Способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов
Владельцы патента RU 2686921:
Открытое акционерное общество "Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез" (ОАО "Славнефть-ЯНОС") (RU)
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения битумного вяжущего, используемого в качестве основы для полимер-модифицированного битума, предназначенного для производства рулонного кровельного материала. Способ включает окисление «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута, который представляет собой «затемненный» продукт вакуумной разгонки мазута с суммарным содержанием парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов 28-39 мас.%. При этом перед окислением в него дополнительно вводят гудрон, имеющий условную вязкость при 80°С 70-150 с, содержащий не более 7 мас.% асфальтенов при соотношении «затемненный» продукт : гудрон, равном 60-90:10-40, и осуществляют перемешивание компонентов при температуре 100-150°С. Технический результат изобретения заключается в получении битумного вяжущего для производства высококачественного рулонного битумно-полимерного кровельного материала с хорошей пластичностью, имеющего высокую устойчивость к выпотеванию масляных фракций при температурах выше 40°С. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения битумного вяжущего, используемого в качестве основы для полимер-модифицированного битума, предназначенного для производства рулонного кровельного материала.
Известен способ получения битумного вяжущего путем непрерывного окисления нефтяных остатков западно-сибирских 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 получаемое битумное вяжущее содержит легкокипящие фракции вакуумного погона, что может приводить к их выпотеванию из рулонного кровельного материала при температурах выше 40°С, появлению на кровельном материале пятен ржавого цвета, портящих внешний вид материала. Битум имеет низкую термостойкость. Технология получения битумного вяжущего требует использования дефицитных разбавителей.
Наиболее близким к предлагаемому является способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов окислением смеси «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута - фракции, выкипающей в пределах 420-470°С с суммарным содержанием парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов выше 40% мас., и фракции вакуумного газойля, выкипающего в пределах 330-530°С, взятых в соотношениях 99:1-80:20, при этом окисление проводят при температуре 200-280°С, расходе воздуха 90-110 м2/ч на 1 т сырья и времени окисления 4-7 часов (пат. RU 2209229).
Однако получаемое битумное вяжущее имеет высокое содержание легких масляных компонентов, что приводит к их выпотеванию из рулонного кровельного материала при температурах выше 40°С и окрашиванию рулонного кровельного материала, изготавливаемого на его основе. Технология получения битумного вяжущего по указанному способу требует использования дефицитной фракции вакуумного газойля (фракции, выкипающей в пределах 420-470°С), являющейся сырьем для получения бензина и других видов топлив в процессах вторичной переработки и большого расхода «затемненного» продукта.
Целью изобретения является получение битумного вяжущего для рулонного кровельного материала, имеющего высокую устойчивость к выпотеванию масляных фракций, приводящих к окрашиванию кровельного материала при температурах выше 40°С, экономия дефицитной фракции вакуумного газойля и «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута.
Поставленная цель достигается способом получения битумного вяжущего для кровельных материалов, включающим окисление «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута, при этом в качестве «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута используют «затемненный» продукт вакуумной разгонки мазута с суммарным содержанием парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов 28-39% мас., перед окислением в него дополнительно вводят гудрон, имеющий условную вязкость при 80°С 70-150 с, содержащий не более 7% мас. асфальтенов, при соотношении «затемненный» продукт : гудрон, равном 60-90:10-40, и производят перемешивание компонентов при температуре 100-150°С.
«Затемненный» продукт - это дистиллятная фракция вакуумной разгонки мазута, выкипающая в интервале температур 420-580°С.
Способ осуществляют следующим образом.
Для получения сырья битумного вяжущего для кровельных материалов остаток перегонки нефти - мазут из западно-сибирской, башкирской, татарской, ухтинской нефти или их смесей, с температурой начала кипения не ниже 300°С перегоняют в вакуумной колонне при остаточном давлении 2-4 кПа. Из нижней части вакуумной колонны боковым погоном выводят "затемненный" продукт - фракцию, выкипающую в пределах 420-580°С, а из куба колонны - гудрон.
Режим работы вакуумной колонны обеспечивает получение «затемненного» продукта с суммарным содержанием парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов 28-39% мас. и гудрона с условной вязкостью 70-150 секунд при 80°С с содержанием асфальтеновых углеводородов не более 7% мас.
«Затемненный» продукт перемешивают с гудроном в накопительной емкости при температуре 100-150°С в соотношениях 60-90:10-40, регулируемым подачей гудрона, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой через маточник подают воздух на окисление.
Окисление также можно проводить в реакторе специальной конструкции, изготовленным по лицензионной технологии «Битурокс» Компании «Пернер Инженергезельшафт м.б.Х.» (Австрия). В реакторе производят трехступенчатое диспергирование воздуха по высоте аппарата с помощью мешалки и специальных тарелок, предусмотрена подача воды в составе воздуха окисления.
Окисление проводят при температуре низа окислительной колонны 190-250°С, расходе воздуха 76-96 нм3/м3 сырьевой смеси в час.
Способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Мазут, полученный при переработке смеси западно-сибирских, башкирских, татарских нефтей (70%) и ухтинской парафинистой нефти (30%) подвергают вакуумной перегонке с получением «затемненного» продукта и гудрона, имеющих следующие характеристики
«Затемненный» продукт:
| Температурные пределы выкипания | |
| по ASTM D 1160,°С | 420-560 |
| Суммарное содержание парафино-нафтеновых | |
| и легких ароматических углеводородов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 39,00 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 988 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 27 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 10 |
Гудрон:
| Содержание асфальтенов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 7,00 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 999 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 38 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 150 |
«Затемненный» продукт в количестве 18,0 м3/ч смешивают с гудроном в накопительной емкости при температуре 100°С в соотношении 90:10 мас. долей при подаче гудрона 2,0 м3/ч, с получением смеси с условной вязкостью при 80°С 13 с, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой подают воздух на окисление в количестве 96 нм3/м3 сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительной колонне выдерживают на уровне 250°С. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт в количестве 19,3 м3/час. Свойства полученного битумного вяжущего в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Пример 2.
Мазут, полученный при переработке западно-сибирской нефти подвергают вакуумной перегонке с получением «затемненного» продукта и гудрона, имеющих следующие характеристики:
«Затемненный» продукт:
| Температурные пределы выкипания | |
| по ASTM D 1160,°С | 430-580 |
| Суммарное содержание парафино-нафтеновых | |
| и легких ароматических углеводородов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 28,00 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 991 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 32 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 20 |
Гудрон:
| Содержание асфальтенов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 3,2 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 70 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 997 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 36 |
«Затемненный» продукт в количестве 12,0 м3/ч смешивают с гудроном в накопительной емкости при температуре 150°С в соотношении 60:40 мас. долей при подаче гудрона 8,0 м3/ч, с получением смеси с условной вязкостью при 80°С 22 с, откуда смесь перекачивают в окислительный реактор специальной конструкции, изготовленный по лицензионной технологии «Битурокс» Компании «Пернер Инженергезельшафт м.б.Х.» (Австрия). В реакторе производят трехступенчатое диспергирование воздуха по высоте аппарата с помощью мешалки и специальных тарелок, предусмотрена подача воды в составе воздуха окисления, испарение которой снимает тепло реакции окисления и обеспечивает точное поддержание температуры в реакторе. Воздух на окисление в реактор подают в количестве 76 кг/т сырьевой смеси в час, воду в количестве 32 кг/т сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительном реакторе выдерживают на уровне 190°С, давление в реакторе поддерживают на уровне 0,01 мПа. С низа окислительного реактора выводят готовый продукт в количестве 19,5 м3/час. Свойства полученного битумного вяжущего в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Пример 3
Мазут, полученный при переработке смеси сургутской (70%) и ухтинской парафинистой нефти (30%) подвергают вакуумной перегонке с получением «затемненного» продукта и гудрона, имеющих следующие характеристики:
«Затемненный» продукт:
| Температурные пределы выкипания | |
| по ASTM D 1160,°С | 430-570 |
| Суммарное содержание парафино-нафтеновых | |
| и легких ароматических углеводородов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 33,67 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 989 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 28 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 16 |
Гудрон:
| Содержание асфальтенов | |
| по методике ГУП «ИНХП», г Уфа, | |
| определенное на газожидкостном | |
| хроматографе «Градиент», мас. % | 4,7 |
| Вязкость условная при 80°С по ГОСТ 11503, с | 104 |
| Плотность при 20°С по ГОСТ 3900, кг/м3 | 998 |
| Температура размягчения по ГОСТ 11506,°С | 37 |
«Затемненный» продукт в количестве 15,0 м3/ч смешивают с гудроном в накопительной емкости при температуре 130°С в соотношении 75 : 25 мас. долей при подаче гудрона 5,0 м3/ ч, с получением смеси с условной вязкостью при 80°С 17 с, откуда смесь перекачивают в окислительную колонну, в нижнюю часть которой подают воздух на окисление в количестве 84 нм3/м3 сырьевой смеси в час. Температуру низа в окислительной колонне поддерживают на уровне 220°С. С низа окислительной колонны выводят готовый продукт в количестве 19,4 м3/час. Свойства полученного битумного вяжущего в сравнении с прототипом изобретения представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1:
- полимербитумное вяжущее, приготовленное из предлагаемого битумного вяжущего, полученного в примерах по изобретению 1-3, с добавлением 4% полимера стирол-бутадиен-стирола марки ДСТ-30-01 производства ОАО «Воронежсинтезкаучук», имеет тенденцию к окрашиванию по EN 13301-1-2010 на уровне 10-14 единиц, что в 2,62-3,68 раз меньше, чем по прототипу. При этом битумное вяжущее полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ 9548-74 на битум кровельный марки БНК 45/190;
- экономия дефицитной фракции вакуумного газойля составляет от 1 до 20% на 1 тонну битумного вяжущего, что при выпуске 20000 т битумного вяжущего в месяц составляет от 200 до 4000 т;
- экономия «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута составляет от 9 до 20% на 1 тонну битумного вяжущего, что при выпуске 20000 т битумного вяжущего в месяц составляет от 1 800 до 4000 т.
Предлагаемый способ получения битумного вяжущего позволяет использовать вяжущее для производства высококачественного рулонного битумно-полимерного кровельного материала с хорошей пластичностью, имеющего высокую устойчивость к выпотеванию масляных фракций при температурах выше 40°С.
Способ получения битумного вяжущего для кровельных материалов, включающий окисление «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута, отличающийся тем, что в качестве «затемненного» продукта вакуумной разгонки мазута используют «затемненный» продукт вакуумной разгонки мазута с суммарным содержанием парафино-нафтеновых и легких ароматических углеводородов 28-39 мас.%, перед окислением в него дополнительно вводят гудрон, имеющий условную вязкость при 80°С 70-150 с, содержащий не более 7 мас.% асфальтенов, при соотношении «затемненный» продукт:гудрон, равном 60-90:10-40, и производят перемешивание компонентов при температуре 100-150°С.
