Способ получения вяжущего

СОЮЗ СОВЕТСНИКС 0.1 ИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) (10 ц) С 10 С 3 ви показат ет боль работы , Кроме меют л ели расший темасапьтотого,учшую адгеа нронаи иалам,са выш язве одительность процесой. 1 ил., 4 табл,способубыть ис ет 12 т, Смо онтированног ят изеактор дозатором. Расости а вающеи пределени окисляемо мощью рас внутри ре трубы,смолы по сырья до еделителяповерхи стигаютсмонт де перф с поРованногорированно овышеа. ленияановкеКоличеставрь же: ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Лвторское свидетельство СССР Р 1062244, кл . С 10 С 3/04, 1988.Авторское с детельство СССР М: 1213063, кл. С 10 С 3/04, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЛУРЕГО (57) Изобретение касается неФтепереработки, в частности получения вяжущего дпя асФальтобетона. Цель - повышение качества целевого продукта. Для этого ведут окисление нефтяного гудрона кислородом воздуха с порцион ным введением каменноугольной смолы. При этом окисление начинают при 160- 190 С, а количество вводимой первой порции смолы определяют уравнением Х = 0,0018692 2 - 0,594337 2 + + 48, 1206, где Х - количество каменноугольной смолы, мас,7 от гудрона;2 - температура начала окисления, С,Изобретение относится к получения вяжущего и мо ет пользовано в нефтеперераба ромышпенности.Целью изобретения являе ие качества целевого продП р и м е р. Процесс ок роводят на промышленной у ескомпрессорного типа То окисляемого за 1 цикл с Количество последующих порций определяют уравнением У = (2 - 147):13,25, где У - количество каменноугольной смолы, мас.7 от гудрона; 2- температура в реакторе в момент введенияопредшествующей порции, С, Общее количество вводимых порций определяется уравнением К = 0,001 (2 - 160) - 0,083(2 - 160) + 5,025 + 0000074"(2 - 160)з - О,ОС 44(2 - 160)- + + 0,05(2 - 160) + 0,5358,6164 - п , где К - количество порций, 2 - температура начала окисления, С; и - заданная глубина проникания иглы целевого продукта, 0,1 мм, Эти условия обеспечивают у полученного продукта увеличенную температуру размягчения, пониженную температуру хрупкости и высокие тяжимости что созд пературный диапазон бетона без разрушени олученные вяжущие зию к каменным мате Свойства нефтяного гудроУ 38101582-75) приведеныВязкость условнаяпри 80 фС, с 36 Температура вспышки, С" 195 10 20 На чертеже представлены кривые,5характеризующие окисляемость нефтяного гудрона и гудрона с добавкамикаменноугольной смолы (КУС),Кривая 1 характеризует окисляемость нефтяного гудрона без добавкипри начальной температуре в реакторе175 С (сырье перед окислением нагрето до 175 С). Битум с глубинойпроникания иглы в пределах 611590 ммф 0,1 (БНД 60/90) образуетсяв интервале 10-11 ч.Свойства каменноугольной смолы(ОСТ 1462-80) приведены ниже."Плотность,Содержание веществ,нерастворимых в толуоле, мас,% 7,50Зольностьр маса% 0,2Содержание нафталина, 25мас,7. 7.,33Вязкость условнаяпри 80 С, Э 2,9Кривая 2 характеризует процессокисления при введении смолы в соответствии с известным способом. Привведении КУС при начальной температу-ре сырья 175 С процесс окисления неускоряется, а наоборот замедляется.Аналогичный эффект имеет место привведении трех порций по 4 мас.% и,четырех по 3 мас.7. Кривые практически налагаются друг на друга и отдель."но не приведены.Кривая 3 характеризует окисля 40емость гудрона при введении этого жеколичества добавки (12 мас.%)1440 г четырьмя порциями. Перваяпорция составляет 300 кг (2,5 мас.%)остальные три по 380 кг. Кривая 3показывает, что общее время до получения битума БНД 60/90 несколькосокращается, но до глубины прониканияиглы 180 мм 0,1 процесс сдвинут вправо от кривой 1, т.е. идет медленнее,чем при окислении сырья в чистом виде,Кривая 4 характеризует окислениепрн первой порции 240 кг (2 мас.%)фи остальных трех по 400 кг, Положениекривой 4 свидетельствует о высокомэффекте интенсификации процессабитум БНД 60/90 образуется в интервале 5-6 ч, но ярко выраженного торможу ния процесса при достижении глубины проникания иглы 61-90 мм 0,1 не наблюдается. Введение первой порции в количестве 160 кг (1,3 мас.%), второй 320 кг (2,7 мас.%), а третьей и четвертой по 480 кг (4 мас7) позволяет получать битум БНД 60/90 в интервале 4,5-5,0 ч с достаточно эффективным последующим торможением процесса окисления.Результаты исследования влияния величин порций и их количества на окисляемость нефтяного гудрона при различных температурах начала окисления приведены в табл. 1 (примеры 3,8,10,11,18,19,20) по предлагаемому способу, остальные - сравнительные, иллюстрирующие влияние отклонений режимных условий на продолжительность процесса).Как следует из табл. 1, наименьшее время окисления - 6 5 ч при начальнойотемпературе 160 С наблюдается в примере 3. При увеличении размера первой порции до 1,2 мас.7 и неизменных остальных порциях продолжительность окисления возрастает до 8 ч и сопровождается менее интенсивным ростом температуры.При введении первой порции 0,8 мас.7 второй 1,4 мас.% и идентичных третьей, четвертой и пятой (пример 7) продолжительность окисления несколько выше, чем в примере 3, но менее чем в примере 4. При введении первых порций по 1 мас.7. и вторых по 1,2 мас,%, а третьей и четвертой увеличенных (примеры 5 и 6) наблюдается дальнейшее увеличение продолжительности процесса окисления, а в случае примера 6 и отсутствие торможения при получении готового битума.При введении смолы по примеру 4, но с первой порцией уменьшенной до 0,8 мас.% (пример 8), процесс близок к процессу но примеру 3, но отличается несколько большим временем окисления - 6,8 ч. При начальной температуре 175 С наименьшая продолжительность процесса (5,0 ч) наблюдается при режимах введения, соответствующих примерам 10 и 11, т.е. при величине первой порции 1,3-1,4 мас.%, а второй 2,6-2,7 мас.%. Как при увеличении размера первой порции до 1,5 мас,% (пример 12) так и при увеличении размера второй до 2,9 мас.%(пример 13) наблюдается увеличениевремени окисления до 6,0 ч. В то жевремя при наилучших величинах первойи второй порций 1,3 мас.и 2,7 мас. ,но при некотором уменьшении третьей5и четвертой порций (пример 14) процесс окисления аналогичнее процессамв примерах 10 и 11, и отличается лишьнесколько большим временем окисления 10(увеличено на 0,2 ч). Уменьшениепервой порции до 1,1 мас.при сохранении размеров второй, третьейи четвертой сохраняет эффект торможения, но влечет за собой увеличение 15времени окисления до 5,4 ч.При начальной температуре 190 Снаименьшее время окисления имеетместо при размерах порций, соответствукнцих примерам 18-20, Уменьшение 20до 2,5 мас.(пример 17) или увеличение до 3,0 мас. , (пример 21) размера первой порции влечет за собойувеличение продолжительности окисления, Таким же образом влияет превышение величины 3,7-3,8 мас.длявторой порции (пример 22),Следовательно, во всех случаяхпреобладающее значение имеют размерыпервых двух-трех порций,Закономерность для величин первых порций при различных температурахв реакторе иная, чем при определениивеличины последуюших порций (см. табл. 1) .Например, при температуре в реакторе в момент введения первой порции196 С (примеры 18 и 19) наилучшиеорезультаты получены при количествепорции 2,7-2,8 мас. ,. При большейтемпературе - 199 С в момент введе 40ния второй порции (примеры 10 и 11)наилучшие результаты получены при величине порции 2,5-2,6 мас. , а третьяпорция для этих же процессов составляет уже 4 мас. , хотя температурав момент введения составляет 200 С,бт.е. увеличена лишь на 1 С. В то жевремя при температуре начала окисления 200 С (при температуре в реакторе 200 С) в момент введения четвер.той порции (пример 3) наилучший эффект получен при величине порции3,5 мас. , а не 4 мас. ,Величину первой порции (Х) определяют уравнением 55Х = 0,00186922 - 0 594337 Е ++ 48,120 Ь,где 2 - температура начала окисления, С,556а количество побледуюпих. порцийуравнением21 - 147 13,25 где 2 1 - температура в реакторе вмомент введения предшествующей порции, С.Наличие эффекта торможения процесса и эффекта интенсификации позволяет сделать вывод, что количество введенных порций добавки обеспечивает наилучшие условия для получе"ния вяжущего марки БНД 60/90,Результаты исследований по определению количества порций, необходимых для получения битумов других марок при различных температурах начала окисления сырья в реакторе приведены в табл, 2, Величины порций определяют по указанным зависимостям.Анализ табл. 2 показывает, чтонаименьшее время окисления при наличии эффекта торможения при получениизаданной марки битума наблюдаетсяпри количествах порций, которыепредставлены в табл, 3,Анализ табл. 3 показывает, чтоколичество порций смолы, необходимых для получения битумов различныхмарок в зависимости от начальнойтемпературы окисления, определяютпо уравнению К = 0,001(2 - 160)- 0,083 (2 - 160) + 5,025 + 0,000074 ф+ О, 05 (2 - 160) + О, 5351 х 8,6164 -Ниже приведены варианты расчетапорций.Для получения битумов при температуре начала окисления 160 С в формулуколичества порций подставляют значение 2 = 160.В результате К = 5,025 + 0,535 "ъ(8,6164 -и 7) .Затем задаются средними значениями глубины проникания иглы (т.е.значениями и) для различных марок:БНД 40/60 и = и = 50УБНД 60/90 и = и = 75;БНЛ 90/130 и = и = 110.Подставляя в формулу значение и,получают количество порций:для БНД 40/60 = 5,8517, т.е.6 порций;БНД 60/90 = 5.0015, т,е. 5 порций;БНД 90/130 = 4,0236, т.е. 4 порции.ТаблицаПри-мер Время ленни получ битум 8 Л 6ч еличина порций, мас.г Температусырья в Рторе переначаломоасленпнас аличне торонения прнолучевни ература в реакторе в момент введения порцийаС до ии 1 1 2 3 4 нт 90,Ис Ис ,ИеФтнной НеФгнной 3,5 4,0 3,5 4,0 4,0 40 Ест4,0 4, 3,5 4, 3,5 4,НеФтнно 3,02,3 2,3 Б 2 200 200 200 200 200 200 200 200 98 200 200 200 99 99 90 99 99 99 4,0 4,0 4,0 4,0 3,2 4,0 02 34 5 6 4,0 4,0 40 Слаб 37 4,0 ИеФтнно сть 200 200 200 200 2002020020 Ест 4,04,44,8 9 Количество первой порции независимо от марки получаемого битума приэтой начальной температуре будетеХ = 0,0018692 160 - 0,594337 К22160 + 48,1206 = 47,8515 - 9590939- 48,1206 = 0,8782, т,е. 0,9 мас.Ж,Аналогичньм образом делают матрицыдля расчета при других температурах0начала окисления, например для 175 СК = 4,005 + 0,545 (8,6164 - ;,п),подставляя значения и (среднее значение и для нужной марки) определяютМколичество порций. Затем считаютколичество первой порции,Величина промежуточных порций индивидуальна для каждого реактора иопределяют ее в зависимости от ростатемпературы по уровню В табл, 4 приведены свойства вяжущих (битумов), полученных по известному и предлагаемому способам, Данные табл, 4 свидетельствуют о том, что биту.ь, полученные при пониженных температурах начала окисления имеют увеличенную температуру размягчения,ьпониженну 0 температуру хрупкости и высокие показатели растяжимости.Улучшение этих показателей обеспечивает больший температурный диапазон работы асфальтобетона на основе этого битума без разрушения, Битумы, полученные по предлагаемому способу, имеют лучшие адгезионные свойства. Наряду с увеличенной адгезией к каменным материалам битумы (вяжущие), полученные по предлагаемому способу более устойчивы к старению, так как-после прогрева их температура размягчения,изменяется на 3 С, в то время как у полученных по известному способу на 4-5 С. Улучшенные адгезивонные свойства и повышенная устойчивость к старению обеспечивает удлинение срока службы асфальтобетона на этом битуме.Формулаиз обр ет енияСпособ получения вяжущего путем окисления нефтяного гудрона кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии каменноугольной смолы, вводимои порциями, о т л нч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта и увеличения производительности процесса, окисление начинают прн 160- 190 С, количество первой порции опОределяют уравнением Х = 0,0018692 Е - 0,594337 Е + 48,1206, где Х - количество каменноугольной смолы, мас,.Е, от гудрона," Е - температура начала окисления,фС, количество последующих порций определяют уравне 2 - 142ннен у =5,25где У - количес тво каменноугольной смолы, мас.7 отгудрона; Е - температура в реакторев момент введения предшествующейпорции, АССР при общем количествевводимых порций, определяемом уравнением К = 0,001(Е - 160)2 - 0,083 х 35 х (Е - 160) + 5,025. + 0,000074(Е160)3 - 0,0044(Е - 160)2 + 0,05(Е - 160) + 0,535 Д х 8,6164 в ,п,где К - количество порций; Е - температура начала окисления, С; и - за О данная глубина проникания иглы целевого продукта, 0,1 мм.Тенперетуресырья в ревя"торе переднвчелонокисления,Величине порций, нвс,2 Тенперетуре в реакторе в нонентС порций,ес Пример Наличие торновения приполучениибитума Вреня окипения дополучениябитумеВВД 6090ч, 22 190 Слабо 196 200 200 196 200 200 3,0 3,7 4,0 2,8 Е,О 4,0 аблица Наличие тормоаени ри- Начальная Иарка получаемого Количестер температура битума порцийфсырья, С 160 5,0 5,5 5 тО 6,5 7,0 6,0 ЕстьСлабНетЕстьСлабНетЕстьСлабНетЕсть 2 3 4 алеко а 1 ве 7 8 7,0 7,5 6,5 4,0 5 ю 5 3,5 алеко 16 17 10 11 12 13 14 15 16 ВЫР 31 еа Н О 4 3 18 19 20,. 21 22 23 24 25 26 БНД БНД БНД БНД БНД блиц Марка битума ачальн оличес Рцийемперат кислени оС БНЛ 90/13 БНЛ 90/13 БНЛ 90/13 БНЛ 60/90 БНЛ 60/90 БНЛ 60/90 БЕЕЛ 40/60 БНЛ 40/60 БНЛ 40/60 190 160 175 190 160 175 190 3 175 175 175 175 175 175 175 190 190 190 190 190 190 190 190 190 БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД БНД 90/130 90/130 90/130 60/90 60/90 60/90 40/60 40/60 40/60 90/130 90/130 90/130 60/90 60/90 60/90 40/60 40/60 40/60 90/130 90/130 90/130 60/90 60/90 60/90 40/60 40/60 40/60 6,0 4,6 5,7 6,0 5,0 3,5 4,0 3,5 4 юО 5,0 3,5 4,5 5,0 4,5 НетНетЕстьНетНетЕстьНетНетЕстьНетНетЕСТЬЕСТЪНет12Та блица 41641855 Битум, приготовленный по способу Показатели предлагаемому 1 известному БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 БНД 90/130 БНД 60/90 БНД 40/60 5 69 118 122 48 51 56Ти одписно коми оскв Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,Глубина прониканияиглы, ммТемпература размягчения по К и Ы, СТемпература хрупкости, СРастяжимость, см,при 25 фССцепление с песком, ЕИзменение температурыразмягчения послепрогрева,оС а по изобретениям и открытиям при ГКНТ С Ж, Раушская наб., д. 4/5