Природа сырья.

Для производства остаточных битумов необходимо сырье с возможно большим содержанием асфальтено-смолистых веществ. Чем больше отношение асфальтены : смолы, тем лучше свойства и структура битума. Остаточные битумы получают из асфальтовых или полуасфальтовых нефтей. Высокопарафинистые нефти для производства битумов применять не рекомендуется.

Сырьем атмосферной или вакуумной перегонки для производства остаточных битумов служат мазуты, полугудроны и гудроны из различных нефтей, тяжелые асфальтосмолистые нефти, асфальты деасфальтизации, экстракты селективной очистки дистиллятных и остаточных масел, крекинг-остатки. В СССР отсутствуют или почти отсутствуют нефти, подходящие для получения остаточных битумов в соответствии с требованиями ГОСТ.

Условия процесса. Температуру на входе в колонну поддерживают не выше 420-430^оС. При более высокой температуре сырье и продукты перегонки разлагаются с образованием карбенов и карбоидов, качество битумов ухудшается: понижается температура вспышки, а при большом времени контакта образуется значительное количество кокса и газа. Поэтому вакуумные установки рассчитаны на непродолжительное пребывание остатка в колонне. Остаточное давление должно быть 26,7-93,3 кПа (20-70 мм рт. ст.). Повышение вакуума и увеличение расхода пара способствуют увеличению доли отгона масляных фракций и повышению температуры размягчения битума.

Количество испарившегося вещества зависит от парциального давления его паров, понизить которое можно как повышением вакуума в системе, так и введением в паровую фазу испаряющего агента. Для производства битумов такими агентами служат перегретый водяной пар, инертные газы или легкие соляровые фракции.

Удаление нежелательных парафиновых компонентов из остатков нефтей смешанного основания достигается вводом больших количеств перегретого пара при 315-371^оС и низком давлении или перегонкой в вакууме. Перегонка под давлением 0,40-0,45 МПа для удаления парафинов с последующей обработкой паром при атмосферном давлении дает остаточный битум улучшенного качества. Свободный углерод может быть удален из отбензиненной нефти или крекинг-остатка осаждением, центрифугированием или кислотной обработкой.

Существенным недостатком процесса производства остаточных битумов есивется трудность получения тугоплавких битумов, связанная с необходимостью создания глубокого вакуума.

Свойства остаточных битумов и способы их улучшения

Характерными признаками остаточных битумов в отличие от окисленных являются следующие: относительно высокая плотность, большая твердость и большое сопротивление разрыву при 25^оС (при одинаковой температуре размягчения), высокая чувствительность к изменению температуры, линейная зависимость растяжимости от температуры, большее содержание летучих (при одинаковой температуре размягчения).

От природных асфальтов остаточные битумы отличаются более низкой температурой размягчения, меньшим содержанием летучих веществ при одинаковой температуры размягчения, содержанием минеральных веществ до 2 % мас., карбенов более 10 % мас., наличием твердых парафинов (имеются остаточные битумы из асфальтовых нефтей, не содержащие парафинов), содержанием насыщенных соединений более 25 % мас. (в природных асфальтах их меньше), содержанием свободных асфальтогеновых кислот менее 2 % мас.

В табл. 6.10 приведены основные характеристики и состав остаточных битумов.

Остаточные битумы самого высокого качества уступают по погодостойкости природным асфальтам и окисленным битумам, однако, превышают по ней битумы из кислого гудрона и пеков из древесины, торфа, угля и костей.

Промышленные установки

Обычная технологическая схема получения остаточных битумов вакуумной перегонкой нефтяного остатка в присутствии перегретого водяного пара представляет из себя стандартную схему вакуумной колонны, в которой происходит разделение сырья на газойль (или дизельное топливо) и тяжелый дистиллят. Остаток перегонки (битум) выводят из нижней части колонны, где он предварительно подвергается обработке перегретым водяным паром.

Применяются также два варианта перегонки гудронов с испаряющим агентом. По первому варианту гудрон с испаряющим агентом через трубчатую печь подают в испаритель, в верхней части которого установлены тарелки. В испарителе смесь разделяется на 2 фазы: паровую и жидкую (битум).Паровая фаза подвергается ректификации. Боковым погоном является масляный дистиллят, а головным продуктом – испаряющий агент. Для отпаривания следов испаряющего агента из битума применяют водяной пар.

Таблица 6.10.

Характеристики и состав остаточных битумов

По второй схеме перегонка с испаряющим агентом увязана с АВТ. Гудрон смешивается с испаряющим агентом и проходит через печь в вакуумную доиспарительную колонну. Как и в предыдущей схеме, боковым погоном является маляный дистиллят, головным – испаряющий агент, остатком – битум.