Способ получения битума из кислого гудрона
Владельцы патента RU 2327729:
Ярославский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к способу получения битума из кислого гудрона, включающему его разогрев, нейтрализацию и окисление, осуществляемые электрохимическим способом, отличающемуся тем, что дополнительно вводится модифицирующая добавка - полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в количестве 3-20% на 100% окисляемого сырья. Модифицирующая добавка позволяет сократить процесс электрохимического окисления кислого гудрона, расширить эксплуатационные характеристики получаемого битума, получить окисленный битум с показателями, соответствующими кровельному битуму (Битум нефтяной кровельный БНК 45/190 (ГОСТ 9548-74). 1 табл.
Изобретение относится к производству строительных материалов путем переработки отхода 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 смешения кислых отходов нефтепереработки с нагретыми высококипящими нефтепродуктами с получением 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. С10С 3/04, авт. А.Д.Рудковский и др. 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 битума из КГ с характеристиками кровельного битума при использовании в качестве модифицирующей добавки полиэтилентерефталата (ПЭТФ).
Поставленная задача решается путем электрохимического окисления КГ с применением модифицирующей добавки - ПЭТФ в количестве 3-20 мас.% 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 97°С. Данный процесс сопровождается интенсивным выделением водорода на поверхности катода, который выполняет роль флотирующего газа. Таким образом, за счет диффузии водорода происходит перемешивание кислого гудрона и осуществляется нейтрализация кислых компонентов. На аноде происходит выделение атомарного кислорода, который является сильнейшим окислителем. В качестве модифицирующей добавки вводится полиэтилентерефталат (ПЭТФ) - крупнотоннажный отход промышленности. На сегодняшний день стоимость затрат на утилизацию отходов ПЭТФ остается достаточно высокой. Основные затраты приходятся на сбор и заготовку отходов потребления. Расширение масштабов переработки пластмассового вторичного сырья на сегодняшний день остается актуальной.
Так как ПЭТФ имеет невысокую температуру стеклования - 70-80°С, это позволило получить модифицирующую добавку на его основе. 14 г измельченных отходов ПЭТФ растворили в 70 мл анилина (время растворения 30 мин, температура 107°С.) Полученный материал представляет собой гранулы желтого цвета. Это его преимущество, т.к. в такой форме он удобен при транспортировке. Для проведения эксперимента было предложено вводить в окисляемое сырье 3-20% модификатора. Время окисления составило 60 мин. Температура 97°С.
Модифицирующая добавка позволяет сократить процесс электрохимического окисления КГ и расширить эксплуатационные характеристики получаемого битума. В итоге благодаря электропроводности кислого гудрона и с применением модифицирующей добавки в течение 60 мин удается получить окисленный битум с показателями, соответствующими битуму нефтяному кровельному БНК 45/190 (ГОСТ 9548-74).
ПРИМЕР 1. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, проводим процесс электрохимического окисления кислого гудрона без добавок ПЭТФ в течение 60 мин при температуре процесса 97°С.
ПРИМЕР 2. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, проводим процесс электрохимического окисления кислого гудрона в присутствии модифицирующей добавки - ПЭТФ, в количестве 3% масс.(модифицирующая добавка вводится в начале процесса) в течение 60 мин при температуре процесса 98°С.
ПРИМЕР 3. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, проводим процесс электрохимического окисления кислого гудрона в присутствии модифицирующей добавки - ПЭТФ в количестве 5 мас.% (модифицирующая добавка вводится в начале процесса) в течение 60 мин при температуре процесса 98°С.
ПРИМЕР 4. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 58,5 мг КОН/г гудрона, проводим процесс электрохимического окисления кислого гудрона в присутствии модифицирующей добавки - ПЭТФ в количестве 15 мас.% (модифицирующая добавка вводится в начале процесса) в течение 60 мин при температуре процесса 98°С.
ПРИМЕР 5. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотнымчислом 58,5 мг КОН/г гудрона, проводим процесс электрохимического окисления кислого гудрона в присутствии модифицирующей добавки - ПЭТФ в количестве 20 мас.% (модифицирующая добавка вводится в начале процесса) в течение 60 мин при температуре процесса 98°С. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице.
| Показатели полученного битума из кислого гудрона, модифицированного ПЭТФ, и требования ГОСТа на битум кровельный БНК 45/190 (ГОСТ 9548-74) | ||||||
| Показатели | Битум из кислого гудрона (добавка ПЭТФ) мас.% | Требования ГОСТа | ||||
| 0 | 3 | 5 | 15 | 20 | БНК 45/190 | |
| Температура размягчения по КиШ, °С | 38 | 46 | 44 | 41 | 40 | 40-50 |
| Глубина проникания иглы, мм-1 | 303 | 170 | 188 | 201 | 219 | 160-220 |
| Содержание воды, % | 2,5 | Следы | Следы | Следы | Следы | Следы |
| Содержание водорастворимых соединений, % | 0,8 | 0,28 | 0,24 | 0,21 | 0,21 | 0,3 |
| Растяжимость, см | 3,3 | 3,5 | 4,6 | 6 | 8 | Не норм. |
Таким образом, использование ПЭТФ в качестве модифицирующей добавки в количестве 3-20 мас.% позволяет получить битум по своим показателям, соответствующий кровельному битуму (Битум нефтяной кровельный БНК 45/190 (ГОСТ 9548-74).
Способ получения битума из кислого гудрона, включающий его разогрев, нейтрализацию и окисление, осуществляемые электрохимическим способом, отличающийся тем, что дополнительно вводится модифицирующая добавка - полиэтилентерефталат (ПЭТФ) в количестве 3-20 на 100% окисляемого сырья.
