WO2014193271A1

WO2014193271A1 - Production of oligomeric nano-structured bitumen

Info

Publication number: WO2014193271A1
Application number: PCT/RU2014/000389
Authority: WO
Inventors: Виктор Владимирович ЛОБАНОВ; Сергей Сергеевич ЖУРАВЛЕВ; Мурад Ильясович УМАХАНОВ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2015-11-30

Abstract

The invention relates to the field of oil refining, in particular to a method for producing oligomeric nano-structured bitumin, to a plasticizing additive for the production thereof and to an installation for producing the above-mentioned bitumen from the oxidation of heavy oil residues on the basis of film technology using a valve-type sieve plate. The production method comprises preparing a stock by vacuum distillation of residual fuel oil in a vacuum column with a residual pressure at the top of the column of 15-18 Torr, and the tar produced is mixed with a bitumin compound from an oxidative reactor. The prepared stock is fed into the central part of the oxidative reactor under the valve-type sieve plate, to which the plasticizing additive - a product of the interaction of styrene, cyclohexanone peroxide, a solution of cobalt naphthenate in styrene and of peroxidized bitumen - is fed at the same time, and an air mass is fed simultaneously into the central part and lower part of the oxidative reactor, wherein the oxidation is carried out in film conditions. The result is the production of an oligomeric nano-structured bitumin having enhanced qualitative characteristics.

Description

ПОЛУЧЕНИЕ ОЛИГОМЕРНОГО НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО БИТУМА Obtaining oligomeric nanostructured bitumen

Изобретение относится к области нефтепереработки, в частности, к способу получения олигомерного наноструктурированного битума, пластификатору для его получения, а также установке для получения олигомерного наноструктурированного битума с использованием решетчато-клапанной тарелки на основе пленочной технологии окисления тяжелых нефтяных остатков. The invention relates to the field of oil refining, in particular, to a method for producing oligomeric nanostructured bitumen, a plasticizer for its production, as well as an apparatus for producing oligomeric nanostructured bitumen using a trellised valve plate based on a film technology for the oxidation of heavy oil residues.

Наиболее распространенным способом получения битума является процесс окисления тяжелых остатков нефтепереработки. The most common way to produce bitumen is to oxidize heavy refinery residues.

Качество получаемого битума определяется природой и соотношением компонентов тяжелого остатка, которые зависят от состава исходной нефти, условий процесса ее разделения на дистиллятные фракции и тяжелый остаток, условий окисления тяжелого остатка, а также количества и природы углеводородных добавок, вводимых как в окисляемое сырье, так и в окисленный продукт. The quality of the resulting bitumen is determined by the nature and ratio of the components of the heavy residue, which depend on the composition of the original oil, the conditions for its separation into distillate fractions and heavy residue, the oxidation conditions of the heavy residue, and the amount and nature of hydrocarbon additives introduced into both the oxidizable feed and into an oxidized product.

Для улучшения свойств получаемых битумов в сырье перед окислением вводят различные модифицирующие добавки, например, представляющие собой как продукты переработки нефти, так и отходы различных производств, содержащие ароматические углеводороды и смолистые вещества, например, концентраты полиароматических углеводородов, являющиеся продуктами переработки нефти (RU 2153520, опублик.2000 г.), концентраты полициклических ароматических углеводородов, являющиеся продуктами переработки нефти (RU 223 109, опубл.2004 г.), побочный продукт производства тетрамеров пропилена - тяжелый остаток ректификации олигомеров (RU 2132352, опубл.1999 г.) и т.д. To improve the properties of the obtained bitumen, various modifying additives are introduced into the raw materials before oxidation, for example, which are both products of oil refining, and waste from various industries containing aromatic hydrocarbons and resinous substances, for example, polyaromatic hydrocarbon concentrates, which are oil processing products (RU 2153520, published 2000), concentrates of polycyclic aromatic hydrocarbons that are products of oil refining (RU 223 109, publ. 2004), a by-product of the production of tetra amers of propylene - a heavy residue of rectification of oligomers (RU 2132352, publ. 1999), etc.

Известен способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением ' утяжеленного гудрона, смешение утяжеленного гудрона с модифицирующими добавками и окисление подготовленного гудрона кислородом воздуха при повышенной температуре с получением целевого продукта. При этом, при вакуумной перегонке мазута получают утяжеленный гудрон с содержанием парафиновых углеводородов не более 2% мае. и парафино-нафтеновых углеводородов не менее 20% мае, и окислению подвергают 80-90% подготовленного гудрона при температуре 240-270°C. Оставшееся количество подготовленного гудрона вводят в целевой продукт. В качестве модифицирующих добавок используют концентраты полициклических ароматических углеводородов, являющихся продуктами переработки нефти (RU 2235109, опублик. 2004 г.). A known method of producing bitumen, including vacuum distillation of fuel oil to obtain a heavy tar, mixing the heavy tar with modifying additives and oxidizing the prepared tar with atmospheric oxygen at elevated temperature to obtain the target product. At the same time, when vacuum distillation of fuel oil is received heavier tar with a paraffin hydrocarbon content of not more than 2% in May. and paraffin-naphthenic hydrocarbons not less than 20% in May, and 80-90% of the prepared tar is subjected to oxidation at temperature 240-270 ° C. The remaining amount of prepared tar is introduced into the target product. As modifying additives, concentrates of polycyclic aromatic hydrocarbons are used as oil refining products (RU 2235109, published in 2004).

Известен также способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 20-30 мм рт.ст., разделение полученного утяжеленного гудрона на два потока, первый из которых поступает в колонну окисления, а второй - смешивается с полученным в этой колонне окисленным гудроном с образованием товарного битума. Массовое соотношение окисленного продукта и утяжеленного гудрона варьируется от 90: 10 до 70:30 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°С 40-200-0,1 мм , в зависимости от марки товарного битума. Температура окисления поддерживается на уровне 220-230°С. Окисление производят до получения продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°С 35-45-0,1 мм. (RU 2476580, опублик.27.02.2013 г.) There is also known a method for producing bitumen, including vacuum distillation of fuel oil with obtaining weighted tar at a residual pressure of the top of the column of 20-30 mm Hg, dividing the resulting weighted tar into two streams, the first of which enters the oxidation column, and the second is mixed with the obtained in this column with oxidized tar to form marketable bitumen. The mass ratio of the oxidized product and the weight of the tar varies from 90: 10 to 70:30 to obtain a product with a needle penetration depth of 25-200 C 40-200-0.1 mm, depending on the brand of commodity bitumen. The oxidation temperature is maintained at 220-230 ° C. Oxidation is carried out to obtain a product characterized by a depth of penetration of the needle at 25 ° C 35-45-0.1 mm (RU 2476580, published February 27, 2013)

Битум, полученный описанными способами, имеет недостаточно высокие показатели по остаточной пенетрации, а также по температуре хрупкости после прогрева, которая характеризует морозоустойчивость асфальтобетонной смеси, и по растяжимости после прогрева, которая обеспечивает прочность и водостойкость асфальтобетонной смеси. Bitumen obtained by the described methods has insufficiently high indicators of residual penetration, as well as of brittleness temperature after heating, which characterizes the frost resistance of the asphalt concrete mixture, and tensile properties after heating, which ensures the strength and water resistance of the asphalt concrete mixture.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения битума, включающий вакуумную перегонку мазута с получением утяжеленного гудрона при остаточном давлении верха колонны 30-50 мм рт.ст., смешение полученного утяжеленного гудрона с сырьевыми органическими добавками, представляющими собой продукты переработки нефти, в соотношении от 80:20 до 98:2, окисление полученной смеси кислородом воздуха при температуре 230-270°С до получения продукта, характеризующегося глубиной проникания иглы при 25°С 35- 45-0,1 мм. Затем окисленный продукт компаундируют со смесью утяжеленного гудрона и сырьевой органической добавки, которая именуется подготовленным гудроном, в соотношении от 80:20 до 90: 10 до получения продукта с глубиной проникания иглы при 25°С 50-200-0,1 мм. (RU 2276181 , опублик.2006 г.). The closest technical solution to the claimed method is a method of producing bitumen, including vacuum distillation of fuel oil to obtain weighted tar with a residual pressure of the top of the column 30-50 mm Hg, mixing the resulting weighted tar with raw organic additives representing oil refining products in the ratio from 80:20 to 98: 2, oxidation of the resulting mixture with atmospheric oxygen at a temperature of 230-270 ° C to obtain a product characterized by a needle penetration depth at 25 ° C of 35- 45-0.1 mm. Then, the oxidized product is compounded with a mixture of heavier tar and a raw organic additive, which is called prepared tar, in a ratio of 80:20 to 90: 10 to obtain a product with a needle penetration depth of 50-200-0.1 mm at 25 ° C. (RU 2276181, published 2006).

Недостатками данного способа являются получение битума с невысокими качественными характеристиками, которые обеспечивают прочность и водостойкость асфальтобетонной смеси, а также отсутствие возможности получения олигомерного наноструктурированного битума, обусловленные недостаточной эффективностью процесса окисления нефтяного сырья и невысоким качеством поступающего на окисление сырья. The disadvantages of this method are the production of bitumen with low quality characteristics, which provide strength and water resistance of the asphalt mixture, as well as the lack of the ability to obtain oligomeric nanostructured bitumen, due to insufficient efficiency the process of oxidation of crude oil and the low quality of the feedstock for oxidation.

Для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья используют установки, применяемые в различных областях промышленности. To obtain petroleum bitumen of various grades by oxidation of petroleum feedstocks, plants used in various industries are used.

Известна установка для получения битума, содержащая приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с насадочно- тарельчатой окислительной колонной, снабженной патрубками подвода воздуха, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода готового битума, к которой также подсоединена линия рецикла в окислительную колонну, соединен с емкостью для целевого продукта (Способы промышленного производства нефтяных битумов. Интернет, сайт http:// www.ssa.ru, копия прилагается). A known installation for producing bitumen, containing a receiving tank of oil raw materials, connected through a heating device with a nozzle-plate oxidizing column, equipped with air inlets, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas line, and the other through the finished exhaust line bitumen, which is also connected to the recycle line to the oxidizing column, is connected to the tank for the target product (Methods for the industrial production of petroleum bitumen. Internet, site h ttp: // www.ssa.ru, copy attached).

Наиболее близкой по совокупности конструктивных признаков к предлагаемой является установка для получения битума, содержащая приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатой окислительной колонной, снабженной патрубками подвода воздуха, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода готового битума соединен с емкостью для целевого продукта (Технологическая схема установки для производства битума ОАО «Спецнефтехиммаш. Интернет, сайт http://www.snhm.ru, копия прилагается). Closest to the combination of design features to the proposed one is a plant for producing bitumen, containing a receiving tank of petroleum feedstock, connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas exhaust line, and the other along the raw material exhaust line connected through a buffer tank with a nozzle-plate oxidizing column equipped with air supply nozzles, one outlet of which is connected to systemic waste gas treatment, and the other through the exhaust line of the finished bitumen is connected to the tank for the target product (Technological scheme of the installation for the production of bitumen of JSC Spetsneftekhimmash. Internet, website http://www.snhm.ru, a copy is attached).

К недостаткам известных установок можно отнести невысокие качественные характеристики получаемого битума, в том числе, отсутствие возможности получения олигомерного наноструктурированного битума, обусловленные недостаточной эффективностью процесса окисления нефтяного сырья и невысоким качеством поступающего на окисление сырья. The disadvantages of the known plants include the low quality characteristics of the resulting bitumen, including the lack of the ability to obtain oligomeric nanostructured bitumen due to the insufficient efficiency of the process of oxidation of crude oil and the low quality of the feed to the oxidation.

Известны самые различны по конструктивному выполнения тарелки для проведения тепло-массообменных процессов, наиболее близкой по совокупности конструктивных признаков к предлагаемой является сдвоенная решетчато-клапанная тарелка, которая может быть использована для получения наноструктурированного олигомерного битума, содержащая два установленных друг над другом перфорированных полотна тарелок, в части отверстий нижнего из которых установлены прямоточные клапаны (см. патент РФ на полезную модель N° 36997, Known are the most diverse in the design of plates for carrying out heat and mass transfer processes, the closest in terms of the set of design features to the proposed one is a double lattice-valve plate, which can be used to produce nanostructured oligomeric bitumen, containing two perforated plate webs mounted on top of each other, in parts of the lower openings of which direct-flow valves are installed (see RF patent for utility model N ° 36997,

з МПК В 01 D 3/30, публ. 2004 г.). К недостаткам известной тарелки также можно отнести недостаточную эффективность проведения тепломассообменных процессов, особенно при функционировании ее в окислительной колонне для получения олигомерного битума с использованием пластифицирующей добавки. Как показали наши экспериментальные исследования, для эффективного окисления гудрона с использованием пластифицирующей добавки, когда необходимо условно разделить тарелкой реакционную часть колонны на две зоны с получением верхней зоне переокисленного битума, а в нижней зоне - наноструктурированного олигомерного битума, не оптимальна гидродинамическая обстановка в колонне с однонаправленным наклонным движением газожидкостной смеси относительно полотна тарелки на выходе клапанов, что имеет место при использовании известной тарелки. s IPC B 01 D 3/30, publ. 2004). The disadvantages of the known plates can also be attributed to the insufficient efficiency of heat and mass transfer processes, especially when operating in an oxidizing column to obtain oligomeric bitumen using a plasticizing additive. As our experimental studies have shown, for the efficient oxidation of tar using a plasticizing additive, when it is necessary to conditionally divide the reaction part of the column into two zones by a plate to obtain the upper zone of peroxidized bitumen, and the nanostructured oligomeric bitumen in the lower zone, the hydrodynamic situation in the unidirectional column is not optimal oblique movement of the gas-liquid mixture relative to the blade plate at the valve outlet, which occurs when using the known plate and.

Предлагаемые технические решения направлены на решение задачи, состоящей в повышении качественных характеристик получаемого битума, а именно, в получении высококачественного олигомерного наноструктурированного битума за счет повышения эффективности процесса окисления нефтяного сырья с добавлением пластифицирующей добавки, необходимой для получения олигомерного наноструктурированного битума, и качества поступающего на окисление сырья. The proposed technical solutions are aimed at solving the problem of improving the quality characteristics of the resulting bitumen, namely, in obtaining high-quality oligomeric nanostructured bitumen by increasing the efficiency of the oxidation of petroleum feedstock with the addition of a plasticizing agent necessary to obtain oligomeric nanostructured bitumen and the quality of oxidation raw materials.

Поставленная задача решается описываемыми способом получения олигомерного наноструктурированного битума, пластифицирующей добавкой для получения олигомерного наноструктурированного битума, установкой и решетчато- клапанной тарелкой для получения олигомерного наноструктурированного битума. The problem is solved by the described method for producing oligomeric nanostructured bitumen, a plasticizing additive to produce oligomeric nanostructured bitumen, an apparatus and a trellised valve plate for producing oligomeric nanostructured bitumen.

Способ получения олигомерного наноструктурированного битума включает следующие стадии: The method of obtaining oligomeric nanostructured bitumen includes the following stages:

- подготовку сырья путем вакуумной перегонки мазута в вакуумной колонне при остаточном давлении верха колонны 15-18 мм рт.ст. с получением гудрона, - preparation of raw materials by vacuum distillation of fuel oil in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 15-18 mm RT.article obtaining tar,

- подачу полученного гудрона в буферную емкость и смешение его с 10-30% битумного компаунда, поступившего из окислительного реактора, - feeding the obtained tar into the buffer tank and mixing it with 10-30% of the bitumen compound received from the oxidation reactor,

- подачу полученной смеси в среднюю часть окислительной колонны под решетчато- клапанную тарелку, куда одновременно с сырьем подают пластифицирующую добавку в количестве 5-15%> от веса сырья, воздушную массу в объеме >160 м / т сырья подают одновременно в среднюю часть под решетчато-клапанную тарелку и нижнюю часть окислительной колонны, причем окисление в зоне первичной реакции ведут при температуре 215-230°С в пленочном режиме с последующим ее понижением, - feeding the resulting mixture into the middle part of the oxidizing column under a trellis-valve plate, where plasticizing additive is fed at the same time as raw materials in the amount of 5-15%> of the weight of the raw material, the air mass in the volume> 160 m / t of raw material is simultaneously fed into the middle part under the trellis - a valve plate and the lower part of the oxidation column, moreover, the oxidation in the primary reaction zone is carried out at a temperature of 215-230 ° C in a film mode with its subsequent decrease,

- отбор полученного олигомерного битума из нижней части окислительной колонны. Пластифицирующая добавка, согласно изобретению, представляет собой продукт взаимодействия следующих компонентов, взятьгх в количестве, % масс: - selection of the obtained oligomeric bitumen from the bottom of the oxidation column. The plasticizing additive, according to the invention, is a product of the interaction of the following components, take in quantities,% mass:

стирол 15,0 - 15,5 styrene 15.0 - 15.5

пероксид циклогексанона 2,4 - 4,0 cyclohexanone peroxide 2.4 - 4.0

10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 3,1 - 6,0 переокисленный битум - остальное. 10% solution of cobalt naphthenate in styrene 3.1 - 6.0 peroxidized bitumen - the rest.

Отличие заявляемого способа от известного заключается в том, что при вакуумной перегонке мазута остаточное давление верха вакуумной колонны поддерживают в пределах 15-18 мм рт.ст.; окисление ведут в присутствии пластифицирующей добавки в количестве 5-15% вес. от веса сырья при температуре 215-230°С в зоне первичной реакции в пленочном режиме с последующим ее понижением. The difference of the proposed method from the known one is that during vacuum distillation of fuel oil, the residual pressure of the top of the vacuum column is maintained within 15-18 mm Hg; oxidation is carried out in the presence of a plasticizing additive in an amount of 5-15% by weight. from the weight of the raw material at a temperature of 215-230 ° C in the primary reaction zone in the film mode with its subsequent decrease.

Поддержание такого технологического параметра как остаточное давление верха вакуумной колонны в пределах 15-18 мм рт.ст. при вакуумной перегонке исходного мазута дает возможность повысить содержание парафино-нафтеновых углеводородов в гудроне до 12-23%, а также увеличить концентрацию смол. Maintaining such a technological parameter as the residual pressure of the top of the vacuum column in the range of 15-18 mm RT.article during vacuum distillation of the source fuel oil makes it possible to increase the content of paraffin-naphthenic hydrocarbons in the tar up to 12-23%, and also to increase the concentration of resins.

Проведение процесса окисления в присутствии пластифицирующей добавки по изобретению, представляющей собой продукт взаимодействия следующих компонентов, взятых в количестве, % масс: The process of oxidation in the presence of a plasticizing additive according to the invention, which is a product of the interaction of the following components, taken in quantity,% mass:

стирол 15,0 - 15,5 styrene 15.0 - 15.5

10%-ный раствор нафтената кобальта в стироле 3,1 - 6,0 10% solution of cobalt naphthenate in styrene 3.1 - 6.0

переокисленный битум - остальное, при температуре 215-230°С в зоне первичной реакции в пленочном режиме с последующим ее понижением позволяет получить наноструктурированный олигомерный битум. peroxidized bitumen - the rest, at a temperature of 215-230 ° C in the primary reaction zone in the film mode with its subsequent decrease, allows one to obtain nanostructured oligomeric bitumen.

Косвенным подтверждением наличия наноструктур в олигомерном битуме является однородность его структуры и цвета, увеличение вязкости, резкое изменение физических параметров (КиШ; Дуктильность; Тхр; и др). An indirect confirmation of the presence of nanostructures in the oligomeric bitumen is the uniformity of its structure and color, an increase in viscosity, a sharp change in physical parameters (KiS; Ductility; Thx; and others).

Олигомерный битум - принципиально новый продукт с новой природой химизма его образования. Олигомерные битумы получаются в процессе окисления тяжелых нефтяных остатков с одновременной полимеризацией мономера до стирололигомерных соединений, образующих полимерные связи с высоко конденсированными петрольно- бензольными и спирто-бензольными смолами и асфальтенами, содержащимися в подготовленном гудроне, на наноуровне, с образованием пространственной поликонденсационной системы из двух или нескольких низкомолекулярных веществ, сшитых коагуляционным каркасом с асфальтеновым комплексом битума. Oligomeric bitumen is a fundamentally new product with a new nature of the chemistry of its formation. Oligomeric bitumens are obtained in the process of oxidation of heavy oil residues with simultaneous polymerization of the monomer to styrene-oligomer compounds, forming polymer bonds with highly condensed petrol-benzene and alcohol-benzene resins and asphaltenes contained in the prepared tar, at the nanoscale, with the formation of spatial polycondensation system of two or more low molecular weight substances crosslinked by a coagulation framework with an asphaltene complex of bitumen.

Для осуществления способа, согласно изобретению, используется описываемая установка для получения олигомерного наноструктурированного битума, которая содержит приемную емкость нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство с вакуумной колонной, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода сырья соединен через буферную емкость с насадочно-тарельчатой окислительной колонной, снабженной патрубками подвода воздуха, один выход которой по линии отвода отходящих газов соединен с системой обработки отходящих газов, а другой - по линии отвода готового битума соединен с емкостью для целевого продукта, при этом окислительная колонна снабжена группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях окислительной колонны, между которыми установлена решетчато-клапанная тарелка, патрубки подвода воздуха в окислительную колонну размещены под тарелками нижней кубовой части окислительной колонны и в зоне первичной реакции непосредственно под решетчато-клапанной тарелкой, к которой также подсоединены патрубок подвода сырья от буферной емкости и патрубок подвода пластифицирующей добавки, необходимой для получения олигомерного битума, причем расположенная над решетчато-клапанной тарелкой зона получения переокисленного битума связана с буферной емкостью возвратной линией подачи потока, к которой также подсоединена линия рецикла на орошение верхней части окислительной колонны через распылитель, выполненный с возможностью создания сплошной пленочной завесы по всему поперечному сечению окислительной колонны. To implement the method according to the invention, the described installation for producing oligomeric nanostructured bitumen is used, which contains a receiving tank of petroleum feedstock connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas treatment system through the exhaust gas exhaust line and the other through the raw material removal line is connected through a buffer tank to a packed-plate oxidizing column equipped with air supply nozzles, one output of which is along the line the exhaust gas outlet is connected to the exhaust gas treatment system, and the other through the exhaust line of the finished bitumen is connected to the tank for the target product, while the oxidizing column is equipped with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation and placed in the middle and lower parts of the oxidizing column between which a lattice-valve plate is installed, the nozzles for supplying air to the oxidation column are placed under the plates of the bottom bottom part of the oxidizing column and in the primary reaction zone directly under the trellis-valve plate, to which also a pipe for supplying raw materials from the buffer tank and a pipe for supplying plasticizing additives necessary for obtaining oligomeric bitumen are connected, and the zone for producing peroxidized bitumen located above the trellis-valve plate is connected to the buffer tank by the return flow line, to which also connects the recycle line for irrigation of the upper part of the oxidation column through a sprayer, made with the possibility of creating a continuous film curtain sys over the entire cross section of the oxidation column.

Снабжение окислительной колонны группами насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, например, состоящих из вертикально ориентированных пластин, повышает эффективность окисления сырья за счет интенсивного взаимодействия образующихся на пластинах пленок сырья с кислородом воздуха (Патент РФ N° 2182922). Providing the oxidizing column with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation, for example, consisting of vertically oriented plates, increases the efficiency of oxidation of raw materials due to the intense interaction of the films of raw materials formed on the plates with atmospheric oxygen (RF Patent N ° 2182922).

Подсоединение патрубка подвода сырья от буферной емкости и патрубка подвода пластифицирующей добавки (стирольно-битумный пластификатор), необходимой для получения олигомерного битума, в зоне первичной реакции непосредственно под решетчато -клапанной тарелкой, куда подсоединен и патрубок подвода воздуха, обеспечивает эффективное смешение этих компонентов в зонах образования наноагрегатных кластеров асфальтенов и реакции радикальной кордионно- ионной олигомеризации. The connection of the raw material supply pipe from the buffer tank and the plasticizing additive supply pipe (styrene-bitumen plasticizer) required to produce oligomeric bitumen in the primary reaction zone directly under the trellis-valve plate, to which the air supply pipe is connected, ensures effective mixing of these components in the zones the formation of nanoaggregate clusters of asphaltenes and the reaction of radical cordion-ion oligomerization.

Наличие возвратной линией подачи потока, связывающей расположенную над решетчато-клапанной тарелкой зону получения переокисленного битума с буферной емкостью, позволяет изменить химический состав поступающего в окислительную колонну сырья с целью повышения концентрации смол и асфальтенов, что обеспечивает повышение качества битума. The presence of a return flow line connecting the zone of production of peroxidized bitumen located above the grating-valve plate to the buffer capacity allows changing the chemical composition of the raw materials entering the oxidation column in order to increase the concentration of resins and asphaltenes, which ensures an increase in the quality of bitumen.

Подсоединение к возвратной линией подачи потока линии рецикла на орошение верхней части окислительной колонны через распылитель, выполненный с возможностью создания сплошной пленочной завесы по всему поперечному сечению окислительной колонны, позволяет осуществить эффективную конденсацию легких масляных фракций и асфальтогенных кислот и растворение их в переокисленном битуме по всему поперечному сечению окислительной колонны. The connection to the return flow line of the recycle line for irrigation of the upper part of the oxidizing column through an atomizer made with the possibility of creating a continuous film curtain over the entire cross-section of the oxidizing column allows for the effective condensation of light oil fractions and asphaltogenic acids and their dissolution in peroxidized bitumen along the entire transverse section of the oxidizing column.

Размещение патрубков подвода воздуха в окислительную колонну под тарелками нижней кубовой части окислительной колонны и в зоне первичной реакции непосредственно под решетчато-клапанной тарелкой позволяет осуществить равномерно распределенный по высоте окислительной колонны подвод кислорода воздуха к сырью, что обеспечивает его эффективное окисление по всему объему олонны. Placing the air inlet pipes in the oxidation column under the plates of the bottom bottoms of the oxidizing column and in the primary reaction zone directly under the trellis-valve plate allows air oxygen to be fed evenly distributed over the height of the oxidation column to ensure its effective oxidation throughout the entire volume of the olon.

Решетчато-клапанная тарелка (по аналогии с ситчато-клапанной) представляет собой решетчатый диск, часть перфораций которого снабжена прямоточными клапанами, что обеспечивает уменьшение гидросопротивления и расширение диапазона устойчивой работы, а также автоматическое распределение жидких и газовых потоков по поперечному сечению окислительной колонны в оптимальных соотношениях, в результате чего повышается эффективность процесса окисления нефтяного сырья. The grating-valve plate (by analogy with the grating-valve) is a grating disk, part of the perforations of which is equipped with direct-flow valves, which provides a decrease in hydraulic resistance and an extension of the range of stable operation, as well as automatic distribution of liquid and gas flows along the cross section of the oxidation column in optimal ratios As a result, the efficiency of the process of oxidation of petroleum feed is increased.

Предлагаемая решетчато-клапанная тарелка установки для получения наноструктурированного олигомерного битума выполнена сдвоенной и содержит два установленных друг над другом перфорированных полотна тарелок, в части отверстий нижнего из которых установлены прямоточные клапаны, при этом прямоточный клапан включает в себя установленный на нижнем полотне тарелки неподвижный клапанный элемент с центральным проходным отверстием и седлом клапана, подвижный запорный элемент осесимметричной формы, выполненный с возможностью перекрытия центрального проходного отверстия при размещении в седле неподвижного клапанного элемента, прикрепленную к неподвижному клапанному элементу обечайку, примыкающую верхним торцом снизу к верхнему полотну тарелки, в центральном отверстии которой размещен шток подвижного запорного элемента, нижний торец которой расположен на расстоянии от верхнего торца неподвижного клапанного элемента, обеспечивающим необходимое перемещение подвижного запорного элемента. The proposed lattice-valve plate of the apparatus for producing nanostructured oligomeric bitumen is doubled and contains two perforated plates of plates installed on top of each other, in the part of the openings of the lower of which are direct-flow valves, while the direct-flow valve includes a fixed valve element mounted on the lower plate of the plate with central bore and valve seat, movable locking element of an axisymmetric shape, configured to overlap neutral bore when placed in the saddle of a fixed valve element attached to a fixed valve element a shell adjacent the upper end face from below to the upper plate plate, in the central hole of which the rod of the movable locking element is located, the lower end of which is located at a distance from the upper end of the stationary valve element, providing the necessary movement of the movable locking element.

Выполнение прямоточного клапана, включающего в себя установленный на нижнем полотне тарелки неподвижный клапанный элемент с центральным проходным отверстием и седлом клапана, подвижный запорный элемент осесимметричной формы, выполненный с возможностью перекрытия центрального проходного отверстия при размещении в седле неподвижного клапанного элемента, прикрепленную к неподвижному клапанному элементу обечайку, примыкающую верхним торцом снизу к верхнему полотну тарелки обечайку, в центральном отверстии которой размещен шток подвижного запорного элемента, обеспечивает при открытии клапана наличие на выходе клапана между седлом и осесимметричным запорным элементом равномерной по окружности кольцевой щели. При течении газожидкостной смеси через такую щель имеет место равномерное ее распределение по окружности, что повышает эффективность проведения тепломассообменных процессов. The execution of a direct-flow valve, including a fixed valve element mounted on the bottom plate of the plate with a central passage hole and a valve seat, a movable axisymmetric locking element, configured to overlap the central passage hole when a stationary valve element is mounted in the saddle, attached to the casing fixed to the fixed valve element adjacent to the upper end from the bottom to the upper plate of the dish is a shell in the central hole of which the rod zhnogo locking member, when opening the valve provides presence outlet valve between the seat and the locking element axisymmetric annular gap of uniform circumferentially. When a gas-liquid mixture flows through such a gap, its uniform distribution around the circumference takes place, which increases the efficiency of heat and mass transfer processes.

Расположение нижнего торца обечайки на расстоянии от верхнего торца неподвижного клапанного элемента, обеспечивающим необходимое перемещение подвижного запорного элемента, позволяет исключить его нежелательные перемещения и обеспечить устойчивую работу клапана и, в итоге, способствует эффективному проведению тепломассобменных процессов. The location of the lower end of the shell at a distance from the upper end of the stationary valve element, which provides the necessary movement of the movable locking element, eliminates its unwanted movements and ensures stable operation of the valve and, as a result, contributes to the efficient conduct of heat and mass transfer processes.

На фиг.1 схематично представлена предлагаемая установка для получения олигомерного наноструктурированного битума, а на фиг.2 - решетчато-клапанная тарелка. Figure 1 schematically shows the proposed installation for producing oligomeric nanostructured bitumen, and figure 2 - lattice-valve plate.

Установка для получения олигомерного наноструктурированного битума содержит приемную емкость 1 нефтяного сырья, соединенную через нагревательное устройство 2 с вакуумной колонной 3, один выход которой по линии 4 отвода отходящих газов соединен с системой 5 обработки отходящих газов, а другой - по линии 6 отвода сырья соединен с буферной емкостью 6. Буферная емкость 6 соединена с насадочно-тарельчатой окислительной колонной 7, которая снабжена группами 8, 9 насадок и тарелок, выполненными с возможностью пленочного окисления, и размещенными в средней и нижней частях окислительной колонны 7, между которыми установлена решетчато-клапанная тарелка 10. Патрубки 11, 12 подвода воздуха в окислительную колонну 7 размещены под тарелками 9 нижней кубовой части окислительной колонны 7 и в зоне первичной реакции непосредственно под решетчато- клапанной тарелкой 10. Один выход окислительной колонны по линии 13 отвода отходящих газов соединен с системой 14 обработки отходящих газов, а другой - по линии 15 отвода готового битума соединен с емкостью 16 для целевого продукта. В зоне первичной реакции непосредственно под решетчато-клапанной тарелкой к окислительной колонне 7 подсоединены патрубок 17 подвода сырья от буферной емкости 6 и патрубок 18 подвода пластифицирующей добавки, необходимой для получения олигомерного битума, при этом расположенная над решетчато-клапанной тарелкой зона получения переокисленного битума связана с буферной емкостью 6 возвратной линией 19 подачи потока, к которой также подсоединена линия 20 рецикла на орошение верхней части окислительной колонны 7 через распылитель 21 , выполненный с возможностью создания сплошной пленочной завесы по всему поперечному сечению окислительной колонны 7. The apparatus for producing oligomeric nanostructured bitumen contains a receiving tank 1 of petroleum feedstock connected through a heating device 2 to a vacuum column 3, one outlet of which is connected via the exhaust gas line 4 to the exhaust gas treatment system 5, and the other is connected to the exhaust gas line 6 with buffer tank 6. Buffer tank 6 is connected to a nozzle-plate oxidizing column 7, which is equipped with groups of 8, 9 nozzles and plates made with the possibility of film oxidation, and placed in the middle and lower parts of the oxidation column 7, between which a lattice-valve plate 10 is installed. Pipes 11, 12 for supplying air to the oxidation column 7 are placed under the plates 9 of the bottom bottoms the oxidizing column 7 and in the primary reaction zone immediately below the trellis valve plate 10. One outlet of the oxidizing column through the exhaust gas exhaust line 13 is connected to the exhaust gas treatment system 14, and the other through the finished bitumen exhaust line 15 is connected to the tank 16 for the target product . In the primary reaction zone, directly under the trellis-valve plate, an oxidation column 7 is connected to a pipe 17 for supplying raw materials from the buffer tank 6 and a pipe 18 for supplying a plasticizing additive necessary to obtain oligomeric bitumen, while the zone for producing peroxidized bitumen located above the trellis-valve plate is connected with buffer capacity 6 return line 19 of the flow, to which is also connected the line 20 of the recycle for irrigation of the upper part of the oxidation column 7 through the sprayer 21, made with the possibility of creating a continuous film curtain over the entire cross section of the oxidation column 7.

Решетчато-клапанная тарелка 10 для получения наноструктур ированного олигомерного битума содержит верхнее перфорированное полотно 22 отверстиями 23, нижнее перфорированное полотно 24 с отверстиями 25. В ряде отверстий 26 нижнего перфорированного полотна 24 установлены прямоточные клапаны. Прямоточный клапан включает в себя установленный на нижнем полотне 24 тарелки неподвижный клапанный элемент 27 с центральным проходным отверстием 28 и седлом 29 клапана, подвижный запорный элемент 30 осесимметричной формы, выполненный с возможностью перекрытия центрального проходного отверстия 28 при размещении в седле 29 неподвижного клапанного элемента. К неподвижному клапанному элементу 27 прикреплена обечайка 31, примыкающая верхним торцом снизу к верхнему полотну 22 тарелки, в центральном отверстии 32 которой размещен шток 33 подвижного запорного элемента. Нижний торец обечайки 31 расположен на расстоянии от верхнего торца неподвижного клапанного элемента 27, обеспечивающем необходимое перемещение подвижного запорного элемента 30. The lattice-valve plate 10 for producing nanostructured oligomeric bitumen contains an upper perforated sheet 22 with openings 23, a lower perforated sheet 24 with openings 25. In a series of openings 26 of the lower perforated sheet 24, there are direct-flow valves. The direct-flow valve includes a fixed valve element 27 mounted on the bottom plate 24 of the plate with a central passageway 28 and a valve seat 29, a movable locking element 30 of an axisymmetric shape configured to overlap the central passageway 28 when a fixed valve element is placed in the saddle 29. A shell 31 is attached to the stationary valve element 27, which is adjacent with its upper end from below to the upper plate 22 of the plate, in the central hole 32 of which is placed the rod 33 of the movable locking element. The lower end of the shell 31 is located at a distance from the upper end of the stationary valve element 27, providing the necessary movement of the movable locking element 30.

Предлагаемый способ получения олигомерного наноструктурированного битума с использованием предлагаемой установки с решетчато-клапанной тарелкой осуществляется следующим образом. The proposed method for producing oligomeric nanostructured bitumen using the proposed installation with trellis-valve plate is as follows.

Сырье для получения битума, например, мазут обычно доставляется в цистернах, откуда при температуре не менее 60°С перекачивается в приемную емкость 1. Затем мазут направляется в нагревательное устройство 2, например, печь, в которой он подогревается до температуры 340-400°С, откуда поступает в вакуумную колонну 3, где подвергается вакуумной перегонке при остаточном давлении верха вакуумной колонны 15-18 мм рт.ст. Для создания вакуума применяют двухступенчатый вакуумный гидроциркуляционный агрегат, способный создать в колоннах остаточное давление в пределах 15-18 мм рт. ст., что повышает ИТК сырья до 490-520 °С, а это, в свою очередь, позволяет осуществить необходимый отбор фракций на уровне от

°С до Т_{к к}. 490-510 °С. Глубокий уровень отбора газойлевых фракций поддерживается за счет уменьшения парциального давления паров жидкости путем использования механизма пленочного испарения тяжелых нефтяных остатков в вакуумной колонне. Отходящие газы по линии 4 отвода отходящих газов удаляются сверху вакуумной колонны 3 в систему обработки отходящих газов по известным для подобного рода устройств способам, а полученный гудрон отводится из куба колонны в буферную емкость 6. Raw materials for bitumen, for example, fuel oil is usually delivered in tanks, from where at a temperature of at least 60 ° C it is pumped to a receiving tank 1. Then the fuel oil is sent to a heating device 2, for example, a furnace in which it is heated to a temperature of 340-400 ° C from where it enters the vacuum column 3, where it is subjected to vacuum distillation at a residual pressure of the top of the vacuum columns 15-18 mm Hg To create a vacuum, a two-stage vacuum hydrocirculation unit is used, capable of creating a residual pressure in the columns within 15-18 mm Hg. Art., which increases the ITC of raw materials to 490-520 ° C, and this, in turn, allows for the necessary selection of fractions at a level of

° C to T _{to to} . 490-510 ° C. A deep selection of gas oil fractions is maintained by reducing the partial pressure of liquid vapor by using the mechanism of film evaporation of heavy oil residues in a vacuum column. The exhaust gases from the exhaust gas exhaust line 4 are removed from the top of the vacuum column 3 to the exhaust gas treatment system using methods known for such devices, and the resulting tar is discharged from the bottom of the column into the buffer tank 6.

Отобранный из куба колонны гудрон содержит: The tar selected from the cube of the column contains:

Парафино-нафтеновые углеводороды - 11,7 - 18,6% Paraffin-naphthenic hydrocarbons - 11.7 - 18.6%

Твердые парафины - не более 2% Paraffin wax - not more than 2%

Смолы - 31,0 - 33,0% Resins - 31.0 - 33.0%

Асфальтены - 8,1 - 10,3% Asphaltenes - 8.1 - 10.3%

В буферной емкости 6 его смешивают с 10-30% битумного компаунда, поступившего из насадочно-тарельчатой окислительной колонны 7. In the buffer tank 6, it is mixed with 10-30% of the bitumen compound received from the packed-plate oxidizing column 7.

Подготовленное таким образом сырье с температурой не ниже 170°С подают в среднюю часть насадочно-тарельчатой окислительной колонны 7 под решетчато- клапанную тарелку 10. Raw materials thus prepared with a temperature not lower than 170 ° C are fed into the middle part of the packed-plate oxidizing column 7 under the trellis-valve plate 10.

Одновременно с сырьем в среднюю часть насадочно-тарельчатой окислительной колонны 7 под решетчато-клапанную тарелку 10 подают пластифицирующую добавку в количестве 5-15% от веса подаваемого сырья, а в нижнюю и среднюю часть насадочно-тарельчатой окислительной колонны 7 - воздушную массу в объеме > 160 м³ / т подаваемого сырья, соответственно, по патрубкам 1 1 , 12 подвода воздуха в окислительную колонну. Simultaneously with the raw material, a plasticizing additive in the amount of 5-15% by weight of the feed material is supplied to the middle part of the packed-plate oxidizing column 7 under the trellis-valve plate 10, and the air mass in the volume of the lower and middle part of the packed-plate oxidizing column 7 is supplied> 160 m ³ / t of feedstock, respectively, through pipes 1 1, 12 of air supply to the oxidation column.

Пластифицирующая добавка представляет собой продукт взаимодействия 15,0%) мае. стирола, 4,0% мае. пероксида циклогексанона, 6,0% мае. 10%-ного раствора нафтената кобальта в стироле и 75,0% мае. переокисленного битума. The plasticizing additive is a reaction product of 15.0%) May. styrene, 4.0% in May. cyclohexanone peroxide, 6.0% May. 10% solution of cobalt naphthenate in styrene and 75.0% in May. peroxidized bitumen.

Под воздействием кислорода воздуха происходит реакция окисления. Температура реакции в зоне первичного окисления достигает 215-240°С, время нахождения реагентов в зоне реакции 8-15 мин. За счет внутреннего устройства насадочно-тарельчатой окислительной колонны 7 реакция окисления происходит в пленочном режиме, что увеличивает скорость реакции окисления с максимальным использованием кислорода воздуха. Under the influence of atmospheric oxygen, an oxidation reaction occurs. The reaction temperature in the primary oxidation zone reaches 215-240 ° C, the residence time of the reactants in the reaction zone is 8-15 minutes. Due to the internal structure of the packed-plate oxidizing column 7, the oxidation reaction occurs in the film mode, which increases the rate of the oxidation reaction with the maximum use of atmospheric oxygen.

За счет высокой скорости реакции и небольшого времени пребывания в зоне реакции идет образование наноагрегатных кластеров асфальтенов с размером не более 40-100 нм по всему объему продукта. Due to the high reaction rate and short residence time in the reaction zone, the formation of nanoaggregate clusters of asphaltenes with a size of not more than 40-100 nm throughout the entire volume of the product.

Образующиеся в результате окисления тяжелых нефтяных остатков кислородом воздуха битумные наноагрегатные кластеры асфальтенов взаимодействуют с пластифицирующей добавкой, при этом происходит сшивание отдельных сеток кластерных наноагрегатов в более крупную сеть, т.е. олигомерные соединения добавки связывают отдельные кластерные наноструктурированные решетки в более крупные агрегативные наносоединения, в результате чего образуется наноагрегативная объемная или наноструктурированная структура, придающая битуму новые полезные свойства полимерного характера. Bitumen nano-aggregate clusters of asphaltenes formed as a result of oxidation of heavy oil residues by atmospheric oxygen interact with a plasticizing additive, and individual networks of cluster nano-aggregates are stitched together into a larger network, i.e. oligomeric compounds of the additive bind individual cluster nanostructured lattices into larger aggregative nanocompounds, resulting in the formation of a nanoaggregate bulk or nanostructured structure, giving bitumen new beneficial polymer properties.

С целью поддержания различных скоростей реакции реакционная часть реактора условно разделена решетчато-клапанной тарелкой 10 на две, сообщающиеся между собой, части. За счет работы этой тарелки 10 происходит компаундирование продуктов окисления и олигомеризации между зонами как в одну, так и в другую сторону и перераспределение потоков воздуха по зонам реактора окисления. При этом в средней зоне получают переокисленный битум, а в нижней зоне - олигомерный битум. In order to maintain different reaction rates, the reaction part of the reactor is conditionally divided by the trellised-valve plate 10 into two parts communicating with each other. Due to the operation of this plate 10, compounding of the products of oxidation and oligomerization between the zones both in one direction and in the other direction occurs and the redistribution of air flows over the zones of the oxidation reactor. At the same time, in the middle zone, peroxidized bitumen is obtained, and in the lower zone, oligomeric bitumen.

При малых нагрузках по газу (воздуху) тарелка работает как обычная ситчатая. Воздух снизу проходит только через отверстия 23, 25 верхнего 22 и нижнего 24 полотен тарелки, контактирует с находящейся на них жидкостью, при этом происходит реакция окисления сырья. Прямоточный клапан закрыт, подвижный запорный элемент 30 расположен на седле 29 клапана и перекрывает центральное проходное отверстие 28 неподвижного клапанного элемента. With small loads of gas (air), the plate works like a regular sieve. The bottom air passes only through the openings 23, 25 of the upper 22 and lower 24 plates of the plate, in contact with the liquid located on them, and the reaction of oxidation of the raw material occurs. The direct-flow valve is closed, the movable locking element 30 is located on the valve seat 29 and overlaps the central passage opening 28 of the fixed valve element.

При увеличении нагрузки прямоточный клапан открывается и воздух, помимо отверстий 25, поступает в находящуюся на нижнем полотне 24 жидкость через этот клапан. При этом под напором воздуха подвижный запорный элемент 30 отрывается от седла 29 клапана и открывает центральное проходное отверстие 28 неподвижного клапанного элемента. Воздух через равномерную по окружности кольцевую щель между седлом 29 клапана и подвижным запорным элементом 30 равномерным по окружности потоком поступает в находящуюся на нижнем полотне 24 жидкость, контактирует с ней, осуществляя реакцию окисления. Осевое перемещение подвижного запорного элемента 30 может происходить от седла 29 клапана до нижнего торца обечайки 31. When the load increases, the direct-flow valve opens and air, in addition to the holes 25, enters the liquid located on the lower web 24 through this valve. In this case, under the pressure of the air, the movable locking element 30 is detached from the valve seat 29 and opens the central passage opening 28 of the stationary valve element. Air through an evenly circumferential slit between the valve seat 29 and the movable locking element 30 flows uniformly around the circumference into the liquid located on the lower web 24 and contacts it, thereby carrying out an oxidation reaction. Axial movement movable locking element 30 may occur from the valve seat 29 to the lower end of the shell 31.

Температурные режимы обеих частей колонны поддерживают путем включения в процесс охлаждающих контуров (не показаны), а также системой орошения верхней части колонны 7 через распылитель 21 , который создает сплошную пленочную завесу по всему поперечному сечению окислительной колонны 7, что позволяет осуществить эффективную конденсацию легких масляных фракций и асфальтогенных кислот и растворение их в в жидких продуктах реакции по всему поперечному сечению окислительной колонны. Это ведет к уменьшению размеров наноагрегативных соединений асфальтенов, которые равномерно распределяются по всему объему реактора. The temperature conditions of both parts of the column are maintained by incorporating cooling circuits (not shown) into the process, as well as by an irrigation system of the upper part of the column 7 through an atomizer 21, which creates a continuous film curtain over the entire cross section of the oxidizing column 7, which allows efficient condensation of light oil fractions and asphaltic acids and dissolving them in liquid reaction products along the entire cross section of the oxidation column. This leads to a decrease in the size of nano-aggregate compounds of asphaltenes, which are evenly distributed throughout the reactor volume.

Полученный олигомерный битум поступает в нижнюю (кубовую) часть реактора, откуда его откачивают по линии 15 отвода готового битума в емкость 16 для целевого продукта, а отходящие газы удаляются по линии 13 отвода отходящих газов сверху окислительной колонны 7 в систему 14 обработки отходящих газов по известным для подобного рода устройств способам. The obtained oligomeric bitumen enters the lower (still bottom) part of the reactor, from where it is pumped through the exhaust gas discharge line 15 to the tank 16 for the target product, and the exhaust gases are removed via the exhaust gas exhaust line 13 from above the oxidation column 7 to the exhaust gas treatment system 14 according to known for devices of this kind, methods.

Показатели качества полученного битума различных марок при КиШ < 56 приведены в таблице. The quality indicators of the obtained bitumen of various grades at KSh <56 are given in the table.

Таблица Table

Как следует из представленных данных, предлагаемая установка обеспечивает получение олигомерного наноструктурированного битума с повышенными качественными характеристиками, а именно, обладает улучшенными адгезионными и когезионными свойствами, имеет широкий интервал пластичности и более низкую температуру хрупкости, что достигается за счет повышения эффективности процесса окисления нефтяного сырья и качества поступающего на окисление сырья. As follows from the data presented, the proposed installation provides oligomeric nanostructured bitumen with improved quality characteristics, namely, it has improved adhesive and cohesive properties, has a wide plasticity range and lower brittleness temperature, which is achieved by increasing the efficiency of the process of oxidation of petroleum feedstocks and the quality of feedstocks.

Улучшенные адгезионные свойства олигомерного битума - это адгезия синтетического клея, где в качестве элементов сцепления с минеральным веществом выступает вся масса, вся внутренняя структура битума, его когезионная природа, состоящая из цепочек наноструктурированных кластеров асфальтенов, соединенных олигомерными связями. The improved adhesive properties of oligomeric bitumen is the adhesion of synthetic glue, where the whole mass, the entire internal structure of bitumen, its cohesive nature, consisting of chains of nanostructured clusters of asphaltenes connected by oligomeric bonds, act as elements of adhesion to a mineral substance.

Claims

Claim

1. A method of producing oligomeric nanostructured bitumen based on the film technology for the oxidation of heavy oil residues, which consists in the preparation of raw materials by vacuum distillation of fuel oil in a vacuum column with a residual pressure of the top of the column 15-18 mm Hg to obtain a tar with a content of paraffin-naphthenic hydrocarbons of 12-23% vol., the resulting tar is fed into a buffer tank and mixed with 10-30% of the bitumen compound from the oxidation reactor, the prepared raw material is fed into the middle part of the oxidation reactor under a trellised valve plate with 5–15% of the weight of the raw material is simultaneously fed into the middle part of the oxidizing reactor under the trellis-valve plate of plasticizing additive, and at the same time, air mass is fed into the middle and lower part of the oxidizing reactor volume> 160 m ³ / t of feedstock, while the oxidation is carried out at a temperature in the primary oxidation zone of 215-230 ° C in film mode, followed by its reduction to obtain oligomeric bitumen and the resulting finished product is removed from the bottom of the reactor.

2. Plasticizing additive for oligomeric nanostructured bitumen representing a product of the interaction of the following components, taken in quantity,% mass:

styrene 15.0 - 15.5 cyclohexanone peroxide 2.4 - 4.0

10% solution of cobalt naphthenate in styrene 3.1 - 6.0 peroxidized bitumen - the rest.

3. Installation for implementing a method for producing oligomeric nanostructured bitumen based on a film technology for the oxidation of heavy oil residues, containing a receiving tank of oil raw materials connected through a heating device to a vacuum column, one outlet of which is connected to the exhaust gas processing system through the exhaust gas exhaust line, and the other - through the line of raw material removal is connected through a buffer tank with a nozzle-plate oxidizing column equipped with air supply pipes, one output of which the second one is connected to the exhaust gas treatment system along the exhaust gas exhaust line, and the other, along the finished bitumen exhaust line, is connected to the container for the target product, while the oxidizing column is equipped with groups of nozzles and plates made with the possibility of film oxidation and placed in the middle and the lower parts of the oxidation column, between which a lattice-valve plate is installed, the air supply pipes to the oxidation column are placed under the plates of the bottom bottoms of the oxidation column and in the primary reaction zone directly under the lattice-valve plate, to which the raw material supply pipe from the buffer tank is also connected a nozzle for supplying a plasticizing additive necessary to obtain oligomeric bitumen, and the zone of obtaining peroxidized located above the lattice-valve plate bitumen is connected with the buffer tank by a return flow line, to which a recycle line for irrigation of the upper part of the oxidizing column through a sprayer is also connected, which is capable of creating a continuous film curtain over the entire cross section of the oxidizing column.

4. The lattice-valve plate of the apparatus for producing nanostructured oligomeric bitumen, made double and containing two perforated plates of plates mounted on top of each other, in the part of the openings of the lower of which direct-flow valves are installed, while the direct-flow valve includes a fixed valve installed on the lower plate of the plate an element with a central bore and a valve seat, a movable locking element of an axisymmetric shape, configured to overlap the central of a passage through hole when placing a fixed valve element in the saddle, a shell attached to the fixed valve element, with its upper end facing down from the top of the plate, in the central opening of which is a rod of a movable locking element, the lower end of which is located at a distance from the upper end of the fixed valve element, providing the necessary movement of the movable locking element.