Винахід відноситься до способів отримання дорожніх бітумів з продуктів термічного зрідження бурого вугілля і нафтових залишків і може бути використано в нафтохімічній, вугільній і дорожньої промисловості. Винахід стосується способу отримання бітуму окисленням киснем повітря суміші містять вуглець сировини в присутності каталізатора, при цьому в якості суміші містять вуглець сировини використовують буре вугілля і розчинник - нафтопродукт, яку піддають попередньо терморастворенію в присутності каталізатора, що представляє собою оксид заліза, промотувати оксидами металів змінної валентності при співвідношенні вугілля. нафтової залишок. каталізатор 1: 3: 0,01 відповідно, температурі 300-350 ° С, тиску 2-5 атм, часу витримки 30 хвилин з наступним відділенням легких фракцій до 350 ° С, і окисленням високотемпературного кубового залишку з вищевказаним каталізатором при температурі 160 ° С протягом 2,5-3 годин з отриманням бітуму. Технічний результат - розширення сировинної бази отримання дорожнього бітуму з поліпшеними біоцидними властивостями. 1 з.п. ф-ли, 4 табл.
Винахід відноситься до способів отримання дорожніх бітумів з продуктів термічного зрідження бурого вугілля і нафтових залишків і може бути використано в нафтохімічній, вугільній і дорожньої промисловості.
Відомий спосіб отримання дорожнього бітуму зі сланцю (А.С. № 1268599) в присутності добавки - кубового залишку виробництва фенолів кумольним методом. Як розчинник використовують фракції:
а) отриману в процесі обробки сланцю і википає в межах 200-320 ° С в співвідношенні 1: 0,3-0,7;
б) отриману також при обробці сланцю і википає при 200-320 ° С у співвідношенні 1: 0,2-0,8.
Недолік даного способу полягає в тому, що висококиплячий зольний екстракт віднесений до бітумів, але не вказані основні показники, що характеризують його як бітум.
Відомий спосіб отримання бітуму (А.С. № 1260384) шляхом окислення вуглеводневої сировини киснем повітря, де в якості вуглеводневої сировини використовують напівгудрон або їх суміш з кам'яновугільним дьогтем, а також додають сірчанокислотний окислювач, в якості якого застосовують кислий гудрон виробництва сульфонатних присадок, кислий гудрон очищення масляних дистилятів або відпрацьована сірчана кислота сірчанокислотного алкілування.
Недоліком даної технології виробництва бітуму є застосування кислих компонентів, зокрема відпрацьованої сірчаної кислоти сірчанокислотного алкілування, яка дуже швидко буде руйнувати органічні похідні бітуму, такі як смоли, асфальтени і парафіно-нафтени, які є основними складовими бітумів. Тому такі бітуми швидко руйнуються і якість дорожнього покриття на їх основі буде низьким.
Відомий також спосіб отримання дорожнього бітуму на основі продуктів крекінгу лігніну і кам'яновугільного дьогтю, які використовуються в співвідношенні 1: 1 (А.С. № 355867).
Недолік цієї технології в тому, що необхідно проводити крекінг лігніну, відділення від отриманого продукту серії небажаних компонентів. Далі слід проводити полукоксование або коксування кам'яного вугілля з метою отримання кам'яновугільного дьогтю.
Одержуваний при цьому бітум оцінений тільки за трьома параметрами. Побічні продукти процесів крекінгу лігніну і кам'яного вугілля, які виходять в досить великій кількості, необхідно утилізувати, що, безумовно, відбивається на впровадженні даної технології.
Недолік способу полягає в необхідності наявності зазначених відходів металургійних виробництв, склад яких непостійний, що буде впливати на якість одержуваного бітуму.
Найбільш близьким до винаходу є спосіб одержання бітуму окисленням нафтових залишків у присутності каталізатора, в якості якого використовують сланець і / або вугілля, або суміш цеоліту і сланцю, або суміш цеоліту і вугілля у вигляді пилу в кількості 5-60 мас.% Від вихідної сировини (патент RU № 2221003). Використовують як природні цеоліти, так і штучні. Як цеоліту використовують також відпрацьовані цеолитсодержащие каталізатори нафтопереробних процесів.
Недолік способу полягає в тому, що каталітичні властивості вугілля, сланцю і використаних цеолітів в будь-який їх модифікації дуже незначні і, крім того, не є селективними, тому що не дозволяють витягти з вугілля відсутніх компонентів бітуму, таких як асфальтенов і фенолів. Феноли володіють біоцидними властивостями, оберігаючи його від впливу мікроорганізмів, що в цілому підвищує довговічність бітумних матеріалів (Патент RU № 2208024). Роль вугілля в прототипі обмежується тільки тонкодисперсним наповнювачем. Відпрацьовані цеолитсодержащие каталізатори можуть внести небажані компоненти в бітум, що зробить його небезпечним для екології.
Для усунення зазначених недоліків пропонується спосіб отримання бітуму шляхом каталітичного окислення кубового залишку термічного розчинення вугілля, отриманого після відгону світлих продуктів до температури 350 ° С.
Для термічного розчинення вугілля використовували розчинник - нафтопродукт, в якості якого застосовували мазут або нафтової залишок з температурою кипіння вище 300 ° С або їх суміш. Термораствореніе проводили в присутності каталізатора, що представляє собою оксид заліза, промотувати оксидами металів змінної валентності при співвідношенні вугілля. нафтової залишок. каталізатор 1: 3: 0,01 при температурі 300-350 ° С, тиску 2-5 атм, часу витримки 30 хвилин. Окислення кубового залишку проводили в присутності вищевказаного каталізатора при температурі 160 ° С протягом 2,5-3 годин при атмосферному тиску.
Спосіб проводять наступним чином.
У мазут або нафтової залишок з температурою кипіння вище 350 ° С або їх суміш додають тонкодисперсную вугільний пил ≤ 0,1 м і каталізатор, який представляє собою оксид заліза, промотувати оксидами металів змінної валентності.
Отриману пасту поміщають в автоклав і нагрівають при температурі 300-350 ° С і тиску до 5 атм, протягом 30 хвилин, для вилучення необхідних компонентів з вугілля, зокрема фенольних сполук і асфальтенів.
Далі з отриманого продукту відганяють світлі фракції. Отриманий висококиплячий залишок подають в диспергатор і піддають окисленню при температурі до 200 ° С при атмосферному тиску.
Спосіб ілюструється такими прикладами.
Як розчинники використовували мазут-100, з наступною характеристикою:
Вугілля - бурий, з наступною характеристикою: A d - 4,6; V daf - 15,8; C daf - 72,1; H daf - 5,9; (S + O + N) daf - 25,3.
Вугілля попередньо подрібнюють до фракції 0,1 мм, перемішують з мазутом в співвідношенні 1: 3, у отриману пасту додають каталізатор в кількості 0,01 г на кг пасти, яку потім поміщають в автоклав і витримують при температурі 300-350 ° С протягом 30 хвилин. Каталізатор вводиться в систему на стадії диспергування вугілля. З отриманої суміші відганяють світлі фракції до 350 ° С. Що залишився висококиплячий залишок з каталізатором поміщають в диспергатор, через який пропускають повітря і окислюють протягом 2,5-3 годин при температурі 160 ° С. В результаті отримують бітум марки БНД 40/60.
Приготування пасти проводять за прикладом 1. Як розчинник використовують фракцію, википає в межах 200-350 ° С, з наступною характеристикою:
- щільність при 20 ° С, кг / м 3 - 860.
Груповий склад, мас.%:
Досвід по отриманню бітуму проводять за прикладом 1. В результаті отримують бітум марки БНД 60/90.
Приготування пасти проводять за прикладом 1. Як розчинник використовують фракцію, википає в межах 200-350 ° С, і мазут в співвідношенні 1: 1. Досвід по отриманню бітуму проводять за прикладом 1. В результаті отримали бітум марки БНД 90/130.
Результати експериментів представлені в таблицях.
На початковому етапі робіт було встановлено оптимальне співвідношення вугілля-розчинник в дослідах з термічного розчинення вугілля. Дані представлені в таблиці № 1.
Вплив співвідношення вугілля. розчинник на груповий склад висококиплячих залишку
* Груповий склад після вакуумної відгону продукту терморастворенія.
Як випливає з даних, наведених у таблиці 3, після окислення висококиплячих залишку, отриманого в результаті вакуумної розгону до 350 ° С продукту терморастворенія вугілля, утворюється залишок, відповідний по груповому складу і температурі розм'якшення по КиШ бітумів.
Фізико-хімічні характеристики отриманих бітумів наведені в таблиці 4.
Фізико-хімічні характеристики отриманого бітуму