способ получения дорожных битумов из высокопарафинистых нефтей

Формула изобретения

1. Способ получения дорожного битума путем висбрекинга вакуумного остатка нефти с последующей перегонкой продукта висбрекинга с выделением битума в виде остатка, отличающийся тем, что в качестве вакуумного остатка нефти используют остатки глубоковакуумной перегонки высокопарафинистых нефтей, выкипающие выше 510-540°С, при этом в качестве дорожного битума выделяют остатки перегонки продукта висбрекинга, выкипающие выше 440-525°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что висбрекинг вакуумного остатка нефти осуществляют с выходом суммы газа и бензина до 5%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что висбрекинг вакуумного остатка нефти осуществляют с выходом суммы газа и бензина до 1-2%.

4. Способ по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что полученный остаток перегонки продукта висбрекинга, выкипающий выше 440-525°С, подвергают стабилизации путем продувки воздухом при температуре 180-250°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности к способу получения дорожных битумов из нефтяных остатков вакуумной перегонки высокопарафинистых нефтей путем снижения содержания парафинов в остатках до приемлемого уровня.

Высокопарафинистые нефти непригодны для получения дорожных, кровельных и других битумов по традиционным технологиям - окислением нефтяных остатков или вакуумной перегонкой ("Химия и технология топлив и масел", 1976, №2, с.16-18): получаемые битумы имеют неудовлетворительные качественные показатели (например, растяжимость, температура хрупкости). Лишь сложной комбинацией указанных технологий могут быть получены отдельные марки дорожных битумов (см. там же), при этом процесс получения является очень громоздким, трудноуправляемым и сопровождается выделением большого количества отходов (газы окисления, черный соляр), которые загрязняют окружающую среду.

Известен способ получения битума путем висбрекинга тяжелых остатков нефти (в т.ч. парафинистых) с условной вязкостью ВУ ₈₀ ⁵>75 с с выделением битума атмосферной перегонкой в виде остатков, выкипающих выше 330-360°С (Пат. РФ №2037510, кл. С 10 С 3/06, 1995 г.).

Однако этот способ непригоден для получения битумов из высокопарафинистых нефтей с содержанием в остатках более 5% парафинов, т.к. получаемые по этому способу остатки из таких нефтей являются жидкими, т.е. температура размягчения их по КиШ ниже 25°С, и они не могут использоваться в качестве дорожного битума.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ, по которому остаток висбрекинга углеводородного сырья перегоняется под вакуумом до получения остатков, выкипающих выше 455-540°С, которые выводят в качестве битумов (Пат. ЕР №0240090, кл. С 10 С 3/06, 1987 г.).

Однако этот способ применяется для беспарафинистых асфальтосмолистых нефтей. При переработке таким способом высокопарафинистых нефтей получаемые продукты не соответствуют качеству дорожных битумов, в первую очередь, по растяжимости из-за высокого содержания парафинов в них.

Изобретение направлено на расширение сырьевой базы дорожных битумов за счет вовлечения в их производство высокопарафинистых нефтей.

Это достигается тем, что в способе получения дорожного битума путем висбрекинга вакуумного остатка нефти с последующей перегонкой продукта висбрекинга и выделением битума в виде остатка согласно изобретению в качестве вакуумного остатка нефти используют остатки глубоковакуумной перегонки высокопарафинистых нефтей, выкипающие выше 510-540°С, при этом в качестве дорожного битума выделяют остатки, выкипающие выше 440-525°С.

Висбрекинг вакуумного остатка нефти целесообразно осуществлять с выходом суммы газа и бензина до 5%, предпочтительно до 1-2%.

Полученный остаток, выкипающий выше 440-525°С, подвергают стабилизации путем продувки воздухом при температуре 180-250°С.

Предлагаемый способ получения дорожных битумов из высокопарафинистых нефтей заключается в следующем:

Мазут высокопарафинистой нефти (например, туркменской типа котур-тепе, содержание парафинов в котором составляет 7-9% масс.) подвергают глубоковакуумной перегонке до получения остатков, выкипающих выше 510-540°С (температура размягчения по КиШ в пределах 33-45°С). При этом содержание нативных парафинов значительно снижается: до 4,5-2,8% масс. Полученные остатки подвергают неглубокому висбрекингу (с выходом суммы газа и бензина до 5%, преимущественно 1-2%), в результате чего длинноцепные нативные парафины частично разрушаются и образуются вторичные парафины меньшей молекулярной массы. Остатки висбрекинга (после отделения газа, бензина и легких дистиллятных фракций) подвергаются глубоковакуумной перегонке до получения битумов в виде остатков, выкипающих выше 440-525°С, при которой количество парафинов дополнительно снижается (до 2,5-3,5% масс. в зависимости от глубины отбора остатков и условий висбрекинга) и обеспечивается требуемое качество битумов.

Кроме того, при необходимости дополнительное снижение содержания парафинов может быть достигнуто путем продувки воздухом остатков глубоковакуумной перегонки продукта висбрекинга при температурах 180-250°С (на 0,2-0,5% масс.).

На пилотной установке были получены битумы по предлагаемому способу. Экспериментальные данные по глубине отбора остатков, содержанию парафинов, по глубине висбрекинга и качеству полученных битумов приведены в таблице; в качестве сырья висбрекинга использовались вакуумные остатки высокопарафинистой туркменской нефти типа котур-тепе.

Пример 1. Вакуумный остаток туркменской нефти, выкипающий выше 515°С (имеет содержание парафинов 4,5%), подвергался легкому висбрекингу с выходом суммы газа и бензина 1,0% масс., а затем - глубоковакуумной перегонке до получения битума в виде остатка, выкипающего выше 515°С. Полученный остаток по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 60/90, имеет растяжимость, превышающую нормативные требования, и отличное сцепление с песком, которые сохраняются и после прогрева. Содержание парафинов в битуме составляет 3,5% масс.

Пример 2. По такой же технологии, как и в примере 1, были получены дорожные битумы с той лишь разницей, что в качестве битума отбирался остаток выше 525°С, который по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 50/70 с повышенной растяжимостью (> 100 см) и отличным сцеплением, которые сохраняются при старении (после прогрева). Содержание парафинов в битуме составляет 3,3% масс.

Пример 3. Тот же остаток, что и в предыдущих примерах, подвергался легкому висбрекингу с выходом суммы газа и бензина 1,8%, а затем - глубоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 460°С и по качеству соответствующего дорожному битуму марки БН 60/90, имеет повышенную растяжимость и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 3,5% масс.

Пример 4. Тот же остаток, что и в предыдущих примерах, подвергался легкому висбрекингу аналогично примеру 3, а затем - глубоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 470°С. Этот остаток по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 50/70, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 3,4% масс.

Пример 5. Остаток, выкипающий выше 520°С, с содержанием парафинов 3,3% масс., подвергался легкому висбрекингу с выходом газа и бензина 2,0%, а затем - глубоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 460°С. Этот остаток по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 90/130, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,8% масс.

Пример 6. В условиях по примеру 5 был получен в качестве битума остаток, выкипающий выше 470°С. Этот остаток соответствует дорожному битуму марки БН 50/70, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,6% масс.

Пример 7. Остаток, выкипающий выше 525°С, с содержанием парафинов 2,9% масс. подвергался легкому висбрекингу с выходом газа и бензина 1,2%, а затем - глубоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 480°С. Этот остаток по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 60/90, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,8% масс.

Пример 8. В условиях по примеру 7 был получен в качестве битума остаток, выкипающий выше 500°С. Этот остаток соответствует дорожному битуму марки БН 60/90, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,6% масс.

Пример 9. Остаток, выкипающий выше 540°С, с содержанием парафинов 2,8% масс. подвергался легкому висбрекингу с выходом газа и бензина 1,6%, а затем - глубоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 440°С. Этот остаток по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 90/130, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,5% масс.

Пример 10. В условиях по примеру 9 был получен в качестве битума остаток, выкипающий выше 450°С. Этот остаток соответствует дорожному битуму марки БН 60/90, имеет повышенную растяжимость (>100 см) и отличное сцепление с песком до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,3% масс.

Пример 11. Остаток, выкипающий выше 530°С, с содержанием парафинов 2,9% масс. подвергался легкому висбрекингу с выходом газа и бензина 1,2%, а затем - высоковакуумной перегонке с получением остатка, выкипающего выше 500°С, и последующему окислению полученного остатка продувкой воздухом при температуре 240°С. Полученный битум по качеству соответствует дорожному битуму марки БН 60/90 с высокой растяжимостью и отличным сцеплением до и после старения. Содержание парафинов в битуме составляет 2,4% масс.

Пример 12 (по прототипу). Остаток туркменской нефти, выкипающий выше 510°С, с содержанием парафинов 5,5% подвергался висбрекингу при температуре 450°С, избыточном давлении 2 кг/см² и времени контакта 5 мин. После отгонки легких фракций был получен остаток, выкипающий выше 450°С. Этот остаток по консистенции (пенетрации и температуре размягчения) соответствует дорожному битуму, но имеет очень низкую растяжимость (из-за высокого содержания парафинов - 5,1%) и не может применяться для дорожного строительства. Кроме того, сцепление (адгезия) практически отсутствует.

Пример 13 (по прототипу). Остаток туркменской нефти, выкипающей выше 470°С, с содержанием парафинов 6,5% подвергался висбрекингу при условиях, аналогичных примеру 12. После отгонки легких фракций был получен в качестве битума остаток, выкипающий выше 540°С. Этот остаток соответствует по консистенции (пенетрации и температуре размягчения) строительному, а не дорожному битуму (содержание парафинов в нем составляет 5,8% масс.

Таким образом, из таблицы (примеры 1-11) видно, что благодаря использованию подготовленного сырья висбрекинга путем глубоковакуумной перегонки остатка высокопарафинистой нефти, что не предусмотрено способом по прототипу, происходит снижение содержания парафинов в вакуумном остатке нефти и в последующей стадии висбрекинга обеспечивает получение требуемого качества дорожного битума.

Невысокая глубина висбрекинга (по выходу газа и бензина до 5%) определяет достаточную стабильность к прогреву и отличное сцепление (примеры 1-10).

Некоторое снижение парафинов достигается также неглубоким окислением остатка висбрекинга продувкой воздухом, при этом несколько повышается стабильность к прогреву при сохранении остальных показателей (пример 11).

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность использовать в качестве сырья для получения дорожных марок битумов остатки высокопарафинистых нефтей, т.е. позволяет расширить сырьевую базу за счет вовлечения сырья, непригодного для переработки в битумы традиционными промышленными методами.