Способ получения адгезионной присадки для битумов Советский патент 1974 года по МПК C10C3/00 C07C63/32 

1

Изобретение относится к области получения, адгезионных присадок для нефтяных битумов, используемых в дорожном строительстве.

Известен способ получения адгезионных присадок для битумов путем окисления углеводородного сырья, например парафина, кислородом воздуха при 130-140°С.

Однако, улучшая сцепляемость битума с минеральными материалами, указанные присадки придают битуму хрупкость и тем самым ухудшают его качество, что происходит за счет плохого структурного сродства присадок о битумом.

Кроме того, известные присадки получают из достаточно дорогого и ограниченного сырья.

С целью повышения качества присадок, а также расширения сырьевой базы, окислению подвергают высокомолекулярные остаточные нефтепродукты и процесс осуществляют в водно-содоЕОМ растворе при температуре 150--200°С и давлении 20-60 атм. Окисление ведут в течение 0,5-2 ч.

Использованием высокомолекулярных соединений нефти, например прямогонного гудрона, полугудрона, экстрактов селективной очистки масел, асфальтов деасфальтизации, значительно расширяются ресурсы доступного и дешевого сырья для получения адгезионных пр1ггадок к битумам. Присадка,-полученная из названного сырья, лишена тех- недостатков, которые имеют известные присадки, так как кислоты, получающиеся из высокомолекулярных соединений нефти при окислении в водно-содовом растворе, имеют такую же структуру (конденсированная ароматика), как и битум. Структурное сродство битума и высокомолекулярных ароматических кислот не приводит к ухудшению качества битума при добавлении присадки.

Окисление высокомолекулярных остаточных нефтепродуктов проведено на укрупненной лабораторной установке, в реакторе с циркуляционным перемешивающим устройством. Такой тип реактора является наиболее подходящим для данного вида сырья, так как нефтепродукты имеют меньшую нлотность, чем водный раствор соды и всплывают на поверхность. Осуществление тесного контакта фаз с кислородом воздуха возможно только при перемешивании и многократной циркуляции смеси в зоне реактора.

Способ может быть осуществлен по следующей схеме.

Сырье и водный раствор соды загружают в реактоп 1. Перемешивание и циркуляцию реакционной смеси осуществляют с помощью

мещалки 2 и электродвигателя 3. Герметизацию аппарата осуществляют компоновкой электродвигателя в общем корпусе с реактором. Предотвращение попадания продуктов реакции в электродвигатель осуществляется противодавлением, создаваемым подачей в корпус сжатого воздуха или инертного газа. Реактор обогревают электроспиралью 4, интенсивность обогрева регулируют латром 5. По достижении заданной температуры в реакторе, замеряемой термопарой 6, открывают ю вентиль 7 и в реактор нагнетают воздух для окисления. Расход воздуха контролируют ротаметром 8. По достижении заданного давления, контролируемого манометром 9, открывают вентиль 10 и отработанный воздух 15 и газообразные продукты реакции выводят из реактора. Испаривщаяся вода и продукты реакции конденсируются в холодильнике 11 и возвращаются в реактор. По истечении заданной продолжительности окисления пре- 2о кращают подачу воздуха в реактор и выключают обогрев. После охлаждения из реактора выгружают содержимое. Водно-солевой раствор оксидата подкис- gs ляют кислотой (серной, азотной, фосфорной, соляной) до для перевода кислот из соляной формы в кислотную, а затем концентрат водонерастворимых высокомолекулярных кислот отделяют от водного слоя во- 2Q дорастворимых кислот. Концентрат водонерастворимых кислот используют как адгезионную присадку для битумов. Выход концентрата водонерастворимых кислот составляет 80-100% на исходное 35 сырье. Соотнощение концентрата водонерастворимых кислот зависит от глубины деструктивного окисления исходного сырья. С повышением температуры и продолжительности процесса, а также с увеличением расхода со- 40 ды глубина деструктивного окисления возрастает, что способствует росту количества водорастворимых кислот. Окисление высокомолекулярных соединений без соды способствует протеканию реакций уплотнения с об- 45 разованием битума или еще более уплотненных продуктов, не содержащих ощутимого количества карбоксильных групп. Концентрат водонерастворимых кислот испытывают как адгезионную присадку к до- gg рожным битумам на сцепляемость с мрамором и гранитом. Прибавление 2-4% присадки к битуму улучшает его сцепляемость с мрамором на 20-60% и с гранитом на 40- 70%. Присадка пригодна для кислых и ос- 55 ионных пород. В виде побочных продуктов процесса получаются- водорастворимые кислоты и одна из солей - сульфат, нитрат или фосфат натрия, в зависимости от кислоты взятой в процесс. 60 Водорастворимые кислоты после извлечения метилэтилкетоном из воды могут использоваться как ароматические поликарбоновые кислоты. Сульфат натрия быть использован как технический продукт, а натрий ни- 65 т или натрий фосфат - как компоненты еральных удобрений. ример. Окислению по выше описанной ме подвергают гидрон и асфальт деасьтизации гудрона пропаном. Качество ья и полученных кислот, а условия сления гудрона и асфальта приведены в л. 1. Таблица 1 ффективность концентрата высокомолекурных кислот, как адгезионной присадки оверяют на битуме БНД-130/200, соответвующим требованиям ГОСТ 11954-66. Концентрат с кислотным числам 90, исльзуемый как присадка, имеет следующие зико-химические показатели; Внешний Плотность р4°, кг/см Кинематическая вязкость при 100°С, сСт Температура размягчения по Киш, °С

Термическая стабильность (вес после 5 ч нагрева при 160°С), % от первоначального

Растворимость, %: в воде

в бензоле91,5

в ацетоне76,1

в петролейном эфире65,3

В табл. 2 дано изменение физико-химических свойств битума БНД-130/200 при добавлении присадки (концентрат с кислотным числом 90).

Таблица 2

Исследования показывают, что концентрат высокомолекулярных кислот при добавлении в битум БНД-130/200 в количестве 2-37о усиливает сцепляемо-сть битума с мрамором и гранитом и является хорошей адгезионной присадкой.

Предмет изобретен1 я

Способ получения адгезионной присадки для битумов путем окисления углеводородного сырья при повышенной температуре кислородом воздуха, отличаюшийся тем,

что, с целью повышения качества присадки и расширения сырьевой базы, окислению подвергают высокомолекулярные остаточные нефтепродукты и процесс осушествляют в водносодовоМ растворе при температуре 150-

250°С и давлении 20-60 атм.

Газообразные бодопродукты