Способ получения вяжущего для дорожных покрытий

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 44,А 09) (11) 3150 С 10 С 3/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2 а ф 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Воронежский ордена ТрудовогоКрасного Знамени инженерно-строительный институт.(56) 1. Лаврухин В.П, и др, Использование каменноугольной смолы приприготовлении асфальтобетонной смеси.-"Автомобильные дороги", 1979,Р 7, с. 27-29 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЯЖУЩЕГОДЛЯ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ путем окисле-ния кислородом воздуха в реакторенефтяного гудрона с добавкой 10-15 мас.Ъ каменноугольной смолы высокотемпературного коксования, о т л ич а ю щ и й с.я тем, что, с цельюупрощения технологии процесса и снижения энергетических затрат, каменно-угольную смолу. добавляют в 3-4 прие-)ма непосредственно в реактор.1062244 Изобретение относится к способамполучения вяжущего и может быть использовано в нефтеперерабатывающейпромышленности и промышленности стро.ительных материалов,Наиболее близким к изобретению 5является способ получения вяжущегодля дорожных покрытий путем окисления кислородом воздуха в реакторенефтяного гудрона с добавкой 1015 мас.Ь каменноугольной смолы высокотемпературного коксования.Способ заключается в том, чтогудрон, нагретый до необходимой для.его окисления температуры 180-185 Спри постоянном перемешивании смесициркуляционным насосом, вводят смолувысокотемпературного коксования.Затем готовый компаунд подают наокисление в установку компрессорногоили бескомпрессорного типа 1),Недостатком способа является то,что не все смолы высокотемпературного коксования могут быть использованы по упомянутой технологии. Некоторые смолы либо инициируют процессокисления весьма незначительно, либонаоборот замедляют его. При этом ив первом и во втором случае дно реактора эашлаковывается осадком, чтовыьодит иэ строя окислительные установки. 30Целью изобретения является упрощение технологии процесса и снижениеэнергетических затрат.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу получениявяжущего для дорожных покрытий путемокисления кислородом воздуха в реакторе нефтяного гудрона с добавкой10-15 мас.Ъ каменноугольной смолывысокотемпературного коксования,каменноугольную смолу добавляют в3-4 приема непосредственно в реактор.Свойства каменноугольных смолвысокотемпературного коксования,выпускаемых металлургическими заводами, регламентируются требованиями, 45приведенными в табл. 1,лительиому воздействию, поскольку10 окисляемые в компаунде с гурдоном(замедляют или ускоряют процесс).После оценки их термоокислительнойактивности определяется возможность15 порционного введения смол,Для определения термоокислительной активности смол последние окисляют в лабораторной окислительнойустановке при температуре 180 С ирасходе воздуха 5 л/кг мин. За критерий активности принимают глубину22 Высокоактивные 18 МагнитогорскийЧереповецкийРуставскийНижне-Тагильский 37 69 Среднеактивные 150 Челябинский 240 Новолипецкий Малоактивные Орско-Халилоьский Таблица 1 Показатели 1,22 55 9,00 60 0,210,0 2,5-4,24,0 65 Плотность в пересчетена безводную смолупри 20 О С, г/см 3 Содержание веществ,нерастворимых в толуоле, в пересчете набезводную смолу,Зольность в пересчетена безводную смолу, %Содержание нафталина, ЪВязкость условнаяпри 80 С, ОЭСодержание воды, Ъ Используемые смолы отвечают требованиям стандарта, кроме содержания воды, что легко устраняется обезвоживанием.Окисленные в течении 30 мин при 180 ОС смолы не представляют интереса как дорожно-строительный материал, Смолы окисляют с единственной целью - определить их отношение к термоокисони оказывают различное действие По результатам определения Псмолы условно разделяют на три группы. Смолы с глубиной проникания менее 50 дмм относит к группе высокоактивных, 50-150 дмм - к группе среднеактивных и более 150 - к группемалоактивных,На фиг. 1 приводится зависимостьизменения глубины проникновения иглы(П ) от времени окисления гудронаи компаундов смеси гудрон + смола,приготовленной заранее, до окисления) с содержанием 10 смол различныхметаллургических заводов, Приведенныекривые характеризуют кинетику окисления по известному способу.Компаунды, содержащие смолыНижне-Тагильского и Орско-Халиловского металлургических заводов, окисляются значительно быстрее гудрона.Кривые, характеризующие их кинетикуокисления (соответственно 2 и 3),сдвинуты на фиг1 влево, т,е, в сторону уменьшения времени.Например, для окисления гудронадо битума с глубиной проникновенияиглы П = 90 требуется 125 мин(кривые 2 и 3 фиг. 1), до аналогичной глубины. требуется 90 мин и85 мин соответственно. В то же времясодержание в компаунде такого жеколичества (10) смолы Руставскогозавода оказывает меньшее инициирующее воздействие, Этот компаунд доглубины П =90 окисляется 115 мин.При этом на дне реактора образуетсяосадок. Кривая 5 фиг, 1, характеризующая кинетику окисления компаунда,содержащего 10 мас.З смолы Магнито- .,горского завода, сдвинута от кривой1, характеризующей кинетику окисления гудрона, вправо, т.е. в сторонуувеличения времени окисления. Приэтом, также как и при окислении компаунда с Руставской смолой, на днереактора образуется до 8 мас.%осадка. Такое же (замедляющее) действие оказывает смола Череповецкогозавода, окисляемая в количестве10 мас.Ъ, в смеси с гудроном. Количество образующегося на дне реактораосадка - до 9 мас.Ъ,Действие смолы Череповецкогозавода аналогично действию смолы Магнитогорского комбината, поэтому нафиг, 1 дополнительной кривой не приводится, При введении смол, относящихся к группе высокоактивных, т.е.смол, замедляющих процесс окисления,как Йагнитогорского завода, или оказывающих незначительное инициирующеевоздействие, как Руставского завода,порциями непосредственно в окисляемый гудрон, вместо незначительногоускорения с осадкообразованием илизамедления с садкообразованием наблюдается значительное ускорениепроцесса окисления гудрона,П р и м е р 1. Предварительнообезвоженные н нагретые до 140-150 Ссмолы Руставского и Магнитогорскогозаводов вводят в окисляемый при200 фС в реакторе гудрон, Смолы каждого иэ заводов до 10 мас,В вводятпорциями в 3-4 приема в четырехвариантах: 3+3+4. 4+3+3, 4+2+2+2,2+2+2+4. Первую порцию вводят одновременно с пуском воздуха, остальные - через равные промежутки времени в течение 1 ч. При таком способе получения вяжущего окислением гудрона с каменноугольной смолой Магнитогорского завода вместо замедления процесса, наблюдаемом при окислении компаунда(смеси гудрон+смола, приготовленнойзаранее), содержащее такое же количество смолы, время окисления гудронасокращается, Например, для достижения глубины окисления соответствую щей П =90 при окислении гудронабеэ добавки требуется 125 мин, а привведении указанным способом 10 мас.Всмолы такая же глубина окисления,достигается на 75 мин (фиг. 2, кри вая 3).Аналогичная картина наблюдаетсяпри использовании смолы Руставскогозавода, При окислении гудрона с10 мас.% смолы по известному способу(компаунд, приготовленный заранее)глубина окисления, соответствующаяП 90 достигается эа 115 мин (фиг.1,крйвая 4), а при введении того жеколичества (10 мас,%) смолы порциями 20идентичная глубина окисления достигается эа 65 мин (фиг, 2, кривая 2).Образование осадка, имевшее местопри окислении гудрона с указаннымисмолами по известному способу (компаунд), .полностью исключается привве-ении смол порциямиИсключенйе осадка и значительное 50 ОО О 5 10 45 инигиирование процесса окислениянаблюдается при применении всех смол относящихся к группе высокоактивных, в т.ч. и смолы Череповецкого завода, в примере не разбираемой.Введение равного количества смолы и три или четыре приема оказывает одинаковое ииициирующее воздействие.Прн введении смол малой и средней активности (Орско-Халиловского и Нижне-Тагильского заводов) в окисляемый гудрон укаэанным способом возрастания иницинрующего эффекта, сравнительно с окислением компаунда, не наблюдается.П р и м е р 2, В условиях, идентичных окисленным в примере 1, в окисляемый гудрон вводят смолы Магнитогорского и Руставского заводов порциями, но первая порция вводится не одновременно с пуском воздуха для окисления, а спустя 20 мин. Остальные порции вводят в течение 40 мин через равные промежутки времени. При введении указанных смол порциями не с момента начала окисления, а спустя 20 мин, наблюдается возрастание эффекта инициирования. Для получения вяжущего с глубиной проникновения П =90 при применении смолы Магнитогорского завода требуется 65 мин (фиг. 3, кривая 3) вместо 75 мин при окислении по варианту, изложенному в примере 1, При введении смолы Руставского завода аналогичным образом для достижения глубины окисления Пу = 90 требуется 60 мин вместо 65 мин при окислении по варианту, изложенному в примере 1, 1062244Смолы вводились в 3-4 приемаобщим количеством 10 мас.В по вариантам, приведенным в примере 1. Выявлено, что количество порций 3 и 4при равном общем количестве вводимойсмолы на скорость окисления влияния 5не оказывают.Экспериментально установлено,что максимальное количество вводимыхза одну порцию высокоактивных смолне должно превышать 4 мас.В, Введение уже 5 мас,В смолы за один приемвлечет за собой образование осадка.Поэтому количество смолы, вводимойза один прием, должно составлять3-4 мас,В. Вводить смолу меньшимипорциями нерационально, так как инициирующий эффект, как установлено,не возрастает, а количество порцийувеличивается что несколько усложняеттехнологию.Введение в окисляемый гудрон смолмалой и средней активности ОрскоХалиловского и Нижне-Тагильского заводов соответственно порциями поварианту, изложенному в примере 2,дает возрастаниеициирующего эффекта сравнительно с эффектом инициирования при окислении по известномуспособу (окисление компаунда).При окислении компаундов., содержащих 10 мас.В смол Орска-Халиловско-ЗОго и Нижне-Тагильского заводов доП =-90 требуется .соответственно85 мин и 90 мин фиг. 1, кривая 3,кривая 2). При введении такого жеколичества смол по схеме 3+3+4 мас.В З 5(первая порция вводится спустя20 мин после пуска воздуха, а остальные - как описано выше), время окисления сокращается до 70 мин и 80 минсоответственно,ьОбщее количество смолы, вводимойв окисляемый гудрон порциями, недолжно превышать 15 мас.В, так какнасыщение сырья избыточным количеством добавки приводит к тому, чточасть каменноугольной смолы не вэаимодействует с гудроном, а окисляетсясамостоятельно, Следствием этогоможет быть осадок или неоднородноевяжущее.В окисляемый гудрон вводят 15 Мас.В, 50и 18 мас.В смолы Магнитогорскогозавода по схемам 4+4+4+3 и 4+4+4+3+3соответственно,Первая порция вводится спустя20 мин окисления, остальные в течение 40 мин через равные промежуткивремени. Время достижения глубины окисления, соответствующей П =90,в обоих случая равно 60 мин, но присодержании смолы 18 мас,В на днереактора образуется до 2 мас,В осадка, Увеличение продолжительностивремени, за которое вводят 18 мас.Вснижает эффект инициирования,Введение 9 мас,В смолы по схеме3+3+3 снижает инициирующий эффектсравнительно с введением 10 мас.Всмолы, При применении, например,смолы Магнитогорского завала времядля получения глубины окисления .П =90 по варианту, изложенному впримере 2, составляет 75 мин вместо65 мин.Следовательно, приведенный вФормуле размер.одной порции 3-4 мас,Впри 3-4 порциях можно назначать схему введения различного количествасмолы, например, мас,В:10 3+3+412 4+4+415 4+4+4+315 4+ 3+4+4Можно также делить общее количество вводимой смолы на равные порции.На фиг, 4 и 5 приводится кинетикаП от времени окисления гудрона сдобавкой 10 В смол соответственноОрска-Халиловского и Нижне-Тагильского заводов, введенных описаннымспособом и кинетика окисления компаунда с 10 В тех же смол (кривые 3и 2 состветственно),Как видно из анализа кривых,введение смол малоактивных (кривая3) и среднеактивных кривая 2)порциями спустя 20 мин после началаокисления увеличивает их инициирующее воздействие на 10-15 В, в товремя как при введении порциями беэиндукционного периода такого эффектане наблюдается.Таким образом, при введении смолпо предлагаемом, способу не происходит выпадение осадка, исключаетсяоперация приготовления компаунда,появляется возможность использованиясмол высокотемпературного коксования любой термоокислительной активности, что приводит к расширениюсырьевой базы примерно на 40 В,Процесс окисления гудрона при таком способе объединения его со смолой, сокращается на 15-40 В сравнительно с времением окисления компаунда в зависимости от применяемых смол.1062244 27 24 др Е. Гореш Иль оррект Редак Подписно Тираж 5 аз 10157 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. лиал ППП "Патент", г. Ужгоро ул. Проектная, 4 Составител Данкулич Техред Л,Ь