Способ получения вяжущего

(2 (2 (4 (7 1сти ется сл ОО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ 1) 4796054/042) 26.02.906) 29. 02.92, Бюп. У 81) Научно-исследовательский ин тут химии при Нижегородском государ ственном университете им.Н.И. Лобачевского(56) Авторское свидетельство СССР У 1313862, кл, С 10 С 3/04, 1987.Авторское свидетельство СССР У 1281583, кл, С 10 С 3/04, 1987. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГО (57) Изобретение касается получения вяжущего и может быть применено в до Изобретение относится к производ- .ству битумного вяжущего материала, ши"роко используемого для гражданскогостроительства, дорожных и гидроизоляционных покрытий.Известен способ получения битума,включающий нагрев асфальт-смолистай .нефти и атмосферную отгонку дистиллятов с получением целевого продукта,причем для упрощения технологии про-цесса, исходную нефть смешивают с гудроном, взятым в количестве 21 522,5 мас,% на смесь, а атмосФернуюотгонку проводят до 250-270 С с посбледующей изотермической выдержкойпри этой температуре в присутствии0,5-1 О,мас,% воды,рожном строительстве. Цель - повыше ние выхода вяжущего и снижение времени его получения. Для этого нефтяной шлам смешивают с асфальтом деасфальтизации, нагревают и подвергают окислению кислородом воздуха в присутствии оксида ванадия при 180-200 С, скоросоти подачи воздуха 10-15 л/мин на.1 кг сырья с отводом воды и легких углеводородов (асфальт деасфальтиаации и оксид ванадия используют в количестве соответственно 49-69 .и 1,0 - 2,0 мас.% в смеси с исходным сырьем).3 ти условия позволяют повысить выход вяжущего с 63,2 до 84,1 мас.% и снизить время окисления в 3-5 раз.3 табл. татком данного способа явля жность осуществления процес са,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ получения вяжущегопутем окисления кислородом воздухапри 220-250 С нефтяного шлама, образующегося в процессах добычи и подготовки нефти, который представляетсобой черную студенистую пасту, переходящую при Нагревании в легкотекуочую жидкость, плотность при 57 С0,854 г/см,Фракционный состав Температура, СВыкипает, %Н.К. 21610 (выкипает) 27620 31630 33340 34250 34160 33470 32080 350Нефтяные шпамы наряду с трудноразделяемой смесью нефтепродуктов содер жат в своем,.составе воду и механические примеси. - глину, песок, сульфиды железа и др,Нагрев исходного сырья до темпера туры окисления в интервале 90-120 С 15 проводят со скоростью 4-5 фС/ч:при продувке воздухом со скоростью 2-3 л/мин на 1 кг сырья. Отходящие газы,- содержащие легкие фракции и.воду, конденсируют в .холойильнике и со 20 бирают в приемнике дистиллята,Переработка нефтяных шламов,по известному способу решает задачу их утилизации расширяет сырьевую базу25 для получения битума и служит целям охрань 1 окружающей среды от загрязнения нефтяными шпамами.Данный способ можно кспопьэовать для получения вяжущего путамокисления- нефтешпамов. прудов-.накопителей.30 Переработке:подвергают в этом случае даннъй слой нефтешлама, который,содерлйт. относительно постоянное количество нефтепродуктовводы, механи-. ческих примесей и .составляет основную 515 массу прудов-шламонакопителей. Усред."- ненный состав нефтяного шлама, иас.3 ф нефтепродукты 54; тяжелые неФтяные. ос . татки более 40 (входят в мас.й нефте.Х продуктов); вода 10; мехаиические при-меси 36.Использование нефтяных шлаиов. дан- ного состава по известному способу поэ- волило получить слабрподвижную вязкую массу основные показатели свойствЭ, которой следующие:Температура размягчения, С 91Глубина прониканияиглы, 0,1 ммпри 25 ОСпри ОСРастяжимость при25 С., см 1-2Температура хрупкости по. Фраасу, С "5Индекс пенетрации +4,3Таким образом, окисление,йзвеетры 1 способом донных слоев нефтяных шламоврудов-накопителей позволяет получать вяжущее, показатели которого значительно ниже, показателей битумовнефтяных дорожных в соответствии сГОСТ 22245-76,Кроме того, в сляэи с высоким содержанием механических примесей в неф-.тещпамах прудов-накопителей нецелесообразно проводить процесс окисленияв режиме поиэвестному способу. Изнефтешлама происходит выделение механических примесей, которые, оседают настенках оборудования, что приводит кснижению теплопередачи и дополнительной очистки реактора. Весь процесс удлиняется до 16 часов, а выход конечного продукта составляет. лишь 39 мас.Х.Цель изобретения - снижение време"ни процесса и повышение выхода целевого продукта.Использование нефтяных шламов всмеси с асфальтом деасфальтизации каксырьевой смеси. для получения вяжущегоматериала. битумозаменителя, позволяет расшир:ить сырьевую базу для полу- .чения высококачестввйных вяжущих материалов для дорожного строительстваи стройиндустрии. Предлагаемый способспособствует охранаокружающей средыот загрязйения нефтяными отходами.Поставленная цель достигается тем,что нефтяной шлам для получения вяжу .щего путем смешения нефтяного втгама сасфальтом деасфальтизации, последующего .нагрева и:;окисления при 180-200 С,скоростиподачи воздуха 10-15 л/минна 1 кг сырья в присутствии оксида ванадия при использовании асфальта деаСальтизации и оксида ванадия в количинстве соответственно 49-69, и1,0:-2,0 мас.Х от их смеси с исходнымсырьея с отводом воды и легких углеУродов. 1, ,Нефтяные шламы, подвергаемые переработке по предлагаемому способу,представляют собой донный слой прудовнакопотелей нефтеперерабатывающихпредприятий. По, внешнему виду - эточерная пастообразная композиция, переходящая в жидкотекучее состояние притемпературе выше 150 С и выкипающаяов широком интервале температур:Фракционный состав Температура, СВыкипает, ЖНъК 24510 281Не ниже.200ЗО Отсутствуют.З 5 не более 1 ОО, 98-0, 99 2033030 34540 , 35136460378Накопление необработанных нефтешпамов требует значительных земельных площадей и создает серьезную угрозу вторичного загрязнения окружающей сре- О ды, Кроме того, при хранеггии нефтяных шламов в открытых прудах"накопителях эа счет испарения (выветривания) в; атмосферу теряется от 20 до 50 Х со держащихся в шламах нефтепродуктов. 15Асфальты деасфальтизации представ-,. ляют собой нетоварный продукт, физи. ко-механические свойства которого следующие:Температура раз- Не ниже 28 20.мягчения; СПенетрация при256 С, 0,1 мм Не менее 180Дуктильность (растяжймость) при25 С, см Не менее 100:Температура вспышки.в открытом тигле, ССодержание водорастваримых соединений, мас.й Не более О,3,.Содержание водорастворимых кислоти щелочейПотеря веса послепрогрева за: 5 чпри 160 С, мас,ЕПлотность при20 С, гсм,Вязкость сПз, притемпературах, С;60 12 1080" 1,51090, 0,47 105 соответствии с ГОСТ 22245-76 не допускается изготовление дорожньдс нефтяных битумов из асфальтов деас-. фальтиэацгги без дополнительной пере : работки.Использование в смесг нефтяного шлама более 50 мас.% ведет к повыше нию температуры размягчения вяаущего, а менее 29 мас.7 - к снижению тейпе ратуры, что не обеспечивает качеств асфальтобетонных смесей.Использование асфальта деасфальти зации в смеси в качестве пластифика тора позволяет создать эластичную и . однородную композицию. Введение в смесь менее 49 мас,7 приводит к павы. шению температуры размягчения вяжу щего и снижению пенетрации, Цри этом не удается получить вяжущее, на основе которого асфальтобетонная. коМпо" зиция удовлетворяла бы технкческим требованиям. При содержании асфальта деасфальтизацни более 69 мас.Х вяжущее становится неустойчивым и подвержено расслоеьщю.При проведении способа при температуре ниже 180 фС процесс окисления значительно замедляется:, а выше 200 С- технологически не рентабельно.Верхняя и нйжняя границы скорости подачи воздуха, используемого для окисления исходной .смеси, обусловлены обеспечением оптимальных условий окисления.При скорости подачи воздуха менее 10 л/мин на 1 кг сырья процесс окисления и массообмена замедляется.Подача воздуха со скоростью более1,5 л/мин за 1 кг сырья приводит к.его нерациональному использованию,так как дальнейшее увеличение количества пропущенного кислорода воздухачерез систему не дает заметного сокращения времени. процесса окисления иповышения качества продукта. Болеетого, повышение скорости продувкиприводит к нежелательному выносу сырья в приемник дистиллята, что приводит к уменьшению выхода конечного продукта.Введение оксида ванадия в количестве менее 1 мас.7 не дает заметного каталитического действия, а более 2 мас.7. не приводит к заметному сокращению времени окисления.Предлагаемый способ:позволяет упростить технологию переработки нефтяных шламов прудов-шламонакопителей и асфальтов деасфальтизации, что способствует расширению сырьевой базы для получения вяжущих, охране окружающей среды, позволяет в сравнении с прото типом увеличить выход целевого продукта, сократить время процесса.Способ осуществляют следующим образогл,В металлический реактор, снабженный электрообогреваемой рубашкой имеханической мешалкой, загружают29-50 мас.% нефтяного шлама, 4969 мас.Х асфальта деасфальтизации,1-2 мас,% оксида ванадия. Затем нагревают исходную смесь в течение 1 ч до 100 С. После этого включают мешалку и начинают подачу воздуха со скоростью 10-15 л/мин на 1 кг сырья в реакционную смесь. Воздух подается откомпрессора, а расход его регистрируется с помощью ротаметра.,Затем повышают температуру реакционной. смесидо 180-200 С в течение 1 ч, а скорость перемешивания увеличивают до350 об/мин, По достижении нужной тем"пературы процесс окисления проводят 15в течение 2 ч.Отходящие газы, со- держащие легкие углеводороды и воду,отводят через приемник. дистиллята и . холодильник. Легкие фракции и воду конденсируют в холодильнике и соби рают их в приемнике дистиллята.Характеристики вяжущего, получен. ного шо предлагаемому и известному способам приведены в табл. 1.25Из .табл, 1 следует, что время окисления исходной смеси по предлагаемому способу в 3-5 раз меньше. чем ко известному способу. При этом выход вяжущего по предлагаемому способу составляет 79,1-84,1 мас.Х, что выше чем по известному, а потери - в 2-3 раза меньше по сравнению с известным,Основные свойства вяжущего, полученного ло предлагаемому способу35 представлены в табл. 2.Данные табл. 2 показывают, что по,лученное по предлагаемому способу вя- жущее по своим эксплуатационным характеристикам соответствует маркам битума нефтяного дорожного БНД 40/60, БНД 60/90,ЗНД 90/130 по ГОСТ 22245-76,Получейное вяжущее прошло испыта . ния при приготовлении асфальтобетонных смесей, в которых оно было исполь"45 зовано в качестве заменителя битума, Для испытаний использовали асфальтобвтонную смесь следующего состава, .мас.Е; гранитный отсев 50 (фр.5-15 мм), песок речной 25, доломит25, вяжущее (сверх (1003) 10. Результаты испытания представленыв табл. 3,еКак видно из табл, 3, предлагаемый способ позволяет получить качественное вяжущее, использующее в своей основе отходы нефтеперерабатывающей промышленности и пригодное для получения асфальтобетонных композиций, отвечающих требованиям ГОСТ 9128-84.Образцы асфальтобетонных композиций, полученные на основе предлагаемого вяжущего, не уступают показателям по стандартным образцам, а по некоторым даже превосходят.Таким образом, предлагаемый способ получения вяжущего позволяет сократить время осуществления процесса окисления и повысить выход целевого продукта.Использование нефтяных шпамов и асфальтов деасфальтизации по предлагаемому способу способствует охране окружающей среды от загрязнения нефтяными отходами, расширяет сырьевую базу для получения высококачествейных асфальтобетонных смесей, используемых в дорожном строительстве и коммунальном хозяйстве.ФорМула изобретенияСпособ получения вяжущего путем нагрева и, окисления нефтяного шлама кислородом воздуха при повышенной температуре с отводом воды и легких углеводородов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения времени процесса и повьппения выхода целевого продукта, нефтяной шлам перед нагревом предварительно смешивают с асфальтом деасфальтизацни и окисление про водят при 180-200 С, скорости подачи воздуха 10-15 л/мин на 1 кг сырья в присутствии оксида ванадия, при этом асфальт деасфальтиэации и оксид ванадия используют в. количестве соответственно 49-69 мас,Х и 1,0-2,0 .мас,7 от их смеси с исходным сырьем.+0,06 -0,396971 43-13025-35 9 141 39 79 1,4 8 5 80,4 7 е 1 окаэател Жу сыщени ние (н прочн кгсод ее 1,0 О 0 0,6 Вьде т Состав смеси,масЛ: ШНАД ГХТемператураСкорость подачи воздуха,лминlкг.Время окисле,ни.я, чВыход, мас,Х:Эяиущеевода, аэ.еотропиые фракцииПотери, мас,Х Температура равмягчения по Е ио Глубина проникновения, иглы. 0,1 ммнри 25 е.С.при 25 еС, смТемпература хрупкости до Фраасу, СИндекс денетрации Интервал пластич-ности,оС Водон НабухПредел20 20 Коэффициентне менееКоэффициент