CS219178B1 - Spósob výroby velmi tvrdých čestných bitumenov - Google Patents

Description

3 219178

Vynález sa týká výroby velmi tvrdých čestnýchbitúmenov penetračného rozmedzia 10—20 pen^t-račných jednotiek pri 25 °C, vhodných ako pojivopre liate asfaltové úpravy oxidáciou vzduchom priteplotách 220 °C až 300 °C, pre cesty a plochys prevažne statickým zatažením. Vynález sa dás výhodou využiť pri spracovaní parafinických ropzo západosibírskych oblastí, připadne rop obsahu-júcich jej podiely.

VeTmi tvrdé bitúmeny pre liate asfalty určené preplochy s prevažne statickým zatažením vykazujúpenetráciou pri 25 °C 10—20 penetračných jed-notiek, body máknutia KG 67 °C až 80 °C, bodylámavosti v oblasti ± 0 °C a duktilitu (ťažnosť) pri25 °C najviac 5 cm. Z hladiska koloidno-chemic-kého sa jedná o bitúmeny s gélovou štruktúroq,ochudobnené na maltenovú štruktúru, obohatenejna asfaltény.

Povodně sa využívali na přípravu tvrdých bitú-menov výhradně asfaltické ropy, bohaté na bitú-menové podiely s vysokým obsahom asfalténov.Z týchto rop bolo možné vyrobit’ tvrdé bitúmenybežne vákuovou, připadne atmosferickou destilá-ciou (tab. č. 1).

Tabufka č. 1 Vztah medzi výstupnou teplotouvákuovej pece a vlastnosťami získa-ných bitúmenov z nagylengyelskejropy (výťažok bitúmenu cca 50 %hm) pri vákuu 40 torr (Zákar: Bi-túmen, 1964 Lipsko) Výstupná teplota/°C 280 320 330 340 388 vlastnosti bitú-menov penetrácia /25 °C 223 74 33 15 12 bod máknutia KG(°C) 42 53 65 76 85 V dósledku rýchleho vyčerpania zásob asfaltic-kých rop, ako i v dósledku nevyhnutnosti pokrytiaprudkého vzrastu spotřeby bitúmenov bolo po-třebné postupné nahradit’ tieto klasické zdrojeropami parafinickými, ktoré sú typické nižšímobsahom bitúmenov, vyšším obsahom parafinic-kých uhlovodíkov a nižším obsahom asfalténov.

Na rozdiel od asfaltických rop bolo možnévyrobit’ vákuovou destiláciou len mákšie druhyčestných bitúmenov, pričompenetračnérozmedzie70 — 100 penetračných jednotiek pri 25 °C předsta-vuje najtvrdší čestný bitúmen, ktorý možno získat’ná^ běžných typoch vakuových destilačných zaria-deíiiach (tab. č. 2).

Tabulka č. 2 Vztah medzi výstupnou teplotouvákuovej pece a kvalitou získanýchbitúmenov zo sovietskej komerčnejropy (výťažok bitúmenu 19,5 %hm) pri vákuu 40 torr Výstupná teplota/°C 375 385 395 410 vlastnosti bitúmenu: penetrácia / 25 °C 400 200 80 68 bod máknutia KG / °C 34 38 46 48 j ^aradenie vysokovákuovej destilácie (1—5 torr)zía vákuovú kolonu nesplnilo očakávané nádejehlavně preto, že tento Systém produkcie kladievysokú náročnost’ na technický stav zariadenia akoi na precizně dodržiavanie technologických para-metrov. Dalej je známe, že vákuovou destiláciou,či už za běžného alebo nízkého vákua možno získaťbitúmeny len v takom množstve a v takej kvalitě,ktorá zodpovedáva vlastnostiam východzej surovi-ny. Nie je možné preto upravit’vlastnosti, připadnevýťažok bitúmenu. V dósledku nevyhnutnej potřeby veTmi tvrdýchčestných bitúmenov sa výroba výlučné orientovalana technológiu rekombinovaniá zložiek, pričom sado mákkého čestného bitúmenu, vyrobeného vá-kuovou destiláciou, přidával koncentrát asfalté-nov. K uvedenému účelu sa využívá v prevažnejmiere prírodný asfalt (Trinidat s obsahom 26 %hm asfalténov, albánská Selenica s obsahom 46 %hm asfalténov), připadne iné asfaltenické koncen-tráty získané extrakčnými procesmi. Pri rekombi-nácii mákších čestných vakuových bitúmenov pó-sobia asfaltény ako plnidlo, čím sa zvyšuje bodmáknutia, klesá duktilita (ťažnosť) bod lámavostia penetrácia (tab. 3).

Tabulka č. 3 Změna vlastností destilačného bitú-menu A-80 a polofúkaného bitú-menu AP-65 prídavkom albánské-ho prírodného asfaltu Selenica Východzí bitúmen A —80 AP —65 prídavok Selenice% hm 30 40 50 20 30 40 vlastnosti:bod máknutia KG /°C 63 72 78 63 68 77 penetrácia /25 °Cduktilita/25 °C 21 14 12 22 16 10 /cm 18 7,5 4 21 9 3,5 bod lámavosti /°C ±0 +2 +4 ±0 +2 +4

Dokázalo sa, že je možné pri výrobě veTmitvrdých čestných bitúmenov penetračnej gradácie, 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °C vylúčiť využitie klasických asfaltických rop ako i rekombi-háciu mákších druhov parafinických čestných bitú-menov asfaltenickými koncentrátmi, ak oxidujemevzduchom pri teplotách 220 °C až 300 °C vákuovýdestilačný zvyšok, zmes vákuových zvyškov, při-padne zmes vákuových zvyškov a menej hodnotný-mi rafinérskymi produktami ak tieto zodpovedajú presne definovanému chemickému zloženiu. 4 219178

Chemické skupinové zloženie oxidačnej surovi-ny musí zodpovedať presne definovanému poměrujednotlivých chemických zložiek, ktoré počas oxi-dácie prejavia svoj výrazný vplyv. Jedná sa o poměrparafinických a naftenických uhfovodíkov (P + N)k obsahu asfalténov (AS) a súčasne k ťažkým aromatickým uhíovodíkom (ART).

Podstata vynálezu spočívá v oxidácii vakuového zvyšku, zmesi vákuových zvyškov, připadne zmesivákuového zvyšku s menej hodnotnými vedfajšímirafinérskymi produktami ako napr. bitúmenuz propanového odasfaltovania, extraktov zo se-lekčně j rafinácie mazacích olejóv, u ktorých poměrjednotlivých chemických zložiek sa pohybujev rozmedzí

P +NAS <1,9—3,0>

P +NART <0,52—0,75> kde P — je obsah parafinických uhfovodíkovN — je obsah naftenických uhfovodíkovAS — je obsah asfalténov ART— je obsah ťažkých aromatických uhfovodí-kov. Přednosti využitia uvedeného vynálezu spočíva-jú v možnosti náhrady klasických asfaltických ropza parafinické ropy, v náhradě rekombinácie mák-ších druhov čestných parafinických bitúmenovasfaltenickými koncentrátmi za parafinické desti-lačné zvyšky, připadne ich zmesi pri výrobě velmitvrdých čestných bitúmenov penetračného rozme-dzia 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °C.

Dalšia přednost’ využitia spočívá v efektívnomvyužití menej hodnotných vedfajších rafinérskychlátok ako bitúmenu z propanového odasfaltovania,extraktov zo selekčnej rafinácie mazacích olejova pod., čím sa docieli okrem ich efektívnehovyužitia zvýšenie výtažku bitúmenového produktu,najma u rop parafinických, ktoré v porovnanís klasickými asfaltickými ropami vykazujú podstat-né nižší obsah bitúmenov. Příklady

Skladba a chemické skupinové zloženie jednotli-vých surovin je uvedená v tab. č. 4.

Surovina č. 1.

Zmes 90 % hm vákuového zvyšku o penetrácii390/25 °C a bodu máknutia KG 35 °C a 10 % hmparafinického extraktu typového označenia E 353--P viskozity 17,78 mm2/s 100 °C zo selekčnej rafi-nácie olejov, ktorej poměr jednotlivých chemic-

P + N P + N kých skupin je- — 3,11a - = 0,78 sa oxidovala pri teplote 270 °C na bitúmen penet-račnej gradácie 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °C. Bitúmen vykazoval následovně vlastnosti: penetrácia / 25 °Cbod máknutia 10 12 15 18 20 KG/°C 87 84 81 77 74 duktilita /25 °C/ cm 0 0 0 2 3 bod lámavosti /°C -8 -10 -11 -13 -15 Z uvedeného prehíadu kvality je zřejmé, žev penetračnej oblasti 10—20 pen. jednotiek pri25 °C vyrobený bitúmen nepokrývá celý požado-vaný rozsah bodov máknutia 67 °C až 80 °C, aledosahujú sa však podstatné vyššie hodnoty. Vyso-kým obsahom parafínov a nafténov ako i nízkýmobsahom zložiek, ktoré sa přednostně zúčastniaoxidácie ako ťažkých aromatických uhfovodíkova asfalténov sa zloženie suroviny odchyluje odoptimálněj skladby. Výsledný produkt má prirovnakom obsahu asfalténov, ktoré udávajú výškubodu máknutia vyšší obsah parafinických a nafte-nických zložiek, vyšší obsah íahkých aromátova nižší obsah ťažkých aromátov. V dósledku tohovykazuje produkt priaznivé body máknutia.

Surovina č. 2

Zmes 70 % vákuového zvyšku penetrácie /25 °C 390, bodu máknutia KG 35 °C a 30 % neparafinic- kého extraktu typového označenia E 353 N visko- zity 14,45 mm2/s 100 °C má poměr jednotlivých

P + N P + N chemických skupin - = 3,22 a - =

AS ART = 0,52, čím vyhovuje optimálnemu zloženiu.

Oxidáciou vzduchom pri teplote 270 °C sa v pe-netračnej oblasti 10—20 penetračných jednotiekpri 25 °C získává bitúmen nasledovných vlastností: penetrácia /25 °C 10 12 15 18 20 bod máknutia KG/°C 79,5 77 72,5 69 67 duktilita /25 °C/cm 0 1 4 10 14 bod lámavosti /°C ±0 -1 —2 -3 —4 Připravený bitúmen zodpovedá kvalitatívnymparametrem, ktoré sa požadujú pre tvrdé čestnébitúmeny.

Surovina č. 3 Vákuový destiíačný zvyšok penetrácie 390 pe-netračných jednotiek pri 25 °Č a bodu máknutiaKG 35 °C, ktorého poměr jednotlivých chemic-

P + N P -h N kých skupin je- = 2,87 a -= 0,75 sa

J H J AS ART oxiduje pri teplote 270 °C na bitúmen penetračné-ho rozmedzia 10—20 penetr. jednotiek pri 25 °C.Bitúmen vykazuje následovně vlastnosti: penetrácia /25 °Cbod máknutia 10 12 15 18 20 KG/°C 81 79 76 73 71 duktilita /25 °C/cm 0 0 2 6 8,5 bod lámavosti /°C —4 -5 —6 -8 -9 5 i· \·« 219178

Oxidačná surovina svojim chemickým skupino-vým zložením tvoří optimálnu skladbu zložiek,Čomu nasvědčuje aj kvalita získaného produktuv celej penetračnej šírke gradácie. bod máknutia KG/°C 69,5 68 65,5 63 duktilita /25 °C/cm 0 3 13 40 bod lámavosti/°C 0 -1 —2 —4

Surovina č. 4

Zmes 85 % hm vákuového zvyšku penetrácie/25 °C 390, bodu máknutia KG 35 °C a 15 % hmpropanového bitúmenu penetrácie /25 °C 33, bo-du máknutia KG 53 °C má poměr chemických

P + N P + N skupin--— = 1,91 a - = 0,57, čím vy- K AS ART 7 hovuje optimálnym požiadavkám. Oxidáciou priteplote 270 °C sa v penetračnej oblasti 10—20penetračných jednotiek pri 25 °C sa získává bitú-men nasledovných vlastností:

Chemické skupinové zloženie ako i poměr jed-notlivých skupin, ktoré pri oxidačnom procesehrajú rozhodujúci význam poukazuje, na skutoč-nosť, že surovina v dósledku vyššieho obsahuasfalténov a ťažkých aromátov nezodpovedá opti-málnemu skupinovému zloženiu. V penetračnomrozsahu 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °Cvykazuje bitúmen nižšie body máknutia, ako pred-pisujú kvalitativně požiadavky. V dósledku nízké-ho obsahu parafínov v produkte vzrastá duktilita(ťažnosť). penetrácia / 25 °Cbod máknutia 10 12 15 18 20 KG/°C 73 72,5 70 68,5 67,5 duktilita /25 °C/ cm O; 1 5 8 13 bod lámavosti /°C ±0 -1 -1,5 -2,5 —3

Surovina č. 6

Zmes suroviny vyhovujúca optimálnemu che-mickému zloženiu poskytuje produkt vyhovujú-cich vlastností.

Zmes 50 % hm vákuového zvyšku penetrácie/25 °C 72 penetračných jednotiek bodu máknutiaKG 48 °C a 50 % hm vákuového destilačnéhozvyšku penetrácie /25 °C 390 a bodu máknutiaKG 35 °C zodpovedá chemickým zložením skupin poměru

P + NAS

P + N 1,95 a-= 0,56, čím vy-

ART J

Surovina č. 5 Vákuový destilačný zvyšok penetrácie /25 °C72 jednotiek bodu máknutia KG 49 °C, u ktoréhochemické skupinové zloženie zodpovedá poměru

P + NAS = 1,44 a -— = 0,41 sa oxidoval vzdu-

ART chom pri teplote 270 °C. V penetračnej oblasti10—20 penetračných jednotiek pri 25 °C sa získalhitúmen nasledovných vlastností: penetrácia/25 °C 10 12 15 18 20 hovuje optimálnej skladbě.

Oxidáciou pri 270 °C sa v penetračnej oblasti 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °C získávábitúmen nasledovných vlastností: penetrácia /25 °Cbod máknutia 10 12 15 18 20 KG °C 74,5 73 71 69 68 duktilita /25 °C cm 0 1 4 7 8 bod lámavosti °C ±0 -1 —2 -3 —4

Vyrobený produkt v dósledku optimálnej suro-vinovej skladby vyhovuje v celej penetračnejoblasti kvalitatívnym požiadavkám. i

Tabulka č. 4 Vlastnosti a chemické skupinové zloženie použitých surovin

Suro- vina č. Zloženie Parafínya naftényP+N % hm AsfaltényAS % hm Eahké a střed-né aromátyARLS % hm ŤažkéaromátyART % hm P + N AS P + N ART 1. 90 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C,390, bod máknutia KG 35 °C 10 % parafinický extraktE 353 P viskozity 17,78mm2/s 100 °C 17,5 5,63 / 54,44 22,43 3,11, 0,78 2. 70 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C390, bod máknutia KG 35 °C 30 % hm neparafinický ex-trakt E 353 N viskozity14·,45 mm2/s 100 °C 13,08 4,06 57,80 25,06 3,22 0,52

Claims (1)

1. 6 219178 Pokračovanie tab. č. 4 Suro- vina č. Zloženie Parafínya naftényP+N % hm AsfaltényAS % hm Eahké a střed-né aromátyARLS % hm ŤažkéaromátyART % hm P+N AS P + N ART 3. 10(0 % hm vákuový dest.zvýšok penetrácie /25 °C39Ó, bod máknutia KG 35 °C 17,62 6,13 52,75 23,5 2,87 0,75 4. 85 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C390, bod máknutia KG 35 °C 15 % hm propanový bitú-men penetrácie /25 °C 33,bod máknutia KG 53 °C 14,68 7,7 52,03 25,59 1,91 0,57 5. 100 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C72, bod máknutia KG 48 °C 11,06 11,7 49,93 27,37 0,95 0,40 6. 50 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C72, bod máknutia KG 48 °C 50 % hm vákuový dest.zvyšok penetrácie /25 °C390, bod máknutia 35 °C 14,34 7,36 52,9 ,25,4 Λ'λ.· +-1 1,95 0,56 Velmi tvrdé čestné bitúmeny penetračného roz-medzia 10—20 penetračných jednotiek pri 25 °Cpřipravené podlá uvedeného vynálezu sa dajús výhodou použit’ ako spojivo pře cesty a plochys prevažne statickým zatažením ako napr. riadenékřižovatky městských komunikácií, parkoviská,zastávky mestskej hromadnej dopravy a podlahy priemyselných, polnohospodárskych a iných ob-jektov. Bitúmeny vyrobené uvedenou technoló-giou sa dajú použit’ i pri výrobě bitúmenovýchnáterov a iných oblastíach stavebníctva, kde sapožaduj ú bitúmeny uvedeného penetračného roz-medzia. PREDMET VYNÁLEZU Spósob výroby velmi tvrdých čestných bitúme-nov penetračného rozmedzia 10 až 20 penetrač-ných jednotiek pri 25 °C, vhodných ako pojivo preliate asfaltové úpravy oxidáciou vzduchom priteplotách 220 až 300 °C vyznačený tým, že sa akosurovina využije destilačný zvyšok, zmes váku-ových destilačných zvyškov, připadne zmes vaku-ových destilačných zvyškov s menej hodnotnýmirafinérskymi produktami ako napr. extraktov žoselekčnej rafinácie olejov, propanového bitúmenua pod., ktorých chemické skupinové zloženie vy- jádřené celkovým obsahom parafinických (P),naftenických (N) uhlovodíkov, asfalténov (AS)a ťažkých aromatických uhlovodíkov (ART) zod-povedá poměru P + NAS P + NAŘT <1,9—3,0> <0,52—0,75>