Способ получения битума

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119 3 0 94 С ИЗ ЕНИ ОПИС ВТО 2, ре ни ра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Саратовский филиал Государственного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института(56) Авторское свидетельство СССР9 201955, кл. С 10 С 3/04, 1965.Авторское свидетельство СССР9 446532, кл. С 10 С 3/04, 1972.Розенталь Д.А., Кудрявцева И,Н,и др. Изменение свойств битума приокислении с добавкой ортофосфорнойкислоты. Сб. Исследования в областихимии.и технологии продуктов переработки горючих ископаемых, Л.,1975, с, 3-4,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА(57) Изобретение относится к способам получения битума и может быть использовано в дорожной,нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, а также в отрасли строительных материалов. Для достижения упрощения процесса крекинг-остаток подвергают окислению кислородом воздуха в присутствии ортофосфорной кислоты. Процесс окисления заканчивают при достижении температуры размягчения целевого продукта 0,54-0,88 от заданной величины, затем битум охлаждают до 120-150 С и вводят в него при перемешивании 0,5-5 мас.й ортофосфорной кислоты. В зультате сокращается время окислея сырья в 2 раза, упрощается аппатурное оформление процесса. 4 табл.1293196 2Изобретение относится к способам мостабилиэации бит получения битума и может быть исполь- пературы размягчен зовано в дорожной, нефтеперерабатыва- требуется 2,5 мас. ющей отраслях, а также в отрасли исходной температу строительных материалов. крекинг-остатка 46Цель изобретения - упрощение тех мас.% добавки. нологии процесса. Таким образом,П р и м е р. Для получения биту- вом ортофосфорной ма, используют остаток термического лах 0,5-2,5 мас,% крекинга, имеющий следующие характе того, что изменени ристики. мягчения, после прУсловная вязкость при в течение 5 ч, будо80 С (8 Уа ) 7 заданным техническТемпература размягчения При добавлении киспо кольцу и шару, С 10 15 (табл. 1, опыт 4)Температура .размягчения зультат достигнутпо кольцуи шару после пример, добавлениепрогрева при 160 С в теопонижает изменениеоочение 5 ч, С 18 , мягчения до 7 С, чТемпература вспышки в от- требования к маркакрытом тигле, С 170 /300 и БНД 130/200Указанный крекинг-остаток окисля- для марок битума Б ют в пилотной установке колонного 60/90 и БНД/60, типа при 250 С и расходе воздуха метр не должен пре 180 л/ч на 1 кг сырья, 25 22245 - 76) .Окисление проводят до температуры Добавление же к размягчения 31, 32, 33, 5 и 46 С. В 2,5 мас.% нецелесо полученные продукты при 140 С при заданный техническ перемешивании вводят ортофосфорную . результат достигну кислоту в количестве 0,3-2,5 мас.%. 30 сом. При допустимо Данные представлены в табл. 1. После личении температур0 проведения опытов вновь определяютпрогрева 6 С, для температуру размягчения.90/130 - БНД/60Продукт, полученный после введе- личение равно нулю ния добавки, подвергают искусствен 35 ному тепловому старению путем проокисленный крекинг грева его в тонком слое при 160 С форной кислоты тем в течение 5 ч. Разность между темпе- мягчения увеличива ратурами размягчения после прогреваи до прогрева характеризует устой чивость битума к старению. пературой размягчеПри этом согласно требований опыт 1) добавлять ГОСТ 22245-76 увеличение температуры лоту в количестве размягчения после прогрева, в завито температура раз симости от марки битума не должно1 45го продукта увелич быть более 8-6 С.без обычного окисл 20 Как следует иэ табл. 1, увеличение температуры размягчения после прогрева зависит от количества вводимой добавки и глубины предварительного окисления крекинг-остатка. Причем, чем больше глубина предварительного окисления, тем меньшее количество добавки требуется, чтобы сократить изменение температуры размягчения после прогрева, или повысить стабильность битума, Так, при исходной температуре размягчения крекинг-остатка 31 С для полкой терума (прирост темия равен нулю)% добавки, а прире размягченияоС всего лишьварьируя количесткислоты в предеможно достигнутье температуры разогрева при 160 Сет удовлетворятьим требованиям.лоты 0,5 мас.%необходимый Ре-,не будет. Так, на 0,3 мас.% кислотытемпературы разто удовлетворяетм битума БНД в 2/но неприемлемоНД/130, БНДгде этот паравышать 6 С (ГОСТислоты болееобразно, так какими требованиямит с большим эапам максимальном увеы размягчения .послемарок битум БНДпрактически уве(табл. 1, опыт 1),ведении в частично-остаток ортофоспература его разется без дальнейшеродом воздуха.кинг-остаток с темо.Фния 31 С (табл, 2,ортофосфорную кис 1,5, 2,0, 2,5 мас.%,мягчения получаемооивается до 55-57 Сения кислородомвоздуха. Если требуется получить биотум с температурой размягчения 57 С,то исходный крекинг-остаток достаточно окислить до температуры раэмягче 0 ния 31 С (что составляет 0,54 от требуемого) и добавить 2 мас.% ортофосфорной кислоты,Если исходный крекинг-остаток имео ет, температуру размягчения 46 С, то для получения битума с температурой размягчения 52 СС (что соответствует по ГОСТ 22245-76 марке битума БНД/60), достаточно добавить 0,53 12931 1,0 мас.7. ортофосфорной кислоты. При этом, как видно из табл. 2 (опыт 4) отношение температуры размягчения исходного продукта к температуре размягчения конечного продукта (после 5 введения добавки) составляет 0,81- 0,88.Из табл. 2 следует, что отношение температуры размягчения исходного продукта к температуре размягчения конечного продукта (после введения добавки) в большей степени зависит от глубины предварительного окисления крекинг-остатка (температура размягчения продукта без добавки) и меньше от процента добавки, При температуре размягчения исходного проОдукта 31 С это отношение составляет 0,54 - 0,56 (для 1,5 - 2,5 мас.7 добав - ки). При температуре размягчения ис ходкого продукта 32 С, 33,5 оС и 46 С отношение температур размягчения исходного крекинг-остатка к температуре размягчения конечного продукта (после добавки кислоты) составляет соот ветственно 0,63-0,74 (при введении 0,5-1,5 мас.% добавки), 0,70-0,76 (при введении 0,5-1,5 мас.7 добавки) и 0,81-0,88 (при введении 0,3-1,0 1,0 мас.% добавки). 30Таким образом, варьируя глубиной предварительного окисления крекинг- остатка в пределах от 31 до 46 С темо пература размягчения и количеством вводимой добавки в пределах от 0,3 до 2,5 мас.7, можно сократить время окисления кислородом воздуха, что позволяет повысить производительность установки и уменьшить затраты энергии на обычное окисление.40Сравнение процесса окисления крекинг-остатка без добавки и с добавкой ортофосфорной кислоты.Крекинг-остаток подвергают окислению кислородом воздуха в пилотной установке до температуры размягчения45о37 С. После этого часть продукта ото бирают, охлаждают и в него при 120 при перемешивании вводят 1 мас.7 ортофосфорной кислоты. Температура размягчения полученного таким способомовяжущего становится 56 С или увеличивается на 51%. Оставшуюся в реакторе часть продукта продолжают окислять при тех же технологических режимах до температуары размягчения также 56 С. Время окиокисления крекинг-остатка до темпеоратуры размягчения 37 С составляет 96 4360 мин, Время до окисления этогопродукта в реакторе до 56 С составоляет 560 мин,Выигрыш во времени окисления впервом случае составляет 200 мин илиболее 35%.Таким образом, использование предлагаемого способа позволяетувеличить производительность окислительной установки на 35%,В то же время увеличение температуры размягчения после прогрева дляэтих двух битумов составляет для битума, полученного по предлагаемомуспособу, б С (62 С), а для битума,полученного без добавки НРО 4, 22 С(78 С).На осуществление предлагаемогоспособа оказывает влияние также температура, при которой в недоокисленный крекинг-остаток вводят кислоту.В недоокисленный крекинг-остатокос температурой размягчения 32 С вводят при перемешивании ортофосфорную кислоту в количестве 1,5 мас,7.Температуру сырья варьируют от 115до 185 С.После введения добавки определяюттемпературу размягчения полученногобитума и изменение этой температурыпосле прогрева в тонком слое при160 С в течение 5 ч. Полученные реозультаты представлены в табл. 3. Как следует из данных, приведенных в табл. 3, повышение температуры размягчения вяжущего при введении в него добавки ортофосфорной кислоты происходит во всем представленном дио апазоне температур. Однако, при 115 Со оно, на 9-127 ниже, чем при 120-150 С, а при 160-185 С ниже на 257. Минимальное увеличение температуры размягчения вяжущего после прогрева также происходит при введении добавкио в интервале температур 120-150 С.оОбъясняется это тем, что при 115 С из-за повышенной вязкости продукта не удается эффективное, равномерное распределение добавки при перемешивании,опри температуре более 160 С окисли- тельная способность добавки падает в результате интенсивного испарения ортофосфорной кислоты.Таким образом, наиболее эффектив-ной температурой введения ортофосфорной кислоты в недоокисленный крекинг- остаток следует считать температуру 120-150 С.Проверка стабильности свойств битума, полученнОго по предлагаемому12931 и обычному способам, проводят такжена асфальтобетонных образцах, приготовленных с использованием этих битумов,За критерий оценки степени измене 5 ния свойств битума при старении в асфальтобетоне взяты изменения таких прочностных показателей образцов из этого материала, подвергнутых искусственному старению, как предел проч ности на сжатие при 20, 50 и 20 С после водонасыщения (согласно ГОСТ 9128-6).Перед определением пределов прочности при сжатии часть образцов под вергают искусственному тепловомуо старению путем прогрева при 160 С в течение 20 чРезультаты испытания приведены в табл. 4. 20Как видно из табл. 4 прирост прочности образцов изготовленных из битума, полученного по предлагаемому способу, составляет, после 20 ч прогрева при 160 С, 15-253 от первона чального, а прирост прочности образ-цов изготовленных из битума без добавки 44-583.Это подтверждает, что процессыстарения битума из крекинг-остатков,полученного обычным окислением идут Таблица 1 Количество вводимой ортофосфорной кислоты, мас.7 Опыт Показатели 0 0,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 31 --- 55 57 57 50 - , -- 72 67 57 Изменение температуры разо мягчения после прогрева, С 19 17 10 0 32 - 43 48 51 Температура размягченияопродукта после прогрева, С 58 75 66 55 26 -- 18 45 1 Температура размягчения о продукта, СТемпература размягченияпродукта после прогрева,2 Температура размягчения о продукта, ,СИзменение температурыразмягчения после прогрева,96 6в 2 раза быстрее, чем битума, полученного по предлагаемому способу.Использование предлагаемого способа получения битума позволяет также расширить сырьевые ресурсы для производства битумов, эа счет привлечения для этих целей крекинг-остатков, сократить время приготовления битумов, что, в свою очередь, повышает производительность используемого для этих целей оборудования и повысит срок службы материалов и конструкций, в которых использованы битумы, полученные предлагаемым способом. Формула изобретения Способ получения битума путем окисления нефтяного сырья кислородом воздуха при повышенной температуре с использованием ортовосфорной кислоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии процесса, в качестве нефтяного сырья используют крекинг-остаток, процесс окисления кислородом воздуха заканчивают при достижении температуры размягчения целевого продукта 0,54- 0,88 от заданной величины, затем битум охлаждают до 120-150 С и вводят в него при перямешивании 0,5-2,5 мас.7 на битум ортофосфорной кислоты.Температура размягченияопродукта после. прогрева, С 68 60 62 52 Изменение температуры размягчения после прогреова, С 4 Температура размягчения о продукта, С46 53 57 52 Температура размягченияопродукта после прогрева, С Изменение температурыразо мягчения после прогрева, С 22 7 5 0 5 Изменение температуры размягчения после прогрева, согласно требований ГОСТ 22245-76 для марок битума БНД 200/300 - БНД 40/60 не более, Со Таблица 2 Показатели Опыт,55 57 емпература размягчения прооукта, С 31 ературы разного продукт температуре шение тем одукта послеки(07 добавки)размягчения введения доб мягчения исхо та (07 добавк туре размягчепосле введени атуры разго продукк темпера- продукта сбавки Количество вводимой ортофосфорной кислоты, мас.Х 0 Ою 3 Ое 5 1 эО. 1 е 5 2 ьО 25 33,5 - 41,5 48 44 54,5 - 65 49 44 22 - 17,5 1,0 0 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8 . 6-89 12931 96 Показатели Опыт Температура размягчения,опродукта, С 3 Отношение температуры размягчения исходного продукта (0% добавки) к температуре размягчения продукта после введения добавки 0,7 1 0,70 0,76 Температура размягчения О продукта, С46 53 57 52 4 Отношение температуры размягчения исходного продукта (07 добавки) к температуре размягчения продукта ь после введения добавки 0,87 0,81 0,88 Т а б л и и а 3 Температура сырья при введении добавки кислоты,СПоказатели 115 120 132 140 150 162 170 185 Температура размягчения после введения добавки,50 54 51 56 68 62 Температура размягченияпосле перегрева, С 58 55 55 Увеличение температурыразмягчения после введения добавки, 7. Увеличение температуры размягчения после проогрева, на С 1 ОПродолжение табл, 2 оличество вводимой добавки (ортофосфорой кислоты), мас.3 33,5 - 47,5 48 44 53 53 47 47 45 65 65 46 46 40 53 54 50 51 54 0 1 3 4 . 91293 196 12 Таблица 4 До прогрева Показатели С добавкой 1% фосфорной кислоБез добавки Без добавки С добавкой 1% фосфорной кислоты ты с добавкой,(водонасыщенные) 20,0 10 20 36,0 10 25,0 10 24,0 10 44 Составитель Н. КоролеваТехред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско Редактор И,Сегляник Тираж 464 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5