RU2605256C1 - Bitumen composition - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to asphalt compositions and can be used for producing bitumen compositions used in road construction. Disclosed is a bitumen composition used in road construction, including a mixture of oxidised bitumen with a non-oxidised oil product. Non-oxidised oil product is still residue from fractionation of products of catalytic cracking of vacuum distillate and further includes a compressing-dispersing additive at a ratio of respectively, oxidised bitumen: still residue from fractionation of products of catalytic cracking of vacuum distillate: compressing-dispersing additive 97.2-99.5:0.4-2.5:0.1-0.3 wt%.

EFFECT: technical result is simple make-up of bitumen composition with simultaneous improvement of quality characteristics.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к битумным композициям и может быть использовано для получения битумных композиций, применяемых в дорожном строительстве.The invention relates to bituminous compositions and can be used to obtain bituminous compositions used in road construction.

Известна битумная композиция, полученная смешением окисленного продукта на основе смеси асфальтита процесса пропановой деасфальтизации гудрона с добавкой, выбранной из группы: тяжелый газойль каталитического крекинга, тяжелый прямогонный газойль - фракция 470-520°C «слоп», экстракт селективной очистки остаточных масел в количестве 1-10% масс. на сырье процесса окисления, и гудрона в соотношении, соответственно, окисленный продукт: гудрон 30-35% масс. и 65-70% масс. (Патент РФ №2349625, 2009).A well-known bitumen composition obtained by mixing an oxidized product based on a mixture of asphaltite of the propane deasphalting process of tar with an additive selected from the group: heavy catalytic cracking gas oil, heavy straight-run gas oil - fraction “slop”, selective extract of residual oils in the amount of 1 -10% of the mass. on the raw materials of the oxidation process, and tar in the ratio, respectively, of the oxidized product: tar 30-35% of the mass. and 65-70% of the mass. (RF patent No. 2349625, 2009).

Недостатком битумной композиции является то, что не все нефтеперерабатывающие заводы имеют в своем составе установки пропановой деасфальтизации гудрона и, как следствие, не производят асфальтит процесса пропановой деасфальтизации гудрона, что ограничивает применение данной композиции.The disadvantage of the bitumen composition is that not all oil refineries include propane deasphalting tar plants and, as a result, do not produce asphaltite from the propane deasphalting tar process, which limits the use of this composition.

Известна также битумная композиция, полученная путем вакуумной перегонки мазута с получением утяжеленного гудрона, содержащего не более 2% масс. парафиновых углеводородов и не менее 20% масс. парафинонафтеновых углеводородов. Утяжеленный гудрон затем смешивается с модифицирующими добавками (концентрат полициклических ароматических углеводородов, являющихся продуктами переработки нефти) с получением подготовленного гудрона. Подготовленный гудрон делят на две части, одна из которых окисляется кислородом воздуха при температуре 240-270°C, после чего в нее вводится оставшаяся неокисленная часть подготовленного гудрона в соотношении, необходимом для получения целевого продукта (Патент РФ №2235109, 2004).Also known is a bitumen composition obtained by vacuum distillation of fuel oil to obtain a weighted tar containing not more than 2% of the mass. paraffin hydrocarbons and not less than 20% of the mass. paraffinonaphthenic hydrocarbons. The weighted tar is then mixed with modifying additives (a concentrate of polycyclic aromatic hydrocarbons, which are oil refining products) to obtain a prepared tar. The prepared tar is divided into two parts, one of which is oxidized by atmospheric oxygen at a temperature of 240-270 ° C, after which the remaining unoxidized portion of the prepared tar is introduced into it in the ratio necessary to obtain the target product (RF Patent No. 2235109, 2004).

Недостатком битумной композиции является то, что процесс ее получения является достаточно сложным: необходима глубокая вакуумная разгонка, при этом температура 10% выкипаемости гудрона составляет 563°C, что не всегда допустимо для ряда нефтей. Например, нефти, содержащие соединения ванадия и никеля, при вакуумной разгонке отгоняются до температуры 530°C, чтобы не иметь превышения количества соединений ванадия и никеля в вакуумных дистиллатах выше технологических норм гидрокрекинга.The disadvantage of the bitumen composition is that the process of obtaining it is quite complicated: deep vacuum distillation is required, while the temperature of 10% boiling point of the tar is 563 ° C, which is not always acceptable for a number of oils. For example, oils containing vanadium and nickel compounds are distilled off to a temperature of 530 ° C during vacuum distillation so as not to exceed the amount of vanadium and nickel compounds in vacuum distillates above the technological standards for hydrocracking.

Другим недостатком является сложность приготовления композиции, т.к. необходимо несколько стадий смешения: предварительного приготовления подготовленного гудрона и последующего смешения окисленного битума и подготовленного гудрона.Another disadvantage is the difficulty of preparing the composition, because several stages of mixing are necessary: preliminary preparation of the prepared tar and subsequent mixing of the oxidized bitumen and the prepared tar.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является композиция компаундированного битума, представляющая собой смесь окисленного битума с нефтяными неокисленными нефтепродуктами, в качестве которых используют: гудрон - фракцию с началом кипения 500°C, дистиллятную фракцию 480-610°C - «слоп» и экстракт селективной очистки остаточной масляной фракции при следующем соотношении компонентов, % масс.: гудрон - 1-5, «слоп» - 4-20, экстракт - 5-25, окисленный битум - остальное до 100. Компоненты смешивают в последовательности гудрон, «слоп», экстракт и к полученной 3-компонентной смеси добавляют окисленный битум (Патент РФ №2302447, 2007).The closest analogue of the claimed invention is a compounded bitumen composition, which is a mixture of oxidized bitumen with non-oxidized petroleum oil products, which are used as follows: tar - fraction with a boiling point of 500 ° C, distillate fraction of 480-610 ° C - “slop” and selective purification extract residual oil fraction in the following ratio of components, wt%: tar - 1-5, slop - 4-20, extract - 5-25, oxidized bitumen - the rest is up to 100. The components are mixed in the sequence of tar, "slop", extract and oxidized bitumen is added to the obtained 3-component mixture (RF Patent No. 2302447, 2007).

Недостатком композиции является многокомпонентность смеси, т.к. поддержание состава четырехкомпонентной смеси в оптимальных пределах (особенно при варьировании параметров качества сырьевых компонентов) сопряжено со значительными технологическими трудностями.The disadvantage of the composition is the multicomponent mixture, because maintaining the composition of the four-component mixture in the optimal range (especially when varying the quality parameters of raw materials) is associated with significant technological difficulties.

Следует отметить, что в 2011 г. Государственная компания «Автодор» выпустила стандарт СТО Автодор 2.1-2011 «Битумы нефтяные дорожные улучшенные. Технические условия» (г. Москва, 2011), в котором, исходя из необходимости улучшения качества и долговечности дорожного покрытия на основе асфальтобетона, резко ужесточила требования к качеству дорожных битумов по сравнению с требованиями ГОСТ 22245-90.It should be noted that in 2011 the State company "Avtodor" issued the standard STO Avtodor 2.1-2011 "Improved road bitumen. Technical conditions ”(Moscow, 2011), in which, based on the need to improve the quality and durability of pavement based on asphalt concrete, it sharply tightened the quality requirements for road bitumen as compared with the requirements of GOST 22245-90.

Особенно это коснулось нефтебитумов, применяемых во II и III дорожно-климатических зонах (это основная масса применяемых в Российской Федерации дорожных нефтебитумов) - марки БНД-85 по СТО Автодор 2.1-2011.This was especially true for the oil bitumen used in the II and III road-climatic zones (this is the bulk of the road oil bitumen used in the Russian Federation) - BND-85 grade according to STO Avtodor 2.1-2011.

Существенное внимание в новом стандарте уделено изменению свойств битумов в ходе прогрева в тонкой пленке, моделирующего старение вяжущего (введено 5 дополнительных характеристик), а также вязкостным свойствам (4 характеристики).Significant attention in the new standard is paid to changing the properties of bitumen during heating in a thin film simulating the aging of a binder (5 additional characteristics have been introduced), as well as viscous properties (4 characteristics).

Задачей изобретения является упрощение состава битумной композиции при одновременном улучшении качественных характеристик, позволяющих обеспечить полное соответствие получаемой композиции требованиям СТО Автодор 2.1-2011 марки БНДУ-85 (улучшенный).The objective of the invention is to simplify the composition of the bitumen composition while improving quality characteristics, allowing to ensure full compliance of the resulting composition with the requirements of STO Avtodor 2.1-2011 brand BNDU-85 (improved).

Поставленная задача решается разработкой битумной композиции, применяемой в дорожном строительстве, включающей в себя смесь окисленного битума с неокисленным нефтепродуктом, которая отличается тем, что в качестве неокисленного нефтепродукта содержит кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята и дополнительно содержит депрессорно-диспергирующую присадку при соотношении, соответственно, окисленный битум : кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята : депрессорно-диспергирующая присадка 97,2-99,5:0,4-2,5:0,1-0,3% масс.The problem is solved by the development of a bitumen composition used in road construction, which includes a mixture of oxidized bitumen with an unoxidized oil product, which is characterized in that as an unoxidized oil product it contains a distillation residue from the distillation products of the catalytic cracking of a vacuum distillate and additionally contains a depressant-dispersing additive at a ratio of respectively, oxidized bitumen: VAT residue of distillation products of catalytic cracking of vacuum distillation yata: depressant-dispersant additive 97.2-99.5: 0.4-2.5: 0.1-0.3% of the mass.

Для исследования использовались:For research were used:

- битумы дорожные окисленные с КИШ 50°C (примеры 1.1-1.9), 51°C (примеры 2.1 и 2.2) и 53°C (примеры 3.2-3.4) (полные показатели приведены в таблице 1);- road bitumen oxidized with KISH 50 ° C (examples 1.1-1.9), 51 ° C (examples 2.1 and 2.2) and 53 ° C (examples 3.2-3.4) (full indicators are given in table 1);

- кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята (английское название - «сларри») (Мейерс Р.А. «Основные процессы нефтепереработки», Санкт-Петербург, «Профессия», 2011, с. 199). Данный продукт остается в кубе ректификационной колонны после выделения бензина, легкого и тяжелого газойлей каталитического крекинга и в основном направляется на повторное смешение с катализатором в реакционную зону. Оптимизация процесса каталитического крекинга позволила выделить часть этого продукта для самостоятельного применения (в частности, как сырья для производства технического углерода - сажи), поэтому появилась возможность использовать данный продукт и в заявленной композиции.- the bottom residue of the distillation of the products of the catalytic cracking of vacuum distillate (the English name is “slarry”) (Meyers R. A. “Basic processes of oil refining”, St. Petersburg, “Profession”, 2011, p. 199). This product remains in the cube of the distillation column after the isolation of gasoline, light and heavy gas oil of catalytic cracking and is mainly sent to re-mixing with the catalyst in the reaction zone. Optimization of the catalytic cracking process made it possible to isolate a part of this product for independent use (in particular, as a raw material for the production of carbon black - soot), so it was possible to use this product in the claimed composition.

Продукт имеет следующие показатели:The product has the following indicators:

Плотность при 20°C - 1069 кг/м³;Density at 20 ° C - 1069 kg / m ³ ;

Фракционный состав (% об.):Fractional composition (% vol.):

Н.К. - 321°CN.K. - 321 ° C

10% - 368°C10% - 368 ° C

20% - 377°C20% - 377 ° C

30% - 387°C30% - 387 ° C

40% - 398°C40% - 398 ° C

50% - 412°C50% - 412 ° C

60% - 426°C60% - 426 ° C

70% - 446°C70% - 446 ° C

80% - 475°C80% - 475 ° C

90% - 503°C90% - 503 ° C

К.К. - 529°CK.K. - 529 ° C

- депрессорно-диспергирующая присадка фирмы БАСФ (Германия) Basoflux RD 4119 (или Basoflux RD 5119), которая является ингибитором парафиноотложений и депрессором температуры застывания в нефтях и тяжелых нефтяных фракциях.- depressant-dispersant additive company BASF (Germany) Basoflux RD 4119 (or Basoflux RD 5119), which is an inhibitor of paraffin deposition and a depressant temperature in the oil and heavy oil fractions.

Присадки Basoflux RD 4119 или Basoflux RD 5119 являются раличными товарными формами одного и того же активного вещества, различаясь только составом растворителя, поэтому результаты, получаемые с их применением, идентичны.Additives Basoflux RD 4119 or Basoflux RD 5119 are different commodity forms of the same active substance, differing only in the composition of the solvent, therefore, the results obtained with their use are identical.

Кроме этого в сравнительных опытах использовались:In addition, in comparative experiments were used:

- модификатор битума ДСТ-30-01 (стирол-бутадиен-стирольный) производства ВФ ФГУП «НИИСК»;- DST-30-01 bitumen modifier (styrene-butadiene-styrene) produced by VF FSUE NIIISK;

- тяжелый газойль каталитического крекинга, имеющий следующие показатели:- heavy gas oil catalytic cracking, having the following indicators:

Плотность при 20°C - 1000,2 кг/м³;Density at 20 ° C - 1000.2 kg / m ³ ;

Фракционный состав (% об.):Fractional composition (% vol.):

Н.К. - 236°CN.K. - 236 ° C

10% - 327°C10% - 327 ° C

20% - 341°C20% - 341 ° C

30% - 350°C30% - 350 ° C

40% - 356°C40% - 356 ° C

50% - 360°C50% - 360 ° C

60% - 367°C60% - 367 ° C

70% - 374°C70% - 374 ° C

80% - 382°C80% - 382 ° C

90% - 396°C90% - 396 ° C

К.К. - 450°CK.K. - 450 ° C

Также был выполнен сопоставительный опыт по композиции с применением гудрона, слопа, экстракта селективной очистки остаточной масляной фракции и окисленного битума (Патент РФ №2302447, 2007).A comparative experiment was also performed on the composition with the use of tar, slurry, extract of selective purification of the residual oil fraction and oxidized bitumen (RF Patent No. 2302447, 2007).

Битумную композицию готовят путем предварительного нагрева до 150°C исходного окисленного битума, введения в него добавок и перемешивания в течение 30 мин. Данные по составу и качеству полученных композиций дорожного битума представлены в табл. 1.The bitumen composition is prepared by preheating the initial oxidized bitumen to 150 ° C, adding additives to it and mixing for 30 minutes. Data on the composition and quality of the resulting compositions of road bitumen are presented in table. one.

Следующие примеры из серии использования окисленных дорожных битумов являются сравнительными: с КИШ 50°C - 1.1, 1.2, и 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, с КИШ 51°C - 2.1, а также с КИШ 53°C - 3.1.The following examples from a series of use of oxidized road bitumen are comparative: with a CIR of 50 ° C - 1.1, 1.2, and 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, with a CIR of 51 ° C - 2.1, and also with a CIR of 53 ° C - 3.1.

Анализ полученных результатов показывает:An analysis of the results shows:

Предположение о том, что кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга, будучи концентратом тяжелых ароматических углеводородов, должен улучшить показатели качества базового окисленного битума, в примере 1.2 подтвердились: улучшились показатели качества по пенетрации при 25°C и 0°C, дуктильность при 25°C и 0°C. Однако не удалось достичь нормированной дуктильности при 25°C после окисления в тонкой пленке (73 при норме ≥80).The assumption that the bottom residue of the rectification of catalytic cracking products, being a concentrate of heavy aromatic hydrocarbons, should improve the quality indicators of base oxidized bitumen, in example 1.2 they were confirmed: penetration quality indicators at 25 ° C and 0 ° C improved, ductility at 25 ° C and 0 ° C. However, it was not possible to achieve normalized ductility at 25 ° C after oxidation in a thin film (73 at a rate of ≥80).

Было выдвинуто еще одно предположение о том, что вещества, диспергирующие парафины в нефтях и тяжелых нефтяных фракциях, должны также улучшать качество базового битума. Пример 1.6 подтвердил это предположение - улучшились показатели дуктильности при 25°C и 0°C, температура хрупкости, и частично пенетрации при 0°C. Однако показателей СТО Автодор 2.1-2011 по пенетрации при 25°C и дуктильности при 25°C после окисления в тонкой пленке достичь не удалось.Another suggestion was made that substances that disperse paraffins in oils and heavy oil fractions should also improve the quality of base bitumen. Example 1.6 confirmed this assumption — ductility at 25 ° C and 0 ° C, brittleness temperature, and partially penetration at 0 ° C improved. However, STO Avtodor 2.1-2011 indicators on penetration at 25 ° C and ductility at 25 ° C after oxidation in a thin film could not be achieved.

Примеры 1.7 и 1.8 с добавкой модификатора битума ДСТ-30-1 также не дали положительных результатов.Examples 1.7 and 1.8 with the addition of the DST-30-1 bitumen modifier also did not give positive results.

Пример 1.9 с применением 1% масс. добавки тяжелого газойля каталитического крекинга показывает, что динамическая вязкость составляет при 60°C - 231 Па·с, что ниже нормы СТО Автодор 2.1-2011 (≥250 Па·с), при этом не достигается показатель дуктильности после окисления в тонкой пленке (76 при норме ≥80).Example 1.9 using 1% of the mass. the addition of heavy catalytic cracking gas oil shows that the dynamic viscosity at 60 ° C is 231 Pa · s, which is lower than the norm of SRT Avtodor 2.1-2011 (≥250 Pa · s), and the ductility index after oxidation in a thin film is not achieved (76 at a rate of ≥80).

Пример 4 с применением гудрона, слопа, экстракта селективной очистки остаточной масляной фракции и окисленного битума (Патент РФ №2302447, 2007) показал невозможность получения битума БНДУ-85 СТО Автодор 2.1-2011 по показателям динамической вязкости (204 Па·с вместо ≥250 Па·с), пенетрации при 25°C (67 вместо ≥70) и дуктильности после окисления в тонкой пленке при 25°C (72 при норме ≥80).Example 4 using tar, slope, selective purification extract of residual oil fraction and oxidized bitumen (RF Patent No. 2302447, 2007) showed the impossibility of obtaining bitumen BNDU-85 STO Avtodor 2.1-2011 in terms of dynamic viscosity (204 Pa · s instead of ≥250 Pa S), penetration at 25 ° C (67 instead of ≥70) and ductility after oxidation in a thin film at 25 ° C (72 at a rate of ≥80).

Добавление кубового остатка ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята и депрессорно-диспергирующей присадки к базовому окисленному битуму в примерах 1.4, 1.5, 2.2, 3.2, 3.3, 3.4 обеспечили получение дорожного битума, полностью соответствующего требованиям на битум дорожный улучшенный БНДУ-85 по СТО Автодор 2.1-2011 «Битумы нефтяные дорожные улучшенные. Технические условия».The addition of the bottom residue of the distillation of the products of the catalytic cracking of a vacuum distillate and depressant-dispersant additive to the base oxidized bitumen in examples 1.4, 1.5, 2.2, 3.2, 3.3, 3.4 ensured the production of road bitumen that fully complies with the requirements for improved bitumen road improved BNDU-85 according to STO Avtodor 2.1 -2011 “Improved road bitumen. Technical conditions. "

Примеры 1.3 и 3.4 показали граничное содержание депрессорно-диспергирующей присадки в композиции.Examples 1.3 and 3.4 showed the boundary content of the depressant-dispersant additive in the composition.

Таким образом, получена битумная композиция, применяемая в дорожном строительстве, позволяющая обеспечить полное соответствие требованиям СТО Автодор 2.1-2011 БНДУ-85 (улучшенный).Thus, a bituminous composition was obtained that is used in road construction, which allows to ensure full compliance with the requirements of STO Autodor 2.1-2011 BNDU-85 (improved).

Claims (1)

Битумная композиция, применяемая в дорожном строительстве, включающая в себя смесь окисленного битума с нефтяным неокисленным нефтепродуктом, отличающаяся тем, что в качестве неокисленного нефтепродукта содержит кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята и дополнительно содержит депрессорно-диспергирующую присадку при соотношении, соответственно, окисленный битум : кубовый остаток ректификации продуктов каталитического крекинга вакуумного дистиллята : депрессорно-диспергирующая присадка 97,2-99,5:0,4-2,5:0,1-0,3 мас.%. Bituminous composition used in road construction, including a mixture of oxidized bitumen with non-oxidized petroleum oil, characterized in that, as an unoxidized petroleum product, it contains bottoms of distillation of the products of catalytic cracking of vacuum distillate and additionally contains a depressant-dispersant additive in the ratio, respectively, oxidized bitumen : distillation distillation residue of catalytic cracking products of vacuum distillate: depressant-dispersing soda Single 97,2-99,5: 0.4-2.5: 0.1-0.3 wt.%.