Способ получения битума

(19) ОС 304 ЕТ СВИДЕТЕЛ ЬСТВ ОРСКО(54) СПОСОБ (57) Использ Сущность из воздухом. Пе пературой не ботке в т напряженнос ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМ ование: нефтепер обретения: гудрсн ред окислением воз более 40 С подверга оке коронного тью 1,5 - 60,0 кВ/см,работка, окисл яют ух с темют обраразряда 2 табл,ут нщего темп щего в зо коронного кВ/см.Сопос решения сявляемый тем, что и авительныи анализпрототипом показспособ отличаетсяи получении битум являем вает, что зт известноа путем оки ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ И(71) Научно-исследовательский инстистроительных материалов при Томскомженерно-строительном институте(56) Грудников И.Б. Производство нефтябитумов.- М.: Химия, 1983, с.48 - 51.Авторское свидетельство СССРИ. 632723, кл. С 10 С 3/03, 1978. Изобретение относится к способам получения битумов путем окисления гудронов воздухом и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности,Известен способ получения битума путем окисления гудрона воздухом,Основными недостатками известных способов являются длительность процесса окисления (превращение гудрона в битум), большая энергоемкость процесса, недостаточно полное использование окислителя - кислорода воздуха, что ведет к большому расходу воздуха.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату заявленному изобретению является способ получения битумов окислением тяжелых нефтяных остатков, например, гудронов в присутствии инициаторов, например, хлорного железа. Сущность этого способа заключается в том, что с целью упрощения процесса, последний проводят путем смешения исходного сырья с 70 - 800-ным раствором хлорного железа при 150 - 200 С с последующим окислением реакционной смеси кислородсодержащим газом при температуре 240 - 260 С,Недостаток указанного способа состоит в том, что окисление ведется при высокой температуре (240-260 С), а процесс превращения гудрона в битум длителен. Кроме того, технология получения битума указанным способом сложна(необходимы операции по введению и смешению раствора хлорного железа с гудроном, при определенном температурном режиме), а активизаторы, введенные в гудрон, не полностью разлагаясь в процессе окисления, вызывают структурные изменения, ускоряющие процесс старения битума при дальнейшем его использовании,Целью предлагаемого изобретения является снижение времени окисления и улучшение качества целевого продукта.Поставленная цель достигается путем предварительной обработки воздуха, имеюературу не более 40 С, поступаюну окисления гудрона, в поле разряда напряженностью 1,5 - 60пения гудрона воздухом, последний перед подачей в зону окисления обрабатывают в поле коронного разряда 1,5- 60 кВ/см,При обработке воздуха коронным разрядом за счет процессов ионизации, протонизации и свечения молекулы кислорода возбуждаются и подвергаются диссоциации и синтезу по следующей схеме:02+ е 20+ еО + 02 Оэ+ М -ф Мз+ Ми 02+ 02-."О з+ Огде М - любая третья частица,О 2,0 з - возбужденная молекула кислорода и озон.Полученные в результате обработки воздуха коронным разрядом озон (Оз) и атомарный кислород(0) более реакционноспособны, чем молекула кислорода, т,к, имеют неспаренные электроны, и поэтому они выступают в качестве инициаторов химических реакций при взаимодействии с углеводородными системами (гудронами):Оз+ КН+ М -продукты+ МО+ Щ+ МИзвестно также, что озон обладает более сильным окисляющим действием, чем кислород. Кроме того, большое количество заряженных частиц (обладающих определенной энергией) при подаче их в зону окисления вызывают возбуждение атомов и молекул углеводородов, что способствует ускорению сложных процессов окисления и превращения гудронов в битум.Таким образом, в результате обработки воздуха коронным разрядов образуются озон, атомарный кислород и заряженные частицы, которые интенсифицируют процесс окисления гудрона и улучшают свойства целевого продукта,По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение имеет следующий положительный эффект; предварительная обработка воздуха коронным разрядом приводит к уменьшению времени и температуры окисления гудрона, повышению качества битума.При изучении других известных технических решений в данной области признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, и поэтому они обеспечивают техническому решению соответствие критерию "существенные отличия",В качестве исходного сырья для окисления был использован гудрон со следующими характеристиками:Плотность при 20 С, г/см 0,9767 Температура размягченияпо КиШ,С 16 Глубина проникания иглы при 25 С,0,1 мм Более 300Групповой химический состав,мас,%:а) масла 605 в.т.ч, парафинонафтеновые 14,2циклоароматическиемоно 6,7би,9поли,210 б/смолы 36,9в/асфальтены 3,1Ниже приведены примеры получениябитумов по трем способам: по способу наоснове аналога; по способу на основе про 15 тотипа; в) по предлагаемому способу,В металлическую окислительную установку колонного типа емкостью 39 л, снабженнуюю электроподогревателем, загружаютгудрон, нагретый до 70 С. Температуру про 20 цесса окисления постепенно повышают до250 С и осуществляют контроль с помощьюреле и контактного термометра, Окислениепроизводят воздухом в течение 16 ч, Полученный битум обладает следующими свой 25 ствами (см. табл,1).В окислительную колонну загружаютгудрон, предварительно смешанный с 80%ным раствором хлорного железа в расчете0,3 мас,% на сырье при температуре 170 С.30 Затем температуру процесса постепеннодоводят до 250 С при одновременной подаче воздуха. Битум,окисленный в течение 13 чхарактеризуется свойствами, представленными в табл. 1,35 В окислительную колонну заливают гудрон 170 С, затем температуру окисления доводят до 220 С, Воздух, подаваемый в зонуокисления, предварительно обрабатываюткоронным разрядом при напряженности 2040 кВ/см. В результате после 9,5 ч окислениябитум обладает свойствами, приведеннымив табл.1.Показатели битумов, полученных покаждому из трех способов, соответствуют45 вязкому дорожному битуму марки БНД60/90 по ГОСТ 22245-76.Однако битум, приготовленный предложенным способом, при одинаковой температуре размягчения с битумами,50 полученными известными способами, обладает повышенными пластичностью и морозоустойчивостью, Улучшение качествабитума достигается за счет сокращения времени пребывания исходного сырья в зоне55 реакции окисления и снижения температуры процесса. Описанным способом окисления нефтяных остатков можно получить дорожные вязкие битумы, строительные битумы, биту1761774 25 Таблица 1 Бит м пол ценный по способ Показатель предлагаемы; известн ый известный Глубина прониканияиглы при Т,С (мм)25 65 79 21 20 26 Температура размягчения по КиШ, Свыдержи вают Изменение температуры размягчения после п ог ева, С мы кровельные и другие битумы, получающиеся окислением,Для установления рациональных параметров обработки коронированием былипроведены специальные испытания по приготовлению битумов предложенным способом, результаты которых отражены в табл.2,При этом параметры обработки варьировались в следующих пределах:Напряженность поля 1,0- 65 кВ/смТемпература воздуха 0 - 45 СВремя 9,5 ч,Из табл,2 видно, что температура размягчения битума, приготовленного предложенным способом, зависит от напряженности поля коронного разряда и температуры воздуха, подаваемого для коронирования. Наилучшие результаты достигаютсяпри напряженности поля 1,5 - 60 кВ/см итемпературе воздуха не выше 40 С. Таким образом, можно сделать следующие выводы по предлагаемому способу получения битумов.Обработка воздуха коронным разрядом5 перед подачей его в зону окисления существенно уменьшает время и температуру окисления гудрона.Битумы, приготовленные предложенным способом, обладают высокими пластич 10 ностью и морозоустойчивостью.Наилучшие результаты от реализацииспособа достигаются при напряжении полякоронного разряда - 1,5- 60 кВ/см и температуре воздуха не выше 40 С,15 Формула изобретенияСпособ получения битума путем окисления гудрона воздухом, о т л и ч а ю щ и й,тем, что, с целью снижения вре".и окисл .ния и повышения качества целевого продк20 та, воздух с температ, рй не более 40 Спредварительно подвергагот обработке в токе коронного разряда напряженностью 1,560,0 кВ/см,1761774Таблица 2Составитель О.КимРедактор Т,Самерхэнов Техред М,Моргентал Корректор И, ШуллаЗаказ 3234 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101