус 5^oС), что затрудняет его слив и перекачку в зимних условиях при более низких температурах окружающего воздуха.

4. Каменноугольное шпалопропиточное масло готовят путем смешения и совместной кристаллизации 1-ой антраценовой фракции и поглотительного масла с последующим отделением кристаллов на центрифуге. На 2,5 м поглотительного масла в смесь вводят 7,5 м³ 1-ой антраценовой фракции. После кристаллизации и центрифугирования выход кристаллов составляет 15-20% на смесь. (Справочник коксохимика т. 3 /под. ред. инж. А.К. Шелкова. – М.: Металлургия, 1966, с. 66).

5. Существенным недостатком каменноугольного шпалопропиточного масла является его склонность к осадкообразованию, что приводит к необходимости “размывания осадка” в железнодорожных цистернах и к безвозвратным потерями при хранении его в резервуарах.

6. Каменноугольное шпалопропиточное масло (креозот) имеет неприятный и очень стойкий запах.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является “Жидкость антисептическая для пропитки древесины ЖТК – 2 (варианты) “- патент России на изобретение 2146611, 20 марта 2000 г. Сущность изобретения заключается в том, что состав нефтяной пропитывающей антисептической жидкости содержит маслянистые фракции на основе смеси тяжелых газойлевых фракций каталитического крекинга, выкипающих в пределах 325-420^oС, и органический регулятор вязкости и температуры застывания на основе фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 205-325^oС. (t заст. 20…-32^oС). К недостаткам известной жидкости антисептической для пропитки древесины ЖТК-2 (варианты) относятся:
1. В качестве основы антисептика используется относительно тяжелая (325^oС) по началу кипения маслянистая фракция (325-420^oС) каталитического крекинга, что отрицательно сказывается на ее уровне вязкости (она выше 5 мм²/с) и требует более легкого разбавителя – регулятора вязкости – фракции каталитического крекинга, выкипающей в пределах 205-325^oС (21-40% на смесь).

2. В качестве основы антисептика используется относительно узкая (325-420^oС) маслянистая фракция каталитического газойля, что ограничивает сырьевые ресурсы производства нефтяной пропитывающей антисептической жидкости.

3. В качестве регулятора температуры застывания тяжелой газойлевой фракции каталитического крекинга (основы) применяют фракцию каталитического крекинга 205-325^oС, являющуюся ценным сырьем для производства моторных дизельных топлив. Антисептик имеет относительно узкий (-20…-32^oС) диапазон температуры застывания.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу получения антисептика для пропитки древесины с широким диапазоном (минус 2…минус 35^oС) температуры застывания, расширения ресурсов маслянистых антисептиков для пропитки древесины за счет рационального использования газойлевых фракций и тяжелых нефтяных остатков. Сущность изобретения заключается в том, что антисептик нефтяной с низкой температурой застывания для пропитки древесины, содержащий смесь широкой маслянистой фракции термокаталитического газойля и органический регулятор температуры застывания, согласно изобретению в качестве широкой маслянистой фракции термокаталитического газойля содержит широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС, а в качестве регулятора температуры застывания – облегченный остаток легкого термического крекинга, выкипающий в пределах 200-540^oС при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Широкая стабилизированная маслянистая фракция тяжелого газойля 200-500^oС – 93…99,975
Облегченный остаток термического крекинга, фракция 200-540^oС – 0,025… 7,0
Указанные фракции и органический регулятор температуры застывания получают следующим образом.

1. Малосернистый гидроочищенный вакуумный газойль (фракция 350-500^oС) подвергают каталитическому крекингу в реакторе на установке каталитического крекинга типа Г-43-107 (Хаджиев С. Н Крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. – М.: Химия, 1982). Продукты реакции подвергают разделению в ректификационной колонне с получением газа каталитического крекинга и трех жидких фракций: бензиновой (н.к….195^oС – условно), фракции легкого газойля (195-325^oС – условно и широкой маслянистой фракции тяжелого газойля (325-420^oС – условно).

Из-за нечеткости разделения при фракционировании продуктов реакции температуры выкипания тяжелого газойля лежат в пределах 200-500^oС. Фракцию тяжелого газойля стабилизируют по началу и по концу кипения с целью обеспечения ей уровня температуры вспышки (открытый тигель) не ниже 95^oС (Hоy-Хау) и уровня кинематической вязкости, определенной при 80^oС, не выше 5 мм²/с.

2. Остаток атмосферно-вакуумной перегонки – гудрон (фракция, выкипающая выше 500^oС) подвергают легкому термическому крекингу (висбрекинг) в трубчатой печи при температуре 425-450^oС. Продукты реакции подвергаются разделению (фракционированию) на газ, бензиновую фракцию (н.к. – 200^oС) и маловязкий крекинг-остаток (200-540^oС). Ахметов С. А. Физико-химическая технология глубокой переработки нефти и газа, ч.2 – Уфа, УГНТУ, 1997 г.).

Предлагаемый антисептик с широким диапазоном застывания для пропитки древесины получают следующим образом.

В тройник смешения транспортного трубопровода одновременно закачивают все компоненты антисептика: широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга жесткого режима, выкипающую в пределах 200-500^oС, а также облегченный остаток легкого термического крекинга, выкипающий в пределах 200-540^oС. Возможен вариант последовательной раздельной закачки указанных фракций в товарный резервуар с последующим их перемешиванием методом рециркуляции по схеме: резервуар – насос – резервуар.

Пример 1. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга жесткого режима, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,975 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 0,025%.

Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 5
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 135
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,81
Плотность при 20^oС, кг/м – 1005
Hоy-Хау – температура застывания товарного продукта не должна быть выше минус 2^oС.

Пример 2. Широкую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,95 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 0,05%.

Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 14
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 135
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с² – 4,82
Плотность при 20^oС, кг/м – 1005
Пример 3. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,9 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 0,1%.

Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 23
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 135
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,84
Плотность при 20^oС, кг/м – 1006
Пример 4. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,8 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200 – 540^oС – 0,2%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 24
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 136
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,86
Плотность при 20^oС, кг/м – 1006
Пример 5. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,5 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 0,5%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 26
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 137
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,88
Плотность при 20^oС, кг/м – 1006
Пример 6. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 99,0 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 1,0%.

Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 30
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 140
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,90
Плотность при 20^oС, кг/м – 1006
Пример 7. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 98,0 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 2,0%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 35
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 142
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,94
Плотность при 20^oС, кг/м – 1006
Пример 8. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 95,0 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 5,0%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 5
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 146
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,95
Плотность при 20^oС, кг/м – 1007
Пример 9. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС -93,0 мас.%, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 7,0%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – минус 2
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 146
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 4,98
Плотность при 20^oС, кг/м – 1007
Пример 10. Широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС – 90,0 мас. %, смешивают с облегченным крекинг-остатком легкого термического крекинга, выкипающим в пределах 200-540^oС – 10,0%. Получают нефтяной антисептик со следующими качественными показателями:
Температура застывания,^oС – 0
Температура вспышки в открытом тигле,^oС – 149
Вязкость кинематическая при 80^oС, мм²/с – 5,0
Плотность при 20^oС, кг/м – 1008
Исходя из выше перечисленных примеров видно, что:
1. Все полученные и исследованные составы нефтяного антисептика с низкой температурой застывания для пропитки древесины с широким диапазоном температуры застывания на основе широкой стабилизированной маслянистой фракции тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающей в пределах 200-500^oС, а также облегченного крекинг-остатка легкого термического крекинга, выкипающего в пределах 200-540^oС, являющегося регулятором температуры застывания антисептика (депрессорным компонентом), являются принципиально новыми и позволяют получить товарный продукт полностью соответствующий требованиям ГОСТ 20022.5 – 93 “Зашита древесины. Автоклавная пропитка маслянистыми защитными средствами” по всем основным качественным показателям (температура застывания, температура вспышки, вязкость, плотность).

2. Изобретение может быть использовано для консервирования древесины с целью предотвращения ее поражения грибками и бактериями (гниения).

3. Применение органического регулятора температуры застывания – (облегченного крекинг-остатка легкого термического крекинга, выкипающего в пределах 200-540^oС) от 0,025 до 7,0 мас.% позволяет получить нефтяной антисептик для пропитки древесины с широким диапазоном температур застывания (минус 2 – минус 35^oС), что обеспечивает возможность его применения как всесезонного продукта, в том числе при низких температурах окружающей среды (транспорт, слив, перекачка).

Формула изобретения

Антисептик нефтяной с низкой температурой застывания для пропитки древесины, содержащий смесь широкой фракции термокаталитического газойля и органический регулятор температуры застывания, отличающийся тем, что в качестве широкой фракции термокаталитического газойля он содержит широкую стабилизированную маслянистую фракцию тяжелого газойля каталитического крекинга, выкипающую в пределах 200-500^oС, а в качестве регулятора температуры застывания – облегченный остаток легкого термического крекинга, выкипающий в пределах 200-540^oС, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:
Широкая стабилизированная маслянистая фракция тяжелого газойля каталитического крекинга 200-500^oС – 90-99,975
Облегченный остаток легкого термического крекинга, фракция 200-540^oС – 0,025-7,0д