Способ получения битума

(56) Патент РК Мг 912, кл. С 10 С 3/04, 1989(57) Изобретение относится к способам получения битумов прямым окислением тяжелой вь 1 сокосмолистой нефти и может быть использовано в нефте перерабатывающей, дорожной и других отраслях промышленности.Технический результат - получение вязких и жидких битумов, соответствующих требованию стандартов, и сокращение времени получения их.Способ заключается в том, что сырую обезвоженную высокосмолистую нефть с содержанием светлых продуктов не более 15 мас. окисляют кислородом воздуха в течение 2,0 - 3,0 часов для получения жидких марок битума и 3,5 - 4,0 часов для получения вязких марок битума.Процесс проводят при 180 - 200 С , среднем расходе воздуха 1 л/мин на 1 кг сырья.Изобретение относится к способам получения битумов прямым окислением тяжелой вь 1 сокосмолистой нефти и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, дорожной и других отраслях промь 1 шленности.Известны различные способы получения битумов путем окисления тяжелого нефтяного сырья при температуре 240 - 260 С с кислородом воздуха в присутствии разнообразных добавок, регулирующих процесс окисления. В качестве добавок могут быть использованы следующие компоненты вакуумный остаток отработанных смазочных материалов (а. с. СССР М 721456, кл. С 10 С 3/04, 1980) предусматривает получение только вязких битумов за время окисления в течение 10 часов мазут высокопарафинистой нефти, имеющий начало кипения 300 - 320 С или нефтеотход от транспортировки и хранения вь 1 сокопарафинистой нефти в количестве 10 - 50 от исходного сырья (а. с. СССР Не 899632, кл. С 10 С 3/04, 1982), в зависимости от марок получаемых вязких битумов продолжительность окисления составляет от 17 до 21 часа нефтяной высокоароматический концентрат,содержащий 46- 72,3 мас. полициклических ароматических углеводородов, взятый в количестве 1 - 4 мас. на сырье (а. с. СССР М 1139743, кл. С 10 С 3/04, 1985) время окисления составляет 8-11 часов в зависимости от концентрации вводимой добавки. Известен способ получения битума (а. с. СССР Мг 1351965, кл. С 10 С 3/04, 1987), заключающийся в окислении обезвоженной нефти при 240 - 260 С кислородом воздуха, причем в качестве исходного сырья используют нефть с вязкостью при 50 С 55 -150 сСт, в которую дополнительно вводят асфальтосмолопарафиновь 1 е отложения, образующиеся при эксплуатации скважин, в количестве 10-50 мас. на смесь.Однако, несмотря на введение разнообразных добавок, регулирующих окислительный процесс обрабатываемого тяжелого нефтяного сырья, они не позволяют получать жидкие марки битума, кроме того, продолжительность процессов окисления и вь 1 сокие температуры повышают выброс вредных веществ в атмосферу.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения битума (патент РК М 912 кл. С 10 С 3/04, 1989), заключающийся в окислении нефтяного гудрона кислородом воздуха при 180 - 200 С в две ступени, причем окисление на первой ступени проводят при расходе воздуха 0,8 1,0 л/мин на кг до температуры размягчения по КиШ 50 С И на второй ступени - при расходе воздуха 3-5 л/мин на кг до температуры размягчения по КиШ 90 С.Основным недостатком известного способа является то, что увеличение расхода воздуха до 3 5 л/мин на кг на второй ступени при температуре окисления 180 - 200 С способствует снижению химической активности окисляемого продукта и увеличению времени окисления.Задачей изобретения является создание нового4 экологически чистого способа получения различных типов и марок битумов из высокосмолистой нефти.Технический результат - получение вязких и жидких битумов, которые по своему качеству соответствуют требованиям действующих стандартов, и сокращение времени получения битумов.Это достигается тем, что в способе получения битумов путем окисления обезвоженной высокосмолистой нефти при повышенной температуре кислородом воздуха в качестве исходного сырья используют сырую нефть с содержанием светлых продуктов не более 15 мас. , процесс проводят при 180 - 200 С,среднем расходе воздуха 1,0 л/мин на 1 кг сырья в течение 2,0 - 3,0 часов для получения жидких марок битума и 3,5 - 4,5 часов для получения вязких марок битума.Способ реализуется в окислительной установке периодического действия, содержащей обогреваемый куб и преобразователь для окисления, который состоит из цилиндрического корпуса с соосно размещенным соплом, внутри которого коаксиально установлен патрубок атмосферного воздуха, вкладыш с многозаходной винтовой нарезкой и осевым отверстием, к которому закреплено сопло, вихревую камеРУСпособ реализуется следующим образом.Сырая, обезвоженная и обессоленная вь 1 сокосмолистая нефть с содержанием светлых продуктов не более 15 мас. , температурой 200 С вводится в окислительную установку двумя потоками. Первый поток под давлением, создаваемым насосом, подается в цилиндрический корпус, затем по многозаходной винтовой нарезке вкладыша он поступает в вихревую камеру, где образует вихревой тангенциальный гидродинамический поток. Одновременно второй поток сырой нефти , подаваемый в сопло, увлекается струей воздуха, эжектируемого по патрубку из атмосферы (эжекция возникает автоматически , за счет разности давления - атмосферного и в вихревой камере) в количестве 1 л/мин на 1 кг сырья. Он поступает в вихревую камеру в осевом направлении , в виде тонкодисперсного распыленного облака, которое равномерно распределяется по всему обьему камеры. В вихревой камере при взаимодействии двух потоков возникают мощные акустические колебания , способствующие изменению размеров сложных структурных единиц (ССЕ) нефтяной дисперсной системы.При высоких температурах в структурно-фазовых переходах происходит разрушение физических и химических связей между углеводородами адсорбционно-сольватного слоя ССЕ. Происходит перераспределение углеводородов из ССЕ в дисперсионную среду, разрушение надмолекулярных образований асфальтенов до наименьших размеров. В системе появляются ССЕ нового типа, ядром которых является газовая глобула, а адсорбционно - сольватным слоем - ароматические углеводороды, т.е. происходит механо-термическая деструкция асфальтенов и смол с выделением газообразных продуктов. В результате5 развития процесса окисления по схеме масла смолы асфальтень 1 карбены карбоидь 1 свободнь 1 й углерод - происходит образование И рост новой фазы - структурирование, т.е. происходит изменение вязкости системы.Состав сырой нефти с 15 мас. легких фракций наиболее восприимчив к механо-термическому воздействию, и битум на ее основе по своим показателям качества соответствует требованиям ГОСТов.Температурный режим процесса окисления 180200 С обусловлен физико-химическим воздействием между дисперсиями и получением битумов с оптимальными физико-механическими свойствами.Понижение температуры ниже 180 С приводит к снижению эффективности процесса окисления за счет уменьшения количества прореагировавшего воздуха, а повышение температуры выше 200 С - к увеличению выбросов газообразных продуктов, к снижению интервала работоспособности полученных битумов.Средний расход воздуха 1 л/мин на 1 кг сырья является тем оптимальным количеством воздуха, эжектируемого из атмосферы, которое позволяет более полно использовать кислород воздуха в процессе окисления и обусловлено конструкцией аппарата.Временные интервалы получения битумов были определены в результате лабораторных исследований. Так, 2,0 - 3,0 часа обработки нефти обуславливали получение жидких марок битума, а 3,5 - 4,5 часа получение вязких марок битумов.Проведены исследования физико-механических свойств битумов, полученных из высокосмолистых нефтей месторождения Каражамбас со следующими физико-химическими характеристиками плотность при 20 С - 941 кг/м вязкость при 50 С - 0,14 Пас температура застывания - минус 22 С выход фракций до 350 С - 15,6 мас. содержание парафиновых углеводородов - 2 мас. смол - 21 мас. асфальтенов - 6 мас..Для получения окисленных битумов использовалась лабораторная окислительная установка периодического действия, в которую загружалось 5000 г обезвоженной и обессоленной сырой нефти. Окисление проводилось в режиме циркуляции при температуре 190 С объем эжектируемого воздуха составлял 1 л/мин на 1 кг сырья, время окисления от 2,0 до 4,5 часов.Обрабатываемая нефть двумя потоками подается в окислительное устройство и попадает в вихревую камеру этого устройства в виде вихревого тангенциального потока и тонкодисперсного осевого облака. В вихревой камере при взаимодействии этих потоков происходит изменение размеров ССЕ нефтяной дисперсной системь 1. В процессе окисления производился отбор проб с периодичностью в 30 мин, а с увеличением вязкости через 15 мин для определения физико-механических свойств полученного продукта.Результаты этих исследований приведены в таблицах 1 и 2.В табл. 1 приведены данные полученных проб 1,2 ,3 после 2 2,5 3,0 часов обработки сырой нефти соответственно. Они приведены в сравнении со стандартными показателями, значения которых строго регламентируются ГОСТом 11955-82 на битумы нефтяные дорожные жидкие.В табл. 2 приведены данные полученных проб 4,5,6,7,8 после 3,5 3,75 4,0 4,25 4,5 часов обработки нефти соответственно. Они также приведены в сравнении со стандартными показателями, значения которых регламентируются ГОСТом 22245-90 на битумы нефтяные дорожные вязкие.Анализ приведенных данных показывает, что битумы, как жидкие, так и вязкие, полученные в результате применения предлагаемого способа, в полной мере соответствуют требованиям стандартов. Кроме того, уменьшение температуры окисления снижает выброс вредных веществ в атмосферу.Таким образом, предлагаемый способ позволяет не только направленно регулировать свойства битумов изменением размеров ССЕ при окислении высокосмолистой нефти, но и успешно решать экологические проблемы при переработке нефти, получение вязких марок битумов.Способ получения битума, включающий окисление углеводородного сырья кислородом воздуха при температуре 180 - 200 С, отличающийся тем, что в качестве углеводородного сырья используют сырую нефть с содержанием светлых продуктов не более 15 мас. , а процесс ведут в течение 2 -3 часов для получения жидкого битума и в течение 3,5-4 часов для получения вязкого битума.ФИЗИКО - механические свойства ОКИСЛСННЫХ ЖИДКИХ бИТУМОВ1. Условная вязкость по вискозиметру с3. Испытание на выдерсцеппение с мраживает мором