Способ получения битумного вяжущего из кислого гудрона

Предложен способ получения битумного вяжущего на основе кислого гудрона с использованием модифицирующей добавки, включающий разогрев кислого гудрона, нейтрализацию и окисление, осуществляемые электрохимическим способом, отличающийся тем, что дополнительно вводится модифицирующая добавка - продукт термодеструкции резинокордных отходов, полученный автоклавным способом в количестве 5-20% мас. на 100% масс окисляемого сырья и 10% мас. элементарной серы (S). Продукт термодеструкции резинокордных отходов улучшает эксплуатационные характеристики получаемого битумного вяжущего. 3 табл.

 

Изобретение относится к производству строительных материалов путем переработки отходов нефтемаслозаводов, образующихся при очистке дистиллятных 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 обработки прудового кислого гудрона нейтрализующим агентом с последующим окислением продуктов нейтрализации и смешением их с 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. С10С 3/04, бюлл. №9, 1982 г.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения битума из кислого гудрона, включающий его разогрев, нейтрализацию и окисление, осуществляемые электрохимическим способом с проведением разогрева кислого гудрона, нейтрализации и окисления в одном аппарате (Патент РФ №2005106623 Способ получения битума из кислого гудрона электрохимическим способом. Кл. С10С 3/04, 2006 г.).

Задача изобретения - получение битумных вяжущих на основе КГ с использованием в качестве модифицирующей добавки продукта термодеструкции резинокордных отходов, полученного автоклавным способом (РКО).

Поставленная задача решается путем электрохимического окисления КГ с применением модифицирующей добавки - продукта термодеструкции резинокордных отходов, полученного автоклавным способом (ПТРКО) и 10% элементарной серы (S).

Методика процесса получения продукта термодеструкции резинокордных отходов (ПТРКО) автоклавным способом.

1. Смешение измельченных резинокордных отходов (РКО) с агентом набухания в соотношениях 1:1 или 1:0,75.

2. Введение в смесь активатора регенерации. Набухание смеси в агентах набухания при 110°С в течение 3 часов в термостате.

3. Регенерирование РКО при прогреве автоклава в масляной рубашке в течение 6 часов, температура регенерирования - 185°С.

Полученный продукт термодеструкции резинокордных отходов оценивался по хлороформенному экстракту, по количеству летучих компонентов, так же определялась зольность.

Таблица 1.
Характеристика отработанного масла - агент набухания.
Показатель	Отработанное масло (ОАО "Автодизель")	ГОСТ 21046-86
Вязкость условная при 20°С	58	>40
Кинематическая при 50°С	47	>65
Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже	134	120
Содержание фракций, выкипающих до 340°С	10	10
Температура застывания фракций	-10	-10
Массовая доля механических примесей, %, не более	1,1	1,0
Массовая доля воды, %, не более	0,4	2,0

В таблице 2 приведены данные хлороформенного экстракта ПТРКО, полученного с данным агентом набухания (Температура регенерации -185°С, время - 6 часов).

Таблица 2.
Хлороформенный экстракт (%) ПТРКО, полученного автоклавным (а/к) способом с применением данных агентов набухания.
№	Наименование мягчителя	ПТРКО (а/к)
1	Отработанное масло 1:1	25
2	Отработанное масло 1:0,75	31

За счет использования электропроводящих свойств кислого гудрона, а также исключения добавки нейтрализующего агента и проведения разогрева КГ, нейтрализации и окисления в одном аппарате с использованием модифицирующей добавки, электроды помещаются непосредственно в массу кислого гудрона, на них подается напряжение переменного (50 В) или постоянного (24 В) тока. Сила тока составляет 12 А. Температура проведения процесса окисления 95°С. Данный процесс сопровождается интенсивным выделением водорода на поверхности катода, который выполняет роль флотирующего газа, за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона. Кроме этого за счет защелачивания прикатодной зоны осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, который является сильнейшим окислителем. В качестве модифицирующей добавки вводится продукт термодеструкции резинокордных отходов, полученный автоклавным способом. Модифицирующая добавка позволяет сократить процесс электрохимического окисления КГ и расширить эксплуатационные характеристики получаемого битума. В итоге благодаря электропроводности кислого гудрона в течение 60 мин удается получить окисленный битум с показателями, соответствующими битуму нефтяному строительному БН 70/30 (ГОСТ 6617-76*).

ПРИМЕР 1. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, без модифицирующей добавки (ПТРКО), но используем 10% S и проводим процесс электрохимического окисления КГ. Электроды помещаются непосредственно в массу кислого гудрона, на них подается напряжение переменного тока - 50 В, сила тока составляет 12 А - происходит интенсивный разогрев КГ до 60°С. Одновременно за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона с модифицирующей добавкой, кроме этого за счет защелачивания прикатодной зоны осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, за счет которого и происходит электрохимическое окисление, так как он является сильнейшим окислителем. Температура проведения процесса электрохимического окисления 95°С. Время проведения процесса 60 мин.

ПРИМЕР 2. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, модифицирующая добавка - 5% ПТРКО+10% элементарной серы (S), вводимая в начале процесса электрохимического окисления. Электроды помещаются непосредственно в массу кислого гудрона, на них подается напряжение переменного тока - 50 В, сила тока составляет 12 А - происходит интенсивный разогрев КГ до 60°С. Одновременно за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона с модифицирующей добавкой, кроме этого за счет защелачивания прикатодной зоны осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, за счет которого и происходит электрохимическое окисление, так как он является сильнейшим окислителем. Температура проведения процесса электрохимического окисления 95°С. Время проведения процесса 60 мин.

ПРИМЕР 3. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, модифицирующая добавка - 15% ПТРКО+10% элементарной серы (S), вводимая в начале процесса электрохимического окисления. Электроды помещаются непосредственно в массу кислого гудрона, на них подается напряжение переменного тока - 50 В, сила тока составляет 12 А - происходит интенсивный разогрев КГ до 60°С. Одновременно за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона с модифицирующей добавкой, кроме этого за счет защелачивания прикатодной зоны осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, за счет которого и происходит электрохимическое окисление, так как он является сильнейшим окислителем. Температура проведения процесса электрохимического окисления 95°С. Время проведения процесса 60 мин.

ПРИМЕР 4. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, модифицирующая добавка - 20% ПТРКО+10% элементарной серы (S), вводимая в начале процесса электрохимического окисления.

Электроды помещаются непосредственно в массу кислого гудрона, на них подается напряжение переменного тока - 50 В, сила тока составляет 12 А - происходит интенсивный разогрев КГ до 60°С. Одновременно за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона с модифицирующей добавкой, кроме этого за счет защелачивания прикатодной зоны осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, за счет которого и происходит электрохимическое окисление, так как он является сильнейшим окислителем. Температура проведения процесса электрохимического окисления 95°С. Время проведения процесса 60 мин. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 3.

Таблица 3.
Результаты эксперимента получения битума строительного с различным содержанием модификатора РКО.
Наименование показателя	Битум из КГ	Битум нефтяной строительный БН 70/30 ГОСТ 6617-76*
КГ+10%S	КГ+10%S+5%ПТРКО	КГ+10%S+15%ПТРКО	КГ+10% S+20% ПТРКО
1. Глубина проникания иглы, при 25°С, 0,1 мм	16	29	39	40	21-40
2. Температура размягчения по кольцу и шару, °С	81	80	78	76	70-80
3. Масс.доля водорастворимых соед., %	0,37	0,36	0,31	0,33	0,30
4. Массовая доля воды, %	0,35	0,21	0,1	0,1	Следы
Температура вспышки °С, не ниже	232	245	244	243	230
Растяжимость при 25°С, см, не менее	14	11,3	8,8	6,4	3

Таким образом, использование ПТРКО в качестве модифицирующей добавки позволяет расширить ассортимент битумных вяжущих из КГ, по своим показателям соответствующих битуму нефтяному строительному БН 70/30 ГОСТ 6617-76*.

Способ получения битума из кислого гудрона, включающий его разогрев, нейтрализацию и окисление, осуществляемые электрохимическим способом, отличающийся тем, что дополнительно вводится модифицирующая добавка - продукт термодеструкции резинокордных отходов, полученный автоклавным способом в количестве 5-20 на 100 мас.% окисляемого сырья и 10 мас.% элементарной серы (S).