Способ получения битума

 

Изобретение относится к способам получения битума и может быть использовано в дорожной,нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, а также в отрасли строительных материалов. Для достижения упрощения продесса крекинг-остаток подвергают окислению кислородом воздуха в присутствии ортофосфорной кислоты. Продесс окисления заканчивают при достижении температуры размягчения делевого продукта 0,54-0,88 от заданной величины, затем битум охлаждают до 120-150 С и вводят в него при перемешивании 0,5- 2,5 мас.% ортофосфорной кислоты. В результате сокращается время окисления сырья в 2 раза, упрощается аппаратурное оформление процесса. 4 табл. с сл ю со со ffi

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (5D 4 С 10 С 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3877111/23-04 (22) 04. 04. 85 (46) 28.02.87. Бюл. № 8 (71) Саратовский филиал Государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института (72) И.Г.Сорокин и Л.И.Бахтина (53) 665.637.88(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 201955, кл. С 10 С 3/04, 1965.

Авторское свидетельство СССР

¹ 446532, кл. С 10 С 3/04, 1972.

Розенталь Д.А., Кудрявцева И.Н. и др. Изменение свойств битума при окислении с добавкой ортофосфорной кислоты. Сб. Исследования в области .химии.и технологии продуктов переработки горючих ископаемых. Л., 1975, с. 3-4. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА (57) Изобретение относится к способам получения битума и может быть использовано в дорожной,нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, а также в отрасли строительных материалов.

Для достижения упрощения процесса крекинг-остаток подвергают окислению кислородом воздуха в присутствии ортофосфорной кислоты. Процесс окисления заканчивают при достижении температуры размягчения целевого продукта

0,54-0,88 от заданной величины, затем битум охлаждают до 120-150 С и ввоо дят в него при перемешивании 0,5-

2,5 мас.X ортофосфорной кислоты. В результате сокращается время окисления сырья в 2 раза, упрощается аппаратурное оформление процесса. 4 табл.

t 1293196 2

Изобретение относится к способам мостабилиэации бит получения битума и может быть исполь- пературы размягчен зовано в дорожной, нефтеперерабатыва- требуется 2,5 мас. ющей отраслях, а также в отрасли исходной температу строительных материалов. крекинг-остатка 46

Цель изобретения — упрощение тех- 1 мас ° % добавки нологии процесса. Таким образом, Пример. Для получения биту- вом ортофосфорной ма, используют остаток термического лах 0,5-2,5 мас.% крекинга, имеющий следующие характе- 10 того, что изменени ристики. мягчения, после пр

Условная вязкость при в течение 5 ч, буд о 5 (Byes ) 7 заданным техническ

Температура размягчения При добавлении кис по кольцу и шару, С 10 15 (табл. 1, опыт 4)

Температура .размягчения зультат достигнут по кольцу и шару после пример, добавление прогрева при 160 С в тео понижает изменение о о чение 5 ч, С 18, мягчения до 7 С, ч

Температура вспышки в от- требования к марка крытом тигле, С 170 /300 и БНД-130/200

Указанный крекинг-остаток окисля для марок битума Б ют в пилотной установке колонного 60/90 и БНД-40/60, типа при 250 С и расходе воздуха метр не должен пре

180 л/ч на 1 кг сырья. 25 22245 — 76) .

Окисление проводят до температуры - Добавление же к размягчения 31, 32, 33, 5 и 46 С. В 2,5 мас.% нецелесо полученные продукты при 140 С при заданный техническ перемешивании вводят ортофосфорную кислоту в количестве 0,3-2,5 мас.X. 30

Данные представлены в табл. 1. После личении темп Ра УР о проведения опытов вновь определяют прогрева 6 С, для температуру размягчения.

90/130 — БНД-40/60

Продукт, полученный после введе личение равно нулю ния добавки, подвергают искусствен- При этом, при в

35 ному тепловому старению путем проокисленный крекинг грева его в тонком слое при 160 С форнои кислоты тем в течение 5 ч. Разность между темпе- мЯгчениЯ Увеличива ратурами размягчения после прогрева и до прогрева характеризует устой- 40 чивость битума к старению. пературой размягче

При этом согласно требований опыт 1) добавлять

ГОСТ 22245-76 увеличение температуры лоту в количестве размягчения после прогрева, в завито температура раз симости от марки битума не должно

1 45 го продукта увелич быть более 8-6 С. без обычного окисл

55

Как следует иэ табл. 1, увеличение температуры размягчения после прогрева зависит от количества вводимой добавки и глубины предварительного окисления крекинг-остатка.

Причем, чем больше глубина предварительного окисления, тем меньшее количество добавки требуется, чтобы сократить изменение температуры размягчения после прогрева, или повысить стабильность битума. Так, при исходной температуре размягчения крекинг-остатка 31 С для полной тер- ума (прирост темия равен нулю)

% добавки, а при ре размягчения о

С всего лишь варьируя количесткислоты в предеможно достигнуть е температуры разогрева при 160 С ет удовлетворять им требованиям. лоты 0,5 мас.X необходимый ре-, не будет. Так, на0,3 мас.% кислоты температуры раэто удовлетворяет м битума БНД вЂ 2/ но неприемлемо

НД-90/ 130, БНДгде этот паравышать 6 С (ГОСТ ислоты более образно, так как ими требованиями т с большим эапам максимальном увеы размягчения .после марок битум БНДпрактически уве(табл. I опыт 1). ведении в частично

-остаток ортофоспература его разется без дальнейшеродом воздуха. кинг-остаток с темо .Ф ния 31 С (табл, 2, ортофосфорную кис1,5, 2,0, 2,5 мас.%, мягчения получаемоо ивается до 55-57 С ения кислородом воздуха. Если требуется получить био тум с температурой размягчения 57 С, то исходный крекинг-остаток достаточно окислить до температуры раэмягче0 ния 31 С (что составляет 0,54 от требуемого) и добавить 2 мас.% ортофосфорной кислоты.

Если исходный крекинг-остаток имео ет, температуру размягчения 46 С, то для получения битума с температурой размягчения 52 С-57 С (что соответствует по ГОСТ 22245-76 марке битума

БНД-40/60), достаточно добавить 0,53 12931

1,0 мас.7. ортофосфорной кислоты. При этом, как видно из табл. 2 (опыт 4) отношение температуры размягчения исходного продукта к температуре размягчения конечного продукта (после 5 введения добавки) составляет 0,81—

«0,88.

Из табл. 2 следует, что отношение температуры размягчения исходного продукта к температуре размягчения конечного продукта (после введения добавки) в большей степени зависит от глубины предварительного окисления крекинг-остатка (температура размягчения продукта без добавки) и меньше от процента добавки. При температуре размягчения исходного проо дукта 31 С это отношение составляет

0,54 — 0,56 (для 1,5 — 2,5 мас.% добав— ки). При температуре размягчения исходного продукта 32 С, 33,5оС и 46 С отношение температур размягчения исходного крекинг-остатка к температуре размягчения конечного продукта (после добавки кислоты) составляет соответственно 0,63-0,74 (при введении

0,5-1,5 мас.% добавки), 0,70-0,76 (при введении 0,5-1,5 мас.7 добавки) и 0,81 — 0,88 (при введении 0,3 — 1,0

1,0 мас.% добавки). 30

Таким образом, варьируя глубиной предварительного окисления крекингостатка в пределах от 31 до 46 С темо пература размягчения и количеством вводимой добавки в пределах от 0,3 до 2,5 мас.7. можно сократить время окисления кислородом воздуха, что позволяет повысить производительность установки и уменьшить затраты энергии на обычное окисление.

Сравнение процесса окисления кре— кинг-остатка без добавки и с добавкой ортофосфорной кислоты.

Крекинг-остаток подвергают окислению кислородом воздуха в пилотной установке до температуры размягчения

45 о

37 С. После этого часть продукта ото бирают, охлаждают и в него при 120 при перемешивании вводят 1 мас.7 ортофосфорной кислоты. Температура размягчения полученного таким способом о вяжущего становится 56 С или увеличивается на 51%.

Оставшуюся в реакторе часть продукта продолжают окислять при тех же технологических режимах до температуо ры размягчения также 56 С. Время окиокисления крекинг-остатка до темпео ратуры размягчения 37 С составляет

96 4

360 мин. Время до окисления этого продукта в реакторе до 56 С составо ляет 560 мин.

Выигрыш во времени окисления в первом случае составляет 200 мин или более 35%.Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет увеличить производительность окислительной установки на 357.

В то же время увеличение температуры размягчения после прогрева для этих двух битумов составляет для битума, полученного по предлагаемому способу, 6 С (62 С), а для битума, полученного без добавки Н Р04, 22 С (78 С).

На осуществление предлагаемого способа оказывает влияние также температура, при которой в недоокисленный крекинг-остаток вводят кислоту.

В недоокисленный крекинг-остаток о с температурой размягчения 32 С вводят при перемешивании ортофосфор— ную кислоту в количестве 1,5 мас.%.

Температуру сырья варьируют от 115 до 185 С.

После введения добавки определяют температуру размягчения полученного битума и изменение этой температуры после прогрева в тонком слое при

160 С в течение 5 ч. Полученные рео зультаты представлены в табл. 3.

Как следует из данных, приведенных в табл. 3, повышение температуры размягчения вяжущего при введении в него добавки ортофосфорной кислоты происходит во всем представленном дио апазоне температур. Однако, при 115 С о оно, на 9-127 ниже, чем при 120-150 С, а при 160 — 185 С ниже на 257. Минимальное увеличение температуры размягчения вяжущего после прогрева также происходит при введении добавки о в интервале температур 120-150 С. о

Объясняется это тем, что при 115 С из-за повышенной вязкости продукта не удается эффективное, равномерное распределение добавки при перемешивании, о при температуре более 160 С окисли- тельная способность добавки падает в результате интенсивного испарения ортофосфорной кислоты.

Таким образом, наиболее эффектив- ной температурой введения ортофосфорной кислоты в недоокисленный крекингостаток следует считать температуру

120-150 С.

Проверка стабильности свойств битума, полученнОго по предлагаемому

12931 и обычному способам, проводят также на асфальтобетонных образцах, приготовленных с использованием этих битумов.

За критерий оценки степени измене5 ния свойств битума при старении в асфальтобетоне взяты изменения таких прочностных показателей образцов из этого материала, подвергнутых искус ственному старению, как предел проч- 10 ности на сжатие при 20, 50 и 20 С после водонасыщения (согласно ГОСТ

9128-76).

Перед определением пределов прочности при сжатии часть образцов подвергают искусственному тепловому о старению путем прогрева при 160 С в течение 20 ч ° Результаты испытания приведены в табл. 4.

Как видно из табл. 4 прирост прочности образцов изготовленных из битума, полученного по предлагаемому способу, составляет, после 20 ч прогрева при 160 С, 15-25Х от первона- 25 чального, а прирост прочности образ-:. цов изготовленных из битума без до бавки 44-58Х.

Таблица

Количество вводимой ортофосфорной кислоты, мас.Х

Опыт

Показатели

0 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

31 — — — 55 57 57

50 —, — — 72 67 57

Изменение температуры разо мягчения после прогрева, С 19

17 10 0

32 — 43 48 51

Температура размягчения о продукта после прогрева, С 58

75 66 55

26 — — 18 45

Это подтверждает, что процессы старения битума из крекинг-остатков, полученного обычным окислением идут

1 Температура размягчения о продукта, С

Температура размягчения продукта после прогрева, ОС

2 Температура размягчения о продукта, С

Изменение температуры размягчения после прогрева, ОС

96 6 в 2 раза быстрее, чем битума, полученного по предлагаемому способу.

Использование предлагаемого способа получения битума позволяет также расширить сырьевые ресурсы для производства битумов, эа счет привлечения для этих целей крекинг-остатков, сократить время приготовления битумов, что, в свою очередь, повышает производительность используемого для этих целей оборудования и повысит срок службы материалов и конструкций, в которых использованы битумы, полученные предлагаемым способом.

Формула изобретения

Способ получения битума путем окисления нефтяного сырья кислородом воздуха при повышенной температуре с использованием ортовосфорной кислоты, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве нефтяного сырья используют крекинг-остаток, процесс окисления кислородом воздуха заканчивают при достижении температуры размягчения целевого продукта 0,540,88 от заданной величины, затем битум охлаждают до 120-150 С и вводят в него при перямешивании 0,5-2,5мас.Х на битум ортофосфорной кислоты.

1293196

Продолжение табл.I

Количество вводимой ортофосфорной кислоты, мас.Х

Показатели

Опыт

0 0,3 0,5 1 О, 1,5 2,0 2,5

33,5 — 47,5 48 44

54,5 — 65 49 44 (68 60 62 52

22 — 17,5 1,0 0

46 53 57 52

22 7 5 0

6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8

Таблица2

Показатели

Опыт, 1 Температура размягчения продукта, С 31

55 57 57

0,56 0,54 0,54

32 — 43 48 51

0,74 0,67 0,63

3 Температура размягчения о продукта, С

Температура размягчения о продукта после. прогрева, С

Изменение температуры размягчения после прогрео ва, С

4 Температура размягчения о продукта, С

Температура размягчения о продукта после прогрева, С

Изменение температуры разо мягчения после прогрева, С

5 Изменение температуры размягчения после прогрева, согласно требований ГОСТ

22245-76 для марок битума

БНД 200/300 — БНД 40/60 не более, С о

Отношение температуры размягчения исходного продукта (0X добавки) к температуре размягчения продукта. после введения добавки

Температура размягчения о продукта, С

2 Отношение температуры размягчения исходного продукта (07 добавки) к температуре размягчения продукта после введения добавки

L I T L

9 12931 96

Продолжение табл. 2

Показатели

Опыт

Температура размягчения, о продукта, С

3 Отношение температуры размягчения исходного продукта (0% добавки) к температуре размягчения продукта после введения добавки

0,7 1 0,70 0,76

Температура размягчения

0 продукта, С

46 53 57 52

4 Отношение температуры размягчения исходного продукта (QZ добавки) к температуре размягчения продукта

:> после введения добавКи

0,87 0,81 0,88

Т а б л и и а 3

Температура сырья при введении добавки кислоты, С

Показатели

115 120 132 140 150 162 170 185

50 54 51

56 68 62

Температура размягчения после перегрева, С

58 55 55

Температура размягчения после введения добавки, 0С

Увеличение температуры размягчения после введения добавки, 7.

Увеличение температуры размягчения после проо грева, на С оличество вводимой добавки (ортофосфорой кислоты), мас.Х

33,5 — 47,5 48 44

53 53 47 47 45

65 65 46 46 40

53 54 50 51 54.

0 1 3 4 . 9

1293196

12

Таблица4

После прогрева

До прогрева

Показатели

Без добавки

С добавкой

1% фосфорной кислоБез добавки

С добавкой

1% фосфорной кислоты ты с добавкой, %

36,0 10

33,7.10.

31,2 ° 10

19,2 10 21,0 10 24,0 10

25

20 (водонасы5 щенные) 20,0 10

20 36,0 10

25,0 10 24,0 10

Составитель Н.Королева

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Редактор И. Сегляник

Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 346/27

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предел прочности при .сжатии, Па, при темпео ратурах, С

Прирост прочности с

53 ° 10

33,0 ° 10

Прирост прочности без добавки, %