Способ получения битума

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем окисления сьфья на основе сланцевой смолы кислородом воздуха при нагревании, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы и дхраны окружающей среды, в качестве сырья используют смесь предварительно окисленной до температуры размягчения 20-30 С сланцевой смолы и обезвоженной и отбензиненной смолы пиролиза бытовых отходов при следующем соотношении компонентов, мае.%: Окисленная сланцевая 10-30 смола Обезвоженная и отбензиненная смола пиролиза 70-90 бытовых отходов и окисление проводят при 150-160С.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПУБЛИК (1% Ш) 3(Я) С 10 С 3/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»»»ТОРС»ОММ 1»»ДИТЮ»СТВО

„;1 "те ;„

»»Ъй» »Ф» . » а »» - » р -„1 (21) 3567611/23-04 (22) 03.01,83 (46) 15.06.84. Бюл. Ф 22 (72) С.А. Апостолов, И.К. Матвеев, А.А. Жуков, В.А. Захаров, П.В»Шпильфогель, Г.M. Алексеев, Г.А.Тимофеев, И.В. Филиппов, В.Н. Петров,З.В.Войдель и Е.Н. Ополченная (71) Северо-западный заочный политехнический институт и Ленинградский завод механизированной переработки бытовых отходов (53) 665.637.8(088.8) (56) 1. Чек И.А. Сланцевый битум.

Таллин, 1959, с. 23.

2. Патент Великооритании

В 2087921, кл. С 5 Е, опублик. 1982.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 863616, кл. С 10 С 3/04, 1979 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем окисления сырья на основе сланцевой смолы кислородом воздуха при нагревании, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы и охраны окружающей среды, в качестве сырья используют смесь предварительно окисленной до температуры размягчения 20"30 С сланцевой о смолы и обезвоженной и отбенэиненной смолы пиролиза бытовых отходов при следующем соотношении компонентов, мас.Е:

Окисленная сланцевая смола 10-30

Обезноженная и отбензиненная смола пиролиза бытовь1х отходов 70-90 и окисление проводят при 150-160 С. о

1097642

Изобретение относится к производству окисленных дорожных битумов и может быть использовано в промышленности, связанной с переработкой бытовых отходов. 5

Известен способ получения битума из смолы термической переработки горючих сланцев f1) .

Получаемый по этому способу битум характеризуется малой теплостойкостью 10 и морозостойкостью.

Известен также способ получения битума из масла пиролиза мусора (2) .

Однако такой битум нельзя исполь1 зовать как дорожный битум, так как он не обладает свойствами, необходимыми для дорожного битума. Например, температура застывания смолы пиролио за, выкипающей выше 230 С, составляет лишь 6 С. Этот показатель исключа- 20 ет возможность использования такой смолы в качестве битума.

Наиболее близким к изобретению является способ получения битума путем окисления обесфеноленной сланцевой смолы кислородом воздуха при нагревании P3) .

Недостатком известного способа является использование дорогой сланцевой смолы, ресурсы которой ограни- 30 чены. В настоящее время смолу пиролиза бытовых отходов сжигают, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Цель изобретения — расширение сырьевой базы и охрана окружающей среды.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения би- 40 тума путем окисления кислородом воздуха при 150-160 С смеси предвари0 тельно окисленной до температуры размягчения 20-30 С сланцевой смолы и обезвоженной и отбензиненной смо- 45 лы пиролиза бытовых отходов при следующем соотношении компонентов, мас. :

Окисленная сланцевая смола 10-30

Обезвоженная и отбенэиненная смола пиролиза бытовых отходов 70-90

Способ заключается в следующем.

Обезвоженную и отбензиненную часть смолы пиролиэа бытовых отходов нагревают до 150-160 С и подают в

О окислительную колонну. Сюда же нводят предварительно приготовленный ком плексообразователь — окисленную сланцевую смолу. Окисление сланцевой смолы производят воздухом в той же либо о другой колонне при 180-220 С до получения продукта с температурой размягчения 20-30 С по К и Ш. Комплексо0 образователь вводят в количестве

10-30 мас. .

При окислении непосредственно смолы чиролиза бытовых отходов по известной технологии, используемой для получения битумов из нефтяных гудронов и сланцевой смолы, наблюдается интенсивное образование карбоидов.

Поэтому независимо от температуры окисления (100-250 С) и расхода воздуха (50-300 ч ) получается не битум, а суспензия карбоидов в масляной части смолы. Причина этого явления определяется специфическим химическим составом смолы, проявляющимся в большой растворяющей силе дисперсионной среды, что затрудняет образование дисперсной фазы при окислении. Окисление смол и асфальтенов, находящихся в состоянии истинного раствора, сопровождается их превращением в карбоиды. Добавляемая в сырье окисленная сланцевая смола обеспечивает формирование дисперсной фазы из смол и асфальтенов уже на ранних стадиях окисления, что способствует их сохранению и накоплению при получении битума. Такой эффект проявляется уже при добавке 10% окисленной сланцевой смолы и с увеличением ее количества возрастает до концентрации смолы около 30 .. При большем количестве сланцевой смолы наблюжается уменьшение пенетрации и стабильности битума.

Окисление смолы пиролиза бытовых отходов в смеси с окисленной сланцевой смолой производят при 150-160 С и объемной скорости воздуха 100-300 ч до получения битума. Активное окисление смолы начинается при 150 С, а при большей температуре наблюдается образование карбоидов.

Используемая в предлагаемом спосо бе суммарная смола, получающаяся при пиролизе бытовых отходов, содержит около 25-30 мас. воды, которая не может быть отделена обычными методами (например, отстоем). Кроме того, в ней содержится 20-25 мас. легких о фракций, выкипающих до 230 С. Поэтому

1097642 непосредственно ее нельзя использовать для производства битумов °

Смола имеет следующую характеристику:

Плотность при 20 С, кг/м

Содержание воды, мас.

Содержание золы, мас.%

Содержание механических примесей, мас.%

Температура вспышки (для безводной смолы)

Содержание групповых компонентов, мас. . (на безводную часть) масла (+бензин) 990

25-30

0,07-0, 1

2,8-3,1

56,5

25,3

15,6

2,6 смолы асфальтены карбоиды

105-110

200

40,7

35,5

20,1

3,7 масла смолы асфальтены карбоиды

Для производства битумов используют тяжелую часть такой смолы, полу чаемую после ее обезвоживания и отделения бензиновой фракции. Характеристика смолы следующая:

Плотность при 20 С, кг/м 995-1000

Содержание эолы, мас. О, 1-0, 15

Содержание механических примесей, мас. 3,0-3,8

Температура

0 вспышки, С

Температура застывания, С о

6-8

Молекулярная масса

Содержание элементов, мас. углерод 75,80 водород 9,55 сера 0,26 азот+кислород 14,39

Содержание групповых компонентов, мас.

Больше 250

Из приведенных в табл. 1 данных следует, что битумы с использованием смолы пиролиза бытовых отходов удовлетворяют требованиям на дорожные нефтяные битумы и превосходят их по эластичности, теплостойкости, стабильности, температуре хрупкости и адгезионным свойствам.

Температурный интервал окисления

150-160 С определяется свойствами

О

5 О дисперсной системы окисляемого продукта, а именно его способностью окисляться в битум без образования нерастворимых веществ.

В табл. 2 приведены данные по содержанию в битумах с температурой размягчения 50-53 С нерастворимых о веществ в зависимости от количества введенной сланцевой смолы, окисленДля предотвращения карбоидообразования добавляют в сырье 10-ЗОБ сланцевой смолы (технический продукт по ГОСТ 4806-79), предварительно

5 окисленной обычным способом (температура 180-200 С, объемная скорость воздуха 20-30 ч ) до температуры размягчения 20-30 С.

Характеристики окисленной сланцевой смолы:

Температура размягчения по К и Ш, С 20-30

Глубина проникновения о иглы при 25 С, мм 0,1

Плотность при 20 С, кг/мз о

1005-1010

Содержание групповых компонентов, мас.% масла 49-46 смолы 30-28 асфальтенов 21-26

Пример. Отбензиненную и обезвоженную смолу пиролиза бытовых отходов в количестве 2 кг загружают в окислительный аппарат. Добавляют

0,3 кг предварительно окисленной при о

180 С ч объемной скорости воздуха

150 ч сланцевой смолы, имеющей температуру размягчения 23 С. Окислио тельный аппарат нагревают до 160 С, после чего продувают воздух с объемной скоростью 150 ч в течение 16 ч.

Характеристика полученного битума приведена в табл. 1.

1097642

Таблица 1

Требования ГОСТа

22245-71 на битум БНД 130/200

Показатели битума из смолы пиролиза

НБО

Показатели

Не менее 131-200

Не менее 35

Не менее 39

171

36

25

Не менее 65

Не выше -18

-21

Не ниже 220

230

Выдержка по контрольному образцу 1.

Выдержка по контрольному образцу 2

Не более 7

1,5

+1+ -1

+1, 5

Индекс пенетрации

0,23

Не. более 0,2 ной до температуры размягчения 26 С о пе-. К. и Ш. .В табл. 3 показано влияние добавки окисленной сланцевой смолы на скорость формирования битума (темперао тура размягчении 50-53 С), Совместный анализ данных табл. 2 и 3 показывает, что при содержании в смоле пиролиза бытовых отходов окисЛенной сланцевой смолы менее 10

10 мас.X наблюдается образование нерастворимых веществ в битуме даже при 120 С. При концентрации добаво ки более 10 мас.7 образование нерастворимых веществ происходит лишь при 15 температуре выше 160 С ° В то же врео мя при температуре ниже 150 С резко о возрастает время окисления. Увеличение концентрации окисленной сланцевой смолы выше 30 мас.7 сопровож- 20 дается увеличением времени окисления и удорожанием битума. Оптимальные

Глубина проникновения о иглы, ммх0,1, при С

Температура размягчения по К и Ш, С о

Растяжимость, см, при С о

Температура хрупкости, С

Температура вспышки, С

Сцепление с мрамором

Изменение температуры размягчения после прогрева, оС

Содержание водорастворимых соединений, мас,Е условия: температура окисления

150-160 С и добавка сланцевой смолы

10-30 мас.X.

Для определения возможности использования битумов в дорожном строительстве проведены их испытания в асфальтобетонных смесях, приготовленных по ГОСТ 9128-76 (марка 1,тип Г).

Результаты этих испытаний приведены в табл. 4.

Приведенные н табл. 4 данные свидетельствуют о возможности применения битумов, получаемых по предлагаемому способу, в дорожном строительстве.

Использование предлагаемого способа получения битумов обеспечивает экономию жидкого топлива и способствует уменьшению дефецита в битумных материалах, а также охране окружающей среды.

1097642

Т а б л и ц а 2

Содержание нерастворимых веществ мас.Х, при температуре окисления, С

Ь

150 160

180

120

7,6

8,8

19,6

4,6

4,0

3,8

9,9

3,8

3,9

3,9

6 8

3,8

4,1

4,9

3,8

3,7

3,7

4,6

Таблица 3

Время окисления до битума с температуо рой размягчения 50-53 С, ч, при температуре, С о

120

150

t0

20

30

58

2.1

Таблица 4

Показатели

1 ° 5-3 ° 5

2В7

0,4

0,5

26 7

18,3

14

0,9

0,9

Содержание окисленной сланцевой смолы, мас .Х

Содержание окисленной сланцевой смолы, мас.Х

Водонасыщение, Х по объему, для асфальтобетонов типа Г марка 1

Набухание, Х, не более

Предел прочности при сжатии кг/см не меЭ Ф

0 нее, при температуре, С

Коэффициент водостойкости, не менее

Требования ГОСТ 9128-76 для марки 1 тип Г

Битумы, полученные с использованием смолы пиролиза бытовых отходов

1097642

Продолжение табл. 4

1 I

Требезания ГОСТ 9138-76 два марки 1 тип Г иохювбтели

0,8

0,6

Выдерживают

Выдерживают

Составитель Е. Горлов

Техред Л.Микеш Корректор В. Бутяга

Редактор Т. Веселова

Закаэ 4144/22

Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП " патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Коэффициент водонасыщения при длительном водонасыщении, не менее

Сцепление битума с минеральной частью

Битумы, полученные с испольэованнем смолы пиролиза бытовых отходов