Способ получения асфальтовой смеси

.Загайнов, .Я,Стрельние нефтебитовые смеси, щность изобреолучают перетебит альто 1 тся о темпе еводо нанос ющейпро ужбы уче- таве ных неф ния асф содерж родов с Эти угл ются и окружа ша ются срок сл одо 0 С. и )0 Известен спфальтовой смесшива ние гуднаполнителем ивоздухом с темпростью подачи в еувки ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Казахстанский отдел Всесоюзного научно-исследовательского института им. акад, А.П.Крылова(56) Надиров Н.К, и др. Нефтебитуминозные породы. Тяжелые нефти и природные органические вяжущие. - Алма-Ата; Наука, 1983.Авторское свидетельство СССР , ч. 562533, кл. С 04 В 13/30, 1977. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АСФАЛЬТОВОЙ СМЕСИ(57)е туми ь дор Использование: окисл нозных порЬд, асфал ожное строительство, Су я: асфальтовую смесь Изобретение относится к области нефтехимии, в частности к получению асфальтовой смеси из нефтебитуминозных пород (НБП) и нефтяного остатка путем их окисления и может быть использовано в дорожном строительстве.Известен способ приготовления смесей из природных материалов месторождений (например, месторождение Кара-Мурат), при этом выдерживают следующий состав: щебень фракоии 5-15 мм Алексеевского щебеночного завода, активированный минеральный порошок одного из указанных заводов и анипнные ПАВ,Недостатком этого способа является прямое использование экологически вредмешиванием тяжелых нефтепродуктов совместно с горячим минеральным наполнителем с промежуточной стадией окисления компонентов смеси продувкой нагретым воздухом, В качестве нефтепродуктов используют смесь нефтебитуминозной породы с содержанием битума 15 мас. и тяжелого нефтяного остатка, получаемого при добыче нефти из скважины, с температурой начала кипения 350 С, взятых в таком количестве, что массовое соотношение суммы органических веществ, содержащихся соответственно в породе и остатке, равно 1:(1-2), смешение ведут при 40-50 С, затем смесь нагревают до 180-2600 С и ведут продувку смеси воздухом 0,8-5,0 л/мин на 1 кг смеси до йолучения продукта с температурой размягчения по "кольцу" и "шару" 30 и 50 С, затем его смешивают с минеральным наполнителем - смесью песка и щебня, 7 табл,уминозных пород для пол вой смеси, т.к, в их сос коло 25-30;ь легких углев ратурой кипения ниже 35 роды в летнее время испят большой вред природ среде. а так же при этом у чностные характеристик дорог,особ приготовлени и, включающий пер рона с минерал окисление путем прод ратурой 150-300 С с здуха 1.5.6 и /минзведут равномерное перемешивание до получения однородной смеси. Далее в лабораторную установку загружают 1 кг готовой 30 35 50 55 Недостатком данного способа являетсяприменение дефицитного материала минерального порошка, большой расход воздуха. высокая стоимость полученных смесей,так как непосредственно иэ гудрона можнополучить спецбитумы и лаки для различногоназначения и низкая прочность и водостойкость асфальтовой смеси,Целью изобретения является повышение прочности и водостойкости конечногопродукта. При этом предлагается использо вание дешевого материала - смеси. НБП идобавки нефтяного остатка из высоковязкихнефтей с большим содержанием асфальтено-смолистых компонентов и сернистых соединений.Сущность способа заключается в том,что нефтебитуминозные породы с содержанием битума 15%, остальное минеральнаясоставляющая (А 120 з - 13,08%; Т 1020,81%; ЯЮ 2 - 65,18%; Ре 20 з - 0,76%; ГеО -2,23%; М 901,26%; МпО - 0,03%; СаО -3,45%; Мэ 20 - 3,75%: Р 205 - 0,8%) и остальное примеси, предварительно смешивают сдобавкой нефтяного остатка нефти месторождения Кара-Арнэ (15 и 30%) и подают в смеситель при температуре 40-50 С, Затем смеси и поднимают температуру до 180- 260 С для ведения процесса окисления. После достижения указанной температуры подают воздух (0,8-5,0 л/мин кг). Содержание органической части в исходной НБП и смеси НБП с нефтяным остатком определяют путем экстрагирования смесью этанол + бензол при соотношении продукт:рэстворитель 1:1 в аппарате Сокслета до полного обесцвечивания экстрагента. Затем рэстворитель отгоняют на аппарате Энглерэ при температуре кипения смеси этанол + бензол, а неиспарившееся органическое вещество (битум) сушат при 40-50 С в вакууме до постоянного веса, На 100 г породы выход битума составил 15 г(15%). Опыт повторяют три раза для достоверности,Физико-химические характеристики нефтей Кара-Арна и битума из НБП Кара- Мурат представлены в табл,1, Из данных табл.1 видно, чго по физико-химическим характеристикам остаток нефти и битума отличаются друг от друга по плотности, вязкости, молекулярной массе. коксуемости, температуре вспышки. По элементному составу они близки, за исключением содержания серы в остатке нефти Кара-Арнэ икислорода в битуме Кара-Мурат,Из данных (табл,1) группового состава видно, что содержание масел значительно 5 10 15 20 25 больше в остатке нефти Кара-Арна, а асфальтено-смолистых компонентов - в битуме Кара-Мурат.При атмосферной разгонке остатка нефтей с температурой кипения выше 350 Свидно, что содержание легких фракций отсутствует, а до 350 С составляет 7%; остальное остаток. В битуме до 200 С содержитсятолько 3% бензиновых фракций, а до 300 Си 350 С выход светлых фракций составляет23%, остальное остаток.Из изложенного следует, что остатокнефти Кара-Арна и битум из НБП могут бытьисходными продуктами для получения битума, Однако по предлагаемому способу можно одновременно использовать исходныенефтебитуминозные породы при добавкенефтяного остатка нефтей.Предлагаемый способ реализован следующим образом, К нефтебитуминознойпороде месторождения Кара-Мурат с содержанием 15% битума добавляют 15-30% нефтяного остатка нефти Кара-Арна (1:1, 1:2) поорганической части, затем перемешиваютдо однородной массы, полученную смесь вколичестве 1 кг загружают в реактор. Температуру процесса окисления доводят до150 С: 180 С: 220 С 260 С; 300 С, Последостижения температуры в реактор подаютвоздух 0,8; 2,0: 5,0 л/мин кг.П р и м е р 1. В лабораторную установкузагружают 1 кг нефтебитуминозной породыместорождения Кара-Мурат и поднимаюттемпературу до 180-260 С, после достижения температуры подают воздух 0,85.0 л/мин кг. Через каждые 15-30 минотбирают пробу для определения температуры размягчения, Характеристики приведены в табл.2, Из данных табл.2 видно, чтопродолжительность окисления в зависимости от температуры размягчения составляет28-30,5 ч.П р и м е р 2, По условиям примера 1 влабораторную установку загружают 1 кг готовой смеси нефтебитуминозной породыместорождения Кара-Мурат и нефтяного остатка нефти Кара-Арна при соотношении поорганической части 1;1 (табл.З), Из данныхтабл,З следует, что значительно сокращается продолжительность процесса окисленияс улучшенными характеристиками,П р и м е р 3. По условиям примера 1 и2 загружают в лабораторную установку 1 кгготовой смеси нефтебитуминозной породыместорождения Кара-Мурат и нефтяного остатка нефти Кара-Арна при соотношении 1:2(табл.4), Из данных табл,4 видно, что продолжительность процесса окисления сокращается незначительно по сравнению сданными табл,З, 177813945 50 П р и м е р 4, По условиям примера 1, 2 и 3 загружают в лабораторную установку 1 кг готовой смеси нефтебитуминозной породы месторождения Кара-Мурат и остатка нефти Кара-Арна при соотношении 1:2. Процесс окисления ведут при температуре 150 С и 300 С и расходом воздуха 0,8; 2,0;5,0 л/мин, кг (табл.5), Из данных табл.5 видно, что при температуре окисления 150 С продолжительность окисления увеличивается незначительно, а также незначительно увеличивается температура размягчения. С увеличением температуры окисления до 300 С, соответственно уменьшается продолжительность процесса окисления, температура размягчения не меняется.Таким образом, из данных табл,5 следует, что оптимальной температурой окисления является 180-260 С, так как при этих температурах энергетически выгодно проводить процесс.П р и м е р 5. На основе продуктов совместного окисления нефтебитуминозных пород и нефтяного остатка нефти КараАрна был получен асфальтобетон. характеристика которого представлена в табл,б,Смесь готовят в лабораторной лопастной мешалке. Щебень и песок.(предварительно высушенные) в количествах. заданных по составу отвешивают в емкость, нагревают до температуры 30-50 С, к конечным материалам (см. табл.б) добавляют требуемое количество смеси НБП с нефтяным остатком. Полученная асфальтовая смесь не удовлетворяет требованиям ГОСТа 12801- 84 на холодный асфальт.П р и м е р 6. Горячую смесь готовят согласно ГОСТа 12801-84 в лабораторной лопастной мешалке, оборудованной обогревающим устройством. Щебень и песок (предварительно высушенные), в количествах, заданных по составу, отвешивают и загружают в емкость, нагревают до температуры 200 С, к горячим каменным материэлам (см, табл.б) добавляют требуемое количество смеси НБП с нефтяным остат-, ком и интенсивно перемешивают в течение 2-5 мин, затем полученную смесь испытывают стандартными методами. Полученнаясмесь удовлетворяет требованиям ГОСТа,как горячая асфальтовая смесь. 5 10 15 20 25 30 35 Характеристика получаемых битумов после процесса совместного окисления НБП и нефтяного остатка представлена в табл.1.Из данных табл,б следует, что полученная смесь по физико-механическим свойствам соответствует требованиям ГОСТа 9128-84 для горячего способа получения асфальтобетона. Кроме того при получении асфальтобетона на основе продуктов совместного окисления нефтебитуминозных пород и нефтяного остатка исключается применение минерального порошка (дефицитного материала) при строительстве атомобильных дорог.В результате испытаний полученных асфальтобетонов также установлено (табл,б), что предел прочности при сжатии по сравнению со способом-прототипом возрастает от 16 до 50, а коэффициент водостойкости - на 20 что в результате при более дешевом составе смеси обеспечит больший срок службы дорожного покрытия. Формула изобретения Способ получения асфальтовой смеси, включающий перемешивание тяжелых нефтепродуктов вместе с горячим минеральным наполнителем и промежуточную стадию окисления компонентов смеси при продувке ее нагретым воздухом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности и водостойкости конечного продукта, в качестве нефтепродуктов используют смесь нефтебитуминозной породы с содержанием битума 15 мас.0 Д и тяжелого нефтяного остатка, получаемого при добыче нефти из скважины, с температурой начала кипения 350 С. взятым в таком количестве, что массовое отношение суммы органических веществ, содержащихся соответственно в породе и остатке, равно 1:(1-2), и смешение ведут при 40-50 С, затем смесь нагревают до 180-260 С и ведут продувку смеси воздухом со скоростью 0,8-5 л/мин на 1 кг смеси до получения продукта с температурой размягчения по "кольцу" и "шару" 30 и 50 С, а затем его смешивают с минеральным наполнителем, в качестве которого применяют смесь песка и щебня в количестве 83 мас,)(, в расчете на конечный продукт.1778139 Таблица 1физико"химические характеристики нефти Кара-Арна и битума из нефтебитуминозных пород месторождения Кара-Мурат Остаток нефти Битум иэ нефтиместорождения месторожденияКара-Арна Кара-Мурат тЮшееееттв,815-840 40 Глубина залегания, м Молекулярная масса Не определялась 195 190 Элементный состав, ьуглерод водород сера азот кислород Групповой состав,7,093,0 остаток 350 С Выход битума на 100 г породы, гфбПлотность Б кг/мз Вязкость,;сек при 20 Со Коксуемость, ВТемпература размягчения, С.(К и Ш) Температура вспышки в зак"рытом тигле,фС масласмолыасфальтены Атмосферная разгонка на аппарате АРНВыход фракции, Ф до 200 С300 С350 С 964,646,314808,0 82,10 11,32 4,87 0,24 1,47 73,5322,104,58 15989,550,215509,5 82,82 11,65 1,72 0,81 3,00 53,5936,579,84 3,005,018,074,01778139 яарактеристика окисленнор НБИ месторождения Кара-Иурат Таблица 2 Те оказатель ратура окисленн 180 30,90 30,30 31,00,8 ,0 родолянтельност 29,55 2 Э 40 с 28,4 28,1 2 Э 2 Э 9,2 01-300 Глубина иглы пр оникания5 С, мм 0-265 8-28 200-260 8-260 20 5 0 210-2 мпература размягчен Кольцу и Вару,С54 52 5 минус2 О стн еипературэ хр-23 емператуоэ вспыакиае менее О 2 00 30 21 2 Сцеплеитз и ие с мрком о ыдерж. о контр.образцу Р 2 ылер ат по контрольному О,8 мос 5 о фС20 22 5,0 2 Таблица 3 БП месторождения Кара-Муьат и нефтяного 1:1 в расчете на содерзанив органическихрактеристика татка нефти дуктов совместим-Арне при мвссовств в пороле и ос окисления пот ноаени ке ве Те Рвс воз казател згура окислен МаркаБНД 200/300,ГОСТ 22245-76 ЩЕ ЕФВ аВ МЕЕВ 802 260 е/мин кг оКий Темпера В ЙЕВЕ30"2 Темпера нв выае вспыаки, С,1 141778189 ТаблицаХарактеристика продуктов совместного пкисленид НБП нестороадения Каратнурат и нефтяногоостатка нефти Каратдрнд при соотношении 1;2 1 см,табл.3) Температура окнспенид, С Показатель Расходвоздухаи/минекг МаркаБНЛ 200/300,по ГОСТ22245 т 76ее220 260е180 Пролопаитепьность, час, Гпубина кроннканид иглы, 201 е 300яри 25 С, мн Темпврвтурт разнягченидпо К и Щ,С 35 ЗВ 53 37 е 24 Температура хрупкости, С, минусие аыае 20 23 25 22 23 21 Температура аспыщки С, 200не вььзв 205 240 207 245 250 210 Сцепление с мрвморомнпи песком выдера,по контр,образцу Нвыдераива 1 зт по контрольнону обрвацу Н 2 Растдаинпсть, см, не ненееа) при 25 Сб при ОзС20 23 2021 20е е20 22 ТаблицаХарактеристика продуктов совместного окисления НБП иестороадения Карведурвт нефтяногоостатка неФти Кара-Арне при соотноаении 1;2 МаркаБНД 200/300,по .ГОСТ22245 т 76 е е Температуре окисления, Соте еет150 ( 300 . Показатель Расходвоздухаи/нин Температура раэнягчения по К и Ю, С е 30 т 10,30 10,20 10,10 8,20 8,00 .7,20 8,10 750 7,15 10,00950Э,40 Продопаитепьность, ч 201 тЗОО Глубина проникания иглыпри 25 С, мн 204 235 203 е 265 2 П 5 т 278 202 е 270 Температура размягченияпо Кольцу и Шару,еС 35 32 31 30 Температура хрупкости, С,не выме нинус20 т 24 е 22 18;1 Э Температура вспыаки, С,зне менее 200 250 210 е 210 выдери;поконтр.сбраэцу Н 2 Сцеппеиие с нраморомили песком выдерниваот по контрольному образцу Н 2 0,8 2,0 5,0 Растяаимость см, не наневе) при 25 С б) при 0 С 19 20 21 22 т 0,8 2,0 5,0 0,9 2,0 0,8 2,0 5,0 0,8 2,0 5,0 0,8 2,05,0 0,8 2,0 2 5,0 0,8 2,0 5,О е 0,8 2,0 0,8 2,0 5,О . 0,8 2,0 5,О 0,8 2,0 0,8 2,0 5,0 0,8 2,0 5,о тТемпература разндгчения по К и Ю, Сететт те ее еГее ее тете тее ее3050ЗО50 / 3050е е е еЭ;40 9,55 8,1 О 8,20 8,30 8,409,20 9,30 8,05 8,15 ,8,00 8,10Э,оо Э 10 . 8,00 810 7,25 7,45 205-278 202 е 270 210 е 280 203 260 205 е 285 210 28013 1778139 Таблица 6 Физико-меканицеские свойства асФальтобетома, полученного из продуктов совместного окислемил НБП иестороидеминКара-Мурат н нефткного остатка Кара-Дрна взптых в соотношении равному содерцамию органицескик вевеств е породеи остатке 1 2 Состав снеси, ь Волонасыденность, об, Н Набухание, 2 Пт Плотность,г/смз Предел процности при скатим, кг/снз Кза Кто Ке Холодный способЩебень - 32 Высевки гранитные " 51 2,45 5,8 0,60 19,6 11,52 30,8 0,5 22не менее 10-12 5-9 Не менее0,6 Не болев10 Не менее2 способ 0,74 0,75 4,6 2"7 Тот юе состав.Состав по ГОСТ 9128-84 Не более0,5 Состав по а.с,СССРМ 562533 39 16 0,9 2,9 0,1 Таблица 7 ак ректор Э.Лончакова аказ 416 ВНИИ Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101Смесь НБП с нефтянымостаткон - 17Состав по ГОСТ 9128"84 Горячий2,355-9 37,0 32,3 13 424,0 Не менее 13 Составитель. Н,Надиро ехред М,Моргентал КозФ.волостойкости,вад 87,0 0,87 Не более Не немее 130 0,85 Козф. водостойкостипри длит,еодомасьаа.,длитод,