Способ получения битумного вяжущего из кислого гудрона

Использование: изобретение относится к производству строительных материалов. Сущность: кислый гудрон обрабатывают нейтрализующим агентом с последующим термообезвоживанием, термоокислением продуктов нейтрализации и смешением их с модифицирующей добавкой. В качестве модифицирующей добавки используется полимерный отход производства лакокрасочных материалов в количестве 5-15% на 100% окисляемого сырья, и проводят одновременное термообезвоживание и термоокисление продуктов нейтрализации в присутствии модифицирующей добавки. Технический результат: упрощение технологии процесса.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов - путем переработки отхода нефтемаслозаводов, образующихся при очистке белых масел концентрированной серной кислотой или олеумом. В настоящее время этот продукт, так называемый кислый гудрон (КГ), разной степени кислотности, сбрасывают в пруды-накопители, где с течением времени происходит вымывание кислоты атмосферными осадками, а также выделение SO₂ и SO₃, в результате этого загрязняются водный и воздушный бассейны. Утилизация КГ решает важную задачу по созданию безотходного производства и охране окружающей среды.

Известен способ получения битума путем смешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами, получение реакционной массы и газобитумной пены с последующим ее разрушением. Но данный способ не нашел применения из-за сложного и дорогостоящего аппаратурного оформления. (А.с. СССР, №973589, Кл. С 10 С 3/04, авт. А.Д. Рудковский и др., 1982 г.)

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ получения битумного вяжущего путем обработки прудового кислого гудрона нейтрализующим агентом с последующим термообезвоживанием и термоокислением продуктов нейтрализации и смешением их с модифицирующей добавкой - асфальтами деасфальтизации нефтяного гудрона пропаном. Данный способ характеризуется возможностью получить битумное вяжущее, соответствующее требованиям ГОСТа на дорожный битум, но данным способом не представляется возможным перерабатывать кислый гудрон, так как асфальты деасфальтизации являются товарным продуктом и имеют высокую стоимость и в настоящее время их запасы исчерпаны. (А.с. СССР, №910723, Кл. С 10 С 3/04, бюлл. №9, авт. А.Ф. Фролов, А.Н. Аминов, Н.М. Майорова.)

Задача изобретения - получение битумных вяжущих на основе КГ с улучшенными техническими характеристиками и с меньшей себестоимостью.

Поставленная задача решается путем термического обезвоживания кислого гудрона и дальнейшего его термоокисления с применением модифицирующей добавки - полимерного отхода заводов лакокрасочных материалов.

Данный отход представляет собой раствор в летучих органических растворителях (ксилол, толуол, сольвент, уайт-спирит, нефрас) продуктов конденсации многоатомных спиртов и многоосновных кислот, модифицированных растительными маслами, жирными кислотами растительного или таллового масла, канифолью, синтетическими смолами (фенольными, карбамидными, эпоксидными).

Технологический процесс получения отхода состоит из следующих стадий:

- подготовка сырья;

- синтез смолы: осуществляется в две стадии: переэтерификация (в реактор загружается растительное масло или его заменитель, затем под вакуумом - рецептурное количество канифоли, включается обогрев и подача азота и в реакционную массу помещается рецептурное количество пентаэритрита) и полиэтерификация (реакционная масса остывает и производится загрузка фталевого ангидрида);

- растворение смол в органических растворителях;

- фильтрация лаков и фасовка в тару;

- мойка аппаратуры.

В результате зачистки технологического оборудования (смесителей, емкостей, центрифуг, фильтров) образуется отход - густая вязкая масса с наличием пленок лаков.

Ранее процесс обезвоживания кислого гудрона проводился термическим способом, при этом затраты на процесс неоправданно были завышены. Нами был испробован способ термохимического обезвоживания кислого гудрона с одновременной модификацией его полимерной добавкой - отходом завода лакокрасочных материалов. При данном способе процесс обезвоживания и окисления кислого гудрона проводятся одновременно. Так как полимерные отходы завода лакокрасочных материалов содержат в своем составе большое количество полярных растворителей, образующих азеотропные смеси с водой находящейся в кислом гудроне, это позволяет удалять воду вместе с растворителем, тем самым, уменьшая энергозатраты на процесс. Поэтому становится возможным комбинирование процесса обезвоживания кислого гудрона с процессом его переработки. Как видно, результаты процесса обезвоживания сильно зависят от начального содержания воды в кислом гудроне, от количества полимерной добавки и от количества растворителя в данном отходе. При повышении отношения растворитель/кислый гудрон (кратность) остаточное содержание воды снижается с 57% до следов воды в продукте. Одной из поставленных задач было нахождение минимальной кратности растворителей, позволяющей провести эффективное обезвоживание кислого гудрона и при этом данным отходом модифицировать получаемый битум, не увеличивая неоправданно время процесса. Выход обезвоженного продукта при увеличении кратности уменьшается, что объясняется снижением соотношения вода:растворитель в системе. Это повышает растворяющую способность растворителей по отношению к компонентам кислого гудрона. При низкой кратности растворители практически полностью растворяются в компонентах кислого гудрона, тем самым модифицируя их. Что в результате дальнейшего термоокисления позволяет получить битумное вяжущее с лучшими эксплуатационными характеристиками.

ПРИМЕР 1. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона и содержанием воды 57%, в качестве нейтрализующего агента используем воздушную гашеную известь (гидроксид кальция), соответствующую ГОСТ 9179-77, модифицирующая добавка - 5% полимерного отхода заводов лакокрасочных материалов. Термохимическое обезвоживание и термоокисление кислого гудрона в битум в присутствии модифицирующей добавки проводится кислородом воздуха в течение 4 часов, при постоянном перемешивании и температуре процесса 120°С.

ПРИМЕР 2. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона и содержанием воды 57%, в качестве нейтрализующего агента используем воздушную гашеную известь (гидроксид кальция), соответствующую ГОСТ 9179-77, модифицирующая добавка - 10% полимерного отхода заводов лакокрасочных материалов. Термохимическое обезвоживание и термоокисление продуктов нейтрализации в битум в присутствии модифицирующей добавки проводится кислородом воздуха в течение 4 часов, при постоянном перемешивании и температуре процесса 120°С.

ПРИМЕР 3. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона и содержанием воды 57%, в качестве нейтрализующего агента используем воздушную гашеную известь (гидроксид кальция), соответствующую ГОСТ 9179-77, модифицирующая добавка - 15% полимерного отхода заводов лакокрасочных материалов. Термохимическое обезвоживание и термоокисление продуктов нейтрализации в битум в присутствии модифицирующей добавки проводится кислородом воздуха в течение 4 часов, при постоянном перемешивании и температуре процесса 120°С.

ПРИМЕР 4. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона и содержанием воды 57%, в качестве нейтрализующего агента используем воздушную гашеную известь (гидроксид кальция), соответствующую ГОСТ 9179-77. Термическое обезвоживание и термоокисление продуктов нейтрализации в битум без модифицирующей добавки проводится кислородом воздуха в течение 4 часов, при постоянном перемешивании и температуре процесса 120°С.

Наименование показателя	Битум из кислого гудрона.	Битум нефтяной кровельный БНК-45/190
КГ	КГ + 5% модиф. добавки	КГ + 10% модиф. добавки	КГ + 15% модиф. добавки
1. Глубина проникания иглы, мм	43	160	172	215	160-220
2.Температура размягчения по кольцу и шару, °С	53	49	47	46	40-50
3. Масс. доля водорастворимых соед.	0,36	0,31	0,12	0,11	0,30
4. Массовая доля воды, %	14	следы	следы	следы	следы
5. Температура вспышки °С, не ниже	242	245	244	247	240

Таким образом, использование полимерного отхода заводов лакокрасочных материалов в качестве модифицирующей добавки в количестве (5-15%) позволяет получить битумное вяжущее, по своим показателям соответствующее кровельному битуму. (Битум нефтяной кровельный БНК-45/190.)

Способ получения битумного вяжущего из кислого гудрона путем его обработки нейтрализующим агентом с последующим термообезвоживанием и термоокислением продуктов нейтрализации с использованием модифицирующей добавки, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют полимерный отход производства лакокрасочных материалов в количестве 5-15% на 100% окисляемого сырья и проводят одновременное термообезвоживание и термоокисление продуктов нейтрализации в присутствии модифицирующей добавки.