Способ получения адгезионной присадки для битумов

(22) Заявлен 7.04.72 (21) 177819323 ненпем заявки51) Ч,прпсое Государственный номите Совета Министров ССС по делам изобретений(088.8) 5,09.74, Бюллетень3 публиковано н открытии Чата опубликования описания 28.05.7(71) Заявптел ьвовскии ордена Ленина политехническии институт 4) СПОСО УЧЕНИЯ АДГЕЗИОНДЛЯ БИТ,гМОБ и пол ранич Изобретение относится к области получения адгезионных присадок для нефтяных битумов, используемых в дорожном строительстве.Изве "тен способ получения адгезионных 5присадок для битумов путем окисления углеводородного сырья, например парафина, кислородом воздуха при 130 в 1 С,Однако, улучшая сцепляемость битума сминеральными материалами, указанные присадки придают битуму хрупкость и тем самым ухудшают его качество, что происходитза счет плохого структурного сродства присадок с битумом.Кроме того, известные присадк учают 15из достаточно дорогого и ог енногосырья.С целью повышения качества присадок, атакже расширения сырьевой базы, окислениюподвергают высокомолекулярные остаточные 20нефтепродукты и процесс осуществляют вводно-содовом ра:творе при температуре150 - 200 С и давлении 20 - 60 атм. Окисление ведут в течение 0,5 - 2 ч,Использованием высокомолекулярных соединений нефти, например прямогонного гудрона, полугудрона, экстрактов селективнойочистки масел, асфальтов деасфальтпзации,значительно расширяются ресурсы доступного и дешевого сырья для получения адгези- ЗО онных присадок к битумам. Присадка,.полученная из названного сырья, лишена тех недостатков, которые имеют известные присадки, так как кислоты, получающиеся из высокомолекулярных соединений нефти при окислении в водно-содовом растворе, имеют такую же структуру (конденсированная ароматика), как и битум,Структурное сродство битума и высокомолекулярных ароматических кислот не приводит к ухудшению качества битума при дооавлении присадки.Окисление высокомолекулярных остаточных нефтепродуктов проведено на укрупненной лабораторной установке, в реакторе с цир куля ционным пер емешивающим устройством, Такой тип реактора является наиболее подходящим для данного вида сырья, так как нефтепродукты имеют меньшую плотность, чем водный раствор соды и всплывают на поверхность, Осуществление тесного контакта фаз с кислородом воздуха возможно только при перемешивании и многократной циркуляции смеси в зоне реактора.Способ может быть осуществлен по следующеи схеме.Сырье и водный раствор соды загружают в реактоп 1. Перемешивание и циркуляцию реакционной смеси осуществляют с помощью мешалки 2 и электродвигателя 3, Герметизацию аппарата осуществляют компоновкой электродвигателя в общем корпусе с реактором. Предотвращение попадания продуктов реакции в электродвигатель осуществляется противодавлением, создаваемым подачей в корпус сжатого воздуха или инертного газа, Реактор обогревают электроспиралью 4, интенсивность обогрева регулируют латром 5, По достижении заданной температуры в реакторе, замеряемой термопарой 6, открывают вентиль 7 и в реактор нагнетают воздух для окисления. Расход воздуха контролируют ротаметром 8. По достижении заданного давления, контролируемого манометром 9, открывают вентиль 10 и отработанный воздух и газообразные продукты реакции выводят из реактора. Испарившаяся вода и продукты реакции конден"ируются в холодильнике 11 и возвращаются в реактор. По истечении заданной продолжительности окисления прекращают подачу воздуха в реактор и выключают обогрев. После охлаждения из реактора выгружают содержимое. Водно-солевой раствор оксидата подкисляют кислотой (серной, азотной, фосфорной, соляной) до рН=2 для перевода кислот из соляной формы в кислотную, а затем концентрат водонера "творимых высокомолекулярных кислот отделяют от водного слоя водорастворимых кислот. Концентрат водонерастворимых кислот используют как адгезионную присадку для битумов.Выход концентрата водонерастворимых кислот составляет 80 в 10 на исходное сырье. Соотношение концентрата водонерастворимых кислот зависит от глубины деструктивного окисления исходного сырья. С повышением температуры и продолжительности процесса, а также с увеличением расхода соды глубина деструктивного окисления возрастает, что способствует росту количества водорастворимых кислот. Окисление высокомолекулярных соединений без соды способствует протеканию реакций уплотнения с образованием битума или еще более уплотненных продуктов, не содержащих ощутимого количества карбоксильных групп.Концентрат водонерастворимых кислот испытывают как адгезионную присадку к дорожным битумам на сцепляемость с мрамором и гранитом. Прибавление 2 - 4 О/о присадки к битуму улучшает его сцепляемость с мрамором на 20 - 60% и с гранитом на 40 - 70/а. Присадка пригодна для кислых и основных пород.В виде побочных продуктов процесса получаются водорастворимые кислоты и одна из солей - сульфат, нитрат или фосфат натрия, в зависямости от кислоты взятой в процесс. Водорастворимые кислоты после извлечения метилэтилкетоном из воды могут использо. ваться как ароматические поликарбоновые кислоты. Сульфат натрия может быть испольЗован как технический продукт, а натрий ни трат или натрий фосфат - как компонентыминеральных удобрений,Пример. Окислению по выше описанной 5 схеме подвергают гидрон и асфальт деасфальтизации гудрона пропаном. Качество сырья и полученных кислот, а также условия окисления гудрона и асфальта приведены в табл. 1,10 Таблица 1 П оказ а тел и Гудрон Асфальт 15 0,99050 0,96949 20 ЗЗ 70 30 77,6 16,1 6,3 49,6 47,9 2,5 масласмолыасфальтеныСодержание, вес. /: 25 0,1 1,3 золысерыУсловия окисления 0,5 2,9 30 240500,8158 200 50 1 30 91,0 1,5 93,0 13,7 94,5 11,6 концентрат кислот водорастворимые кис- лоты 40 Качество кислот 50 Эффективность концентрата высокомолекулярных кислот, как адгезионной присадки проверяют на битуме БНД/200, соответствующим требованиям ГОСТ 11954-66, 55 Концентрат с кислотным числом 90, ис. пользуемый как присадка, имеет следующие физико-химические показатели: 60 0,9895 212,3 46 65 КачествоПлотность р 4 р г/смзТемпература размягченияпо Киш, СПенетрапия, ммпри 10 Спри 25 СДуктильность при 25 С, смКомпонентный состав, вес. ,г,; Температура, СДавление, атмРасход соды, кг/кг сырьяРасход воды, кг/кг сырья35 Расход воздуха, мм/ч кгсырьяПродолжительность, чВыход," на сырье: Кислотное число Эфирное числоГидроксильное число Карбонильное число Молекулярный вес Температура каплепадения, С Внешний видПлотность рд, кг/смз Кинематическая вязкость при 100 С, сСт Температура размягчения по Киш, С 89,0 0,0 17,9 48,0 399 46443051 в бензоле 91,5 в ацетоне 76,1 в петролейном эфире 65,3В табл. 2 дано изменение физико-химиче ских свойств битума БНД/200 при добавлении присадки (концентрат с кислотным числом 90). 99,4 нерастворима Таблица 2 Битум с присадкой в количестве %0,1 0,1 100 100 100 100 го сырья при повышенной температуре кислородом воздуха, отличающийся тем, 10 что, с целью повышения качества присадки ирасширения сырьевой базы, окислению подвергают высокомолекулярные остаточные нефтепродукты и процесс осуществляют в водно.содовом растворе при температуре 150 - 15 250 С и давлении 20 - 60 атм. Термическая стабильность (вес после 5 ч нагрева при 160 С), % от первоначальногоРастворимость, %;в воде Пенетрация, ммпри 0 Спри 25 СТемпература размягчения по Киш,с гранитомПотеря в весе (после прогрева при 160 С, 5 ч) %Пенетрация после прогрева при 160 С в течение 5 ч, ", от первона- чальной Исследования показывают, что концентрат высокомолекулярных кислот при добавлении в битум БНД/200 в количестве 2 - 3% усиливает сцепляемость битума с мрамором и гранитом и является хорошей адгезионной присадкой. Предмет изобретенияСпособ получения адгезион ной присадки для битумов путем окисления углеводородно 34443051 азие даз дул Составитель Н. ГлебоваТехред Н. Куклина Корректор И. Позняковская Редактор Т. Девятко Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 12146 Изд.1276 Тираж 537 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5