СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО ДЛЯ КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

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:

Гудрон:

«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:

Гудрон:

«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:

Гудрон:

«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.