Способ получения серобитумного вяжущего



Способ получения серобитумного вяжущего
Способ получения серобитумного вяжущего
Способ получения серобитумного вяжущего

 


Владельцы патента RU 2565179:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение Уфа-Рисёрч" (RU)

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для получения серобитумной композиции. Способ включает смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы, причем тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга. Процесс ведут поэтапно, осуществляя на первом этапе низкотемпературное осернение продукта путем интенсивного перемешивания с элементарной серой, которую добавляют в количестве 5-50 мас.%, в течение 8-15 мин при температуре 115-120°C, после чего на втором этапе осернение осуществляют при повышении температуры до 140-270°C, продолжая перемешивание в течение 60-660 мин, обеспечивая при этом полный переход элементарной серы в химически связанное состояние. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные характеристики дорожных и кровельных битумов, снизить их себестоимость и исключить выделение вредных газов при устройстве дорожных покрытий. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 17 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения серобитумной композиции, используемой в качестве полуфабриката (либо компонента) для приготовления дорожных и кровельных битумов различных марок с улучшенными свойствами.

Известен способ получения нефтяных битумов из нефтяных остатков, сущность которого заключается в окислении нефтяных остатков в две стадии с последующей вакуумной перегонкой. Температура на второй стадии окисления выше, чем на первой стадии. На первой стадии окисление осуществляют при 90-115°C, на второй - при 250-275°C. При достижении определенной вязкости окисленный продукт подвергают вакуумной перегонке с получением битумов дорожных марок БНД 90/130, БНД 60/90 и др. (Патент RU 2203305, МПК C10C 3/04, опубл. 27.04.2003 г.).

Существенным недостатком данного способа является технологическая сложность. Для получения конечного продукта требуется провести две стадии окисления и одну стадию вакуумирования, что значительно повышает себестоимость получаемого продукта. Кроме того, получаемый битум не обладает достаточно качественными параметрами и по некоторым показателям может отклоняться от ГОСТ 22245-90 на битумные вяжущие. Кроме того, данный битум не может быть использован в качестве высококачественного компонента для получения улучшенных битумов по новым стандартам.

Известен способ получения дорожных битумов путем деасфальтизации нефтяных остатков с последующим смешиванием асфальта деасфальтизации с остаточным нефтепродуктом, отличающийся тем, что деасфальтизацию проводят пропаном, а в качестве остаточного нефтепродукта используют гудрон после углубленного отбора масляных фракций с температурой размягчения не ниже 44°C, при этом содержание асфальта в смеси составляет 10-15 мас.% (Заявка на изобретение №95119914, МПК C10C 3/00, опубл. 27.03.1998 г.).

Недостатком данного способа также является технологическая сложность и высокая себестоимость конечного продукта. Также, в связи с отсутствием в данном способе термохимических процессов превращения сырья, качество получаемого продукта непосредственно зависит от качества исходного гудрона и асфальта, что может привести к сложностям в подборе состава компонентов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения серобитумного вяжущего, сущность которого заключается в смешивании компонентов - расплавленного битума и серы при нагревании до температуры 140-180°C, причем в расплавленный битум предварительно добавляют 1-5 мас. % стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы или алкил- стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы и 1-5 мас. % высокомолекулярных углеводородов - альфа-олефинов фракционного состава C20-C26 с температурой плавления 38-40°C и/или индустриального масла - нефтяного масла с вязкостью 5-50 мм2/с при 50°C и перемешивают в течение 0,5 часа, затем порциями добавляют серу в массовом соотношении с битумом 10-50:90-50, соответственно, и перемешивают еще 2 часа (Патент RU 2284304, МПК C04B 26/26, опубл. 27.09.2006 г.).

Недостатком данного способа является использование труднодоступных компонентов (инденовых смол). Также вовлечение высокомолекулярных углеводородов - альфа-олефинов фракционного состава C20-C26 с температурой плавления 38-40°C отрицательно скажется на низкотемпературных свойствах продукта. Существенным недостатком данного способа является то, что при вовлечении серы в сырье до 10-50 мас. % в полученном продукте процесса неизбежно наличие большого количества химически не связанной серы, что приводит к вредным выбросам в процессе устройства дорожных покрытий, а также увеличивает хрупкость получаемого вяжущего.

Задачей, решаемая заявленным изобретением, является получение полуфабриката либо компонента - серобитумного вяжущего, используемого для приготовления дорожных и кровельных битумов, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 22245-90 и обладающих низкой себестоимостью, а также значительно превышающих по качеству требования данного Стандарта.

Технический результат заключается в обеспечении полного перехода элементарной серы в химически связанное состояние, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики, такие как высокая адгезия, растяжимость и низкая температура хрупкости, понизить себестоимость продукта и исключить выделение вредных газов при устройстве дорожных покрытий.

Задача решается, а технический результат достигается способом получения серобитумного вяжущего, включающим смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы. В отличие от прототипа тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга, причем процесс ведут поэтапно, осуществляя на первом этапе низкотемпературное осернение продукта путем интенсивного перемешивания с элементарной серой, которую добавляют в количестве 5-50 мас.%, в течение 8-15 мин при температуре 115-120°C, после чего на втором этапе осернение осуществляют при повышении температуры до 140-270°C, продолжая перемешивание в течение 60-660 минут, обеспечивая при этом полный переход элементарной серы в химически связанное состояние.

Согласно изобретению количество серы составляет не более 15 мас. %.

Предложенное изобретение позволяет получить серобитумное вяжущее с улучшенными эксплуатационными характеристиками за счет полного перехода элементарной серы в химически связанное состояние и появления так называемых «серных мостиков», связывающих исходные молекулы тяжелого нефтяного остатка, что обусловлено наличием в исходном сырье продуктов крекинга, обеспечивающих протекание реакции образования «серных мостиков» и увеличение температуры вспышки в получаемом серобитумном вяжущем до значения, превышающего 230°C. Данный показатель свидетельствует об отсутствии в полученном полуфабрикате не связанной серы. При этом обеспечивается экологичность процесса.

Полученный продукт является полуфабрикатом (либо компонентом) для приготовления дорожных и кровельных битумов различных марок путем смешивания его с прямогонным гудроном. При этом свойства получаемого, согласно предложенного изобретения, полуфабриката - серобитумного вяжущего, позволяют проводить такое смешение без ущерба качеству дорожных и кровельных битумов. А учитывая низкую стоимость гудрона, можно получать качественные и дешевые битумы различных марок, варьируя количество гудрона в смеси.

Характеристики используемых компонентов

Тяжелый нефтяной остаток представляет собой углеводородную композицию с началом кипения не ниже 360°C, содержащую в себе продукты крекинга, которые за счет большого числа непредельных соединений являются химически активными в реакциях осернения. Данный тяжелый нефтяной остаток в настоящее время в основном используется как компонент котельного топлива. В таблице 1 указаны качественные характеристики продуктов крекинга.

Сера элементарная вырабатывается на установке производства элементарной серы (установка Клауса). Используется для производства серной кислоты, удобрений. Предложенный способ позволяет утилизировать комовую серу, накапливаемую на предприятиях нефтепереработки.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходный нефтяной остаток с продуктами крекинга в расплавленном виде разогревают до температуры 115-120°C, добавляют в расплавленное сырье комовую серу (элементарную серу) в количестве 5-50 мас.% и интенсивно перемешивают в течение 8-15 минут. На этом этапе низкотемпературного осернения обеспечивается равномерное распределение серы в расплавленном сырье - исходном нефтяном остатке и начало ее перехода в химически связанное состояние. Затем нагревают смесь до температуры 140-270°C и продолжают перемешивание в течение 60-660 минут, при этом обеспечивается полный переход элементарной серы в химически связанное состояние. Осуществляют контроль параметров полученного полуфабриката - серобитумного вяжущего: температуры размягчения и температуры вспышки.

В таблице 2 приведены параметры процесса получения серобитумного вяжущего и характеристики полученного продукта.

Температура процесса (Т) обеспечивает протекание реакции осернения. При Т≥140°C начинается расщепление молекул серы и внедрение элементарной серы в двойные связи тяжелого нефтяного остатка. В интервале T=140-270°C процесс осернения ускоряется. При T>270°C происходит активное выделение сероводорода, побочных газов деструкции, происходит неконтролируемая реакция поликонденсации в объеме сырья. В результате полученный продукт будет обладать низкой пластичностью, высокой хрупкостью.

Длительность процесса подбирается таким образом, чтобы вся сера разложилась на радикалы и прореагировала. Время реакции зависит как от Т процесса, так и от содержания серы.

Из данных таблицы 2 видно, что полученный согласно изобретению полуфабрикат (компонент товарного битума) при различных параметрах процесса осернения удовлетворяет требованию полного перехода серы в химически связанное состояние - температура вспышки составляет более 230°C.

Полученное серобитумное вяжущее используется в качестве полуфабриката (либо компонента) для приготовления дорожных и кровельных битумов различных марок, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 22245-90, а также значительно превышающих по качеству требования данного Стандарта. Для этого полученное согласно предложенному способу серобитумное вяжущее смешивают с прямогонным гудроном, являющимся дешевым сырьем. Как было отмечено выше, такое смешение не сказывается на качестве битумов и является общеизвестным технологическим приемом. В таблице 3 приведены характеристики битумов, полученных при смешении серобитумного вяжущего с гудроном в различном соотношении.

Данные таблицы 3 свидетельствуют о соответствии полученных характеристик требованиям ГОСТ 22245-90 на дорожные битумы.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. В обогреваемый реактор, снабженный лопастной мешалкой, загружают 10 кг расплавленного нефтяного остатка с продуктами крекинга, при температуре 120°C добавляют 0,5 кг (5,0 мас. %) комовой серы, интенсивно перемешивают в течение 10 минут. Затем смесь нагревают до температуры 200°C и перемешивают в течение 60 минут. Получают 10,20 кг серобитумного вяжущего, остальное балансовое количество выделяется в виде сероводородных газов и направляется на узел переработки. Осуществляют контроль параметров полученного продукта: температуры размягчения и температуры вспышки. Полученный полуфабрикат смешивают с гудроном в количестве 2,4 кг (23,57 мас. %) и получают 12,6 кг битума дорожной марки. Осуществляют контроль параметров битума согласно ГОСТ 22245-90: температуры размягчения, пенетрации, температуры хрупкости, растяжимости.

Примеры 2-17 осуществляют аналогично примеру 1, используя различное количество исходных компонентов и различные параметры обработки (Таблицы 2, 3).

Таким образом, предложенное изобретение позволяет получать дешевое серобитумное вяжущее с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

1. Способ получения серобитумного вяжущего, включающий смешивание расплавленного продукта нефтепереработки - тяжелого нефтяного остатка и серы, отличающийся тем, что тяжелый нефтяной остаток содержит продукты крекинга, причем процесс ведут поэтапно, осуществляя на первом этапе низкотемпературное осернение продукта путем интенсивного перемешивания с элементарной серой, которую добавляют в количестве 5-50 мас.%, в течение 8-15 мин при температуре 115-120°C, после чего на втором этапе осернение осуществляют при повышении температуры до 140-270°C, продолжая перемешивание в течение 60-660 мин, обеспечивая при этом полный переход элементарной серы в химически связанное состояние.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество серы составляет не более 15 мас.%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дорожному покрытию, а именно к покрытиям из щебня с применением вяжущих материалов, и может быть использовано для однослойного покрытия проезжей части мостовых сооружений.

Изобретение относится к области химии и нефтехимического производства и может быть использовано для применения при строительстве, реконструкции и ремонте дорог, мостов и аэродромов в качестве полимерно-битумного вяжущего.

Изобретение относится к области строительного производства в автодорожной отросли и может быть применено при изготовлении асфальтобетона, в том числе с использованием нанотехнологий.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к технологии приготовления асфальтобетонных смесей для проведения ямочного ремонта дорожного полотна, а также устройства оснований и покрытий автомобильных дорог.

Изобретение относится к дорожному строительству. Технический результат - более глубокое проникновение полимеризованного битума вглубь асфальтобетона с восстановлением утраченной эластичности и гибкости битумной составляющей дорожного покрытия, с эффективной изоляцией асфальтобетона от неблагоприятного атмосферного воздействия.

Изобретение относится к области дорожно-строительных материалов, касающихся составов смесей для изготовления асфальтобетонов, которые могут быть использованы при устройстве покрытий автомобильных дорог, аэродромов, мостового полотна, искусственных сооружений и т.п.

Изобретение относится к области производства холодным способом асфальтобетонных дорожных, аэродромных смесей и асфальтобетонов, применяемых для выполнения ремонтно-восстановительных работ и устройства новых дорожных покрытий повышенной прочности.

Изобретение относится к области производства композиций, содержащих модифицированную серу, которые могут быть использованы для производства строительных материалов - серных бетонов и сероасфальтобетонов, применяемых в различных отраслях строительства, в том числе транспортном, гидротехническом, гидромелиоративном и др.

Изобретения относятся к дорожно-строительным материалам. Сыпучая добавка для асфальтобетонной смеси, содержащая (мас.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог. В способе приготовления черного щебня путем пропитки его под давлением ведут пропитку известнякового щебня деасфальтизатом тяжелых нефтяных остатков при содержании его 40-80 мас.

Изобретение относится к получению и составу активированного армированного минерального порошка и может быть использовано в дорожном строительстве при приготовлении асфальтобетонной смеси. В способе получения активированного армированного минерального порошка для асфальтобетонной смеси минеральный компонент в виде карбонатной породы, гидрофобизатор - жирную кислоту с температурой плавления не более 85°С, армирующую добавку в виде волокон совместно измельчают в центробежной мельнице при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный гидрофобизатор 0,1-5,0; волокна 0,5-15,0; карбонатная порода - остальное. Активированный армированный минеральный порошок для асфальтобетонной смеси содержит однородную смесь из измельченных минерального компонента в виде карбонатной породы, преимущественно кубовидной формы, армирующей добавки в виде распушенных волокон и гидрофобизатора в виде жирной кислоты, равномерно распределенного по поверхности минерального компонента и армирующей добавки, при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанный гидрофобизатор 0,1-5,0, волокна 0,5-15,0, карбонатная порода - остальное. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат - упрощение технологии, улучшение эксплуатационных характеристик, повышение экологической безопасности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при выполнении ремонтных и строительных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий порошок из известняковой породы и смесь поверхностно-активного вещества - ПАВ и каучукового вяжущего, где в качестве ПАВ используют соапсток производства растительных масел и в качестве каучукового вяжущего - кубовый остаток перегонки бутадиена при производстве синтетического каучука при следующем оотношении компонентов, мас.%: указанный соапсток 0,5-1,0, указанный кубовый остаток 0,5-1,0, порошок из известняковой породы остальное. Технический результат - снижение затрат, повышение водостойкости и трещиностойкости, что позволяет удлинить срок службы дорожного покрытия. 1 табл.

Изобретение относится к автодорожной отрасли, к получению асфальтобетона с улучшенными физико-механическими свойствами для дорожного покрытия с использованием вяжущего на основе битума марки БНД с применением модифицирующей добавки. Способ получения модифицирующей добавки включает смешивание и совместную механическую активацию минерального порошка из мрамора, полимера СБС, адгезионной добавки и минерального масла при следующем соотношении компонентов, мас.%: адгезионная добавка - 0,35-0,5, минеральное масло - 3,5-5,0, полимер СБС - 1,5-3,5, порошок из мрамора - остальное. Результатом является получение добавки однородного состава, с возможностью ее хранения и транспортирования, обеспечение при использовании добавки равномерного распределения по объему полимерного компонента в битумном вяжущем и в асфальтобетонной смеси, получение асфальтобетонной смеси однородного состава, повышение качественных показателей дорожного покрытия, изготовленного с использованием смеси. 3 з.п. ф-лы, 5 табл., 6 пр.

Изобретение относится к производству дорожно-строительных материалов, которые могут быть использованы в строительстве пешеходных, автомобильных дорог, преимущественно сельских, разных площадок и т.п. Масса для дорожного покрытия содержит, мас.%: каменноугольный деготь 4,0-6,0, известь 0,5-1,0, цемент 0,5-1,0, кварцевый песок 92,0-95,0. Технический результат - снижение пористости покрытия. 1 табл.
Изобретение относится к области материалов для дорожного покрытия, в частности к модифицированным асфальтобетонным смесям, и может быть использовано в дорожном и аэродромном строительстве. Асфальтобетонная смесь содержит щебень, песок, минеральный порошок, битум в качестве вяжущего и дополнительно включает в составе вяжущего битумно-солевую массу в соотношении 10-35% от массы битума. Используемая битумно-солевая масса является отходом при уничтожении химического оружия. Технический результат заключается в повышении механических характеристик асфальтовых смесей, в частности прочности на сжатие и раскалывание. 2 з.п. ф-лы

Изобретение относится к применению органических гелеобразующих соединений формулы (I): где А представляет собой углеводородную группу, которая может быть линейной или разветвленной, насыщенной или ненасыщенной, ациклической, циклической или полициклической, имеющей от 3 до 92 атомов углерода, образующуюся в результате полимеризации боковых цепей по меньшей мере одной ненасыщенной жирной кислоты, X представляет собой группу NH или атом кислорода, R1 представляет собой группу, выбранную из линейной или разветвленной углеводородной группы с 2-40 атомами углерода, возможно включающей один или более гетероатом и возможно включающей одну или более ненасыщенную связь или ароматическую группу, замещенную или незамещенную, R2 представляет собой группу, выбранную из атома водорода, линейной или разветвленной углеводородной группы с 1-40 атомами углерода, включающей один или более гетероатом и, возможно, включающей одну или более ненасыщенную связь, или ароматическую группу, замещенную или незамещенную, m и n независимо друг от друга представляют собой целые числа от 1 до 4, p представляет собой целое число от 0 до 4, q представляет собой целое число от 1 до 4, Y представляет собой группу, включающую донор водородной связи и акцептор водородной связи, в битумных композициях для улучшения их устойчивости к химическому воздействию. 17 з.п. ф-лы, 7 табл.

Изобретение относится к области производства строительных материалов для устройства и ремонта дорог, тротуаров и касается составов дегтебетонных смесей. Дегтебеторная смесь содержит, мас.%: песок кварцевый 33,0-35,0; каменноугольный деготь 5,5-6,0; щебень 56,0-61,0; измельченный на частицы площадью 0,25-0,5 см2 толь 0,5-3,0. Технический результат - снижение пористости покрытия, утилизация отхода. 1 табл.

Изобретение относится к области производства композиционных составов для приготовления дорожно-строительных материалов и конкретно к способу получения серобитумного вяжущего. В способе получения серобитумного вяжущего путем совмещения модифицированной серы и битума в качестве битума используют остаточный или окисленный битум, модифицирование серы проводят путем нагрева смеси расплавленной серы с серной кислотой при соотношении, соответственно, % масс.: (95-98):(2-5) при температуре 180-200°С в течение 10-15 мин, затем модифицированную серу совмещают с остаточным или окисленным битумом, нагретым до температуры 180-200°С и перемешанным с остатком вторичного процесса переработки нефти - каталитического крекинга или висбрекинга, содержащего олефины, с последующим перемешиванием при температуре 180-200°С в течение 60 минут, при соотношении модифицированная сера : битум : остаток вторичных процессов, % масс.: (8-10):(70-85):(5-20). Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - утилизация трудно реализуемых продуктов, получаемых при очистке газов, и остатков вторичных процессов переработки нефти - каталитического крекинга и висбрекинга. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение может быть использовано для получения асфальтобетонной массы, применяемой для устройства автомобильных дорог, аэродромных покрытий, гидротехнических сооружений. Технический результат - повышение прочности, трещиностойкости, термоустойчивости, термостабильности и водостойкости. 4 табл.

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к составам асфальтобетонной смеси. Асфальтобетонная смесь включает вяжущее на битумной основе и минеральную часть, содержащую щебень, шлаковый песок размером 0-5 мм и минеральный порошок, при этом вяжущее дополнительно включает серу при соотношении серы с битумом 10-40:60-90, указанное серобитумное вяжущее содержится в количестве 4,5-6,0 мас.% сверх 100% по отношению к минеральной части, в качестве минерального порошка смесь содержит порошкообразные отходы электродного производства, состоящие в основном из углерода, в качестве щебня - известняковый щебень и указанного песка - песок из шлаков Надеждинского металлургического комбината при следующем соотношении компонентов, мас.%: битум - 3,6-4,05 сверх 100% от минеральной части; сера - 0,45-2,4 сверх 100% от минеральной части; щебень - 50,5-60,0; шлаковый песок - 32,5-40,3; минеральный порошок - 6,5-11,0. Технический результат заключается в улучшении физико-механических показателей асфальтобетона, а именно прочности, теплостойкости, морозостойкости и водостойкости. Изобретение расширяет область использования отходов цветной металлургии и предусматривает их утилизацию, улучшая экологическую ситуацию, а также снижает себестоимость асфальтобетона. 9 табл.
Наверх