Способ получения вяжущего

 

Изобретение касается производства вяжущего и асфальтобетонных смесей для использования в дорожном строительстве. Цель - расширение сырьевой базы и упрощение процесса. Последний ведут смешением кислого гудрона при 120-160°С с прямогонным нефтяным гудроном, взятым в количестве 50-100% от массы кислого гудрона, и с нейтрализующей добавкой - известковой мукой, взятой в количестве 30-40% от массы кислого гудрона. При этом прямогонный гудрон делят на две части и к первой, нагретой до 120-160°С, добавляют 25-35% от общей массы кислого гудрона и известковой муки, а затем добавляют остальное количество кислого гудрона и муки. Полученную смесь выдерживают 20-30 мин и затем смешивают в количестве 116,1-211% от массы кислого гудрона с нагретым до 200-250°С минеральным наполнителем, взятым в количестве 1040-1349,2%, от массы кислого гудрона, с последующим перемешиванием 10-20 мин. Эти условия позволяют использовать кислые гудроны с большим содержанием серной и сульфокислоты при совмещении стадий получения вяжущего и асфальтобетона. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

41 A l (19) (И) (g))g C 10 C 3/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

f (21) 4458709/3 1-04 (22) 11.07.88 (46) 07.07,90. Бюл. N 25 (71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) В.И.Антонишин, А.А.Сидорук и Я.P.Äìûòðàõ (53) 665,672 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1096267, кл. С 10 С 3/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N 973590., кл. С 10 С 3/04, 198 1. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУ@ЕГО (57) Изобретение касается производства вяжущего и асфальтобетонных смесей для использования в дорожном строительстве. Цель - расширение сырьевой базы и упрощение процесса. Последний ведут смешением кислого гудрона при .

120-160 С с прямогонным нефтяным гудроном, взятым в количестве 50

Изобретение относится к области получения вяжущего и асфальтобетонных смесей из отходов нефтепереработки - масляных кислых гудронов и может найти применение в .дорожном строительстве.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса и расширение сырьевой базы.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят нейтрализацию кислого гудрона с большим содержанием свободной серной, кислоты и сульфокислот.

Для этого в.мешалку, оборудованную подогревом, закачивают часть (50 мас.Ф) 2

1004 от массы кислого гудрона, и с нейтрализующей добавкой — известняковой мукой, взятой в количестве 30

40 от массы кислого гудрона. При этом прямогонный гудрон делят на две части и к первой, нагретой до 120

160 С, добавляют 25-353 от общей массы кислого гудрона и известняковой муки, а затем добавляют остальное количество кислого гудрона и муки.

Полученную смесь выдерживают 20

30 мин и затем смешивают в количестве 116-2114 от массы кислого гудрона о с нагретым до 200-250 С минеральным наполнителем, взятым в количестве

1040-1349,24 от массы кислого гудрона, с последующим перемешиванием 1020 мин, Эти условия позволяют использовать кислые гудроны с большим со- держанием серной и сульфокислоты при С совмещении .стадий получения вяжущего и асфальтобетона. 4 табл. прямогонного гудрона, предварительно нагретого в подогревателе до 120160 С, включают перемешивающее устройство и насосом. начинают подавать в реактор кислый гудрон, одновременно туда же дозатором подают известняковую муку. Процесс продолжают до тех пор, пока в реактор будет подано

25-35 мас.Ф от общего количества вовлекаемых в процесс кислого гудрона и известняковой муки. Затем в реактор закачивают остальное количество прямогонного гудрона, нагретого до 250280 С. Далее при перемешивании постепенно подают в реактор остальное количество кислого гудрона и известняз 15 ковгй муки. Скорость подачи в реактор кислого гудрона и известняковой муки определяют пенообразованием - при его интенсификации подачу замедляют. Реакционную смесь выдерживают при перемешивании в течение 20-30 мин. При этом происходит полная нейтрализация серной кислоты и сульфокислот и обра,зование солей сульфатов и сульфокислот, реакционной воды и диоксида уг,лерода.

Во второй стадии процесса на нагретый до 200-250 С минеральный материал, используемый для приготовления товарных асфальтобетонных смесей (щебень, песок, активатор), при перемешивании подают нейтрализованную массу, полученную в первой стадии процесса, выдерживают в течение 10

20 мин, В результате нагрева нейтрализованной органической массы происходит разложение солей сульфойислот и самоокисление,органической массы с образованием битумного вяжущего, а в конечном результате асфальтобе1онной смеси.

Выделившийся диоксид серы вступает во взаимодействие с избыточным нейтрализующим агентом (известняковой мукой) и образует сульфит кальция.

Связывание в этом процессе диоксида серы предотвращает загрязнение окружающей среды и необходимость дальней-, шей сложной переработки.

Образующаяся в обеих стадиях процесса продуктовая смесь, состоящая из битумного вяжущего, сульфата и сульфита кальция и минерального материала представляет собой асфальтобетонную . смесь. Битумное вяжущее, образующееся в этом процессе из органической массы кислого гудрона и прямогонного гудрона, соответствует техническим нормам, предъявляемым к дорожному битуму, асфальтобетонная смесь — требованиям для теплой асфальтобетонной смеси.

Пример. По описанному способу проводят переработку трех проб масляных кислых гудронов в битумное вяжущее для асфальтобетона. Образцы готовят смешением различных кислых гудронов, полученных при сернокислотной очистке масел: цилиндрового МП-12, медицинского ХФ-12-16, парфюмерного

И-8А (табл. 1).

В качестве нейтрализующего агента серной кислоты и сульфокислот применяют известняковую муку.

76541

Наполнителем асфальтобетона и теп поносителем для нагрева нейтрализованной массы кислого гудрона и восстановительной добавки служит песоч10

Э но-щебеночная смесь следующего состава, мас.3:

Песок (фракция 0-5 мм) 52,2

Щебень (фракция 5-15 мм) 46,0

Минеральный порошок (известняковая мука) 1,8

Для определения качества полученного вяжущего из охлажденной до температуры 40-50 С асфальтобетонной смеси бензолом экстрагируют битум.

Из экстрактного раствора после фильтрации отгоняют бензол. Остатокбитум сушат до постоянной массы и анализируют, Полученную асфальтобетонную смесь также анализируют.

Результаты нейтрализации кислого гудрона известняковой мукой в среде прямогонного гудрона. сведены в табл.2, а результаты термообработки нейтрализованной массы и получения асфальтобетонной смеси - в табл. 3.

Битумное вяжущее, выделенное из полученных асфальтобетонов, собтветствует техническим требованиям на

30 дорожные битумы жидких марок БНД

200/300 и БНД 130/200. Полученные асфальтобетонные смеси (табл. 4) также удовлетворяют техническим требованиям.

При отклонении от оптимальных пределов технологического режима не обспечивается получение вяжущего, а соответственно, и асфальтобетонной смеси необходимого качества.

При нейтрализации кислого гудрона на первой ступени в прямогонном гудроне, взятом в количестве менее 50>, вследствие понижения температуры затрудняется испарение воды из реакционной смеси, Более 504 прямогонного гудрона в первой ступени нейтрализа. ции вводить нецелесообразно, так как это связано с необходимостью нагрева нейтрализованной смеси до максимально возможной высокой температуры.

50 Последнее достигается нагревом последующей порции IlpRMQIQHHoco гудрона (остальных 50 ь) до 250-280 С. Конечная температура нейтральной реакционной смеси достигает при этом 12555 137 С °

Соотношение вовлекаемых в первую стадию нейтрализации 25-35ь кислого гудрона и 25-35ь известняковой муки

76541 6 стадии получения вяжущего и асфальтобетона, что упрощает технологию процесса.

Таблица 1

Содержание, мас.ь, в образце

1 1

1 2 3

36,1

5,4

59,5

28,0 . 30,3

4,9 6,2

67,1 63,5

28,1

29,4 23,0

324,1 368,5 439,8

30;7 25,7

29,7

5 15 обусловлено условиями процесса нейтрализации.

Качественный дорожный битум получают только при массовом соотношении кислого гудрона и прямогонного гудрона в целом 100:50-100 (табл. 2 и 3).

При количестве прямогонного гудрона в реакционной смеси менее 50ф получают битум, не соответствующий техническим требованиям, предъявляемым к дорожным битумам марок БНД 200/300 и БНД 130/200, так как содержание нерастворимых органических соединений более допустимого, При большем количестве прямогонного гудрона в реакционной смеси образуется вяжущее, недостаточно окисленное.

Количество известняковой муки, используемое при нейтрализации кислого гудрона (30-40ф соответствует полной нейтрализации серной кислоты и сульфокислоты. При перемешивании реакционной смеси полную нейтрализацию кислого гудрона известняковой мукой за- . вершают в течение 20-30 мин.

Для получения вяжущего полученную в первой стадии процесса нейтрализованную массу необходимо нагреть до

200-250 С. При .температуре ниже 200 С вяжущее не получается. При температуре выше 250 С процесс проводить нео целесообразно ввиду повышенных энергозатрат.

Таким образом, в предлагаемом способе вовлекают в производство кислые гудроны с большим содержанием серной кислоты и сульфокислот и совмещают

Компоненты кислого гудрона

Серная кислота

Вода

Органическая часть в том числе сульфокислоты

Общее кислотное число кислого гудрона, мг КОН/г

Кислотное число органической части кислого гудрона, мг KOH/г

35 формула изобретения

Способ получения вяжущего путем смешения кислого гудрона при 120

160 С с органической фазой, взятой в количестве 50-100"ь от массы кисло" го гудрона, и нейтрализующей добавкой, содержащей соединения кальция, последующей нейтрализацией полученной смеси, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса и расширения сырьевой базы, в качестве органической фазы используют прямогонный нефтяной гудрон, в качестве нейтрализующей добав- . ки — известняковую муку, взятую в количестве 30-40 ь от массы кислого гудрона, прямогонный гудрон делят на две равные части, к первой части прямогонного гудрона, нагретого до 120-160 С, добавляют 25-35 мас.Ф от общего количества кислого гудрона и известняковой муки, затем прибавляют вторую часть прямогонного гудрона, нагретую до 250о

280 С, и оставшееся количество кислого гудрона и известняковой муки, по лученный продукт выдерживают,в течение 20-30 мин, затем смешивают в количестве 116,1-2113 от массы кислого гудрона с нагретым до 200-250 С мине.ральным наполнителем, взятым в количестве 1040-1349,2ь от массы кислого гудрона, и перемешивают в течение 1020 мин.

1576541

2 3

100,0

100,0

174,2

166,1

211,0

171,6

38,9

120,9

41,5

122,3

48,9

0,5

5,5

12,9

1,1

230,5

3,0

8,5

16,1

1,2

200,0

3,7 6,6

13,6

1,0

186,5

160

130

120

23

280

270

250

134

137

125

20

166;1

174,2

211,0

171,6

38,9

120,9

41,5

122,3

48,9

3,0

1040,0

3,7

1062,1

0,5

1349,2

542,9

478,4

18,7

1214,2

704,2

620,6

24,4

1560,2

555,0

488,4

18,7

1228,2

Материальный баланс и условия процесса

Взято, мас,1: кислый гудрон прямогонный гудрон известняковая мука (в пересчете на

1004 CaCO )

Всего

Получено, мас.Ф: нейтрализованная . масга в том числе органическая часть сульфат кальция избыточная известняковая мука

-реакционная вода диоксид углерода потери .

Всего

Температура первой порции прямогонного гудрона, С

Температура кислого гудрона и известняковой муки, С

Температура второй поро ции кислого гудрона, С

Конечная температура реакционной смеси, С

Время перемешивания реакционной смеси после смешения компонентов мин

Иатериальный баланс, условия процесса и качество битума

Взято, 4 на кислый гудрон: нейтрализованная масса в том числе органическая часть сульфат кальция избыточная известняковая мука

Иинеральный наполнитель в том числе песок щебень известняковая мука

Всего

Таблица 2

Образец кислого гудрона

100,0 100,0

50,0 60,0

30,5 36,5 40,0

230,5 186,5 200,0

Табли ца 3

Образец кислого гудрона

1 . 2 3

1576541

Материальный баланс, условия процесса и качество битума

Получено, 9; на кислый гудрон: ,асфальтобетон в том числе битум (вяжущее) сульфат кальция избыточная известняковая мука сульфит кальция минеральный наполнитель реакционная вода диоксид серы потери

Всего

Температура нейтрализованной массы, С

Температура минерального о наполнителя, Продолжительность контакта, мин

Глубина проникания иглы при температуре:

25 С

О0С

Температура размягчения по КИШ, С

Растяжимость, см, при температуре, С:

О о

Температура хрупкости, С

Сцепление с мрамором

1220,0 1206,?

1550 8

158,7

38,9

111,5

48,9

110,1

41,5

3,0

2,8

3,7

2,6

0,5

2,5

1040,0

6,8

0,1

1, l

1214,2

1062, 1

7,1

0,1

1,0

1228,2

1349,2

8,0

0,1

1,3

1560 2

125

119

131

200

230

250

20

138

189

295

48

77

l3

-19

Выдерживает

28

-21

Выдерживает

24

-22

Выдерживает

Содержание водорастворимых соединений, 3

0,1

0,1

0,1 табли ца 4

Объемная масса, г/смз водонасыщение, мас.3

Набухание, мас.ь

Асфальтобетон,приготовленный из образцов кислого гудрона

Предел прочности при сжатии, ИПа

Rs

Rao

Предел прочности при сжатии после длительного на" сыщения, ИПа

R 1o вО

Rto вО

1 в "в7®

0,91

0,94

0,96

2,93 3,01

2,59 4,01

2,46 4,00

0,76

0,70

0,71

0,10 3,95 1,35 3,60

0,25 5,70 2,20 5,40

0,20 5,61 2,16 5,13

1 2,35

2 2,38

3 231

1,5

2,3

2,0 прочности при сжатии при 20 С, ИПа; прочности при сжатии при 50 С, ИПа; прочности при сжатии при 20 С после водонасыщения.

П р и м е ч,а н и е. R — предел

R во предел

Кв предел

Продолжение табл. 3

Образец кислого гудрона

1 2 1