Способ получения битума

(1% (11) С 10 С 3/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и Н АТОРСОМУ ФИДИТВЪСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЮ(71) Северо-западный заочный политехнический институт и Ленинградский завод механизированной переработки бытовых отходов(56) 1. Чек И.А. Сланцевый битум.Таллин, 1959, с. 23.2, Патент ВеликооританииВ 2087921, кл. С 5 Е, опублик. 1982.3. Авторское свидетельство СССРВ 863616, кл. С 10 С 3/04, 1979 (прототип),(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА путем окисления сырья на основе сланцевой смолы кислородом воздуха при нагревании, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения сырьевой базы и охраны окружающей среды, в качестве сырья используют смесь предварительно окисленной до температуры размягчения 20"30 С сланцевойосмолы и обезвоженной и отбенэиненной смолы пиролиза бытовых отходов при следующем соотношении компонентов, мас.3:Окисленнаясланцеваясмола 10-30Обезноженная и отбензиненнаясмола пиролизабытовь 1 х отходов 70-90 и окисление проводят при 150-160 С.оИзобретение относится к производству окисленных дорожных битумов иможет быть использовано в промышленности, связанной с переработкой бытовых отходов. 5Известен способ получения битумаиз смолы термической переработки горючих сланцев 1 .Получаемый по этому способу битумхарактеризуется малой теплостойкостью 10и морозостойкостью.Известен также способ получения битума из масла пиролиза мусора 12,Однако такой битум нельзя исполь 1зовать как дорожный битум, так как 15он не обладает свойствами, необходимыми для дорожного битума. Например,температура застывания смолы пиролиоза, выкипающей выше 230 С, составляет лишь 6 С. Этот показатель исключает возможность использования такойсмолы в качестве битума.Наиболее близким к изобретениюявляется способ получения битумапутем окисления обесфеноленной сланцевой смолы кислородом воздуха принагревании 13 .Недостатком известного способаявляется использование дорогой сланцевой смолы, ресурсы которой ограничены. В настоящее время смолу пиролиза бытовых отходов сжигают, чтоприводит к загрязнению окружающейсреды,Цель изобретения - расширениесырьевой базы и охрана окружающейсреды. Поставленная цель достигается предлагаемым способом получения битума путем окисления кислородом воздуха при 150-160 С смеси предвариОтельно окисленной до температуры размягчения 20-30 С сланцевой смолы и обезвоженной и отбензиненной смолы пиролиза бытовых отходов при следующем соотношении компонентов, мас. :Окисленная сланцеваясмола 10-30Обезвоженная и отбенэиненная смолапиролиза бытовыхотходов 70-90Способ заключается в следующем.Обезвоженную и отбензиненную часть смолы пиролиэа бытовых отходов нагревают до 150-160 С и подают в0окислительную колонну. Сюда же нводят предварительно приготовленный комплексообразователь - окисленную сланцевую смолу. Окисление сланцевой смолы производят воздухом в той же либоодругой колонне при 180-220 С до получения продукта с температурой размягчения 20-30 С по К и Ш. КомплексоОобразователь вводят в количестве10-30 мас.7.При окислении непосредственно смолы чиролиза бытовых отходов по известной технологии, используемой дляполучения битумов из нефтяных гудронов и сланцевой смолы, наблюдаетсяинтенсивное образование карбоидов.Поэтому независимо от температурыокисления (100-250 С) и расхода воздуха (50-300 ч ) получается не битум,а суспензия карбоидов в масляной части смолы, Причина этого явления определяется специфическим химическимсоставом смолы, проявляющимся в большой растворяющей силе дисперсионнойсреды, что затрудняет образованиедисперсной фазы при окислении, Окисление смол и асфальтенов, находящихсяв состоянии истинного раствора, сопровождается их превращением в карбоиды. Добавляемая в сырье окисленная сланцевая смола обеспечиваетформирование дисперсной фазы из смоли асфальтенов уже на ранних стадияхокисления, что способствует их сохранению и накоплению при получении битума. Такой эффект проявляется ужепри добавке 101 окисленной сланцевойсмолы и с увеличением ее количествавозрастает до концентрации смолыоколо 307 При большем количествесланцевой смолы наблюжается уменьшение пенетрации и стабильности битума.Окисление смолы пиролиза бытовыхотходов в смеси с окисленной сланцевойсмолой производят при 150-160 С иобъемной скорости воздуха 100-300 чдо получения битума, Активное окисление смолы начинается при 150 С,а при большей температуре наблюдается образование карбоидов,Используемая в предлагаемом спосо бе суммарная смола, получающаяся при пиролизе бытовых отходов, содержит около 25-30 мас.воды, которая не может быть отделена обычными методами (например, отстоем), Кроме того, в ней содержится 20-25 мас.7 легкихофракций, выкипающих до 230 С. Поэтомунепосредственно ее нельзя использовать для производства битумовСмола имеет следующую характеристику:Плотностьпри 20 С, кг/мСодержаниеводы, мас.7Содержаниезолы, мас.ЖСодержание механическихпримесей, мас.йТемпературавспышки (длябезводной смолы)Содержаниегрупповых компонентов, мас.7.2,8-3,1 56,5 25,3 15,6 2,6 смолыасфальтеныкарбоиды 105-110 200 40,7 35,5 20,1 3,7 масла смолыасфальтены карбоиды Для пРоизводства битумов . используют тяжелую часть такой смолы, полу чаемую после ее обезвоживания и отделения бензиновой фракции. Характе" ристика смолы следующая:Плотностьпри 20 С, кг/м 995-1000Содержаниеэолы, мас.7 0,1-0,15Содержание механических примесей, мас.7 3,0-3,8ТемператураОвспышки, СТемпературазастывания, Со6-8МолекулярнаямассаСодержаниеэлементов, мас.7углерод 75,80водород 9,55сера 0,26азот+кислород 14,39Содержание групповых компонентов,мас.Больше 250 Из приведенных в табл. 1 данныхследует, что битумы с использованием смолы пиролиза бытовых отходовудовлетворяют требованиям на дорожные нефтяные битумы и превосходят ихпо эластичности, теплостойкости, стабильности, температуре хрупкости иадгезионным свойствам.Температурный интервал окисления150-160 С определяется свойствамиО5 0 дисперсной системы окисляемого продукта, а именно его способностьюокисляться в битум без образованиянерастворимых веществ,В табл. 2 приведены данные по содержанию в битумах с температурой размягчения 50-53 С нерастворимых о веществ в зависимости от количества введенной сланцевой смоли, окислен Для предотвращения карбоидообразования добавляют в сырье 1 О-ЗОБсланцевой смолы (технический продуктпо ГОСТ 4806-29), предварительно5 окисленной обычным способом (температура 180-200 С, объемная скоростьвоздуха 20-30 ч ) до температурыразмягчения 20-30 С.Характеристики окисленной сланцевой смолы:Температураразмягченияпо К и Ш, С 20-30Глубина проникновенияоиглы при 25 С,мм 0,1Плотностьпри 20 С, кг/мзо1005-1010Содержание групповых компонентов, мас,7масла 49-46смолы 30-28асфальтенов 21-26П ри м е р. Отбензиненную и обезвоженную смолу пиролиза бытовых отходов в количестве 2 кг загружаютв окислительный аппарат, ДобавляютЗ 0 0,3 кг предварительно окисленной прио180 С и объемной скорости воздуха150 чсланцевой смолы, имеющейтемпературу размягчения 23 С. Окислиотельный аппарат нагревают до 160 С,З 1 после чего продувают воздух с объемной скоростью 150 ч в течение 16 ч.Характеристика полученного битумаприведена в табл. 1.1097642 Таблица 1 Требования ГОСТа 22245-71 на битум БНД 130/200 Показатели битумаиз смолы пиролизаНБО Показатели Не менее 131-200Не менее 353Не менее 39 171 36 53 Не менее 65 0 Не выше -18-21 Не ниже 220 230 иВыдержка по контрольному образцу 1. Выдержка по контрольному образцу 2 Не более 7 1,5+1,5 Индекс пенетрации 0,23 Не. более 0,2 ной до температуры размягчения 26 Со пе К.и Ш..В табл. 3 показано влияние добавки окисленной сланцевой смолы на скорость формирования битума (темпераотура размягчении 50-53 С),Совместный анализ данных табл. 2 и 3 показывает, что при содержании в смоле пиролиза бытовых отходов окисЛенной сланцевой смолы менее 1 О 10 мас.Х наблюдается образование нерастворимых веществ в битуме даже при 120 С. При концентрации добавоки более 10 мас.7 образование нерастворимых веществ происходит лишь при 15 температуре выше 160 СВ то же вреомя при температуре ниже 150 С резкоО возрастает время окисления. Увеличение концентрации окисленной сланцевой смолы выше 30 мас.7 сопровож дается увеличением времени окисления и удорожанием битума. Оптимальные Глубина проникновенияаиглы, мм 0,1, при С ОТемпература размягчения по К и Ш, С оРастяжимость, см, при С оТемпература хрупкости, С 0Температура вспышки, С Сцепление с мрамором Изменение температурыразмягчения после прогрева, оС Содержание водорастворимых соединений, мас,Е условия; температура окисления150-160 С и добавка сланцевой смолы10-30 мас.7,Для определения возможности использования битумов в дорожном строительстве проведены их испытания в асфальтобетонных смесях, приготовленных по ГОСТ 9128-76 (марка 1,тип Г). Результаты этих испытаний приведены в табл. 4,Приведенные н табл. 4 данные свидетельствуют о воэможности применения битумов, получаемых по предлагаемому способу, в дорожном строительстве.Использование предлагаемого способа получения битумов обеспечивает экономию жидкого топлива и способствует уменьшению дефецита в битумных материалах, а также охране окружающей среды.1097642 Т а б л и ц а 2 Содержание нерастворимых веществ мас,Х,при температуре окисления, СО150 160 180 120 7,6 8,8 19,6 4,0 3,8 9,9 3,8 10 3,9 3,9 20 3,8 4,1 4,9 30 3,8 3,7 3,7 4,6 40 Таблица 3 Время окисления до битума с температуорой размягчения 50-53 С, ч, при температуре, Со 120 150 10 36 20 14 30 32 58 2.1 Таблица 4 Показатели 15-35 2;7 0,4 0,5 26 7 20 18,3 50 14 0,9 0,9 Содержание окисленнойсланцевой смолы, мас.7. Содержание окисленнойсланцевой смолы, мас.Х Водонасыщение, 7 по объему, для асфальтобетонов типа Г марка 1 Набухание, 7, не более Предел прочности присжатии кг/смф не меЭ ФОнее, при температуре, С Коэффициент водостойкости,не менее Требования ГОСТ 9128-76для марки 1 тип Г Битумы, полученныес использованием смолы пиролиза бытовых отходов1097642 9 10 Продолжение табл. 4 1ТРебезаниа ГОСТ 9123-76дав марая 1 тип Г охаватаа 0,6 Сцепление битума с миной частью ьВыдерживают Выдерживаю Составитель Е. Горлов едактор Т. Веселова Техред Л,Микеш Корректор В. БутягаЮВ Ю Ю Ю ЕЮЗакаэ 4144/22 Тираж 489 ВНИИПИ Государств по делам иэобре 113035, Москва, Жсн СР 4/ Филиал ППП "патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Коэ 44 ициент водонасыщенияпри длительном водонасыщении,не менее Под нного комитета ений и открытий Раушская набБитумы, полученные с испольэованнем смолы пиролиза бытовыхотходов