RU2115691C1 - Method of producing oxidized bitumen - Google Patents

Abstract

FIELD: petroleum processing. SUBSTANCE: oxidized bitumen is produced by oxidizing oil residues by air oxygen, which, according to invention, is blown at elevated temperature through oil residue containing 0.005-0.1 wt % of organic surfactant: (alkyldioxyethylene)methyldiethylammonium benzenesulfonate. Optimum amount of surfactant is 50 times lower than amount of commonly used organic additives. Oxidation time and oxygen consumption are reduced by 20%. Plasticity of bitumen is increased by 6-12% and penetration index is increased by 35-50% at the same softening temperature. Brittleness temperature is reduced by 3-8^°C and oxidation temperature by 10^°C. EFFECT: enhanced process efficiency and improved characteristics of product.

Description

Изобретение относится к производству нефтяных битумов и может найти применение в нефтеперерабатывающей промышленности при получении окисленного битума путем окисления при повышенной температуре нефтяных остатков кислородом воздуха. The invention relates to the production of petroleum bitumen and may find application in the oil refining industry for the production of oxidized bitumen by oxidation at elevated temperatures of oil residues with atmospheric oxygen.

Известен способ получения окисленных битумов путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки. Окисление осуществляют при 176-350^oC и расходе воздуха 1,76 - 21,12 л/мин на 1 кг сырья в течение 3-24 ч.A known method of producing oxidized bitumen by blowing air at elevated temperature through oil residues. The oxidation is carried out at 176-350 ^o C and an air flow rate of 1.76 - 21.12 l / min per 1 kg of raw material for 3-24 hours

Однако этот способ характеризуется рядом недостатков, а именно: повышенными временем окисления, расходом воздуха, температурой ведения процесса [1]. However, this method is characterized by several disadvantages, namely: increased oxidation time, air flow, process temperature [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения битума путем окисления нефтяного остатка (мазута) кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии органической добавки - высококипящего побочного продукта производства изопрена из изобутилена и формальдегида со стадии синтеза диметилдиоксана. Количество вводимой добавки составляет 0,5-7 мас.% на окисляемую смесь. Использование указанной добавки позволяет на 10-20 мас.% повысить выход битума и на 20% сократить продолжительность окисления [3]. The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a method for producing bitumen by oxidizing the oil residue (fuel oil) with atmospheric oxygen at an elevated temperature in the presence of an organic additive - a high boiling point by-product of the production of isoprene from isobutylene and formaldehyde from the dimethyldioxane synthesis stage. The amount of added additives is 0.5-7 wt.% Per oxidizable mixture. The use of this additive allows to increase the yield of bitumen by 10-20 wt.% And reduce the oxidation time by 20% [3].

Однако данный способ характеризуется недостаточной степенью воздействия углеводородной добавки на процесс окисления нефтяных остаточных продуктов, что выражается в повышенном расходе добавки, вводимой в сырье, повышенном расходе воздуха на окисление, низкой пластичности получаемого битума (резко снижается его пенетрация при увеличении содержания добавки в сырье). However, this method is characterized by an insufficient degree of influence of a hydrocarbon additive on the oxidation process of oil residual products, which is expressed in increased consumption of the additive introduced into the raw material, increased air consumption for oxidation, low ductility of the resulting bitumen (its penetration decreases sharply with increasing additive content in the raw material).

Изобретение направлено на решение задачи - повышение технико-экономических показателей процесса (снижение времени окисления, снижение расхода воздуха, повышение производительности установки, снижение температуры окисления) и качества получаемого битума (повышение его пластичности, снижение индекса пенетрации, температуры хрупкости по Фраасу). The invention is aimed at solving the problem - increasing the technical and economic indicators of the process (reducing oxidation time, reducing air consumption, increasing plant productivity, lowering the oxidation temperature) and the quality of the resulting bitumen (increasing its ductility, lowering the penetration index, Fraas fragility).

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат заключается в повышении степени воздействия добавки на процесс окисления нефтяных остатков кислородом воздуха при повышенной температуре. The solution to this problem is mediated by a new technical result. This technical result consists in increasing the degree of influence of the additive on the process of oxidation of oil residues by atmospheric oxygen at elevated temperatures.

Существенные признаки заявляемого технического решения: проведение окисления нефтяных остатков, содержащих органические добавки, кислородом воздуха при повышенной температуре. Salient features of the claimed technical solution: the oxidation of oil residues containing organic additives with atmospheric oxygen at elevated temperatures.

Отличительные признаки: в исходное сырье перед продувкой воздуха добавляют поверхностно-активное вещество - (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье.Distinctive features: the surfactant - (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl is C ₁₆ -C ₁₈ , in the amount of 0.005-0.1 wt.% On the raw material, is added to the feedstock before air purging.

(Алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат представляет собой густую вязкую массу желтого или желто-коричневого цвета, хорошо растворимую в дистилированной воде, умеренно в уайт-спирите и четыреххлористом углероде. Число углеродных атомов в радикале от 16 до 18. Применяется как апперетирующее средство, мягчитель тканей, антистатик [2]. (Alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate is a thick, viscous mass of yellow or tan color, readily soluble in distilled water, moderately in white spirit and carbon tetrachloride. The number of carbon atoms in the radical is from 16 to 18. It is used as an appetizing agent, fabric softener, antistatic [2].

Согласно предлагаемому способу получение окисленного битума проводят в окислительной колонне, снабженной маточником для равномерного распределения воздушного потока. Необходимую температуру в колонне поддерживают при помощи электропечи с регулятором. Расход воздуха от компрессора измеряют ротаметром. Перед началом окисления в сырье вводят поверхностно-активное вещество (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005 - 0,1 мас.% на сырье.According to the proposed method, the production of oxidized bitumen is carried out in an oxidizing column equipped with a mother liquor for uniform distribution of the air flow. The required temperature in the column is maintained using an electric furnace with a regulator. The air flow from the compressor is measured with a rotameter. Before oxidation begins, a surfactant (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where C ₁₆ -C ₁₈ alkyl, in an amount of 0.005-0.1 wt.% On the raw material, is introduced into the feed.

После проведения процесса окисления отключают подачу воздуха, качество полученного битума оценивают по температуре размягчения по КиШ, пенетрации, индексу пенетрации, дуктильности, температуре хрупкости по Фраасу. After the oxidation process, the air supply is turned off, the quality of the obtained bitumen is evaluated by the softening temperature according to KiS, penetration, penetration index, ductility, Fraas fragility temperature.

Сущность предлагаемого способа получения окисленного битума иллюстрируется примерами. The essence of the proposed method for producing oxidized bitumen is illustrated by examples.

Пример 1 (сравнительный). Окисление нефтяного остаточного сырья (гудрон+асфальт при массовом соотношении 80:20) проводят в окислительной колонне объемом 500 мл кислородом воздуха при температуре 250^oC. Объем окисляемого сырья 400 мл. Расход воздуха составляет 1.5 л/мин. Продолжительность окисления равняется 150 мин. После проведения процесса получения битум анализировали с определением температуры размягчения по КиШ, пенетрации, индексу пенетрации, дуктильности, температуре хрупкости по Фраасу.Example 1 (comparative). The oxidation of oil residual raw materials (tar + asphalt with a mass ratio of 80:20) is carried out in an oxidizing column with a volume of 500 ml of atmospheric oxygen at a temperature of 250 ^o C. The volume of oxidized raw material is 400 ml. Air consumption is 1.5 l / min. The duration of oxidation is 150 minutes. After the process of obtaining bitumen was analyzed with the determination of the softening temperature according to KSh, penetration, penetration index, ductility, temperature of fragility according to Fraas.

Результаты проведения процесса приведены в таблице. The results of the process are shown in the table.

Пример 2. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья проводят в присутствии ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,001, 0,005, 0,01, 0,03, 0,05, 0,1, 0,2 мас,% на сырье.Example 2. In the conditions of example 1, the oxidation of oil residual crude is carried out in the presence of a surfactant (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl is C ₁₆ -C ₁₈ , in an amount of 0.001, 0.005, 0.01, 0.03, 0.05, 0.1 0.2 wt.% On raw materials.

Пример 3. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили в течение 120, 135, 150 мин.Example 3. In the conditions of example 1, the oxidation of oil residual raw materials containing no surfactant and containing 0.01 wt.% Surfactants (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl is C ₁₆ -C ₁₈ , was carried out for 120, 135, 150 minutes

Пример 4. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфаоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили воздухом, расход которого составлял 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 л/мин.Example 4. In the conditions of example 1, the oxidation of oil residual raw materials containing no surfactant and containing 0.01 wt.% Surfactant (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl C ₁₆ -C ₁₈ , was carried out with air, the flow rate of which was 1.2; 1.3; 1.4; 1.5 l / min.

Пример 5. В условиях примера 1 окисление нефтяного остаточного сырья, несодержащего ПАВ и содержащего 0,01 мас.% ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, проводили при температуре 230, 240, 250^oC.Example 5. In the conditions of example 1, the oxidation of oil residual raw materials not containing surfactants and containing 0.01 wt.% Surfactants (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl C ₁₆ -C ₁₈ , was carried out at a temperature of 230, 240, 250 ^o C.

Как видно из таблицы, расход вводимой углеводородной добавки, требуемые время окисления и температура, расход воздуха ниже, а качество получаемого битума выше (температура размягчения, пенетрация, индекс пенетрации, температура хрупкости по Фраасу) при введении в исходное сырье ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье.As can be seen from the table, the flow rate of the introduced hydrocarbon additive, the required oxidation time and temperature, the air flow rate is lower, and the quality of the resulting bitumen is higher (softening temperature, penetration, penetration index, Fraas fragility temperature) when introducing surfactants (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzene sulfonate where alkyl is C ₁₆ -C ₁₈ , in an amount of 0.005-0.1 wt.% on raw materials.

Количественные пределы использования ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфоната, где алкил C₁₆-C₁₈, определяют тем, что при добавлении его в сырье в количествах менее 0,005 мас. % на сырье оно практически не оказывает влияния на процесс окисления нефтяного остаточного сырья, а в количествах более 0,1 мас.% не дает дополнительного положительного эффекта, кроме того, это экономически невыгодно, так как приводит к перерасходу реагента.The quantitative limits for the use of surfactants (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where C ₁₆ -C ₁₈ alkyl, are determined by the fact that when added to the feed in amounts of less than 0.005 wt. % on raw materials, it practically does not affect the process of oxidation of oil residual raw materials, and in amounts of more than 0.1 wt.% it does not give an additional positive effect, in addition, it is economically disadvantageous, since it leads to an overrun of the reagent.

Таким образом, использование предлагаемого способа получением окисленного битума окисления нефтяного остаточного сырья, содержащего ПАВ (алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆-C₁₈, в количестве 0,005-0,1 мас.% на сырье обеспечивает следующие технико-экономические преимущества (при оптимальном содержании ПАВ в сырье):
снижение расхода добавки по сравнению с прототипом в 50 раз;
снижение времени окисления на 20% при том же качестве получаемого битума;
снижение расхода воздуха на окисление на 20% при том же качестве получаемого битума;
поднятие производительности установки на 20% при том же аппаратурном оформлении;
повышение пластичности битума (выше пенетрация при той же температуре размягчения по КиШ на 6-12%);
повышение индекса пенетрации на 30-50% при той же температуре размягчения;
понижение температуры хрупкости по Фраасу на 3-8^oC;
понижение требуемой температуры окисления на 10^oC (с 250 до 240^oC) при том же качестве получаемого битума.Thus, the use of the proposed method for the production of oxidized bitumen for the oxidation of petroleum residual raw materials containing surfactants (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl C ₁₆ -C ₁₈ , in an amount of 0.005-0.1 wt.% For raw materials provides the following technical and economic advantages (when optimal surfactant content in raw materials):
50 times reduction in additive consumption compared with the prototype;
20% reduction in oxidation time with the same quality of bitumen obtained;
20% reduction in air consumption for oxidation with the same quality of bitumen obtained;
raising plant productivity by 20% with the same hardware design;
increased plasticity of bitumen (higher penetration at the same softening temperature according to KiSh by 6-12%);
increase in penetration index by 30-50% at the same softening temperature;
lowering the temperature of fragility according to Fraas by 3-8 ^o C;
lowering the required oxidation temperature by 10 ^o C (from 250 to 240 ^o C) with the same quality of the resulting bitumen.

Claims (1)

Способ получения окисленного битума путем продувки воздуха при повышенной температуре через нефтяные остатки, содержащие органические добавки, отличающийся тем, что в качестве органической добавки к сырью используют поверхностно-активное вещество(алкилдиоксиэтилен)метилметилдиэтиламмоний бензолсульфонат, где алкил C₁₆ - C₁₈, в количестве 0,005 - 0,1 мас.% на сырье.A method of producing oxidized bitumen by blowing air at elevated temperature through oil residues containing organic additives, characterized in that as an organic additive to the raw material, a surfactant (alkyldioxyethylene) methylmethyldiethylammonium benzenesulfonate, where alkyl is C ₁₆ - C ₁₈ , in an amount of 0.005 - 0.1 wt.% For raw materials.

Images