Способ получения битума

Изобретение относится к технологии получения материалов, используемых для строительства дорог, в частности к технологиям по переработке нефтепродуктов для этой цели. Способ получения дорожного битума осуществляют путем компаундирования лакового битума марки “Г” с дорожным битумом глубиной проникновения иглы при 25°С 65—110 мм 10^-1 и растяжимостью при 25°С 150 см и более при следующем содержании компонентов в мас.%: лаковый битум марки “Г” 75-90, вышеуказанный дорожный битум 10-25, при этом лаковый битум марки “Г” предварительно измельчают, а компаундирование ведут при 170-180°С в течение 30-45 минут. Достигается возможность управления качеством горячих асфальтобетонных смесей и упрощение технологии. 4 табл.

 

Настоящее изобретение относится к технологии получения материалов, используемых для строительства дорог, в частности к технологиям по переработке нефтепродуктов в дорожно-строительных организациях для оперативного управления качеством асфальтобетонных смесей, в частности непосредственно на месте приготовления дорожно-строительных материалов.

Известен способ получения битума путем глубокого окисления тяжелого нефтяного остатка с последующим смешением (компаундированием) образующегося переокисленного продукта с не окисленным нефтяным остатком, после чего полученную смесь подвергают вакуумной перегонке (см. авторское свидетельство СССР №446531, МКИ С 10 С 3/04, опубликованное 15.10.1974).

Недостатком данного известного изобретения является сложность технологического процесса получения битума, который может быть использован только на нефтеперерабатывающих заводах. Это обусловлено наличием вакуумной перегонки смеси, что, в свою очередь, исключает возможность использования такого известного способа получения битума непосредственно в дорожно-строительных организациях.

Известен способ получения битума, включающий компаундирование товарного битума с продуктом переработки нефти, причем вначале производят глубокое окисление тяжелого нефтяного остатка, а затем ведут его компаундирование с продуктом переработки нефти, в качестве которого используют не окисленный нефтяной остаток, при этом в качестве образующегося переокисленного продукта используют товарный битум, известный как лаковый битум марки “Г”, а в качестве на окисленного нефтяного остатка используют нефтяные гудроны из группы нефтей, например, Ярегской, Западно-Сибирской и Котуртепинской при следующем соотношении компонентов, мас.%: товарный битум марки “Г” 17-46; нефтяные гудроны из группы упомянутых нефтей - остальное. Необходимо заметить, что процесс компаундирования проводят при 145-175°С, а время перемешивания - не менее 10 мин. (см. Патент РФ №2130044, МКИ С 10 С 3/04, опубликован в Бюл. №13 от 10.05.1999.)

Это известное изобретение выбирается в качестве прототипа, так как имеет наибольшее число общих существенных признаков с заявляемым изобретением и является последней разработкой в данной области.

По сравнению с аналогом прототип имеет преимущество, так как упрощает процесс и позволяет за более короткий срок получать битум непосредственно на объектах добычи и переработки нефти. Однако отмеченное достоинство одновременно является существенным недостатком, поскольку этот известный способ получения битума нельзя применить в условиях дорожно-строительной организации, т.е. непосредственно в местах приготовления дорожно-строительных материалов. Кроме того, по этому способу можно получать битумы только с высоким значением пенетрации (более 99). Между тем для обустройства дорожных покрытий в различных регионах России используют битумы с П25 в диапазоне 50-90, что обусловлено климатическими условиями России.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения дорожного битума, который можно было бы применить в условиях дорожно-строительной организации для приготовления требуемого для ее условий битума, управляя качеством горячих асфальтобетонных смесей. Кроме того, надо было, чтобы он имел простую технологию.

Поставленная задача решена так, что в известном способе получения дорожного битума для литого асфальта путем компаундирования лакового битума марки “Г” с продуктом переработки нефти, СОГЛАСНО настоящему изобретению, в качестве продукта переработки нефти используют дорожный битум с глубиной проникания иглы при 25°С 65-110 мм 10^-1 и растяжимостью при 25°С 150 см и более при следующем соотношении компонентов в мас.%:

лаковый битум марки “Г” 75 -90

вышеуказанный дорожный битум 10 -25,

при этом лаковый битум марки “Г” предварительно измельчают, а компаундирование ведут при 170-180°С в течение 30-45 минут.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет получить способ, по которому дорожно-строительные организации смогут на месте управлять качественными характеристиками битума и асфальтобетонными смесями.

По сравнению с прототипом заявляемое изобретение имеет существенные отличия, а проведенный заявителями анализ научно-технической и патентной информации показал, что предлагаемая совокупность существенных отличительных признаков неизвестна. Поэтому предлагаемое изобретение можно считать новым.

Заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень, так как оно для специалиста логически не следует из известного уровни техники. Однако отдельные существенные признаки известны в другой совокупности признаков. Так, известно “...смешиванием битумов различных свойств и природы добиваются изменения их основных физико-химических параметров.... Из битумов различных типов получают смеси, свойства которых не имеют ярко выраженной зависимости от свойств составляющих их компонентов. Смешивание ведут при помощи растворителей; сплавлением, эмульгированием и другими методами”. В итоге в США путем компаундирования исходный битум непрерывно смешивают с другими исходными битумами в потоке, т.е. в условиях нефтеперерабатывающего завода на его поточных линиях. (См. Р.Б.Гун. Нефтяные битумы Издательство “Химия”, Москва, 1973 г., стр.265 -266). Однако эти рекомендации носят общий характер и для их реализации необходимо проведение большого числа экспериментов, чтобы удачно подобрать необходимые компоненты и с их помощью получить битум требуемой, например, вязкости. В нашем случае выявлено, что лаковый битум марки “Г” может быть смешен с очень большим числам товарных битумов. При этом образуемая смесь - новый битум требуемой вязкости и с требуемой пенетрацией; и с другими основными характеристиками, отвечающими соответствующей асфальтобетонной смеси. Кроме того, физическое состояние битума марки “Г” также выгодно для нашего случая, а именно этот битум твердый и он предварительно измельчен с образованием соответствующих форм, например формы таблеток, которые при транспортировке и хранении не слеживаются, не спекаются, а при введении в расплав другого битума легко в нем растворяются и образуют с ним единую смесь требуемого свойства. Кроме того, таблеточная форма удобна для упаковки и при использовании. Так если произойдет случайный разрыв упаковки, то таблетки далеко не разойдутся от места упаковки. В то время как шарообразные частички твердого битума укатываются далеко. Таким образом, заявляемое изобретение имеет изобретательский уровень.

Практическая применимость поясняется ниже приведенными примерами, а сам способ в своей реализации не требует пояснения, так как процесс компаундирования хорошо знаком специалистам и в данном случае он не имеет особенностей. Однако для начала приведем характеристики сырья.

В качестве одного из компонентов использован лаковый битум марки “Г” - продукт окисления остатка атмосферно-вакуумной перегонки высокосмолистой, малопарафинистой нефти Ярегского месторождения. Свойства лакового битума марки “Г”: пенетрация при 25°С - 4,0 мм 10^-1; температура размягчения - 132°С. Предварительно размельченный и его частички имеют вид таблеток диаметром в 1,2-1,5 см, что обусловлено технологическими возможностями оборудования и привычности размеров таблеток, используемых в быту человеком.

В качестве исходного битума использованы, например, битумы, характеризующиеся глубиной проникания иглы при 25°С 78-110 мм 10^-1 и растяжимостью при 25°С 150 см и более, например товарные битумы марок: битум БДУ 7/100 (ТУ 38.1011356-91 “Битум нефтяной дорожный улучшенный БДУ”), БДУС (ТУ 0256-096-00151807-97 “Бютумы нефтяные дорожные улучшенные из Западно-Сибирских нефтей”).

БДУ 50/70 с пенетрацией 65 мм 10^-1, полученный окислением гудрона Ярегской нефти;

БДУ 70/100 с пенетрацией 78 мм 10^-1, полученный окислением гудрона Ярегской нефти;

БЦУС 70/100 с пенетрацией 86 мм 10^-1, полученный из остатков переработки смеси западно-сибирских нефтей;

БДУ 100/130 с пенетрацией 110 мм 10^-1, полученный окислением гудрона Ярегской нефти.

Пример 1

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 70/100 и лаковый битум марки “Г” в количестве соответственно 90 и 10% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 175°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Пример 2

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 70/100 и лаковый битум марки “Г” в количестве соответственно 85 и 15% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 178°С, время перемешиваний составляло 30 минут.

Пример 3

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 70/100 и лаковый битум марки “Г” в количестве соответственно 80 и 20% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 180°С, время перемешивания составляло 45 минут.

Пример 4

Компаундированию подвергались битум марки БДУС 70/100 и лаковый битум марки ″Г" в количестве соответственно 80 и 20% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 172°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Пример 5

Компаундированию подвергались битум марки БДУС 7/100 и лаковый битум марки ″Г" в количестве соответственно 75 и 25% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 177°С, время перемешивания составляло 40 минут.

Пример 6

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 100/130 и лаковый битум марки ″Г" в количестве соответственно 85 и 15% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 170°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Пример 7

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 100/130 и лаковый битум марки ″Г" в количестве соответственно 80 и 20% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 170°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Пример 8

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 50/70 и лаковый битум марки Г” в количестве соответственно 90 и 10% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 170°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Пример 9

Компаундированию подвергались битум марки БДУ 50/70 и лаковый битум марки Г” в количестве соответственно 85 и 15% масс.

Компаундирование проводилось при температуре 170°С, время перемешивания составляло 30 минут.

Полученные результаты сведены в таблицы 1, 2 и 3, 4, которые приведены в конце описания изобретения.

Анализ результатов лабораторных испытаний полученных компаундированных битумов (таблица 1, 2, 3, 4) показал, что введением в товарный дорожный битум лакового битума марки “Г” можно получать битумы, характеризующиеся повышенной теплостойкостью и прочностью, о чем свидетельствуют более высокие значения показателя температуры размягчения и низкие - пенетрации.

Так, на основе товарного битума с пенетрацией 70-100 мм 10^-1 получены высоковязкие битумы с пенетрацией 35-50 мм 10^-1, что достигается при содержании лакового битума марки “Г” в пределах 10-25% масс.

Битумы марок БДУ (БДУС 50/70, БДУ (БДУС) 35/50 используются в составе высокопрочных дорожных покрытий, например литого асфальта. Из-за трудностей, возникающих при выгрузке и перекачке в сырьевые емкости высоковязких битумов, централизованное обеспечение асфальтобетонных производств битумами этих марок затруднено. Кроме того, объемы работ по укладке литого асфальта, как правило, не так велики, что в совокупности обуславливает целесообразность организации производства высоковязких битумов непосредственно на производственных площадках асфальтобетонных производств или в непосредственной близости от них, чтобы максимально исключить стадии перегрузки и хранения битума. Таблетированная, устойчивая к слеживаемости, форма лакового битума марки “Г” позволяет без особых трудностей осуществлять непосредственно на АБЗ как хранение лакового битума марки ″Г″, так и процесс приготовления в случае необходимости с его использованием требуемого количества высоковязкого компаундированного битума. Второй компонент для компаундирования - дорожный битум, характеризующийся пенетрацией в пределах 65-110, всегда имеется в наличии на любом АБЗ, т.к. используется для приготовления традиционных горячих асфальтобетонных смесей.

Совмещая битум с пенетрацией 65-110 мм 10^-1 с лаковым битумом марки “Г”, можно получать более вязкий и теплостойкий битум с пенетрацией в диапазоне до 35 мм 10^-1, что позволяет дорожно-строительным организациям оперативно управлять качеством горячих асфальтобетонных смесей с учетом их назначения посредством использования битумов разных вязкостей.

Таблица 1
Наименование показателя	Требования к битуму для литого асфальта	Свойства компаундированного битума, приготовленного на ЕДУ 70/100, при содержании лакового битума, % масс
0	10	15	20
Глубина проникания иглы при 25°С, мм 10-1	35-50	78	48	42	35
Температура размягчения, °С	50-58	47	54	58	60
Растяжимость при 25°С, см	-	Более 150	Более 150	76	44

Способ получения дорожного битума, например, для литого асфальта путем компаундирования лакового битума марки “Г” с продуктом переработки нефти, отличающийся тем, что в качестве продукта переработки нефти используют дорожный битум с глубиной проникновения иглы при 25°С 65-110 мм 10^-1 и растяжимостью при 25°С 150 см и более при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Лаковый битум марки “Г” 75-90

Вышеуказанный дорожный битум 10-25,

при этом лаковый битум марки “Г” предварительно измельчают, а компаундирование ведут при 170-180°С в течение 30-45 мин.