СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2016 года по МПК C04B26/26 C08L95/00 C04B111/20 

Описание патента на изобретение RU2585618C1

Изобретение относится к области производства композиционных составов для приготовления дорожно-строительных материалов и конкретно к способу получения серобитумного вяжущего.

Известны способы получения серобитумного вяжущего (СБВ) с предварительным модифицированием элементарной серы при температуре 140°C продуктами химической промышленности: дициклопентадиеном (RU №№2163610, 2000; 2296785, 2007); смесью ненасыщенных жирных кислот (RU №2478592, 2013); аминами в качестве активирующей добавки (RU №2452748, 2012).

Недостатком указанных способов является использование компонентов, которые являются продуктами химической промышленности, имеют высокую цену и выпускаются в ограниченном количестве.

Известны также способы получения СБВ активацией серы и сырья кавитационно-акустическим воздействием или воздействием ферромагнитных элементов, вращающихся в электромагнитном поле вихревого слоя (RU №№2223991, 2004; 2223992, 2004; 2159218, 2000). Недостатком этих способов является использование сложного оборудования, не имеющего примеров промышленного использования.

Известен способ получения СБВ, получаемого смешением расплавленного битума и серы при нагревании при температуре 140-180°C. Способ отличается тем, что в расплавленный битум предварительно добавляют 1-5 масс. % стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы или алкадиен-стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы и 1-5 масс. % высокомолекулярных углеводородов - альфа-олефинов фракционного состава С2026 с температурой плавления 38-40°C и/или индустриального масла - нефтяного масла с вязкостью 5-50 мм2/с при 50°C и перемешивают в течение 0,5 ч, затем порциями добавляют серу в массовом соотношении с битумом 10-50:90-50 соответственно и перемешивают еще 2 ч (RU №2284304, 2006).

Недостатком СБВ является сложность состава и высокая стоимость некоторых компонентов.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является способ получения СБВ, который осуществляют путем совмещения расплавов предварительно модифицированной серы и битума. Серу предварительно связывают со смесью ненасыщенных жирных кислот - флотогудроном в соотношениях сера : флотогудрон, масс. %: (30:70)-(60:40) с получением органических полисульфидов и совмещают указанные расплавы при следующем соотношении компонентов, масс. %: предварительно модифицированная сера - 20-80, битум - 20-80 (RU 2255066, 2005).

Недостатком указанного способа является использование флотогудрона - менее доступного и более дорогостоящего продукта.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа получения СБВ, соответствующего по показателям качества ГОСТ 22245-90, на основе доступного и менее дорогостоящего сырья, позволяющего также утилизировать трудно реализуемые продукты, получаемые при очистке газов - серу и серную кислоту, и использовать остатки вторичных процессов переработки нефти: остатки процессов каталитического крекинга и висбрекинга, содержащие олефины.

Поставленная задача осуществляется разработкой способа получения СБВ путем совмещения модифицированной серы и битума, который отличается тем, что в качестве битума используют остаточный или окисленный битум, модифицирование серы проводят путем нагрева смеси расплавленной серы с серной кислотой при соотношении, соответственно, % масс.: (95-98):(2-5) при температуре 180-200°С в течение 10-15 мин, затем модифицированную серу совмещают с остаточным или окисленным битумом, нагретым до температуры 180-200°С и перемешанным с остатком вторичного процесса переработки нефти - каталитического крекинга или висбрекинга, содержащего олефины, с последующим перемешиванием при температуре 180-200°С в течение 60 минут, при соотношении модифицированная сера : битум : остаток вторичных процессов, % масс.: (8-10):(70-85):(5-20).

Для пластификации полученного СБВ к нему дополнительно могут добавляться при температуре 180-200°С остатки вторичных процессов.

Характеристика компонентов для получения СБВ приведена в таблице 1.

Опыты проводят в лабораторном реакторе с регулируемым электрообогревом, оборудованном перемешивающим устройством и абсорбером для поглощения отходящих газов. Абсорбер заполняют 20% водным раствором NaOH.

Технология приготовления серобитумного вяжущего была следующей:

- серу расплавляют и нагревают до температуры 180-200°С;

- в расплав серы, нагретый до 180-200°С, добавляют расчетное количество серной кислоты (93,87%);

- смесь расплавленной серы с серной кислотой нагревают при температуре 180-200°С до максимального загущения (10-15 минут);

- в полученную смесь вводят нагретый до температуры 180-200°С и перемешанный с остатками вторичных процессов остаточный или окисленный битум;

- смесь всех компонентов перемешивают при температуре 180-200°С в течение 1 часа.

Полученное серобитумное вяжущее анализировали по показателям ГОСТ 22245-90.

Дополнительно серобитумное вяжущее анализировали по показателям «сцепление с мрамором» и содержание общей серы. Количества взятых компонентов и результаты анализов полученных серобитумных вяжущих представлены в таблицах 2, 3.

При сравнении свойств полученных СБВ (опыты 1-28) и исходных битумов видно, что происходит заметное улучшение битумов: увеличивается температура размягчения (КИШ), улучшается пластичность вяжущих - заметно увеличивается пенетрация при 25°C (глубина проникновения иглы), снижается температура хрупкости.

Введение в битум 8-10% масс. серы не ухудшает показатель «сцепление с мрамором» (контрольный образец №2 по ГОСТ 11508-74).

Использование концентрированной серной кислоты в количестве 2-5% масс. в смеси с серой вызывает кислотную полимеризацию олефинов, содержащихся во вторичных остатках (таблица 1). В результате в составе битума увеличивается содержание смол, что положительно сказывается на свойствах СБВ. Оптимальным является содержание серной кислоты 2-5% масс., так как при увеличении содержания серной кислоты больше 5% масс. в СБВ остается кислота и водная вытяжка имеет кислую реакцию.

Увеличение содержания вторичных остатков в составе СБВ свыше 20% масс. приводит к небольшому снижению температуры размягчения, исходя из этого оптимальным выбрано содержание вторичных остатков в СБВ в интервале 5-20% масс.

Температурный интервал смешения компонентов СБВ выбран 180-200°C, т.к. именно в этом температурном интервале смесь серы и серной кислоты становится наиболее вязкой, что объясняется образованием полимерной серы (Г. Реми. Курс неорганической химии. Мир, 1972 г., с. 674).

При проведении опытов определяли количество выделяющегося сероводорода поглощением водным раствором щелочи. Установлено, что количество выделяющегося сероводорода составляет 1,5%. При проведении этого процесса в промышленных условиях выделяющийся сероводород предлагается направлять на переработку в процессы получения серной кислоты или элементарной серы.

Пластификация нефтяных дорожных битумов проводится при необходимости корректировки полученных показателей. Например, образцы СБВ, представленные в таблице 2, по требованиям ГОСТ 22245 соответствуют марке БНД 60/90 (таблица 4). Для получения марки битума БНД 130/200 к образцу битума добавляется некоторое количество пластификатора, позволяющее увеличить пенетрацию и при этом обеспечить норму по температуре хрупкости. В качестве пластификатора могут быть использованы остатки вторичных процессов. Результаты пластификации образца СБВ (опыт 29) с остатком висбрекинга представлены в таблице 5.

Для приготовления пластифицированного образца СБВ смесь 88% масс образца опыт 4 + 12% масс. остатка висбрекинга перемешивают при температуре 180-200°C в течение 30 минут, после чего проводят анализ. Результаты анализа приведены в таблице 5. Полученный образец СБВ соответствует требованиям ГОСТ 22245 на марку БНД 130/200. Количество используемого пластификатора в каждом конкретном случае подбирается по результатам анализов.

Предлагаемое техническое решение позволяет получать серобитумные вяжущие на основе остаточного и окисленного битумов с вовлечением в производство серы, серной кислоты и остатков вторичных процессов.

Похожие патенты RU2585618C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 2014
  • Кондратьев Александр Сергеевич
  • Смаков Марат Ринатович
RU2565179C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 2004
  • Хозин В.Г.
  • Фомин А.Ю.
  • Порфирьева Р.Т.
RU2255066C1
Способ получения серобитума 2018
  • Никитченко Наталья Викторовна
  • Красников Павел Евгеньевич
  • Тюкилина Полина Михайловна
  • Пименов Андрей Александрович
  • Тыщенко Владимир Александрович
RU2725227C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 2003
  • Лиакумович Александр Григорьевич
  • Лонщакова Тамара Ивановна
  • Чернов Константин Анатольевич
  • Козлов Валерий Семенович
  • Капитанов Валерий Юрьевич
RU2284304C2
Способ получения битумного вяжущего 1990
  • Антонишин Василий Иванович
  • Лемко Николай Ильич
  • Сидорук Аделя Антоновна
SU1736996A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМА 2010
  • Иванов Владимир Борисович
  • Валиев Тагир Шарифьянович
  • Козлов Валерий Семенович
RU2452748C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА 2009
  • Шарипов Тагир Вильданович
  • Мустафин Ахат Газизьянович
  • Галиянов Азамат Хабирович
  • Евдокимова Наталья Георгиевна
RU2405807C1
Способ получения вяжущего для дорожного строительства 1982
  • Богданович Николай Иванович
  • Гурьев Тимофей Александрович
  • Личутин Аркадий Федорович
  • Пиялкин Владимир Николаевич
  • Пономарев Валерий Николаевич
  • Карзин Евгений Георгиевич
  • Сваткова Елена Анатольевна
SU1129221A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА НЕФТЯНОГО ДОРОЖНОГО 2014
  • Гуреев Алексей Андреевич
  • Лакомых Алексей Валерьевич
  • Оверин Денис Игоревич
  • Моисеева Алина Евгеньевна
  • Попкова Виктория Вячеславовна
  • Зайченко Владимир Анатольевич
RU2552468C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ 2013
  • Приходько Вячеслав Михайлович
  • Васильев Юрий Эммануилович
  • Шубин Александр Николаевич
  • Якоби Василий Вильгельмович
  • Лилейкин Виктор Васильевич
  • Сарычев Игорь Юрьевич
  • Ведякова Людмила Прокопьевна
  • Братищев Илья Станиславович
  • Столетов Илья Олегович
RU2543838C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО

Изобретение относится к области производства композиционных составов для приготовления дорожно-строительных материалов и конкретно к способу получения серобитумного вяжущего. В способе получения серобитумного вяжущего путем совмещения модифицированной серы и битума в качестве битума используют остаточный или окисленный битум, модифицирование серы проводят путем нагрева смеси расплавленной серы с серной кислотой при соотношении, соответственно, % масс.: (95-98):(2-5) при температуре 180-200°С в течение 10-15 мин, затем модифицированную серу совмещают с остаточным или окисленным битумом, нагретым до температуры 180-200°С и перемешанным с остатком вторичного процесса переработки нефти - каталитического крекинга или висбрекинга, содержащего олефины, с последующим перемешиванием при температуре 180-200°С в течение 60 минут, при соотношении модифицированная сера : битум : остаток вторичных процессов, % масс.: (8-10):(70-85):(5-20). Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - утилизация трудно реализуемых продуктов, получаемых при очистке газов, и остатков вторичных процессов переработки нефти - каталитического крекинга и висбрекинга. 1 з.п. ф-лы, 5 табл.

Формула изобретения RU 2 585 618 C1

1. Способ получения серобитумного вяжущего путем совмещения модифицированной серы и битума, отличающийся тем, что в качестве битума используют остаточный или окисленный битум, модифицирование серы проводят путем нагрева смеси расплавленной серы с серной кислотой при соотношении, соответственно, % масс.: (95-98):(2-5) при температуре 180-200°С в течение 10-15 мин, затем модифицированную серу совмещают с остаточным или окисленным битумом, нагретым до температуры 180-200°С и перемешанным с остатком вторичного процесса переработки нефти - каталитического крекинга или висбрекинга, содержащего олефины, с последующим перемешиванием при температуре 180-200°С в течение 60 минут, при соотношении модифицированная сера : битум : остаток вторичных процессов, % масс.: (8-10):(70-85):(5-20).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для пластификации серобитумного вяжущего к нему дополнительно добавляют остатки вторичных процессов при температуре 180-200°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2585618C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 2004
  • Хозин В.Г.
  • Фомин А.Ю.
  • Порфирьева Р.Т.
RU2255066C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО 2003
  • Лиакумович Александр Григорьевич
  • Лонщакова Тамара Ивановна
  • Чернов Константин Анатольевич
  • Козлов Валерий Семенович
  • Капитанов Валерий Юрьевич
RU2284304C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОАСФАЛЬТОБЕТОНА 1998
  • Танаянц В.А.(Ru)
  • Тукай Е.А.(Ru)
  • Зозуля Иван Иванович
  • Махошвили Ю.А.(Ru)
  • Базилевич Семен Иванович
  • Еремин О.Г.(Ru)
RU2163610C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМА 2010
  • Иванов Владимир Борисович
  • Валиев Тагир Шарифьянович
  • Козлов Валерий Семенович
RU2452748C1
Способ приготовления литой асфальтобетонной смеси 1986
  • Гнатейко Владимир Зиновьевич
  • Золотарев Виктор Александрович
  • Григорович Николай Георгиевич
  • Демчук Зиновия Владимировна
SU1474133A1
Штамп совмещенного действия 1987
  • Гризун Александр Михайлович
SU1488071A1

RU 2 585 618 C1

Авторы

Теляшев Раушан Гумерович

Обрывалина Анна Николаевна

Павлуткина Марина Павловна

Железнов Михаил Владимирович

Шерстнев Олег Александрович

Спусков Владимир Александрович

Накипова Ирина Григорьевна

Даты

2016-05-27Публикация

2015-05-12Подача