Способ получения вяжущего


 


Владельцы патента RU 2415172:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП ИГИ) (RU)

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам получения вяжущего, которое может быть использовано в дорожном строительстве. Изобретение касается способа получения вяжущего, включающего нагрев тяжелых нефтяных, нагрев смеси ведут путем термолиза в два этапа. Термолиз на первом этапе осуществляют при 100-250°С в присутствии дистиллятного растворителя, взятого в соотношении с резиновой крошкой 1:0,1-1, в течение 15-60 минут в присутствии активирующей добавки, затем термолиз осуществляют на 2-м этапе при 350-450°С в течение 10-60 минут в среде тяжелого нефтяного остатка при постепенном испарении дистиллятного растворителя. Технический результат - повышение физико-механических свойств вяжущего. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к способам получения вяжущего, которое может быть использовано в дорожном строительстве.

Из области техники известен способ получения вяжущего путем окисления тяжелого нефтяного остатка (гудрона) и резиновой крошки при 240°С («Повышение качества битумов, полученных из гудрона», реферативная информация «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог». №1, 1979, с.8). Однако качество полученного при этом вяжущего недостаточно вследствие низкого показателя сцепления вяжущего с минеральной частью, например с песком. Кроме того, технология процесса усложнена за счет применения специальных приспособлений для равномерного распределения резиновой крошки в массе гудрона.

Наиболее близким к изобретению техническим решением, принятым за прототип, является способ получения вяжущего путем смешивания тяжелых нефтяных остатков, в виде прудового кислого гудрона, с резиновой крошкой и нагреванием полученной смеси до заданной температуры (Авторское свидетельство СССР №1402607, опубл. 15.06.88). Исходный гудрон имеет определенную кислотность, а перед смешиванием его разогревают горячей струей прямогонного гудрона или горячим рециркулятором кислого гудрона со скоростью 50-90°С в час. Резиновую крошку используют в заданном количестве.

Недостатком прототипа является недостаточно высокое качество вяжущего вследствие недостаточно равномерного растворения резиновой крошки в смеси тяжелых нефтяных остатков, т.к. нагревания недостаточно для полного разрушения резиновой крошки.

В основу изобретения положена задача разработать такой способ получения вяжущего, в котором за счет нагрева смеси тяжелых нефтяных остатков с резиновой крошкой путем термолиза и выполнения его в два этапа в присутствии дистиллятного растворителя и активирующей добавки, происходит активное разрушение резиновой крошки и химическое ее взаимодействие с тяжелыми нефтяными остатками, что повышает качество вяжущего битумных композитов и ускоряет процесс термолиза.

Задача решается тем, что предлагается способ получения вяжущего путем нагрева тяжелых нефтяных остатков в присутствии заданного количества резиновой крошки при заданной температуре и в течение заданного времени, в котором, согласно изобретению, нагрев ведут путем термолиза в два этапа, термолиз на первом этапе осуществляют при 100-250°С в присутствии дистиллятного растворителя, взятого в соотношении с резиновой крошкой 1:0,1-1, в течение 15-60 минут в присутствии активирующей добавки, затем термолиз осуществляют на 2-м этапе при 350-450°С в течение 10-60 минут в среде тяжелого нефтяного остатка при постепенном испарении дистиллятного растворителя.

В заявленном способе осуществление нагрева путем термолиза в два этапа при заданных температуре и времени в присутствии дистиллятного растворителя и активирующей добавки позволяет на первом этапе осуществить полное разрушение резиновой крошки и химическое соединение с тяжелыми нефтяными остатками, а на втором этапе - активировать процесс термолиза.

Использование активирующей добавки ускоряет как процесс термолиза, так и процесс испарения дистиллятного растворителя. В качестве активирующей добавки могут быть использованы горючие сланцы и/или природные или синтетические цеолиты.

Способ осуществляют следующим образом. Резинотехнические изделия, например автопокрышки, измельчают в ножевой дробилке до кусков размером 60 мм, затем в высокоскоростной молотковой дробилке с одновременным вытягиванием металлического и текстильного корда доводят до размера частиц менее 5 мм с удалением остатков металлокорда и текстильного корда. Полученную крошку смешивают с дистиллятным растворителем (фракция с точкой кипения 300-400°С от 2-й ступени термолиза, отработанные масла, вакуумный газойль, экстракт селективной очистки масел), активириующей добавкой, например с горючими сланцами и/или природными или синтетическими цеолитами, и при перемешивании проводят термолиз при температуре 100-250°С в течение 15-60 мин. Затем добавляют тяжелый нефтяной остаток (ТНО), в качестве которого используют мазут, гудрон, смолы пиролиза, асфальт деасфальтизации, крекинг-остатки, температуру повышают до 350-450°С и при барботаже воздуха, например кислородом, проводят термолиз при постепенном испарении дистиллятного растворителя в течение 10-60 мин. Получают вяжущее, используемое далее для получения высококачественных асфальтобетонных дорожных покрытий.

Заявленный способ можно продемонстрировать на примерах по получению вяжущего по заявленной технологии при различных соотношениях компонентов, различных температурных и временных диапазонах термолиза, различном соотношении дистиллятного растворителя и резиновой крошки.

Пример 1. В реактор загружают 100 кг экстракта селективной очистки масел, 100 кг резиновой крошки (соотношение растворитель: резиновая крошка 1:1), 20 кг горючего сланца (10% от реакционной смеси) и нагревают с перемешиванием 60 мин при температуре 100°С. Затем температуру реакционной смеси повышают до 350°С, добавляют 100 кг мазута и при барботаже воздуха нагревают еще 60 мин с отгонкой растворителя. Получают однородное битумное вяжущее без образования окатышей с температурой кипения более 360°С с выходом 80,9%.

Пример 2. В реактор загружают 100 кг отработанного моторного масла, 10 кг резиновой крошки (соотношение растворитель: резиновая крошка 1:0,1), 15 кг цеолита NaX (13,6% от реакционной смеси) и нагревают с перемешиванием 15 мин при температуре 250°С. Затем температуру реакционной смеси повышают до 450°С, добавляют 120 кг гудрона и при барботаже воздуха нагревают еще 10 мин. Получают однородное битумное вяжущее без образования окатышей с температурой кипения более 360°С с выходом 96,8%.

Пример 3. В реактор загружают 100 кг вакууммного газойля (фр. 380 -520°С), 15 кг резиновой крошки (соотношение растворитель: резиновая крошка 1:0,15), 15 кг горючего сланца (13% от реакционной смеси) и нагревают с перемешиванием 45 мин при температуре 150°С. Затем температуру реакционной смеси повышают до 425°С, добавляют 100 кг асфальта деасфальтизации и при барботаже воздуха нагревают еще 30 мин. Получают однородное битумное вяжущее без образования окатышей с температурой кипения более 360°С с выходом 88,8%.

Пример 4. В реактор загружают 100 кг фракции с точкой кипения 300-400°С от 2-й ступени термолиза, 20 кг резиновой крошки (соотношение растворитель: резиновая крошка 1: 0,2), 20 кг природного цеолита клиноптилолита (16,6% от реакционной смеси) и нагревают с перемешиванием 50 минут при температуре 180°С. Затем температуру реакционной смеси повышают до 415°С, добавляют 50 кг крекинг-остатка и 50 кг смолы пиролиза и при барботаже воздуха нагревают еще 40 мин с отгонкой растворителя. Получают однородное битумное вяжущее без образования окатышей с температурой кипения более 360°С с выходом 91,9%.

В таблице 1 приведены данные по условиям проведения опытов и качеству полученных при этом вяжущих.

Из таблицы 1 следует, что вяжущее дорожных битумов, полученное согласно настоящему изобретению, по всем показателям качества превосходит вяжущее битума БНД 90/130 по ГОСТ 9128-97.

В таблице 2 приведены характеристики асфальтобетона для верхнего слоя покрытия.

Таблица 2
Показатель Асфальтобетон на БНД 60/90(5%) Асфальтобетон на вяжущем по настоящему изобретению (5%) Требования ГОСТ 9128-97
Прочность при сжатии,
МПа,
при 50°С 1,3 2,2 1,3
при 20°С 4,5 5,7 2,5
при 0°С 13,7 10,0 9,0-11,0
Модуль упругости при -
сжатии, МПа, при 50°С 120 200
при 0°С 2000 640
Прочность на сдвиг (раскол) при 0°С, МПа 3,6 3,7 -
Водостойкость 0,8 1,00 0,85-0,95
Водостойкость при 0,65 0,98 0,75-0,9
длительном водонасыщении
Водонасыщение, % 1,8 1,7 1,5-4,0
Коэффициент водостойкости 0,87-0,95 0,95-1 -
Количество циклов нагружения до падения модуля упругости в 2 раза, тыс.цикл. 40-60 120-150
Коэффициент сцепления с колесом 0,27-0,29 0,40-0,45 -

Из таблицы 1 следует, что асфальтобетонное дорожное покрытие, полученное с использованием вяжущего материала, согласно заявленной технологии, по всем показателям превосходит асфальтобетон, полученный на БНД 60/90, а также требования ГОСТ 9128-97.

Анализ представленных результатов показывает, что заявленный способ позволяет получить вяжущее с повышенными физико-механическими свойствами, которые позволят использовать его для приготовления материалов, широко применяемых в дорожном строительстве.

1. Способ получения вяжущего путем нагрева тяжелых нефтяных остатков в присутствии заданного количества резиновой крошки, при заданной температуре и в течение заданного времени, отличающийся тем, что нагрев ведут путем термолиза в два этапа, термолиз на первом этапе осуществляют при 100-250°С в присутствии дистиллятного растворителя, взятого в соотношении с резиновой крошкой 1:0,1-1, в течение 15-60 мин в присутствии активирующей добавки, затем термолиз осуществляют на 2-м этапе при 350-450°С в течение 10-60 мин в среде тяжелого нефтяного остатка при постепенном испарении дистиллятного растворителя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термолиз 2-й ступени проводят при барботаже кислородом воздуха.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активирующей добавки используют горючие сланцы, и/или природные, или синтетические цеолиты.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дистиллятного растворителя используют фракцию с т.кип. 300-400°С от 2-й ступени термолиза, отработанные масла, вакуумный газойль, экстракт селективной очистки масел.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве тяжелых нефтяных остатков используют мазут, гудрон, смолы пиролиза, асфальт деасфальтизации, крекинг-остатки.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу термической переработки полимерных составляющих изношенных автомобильных шин, включающему их загрузку в реактор, пиролиз в среде газа с последующим разделением продуктов пиролиза и выгрузку твердого остатка.
Изобретение относится к переработке резиносодержащих отходов, в частности к утилизации изношенных автомобильных покрышек и резинотехнических изделий. .

Изобретение относится к способам и устройствам для термической переработки твердых органических отходов, преимущественно резинотехнических изделий в жидкие, газообразные и твердые топливные компоненты.

Изобретение относится к области утилизации изношенных автомобильных шин и отходов резинотехнических изделий. .
Изобретение относится к способу переработки резин общего и специального назначения на основе полидиеновых каучуков, а также резиносодержащих отходов, изготовленных из таких резин, в частности шинных резин и отработанных автомобильных шин.

Изобретение относится к химической промышленности и утилизации резиносодержащих промышленных и бытовых отходов, например отслуживших свой срок автопокрышек. .

Изобретение относится к области термической переработки углеводородного сырья, в частности к установкам для пиролиза изношенных автомобильных шин и других вторичных полимерсодержащих материалов с получением продуктов пиролиза, используемых в промышленности в качестве энергоносителей и при производстве резинотехнических изделий и сорбентов.
Изобретение относится к способу получения газообразного топлива из отходов резины и полимеров, включающему подготовку исходного сырья, баротермическую деструкцию исходного сырья путем сжижения в водорододонорном растворителе при температуре выше 270°С и давлении до 6 МПа, с получением жидкой фракции, выделение технического углерода и других побочных твердых продуктов, полное испарение полученной жидкой фракции, пиролиз образующейся парогазовой смеси при температуре 700-800°С и давлении 2.2-2.5 МПа, с последующим резким охлаждением полученного газа.

Изобретение относится к переработке углеводородов и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, коммунальном хозяйстве.
Изобретение относится к получению противокоррозионных мастик, используемых для защиты стальных поверхностей, изоляции и ремонта трубопроводов различного назначения подземной прокладки, подземных резервуаров, гидроизоляции бетонных и каменных поверхностей, а также в качестве связующего в дорожном строительстве.

Изобретение относится к комбинированным способам получения топлив для судовых двигателей (судовое легкое, судовое высоковязкое легкое и судовое маловязкое топлива) и дорожных битумов глубоковакуумной перегонкой мазутов, легким термическим крекингом вакуумных газойлей (ЛТКВГ) и окислением тяжелых гудронов.
Изобретение относится к мерам предотвращения асфальтеновых отложений и аппаратуре при добыче, транспортировке и переработке нефти. .

Изобретение относится к нефтехимии и технологии полимеров и может быть использовано при переработке гудронов. .

Изобретение относится к способам получения вяжущего с использованием прудовых кислых гудронов и может быть использовано, например, в дорожном строительстве. .
Изобретение относится к области переработки дегтей, пеков, асфальтов, битумов, природных смол и может быть использовано при строительстве и ремонте промышленных и гражданских сооружений, гидротехнических и спецсооружений, в дорожном строительстве, в судоремонте.

Изобретение относится к способам модификации битумов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности и промышленности строительных материалов. .
Изобретение относится к области защиты магистральных трубопроводов от почвенной и электрохимической коррозии, в частности к способу получения антикоррозионного материала, сырьевой базой которого являются побочные продукты нефтехимических производств
Наверх