RU2154602C1 - Sulfur cement production process - Google Patents
Sulfur cement production process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154602C1 RU2154602C1 RU99100507A RU99100507A RU2154602C1 RU 2154602 C1 RU2154602 C1 RU 2154602C1 RU 99100507 A RU99100507 A RU 99100507A RU 99100507 A RU99100507 A RU 99100507A RU 2154602 C1 RU2154602 C1 RU 2154602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sulfur
- modifier
- electromagnetic field
- cement
- rotating electromagnetic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе серного цемента для изготовления строительных материалов и может быть использовано в промышленно-гражданском и дорожном строительстве. The invention relates to the production of sulfur-based composite materials for the manufacture of building materials and can be used in industrial civil and road construction.
Известен способ получения серного цемента (сополимерной или модифицированной серы) ("Серополимерный бетон. Руководство по производству". Институт серы США. 1994 г.) путем химического взаимодействия серы с дициклопентадиеном (ДЦПД), приводящего к образованию сополимерной серы, состоящей из длинных цепочек полисульфидов. Реакция полимеризации серы с ДЦПД происходит при перемешивании серы и модификатора в интервале температур 130-149,5oC в течение 30-40 мин. Такой серый цемент, при горячем смешении с инертными составляющими, не образует серобетон, в котором имеется модифицированная сера. При отвердении образуется прочный серобетон, не реагирующий на изменения температуры и других воздействий окружающей среды.A known method of producing sulfur cement (copolymer or modified sulfur) ("Seropolymer concrete. Production Guide. USA Institute of sulfur. 1994) by chemical interaction of sulfur with dicyclopentadiene (DCPD), leading to the formation of copolymer sulfur, consisting of long chains of polysulfides . The reaction of sulfur polymerization with DCPD occurs with the mixing of sulfur and a modifier in the temperature range 130-149.5 o C for 30-40 minutes Such gray cement, when mixed with inert constituents, does not form sulfur concrete, in which there is modified sulfur. Upon hardening, strong sulfur concrete is formed that does not respond to changes in temperature and other environmental influences.
Недостатками известного способа являются длительность процесса и высокая токсичность ДЦПД. Предельно допустимая концентрация ДЦПД составляет 1 мг/м3 и, кроме того, ДЦПД взрыво-и пожароопасен.The disadvantages of this method are the duration of the process and the high toxicity of DCPD. The maximum permissible concentration of DCPD is 1 mg / m 3 and, in addition, DCPD is explosive and fire hazard.
Наиболее близким аналогом к описанному способу (прототипом) является способ получения сополимерной серы (патент Великобритании N 1576515, МПК C 01 В 17/00), где в качестве модификатора используется олефиновый углеводородный полимерный материал, полученный из нефти. Способ заключается в перемешивании серы с химическим модификатором при температуре 130-149,5oC в течение 15-40 мин. Нарушение режима дозирования химического вещества или нагрева реактора и смеси выше 150oC приводит к экзотермической реакции. При этом происходит сильное выделение сероводорода, вспенивание смеси и ухудшение продукта. Особенно актуально вышеописанное в том случае, когда предлагается готовить концентрат, в котором химическое вещество предварительно реагирует с меньшим количеством серы, чем необходимо в готовой смеси. Для повышения огнестойкости серного цемента вводят добавки, например, 1,5,9 циклододекатриена или продукта реакции дифеноксифосфиновой кислоты с серой и метилстиролом.The closest analogue to the described method (prototype) is a method for producing copolymer sulfur (UK patent N 1576515, IPC C 01 B 17/00), where an olefin hydrocarbon polymer material obtained from oil is used as a modifier. The method consists in mixing sulfur with a chemical modifier at a temperature of 130-149.5 o C for 15-40 minutes Violation of the dosage of a chemical substance or heating of the reactor and the mixture above 150 o C leads to an exothermic reaction. In this case, there is a strong release of hydrogen sulfide, foaming of the mixture and deterioration of the product. The above is especially relevant in the case where it is proposed to prepare a concentrate in which a chemical substance pre-reacts with less sulfur than is necessary in the finished mixture. To increase the fire resistance of sulfur cement, additives are added, for example, 1,5,9 cyclododecatriene or the reaction product of diphenoxyphosphinic acid with sulfur and methyl styrene.
Недостатками данного способа являются сложность дозирования химических веществ, а также необходимость соблюдения температурного режима, поскольку передозировка добавок или перегрев реактора выше 150oC приводит к экзотермической реакции, что в свою очередь ведет к усиленному образованию и выделению сероводорода, вспениванию смеси и ухудшению качества продукта.The disadvantages of this method are the difficulty of dispensing chemicals, as well as the need to observe the temperature regime, since an overdose of additives or overheating of the reactor above 150 o C leads to an exothermic reaction, which in turn leads to increased formation and evolution of hydrogen sulfide, foaming of the mixture and deterioration of product quality.
Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса получения серного цемента и упрощение технологии его производства. The aim of the present invention is to intensify the process of producing sulfur cement and simplify the technology of its production.
Поставленная цель достигается тем, что получение серного цемента осуществляют обработкой однородного раствора серы и модификатора вращающимся электромагнитным полем аппарата вихревого слоя В 150К-01 при температуре 140-150oC в течение 5-20 с. При этом соотношение компонентов раствора следующее, мас.%:
Сера - 90-98
Модификатор - 2 - 10
Химическое взаимодействие серы с модификатором в аппарате вихревого слоя происходит без заметного увеличения теплового эффекта, что значительно упрощает технологию производства серного цемента и не приводит к выбросу вредных веществ, например сероводорода.This goal is achieved by the fact that the production of sulfur cement is carried out by processing a homogeneous solution of sulfur and a modifier by rotating the electromagnetic field of the apparatus of the vortex layer B 150K-01 at a temperature of 140-150 o C for 5-20 s. The ratio of the components of the solution is the following, wt.%:
Sulfur - 90-98
Modifier - 2 - 10
The chemical interaction of sulfur with a modifier in the vortex layer apparatus occurs without a noticeable increase in the thermal effect, which greatly simplifies the technology of production of sulfur cement and does not lead to the emission of harmful substances, such as hydrogen sulfide.
В качестве модификатора могут быть использованы нефтяные остатки атмосферной перегонки парафинистых нефтей, а также остаток их вакуумной перегонки с плотностью близкой к 1000 кг/м3, иодным числом 0.7 мг на 100 г КОН, например мазут.As a modifier, oil residues of atmospheric distillation of paraffinic oils, as well as the remainder of their vacuum distillation with a density close to 1000 kg / m 3 and an iodine number of 0.7 mg per 100 g of KOH, for example fuel oil, can be used.
Для повышения иодного числа (т.е. для увеличения содержания олефиновых углеводородов) модификатора перед смешением с серой нефтяной остаток предварительно обрабатывают при температуре 300-350oC в течение 10-60 с вращающимся электромагнитным полем в аппарате вихревого слоя В150К-01. При этом иодное число обработанного мазута увеличивается по сравнению с исходным в 2,5-5 раз.To increase the iodine number (i.e., to increase the olefin hydrocarbon content) of the modifier, before mixing with sulfur, the oil residue is pre-treated at a temperature of 300-350 o C for 10-60 with a rotating electromagnetic field in a vortex layer apparatus B150K-01. In this case, the iodine number of treated fuel oil is increased by 2.5-5 times compared with the initial one.
Использование нефтяного остатка в качестве модификатора обусловлено его химическим взаимодействием с серой, которое выражается в присоединении его к концам полимерной серы, насыщении ее связей, обрыве процесса полимеризации и стабилизации ее в этом состоянии. Такие условия создаются в аппарате вихревого слоя серии В150К-01, в рабочей зоне которого создается мощное вращающееся электромагнитное поле, которое подхватывает помещенные в ней ферромагнитные мелкие стержни (иголки), заставляя их вращаться. В результате взаимодействия поля с иголками генерируется ряд эффектов (магнитострикция, кавитация, электролиз, образование микродуги и др.), которые совместно с ударами иголок интенсифицируют проведение реакции серы с модификатором, разрывая мономолекулярные связи и стимулируя образование серного цемента. The use of the oil residue as a modifier is due to its chemical interaction with sulfur, which is expressed in its addition to the ends of polymer sulfur, saturation of its bonds, termination of the polymerization process and its stabilization in this state. Such conditions are created in the apparatus of the vortex layer of the V150K-01 series, in the working zone of which a powerful rotating electromagnetic field is created, which picks up small ferromagnetic rods (needles) placed in it, causing them to rotate. As a result of the interaction of the field with the needles, a number of effects are generated (magnetostriction, cavitation, electrolysis, microarc formation, etc.), which, together with the impacts of the needles, intensify the reaction of sulfur with the modifier, breaking monomolecular bonds and stimulating the formation of sulfur cement.
Качество полученного серного цемента оценивали по методике получения полимерной серы Казанского химико-технологического университета, где по разнице содержания общей серы, определяемой сжиганием навески в токе кислорода, и экстрагированной серы, определяемой экстракцией исходной навески гексаном, находили количество полимерной серы, которая и определяла свойства серного цемента. The quality of the sulfur cement obtained was evaluated by the method of producing polymer sulfur of the Kazan University of Chemical Technology, where the amount of polymer sulfur was determined by the difference in the total sulfur content determined by burning a sample in an oxygen stream and extracted sulfur determined by extraction of the initial sample with hexane, which determined the properties of sulfur cement.
Пример 1. Example 1
Используют газовую серу Астраханского газоконденсатного месторождения, имеющую следующую характеристику:
Содержание серы, мас.% - 99,98
Количество золы, % - 0,02
Плотность, кг/м3 - 1860
Содержание сероводорода, мас.% - 0,001
Применяют модификатор, мазут - остаток атмосферной перегонки стабильного конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения, предварительно пропущенный через аппарат вихревого слоя при температуре 300-350oC в течение 10-60 с. Модификатор имеет следующую характеристику:
Плотность, кг/м3 - 899 - 960
Вязкость при 60oC сст - 33,2 - 40,5
Иодное число, мг на 100 г КОН - 1,86 - 3,50
Газовую серу в количестве 1800 г разогревают до температуры 140-150oC, вводят модификатор в количестве 2% от массы серы, разогретый также до 120-150oC, перемешивают в течение 1-2 мин до образования однородного раствора и помещают в капсулу аппарата вихревого слоя на 5 с. Полученный серный цемент разливают в формы и после охлаждения в течение суток анализируют на содержание полимерной серы.Use gas sulfur Astrakhan gas condensate field having the following characteristic:
Sulfur content, wt.% - 99.98
The amount of ash,% - 0.02
Density, kg / m 3 - 1860
The content of hydrogen sulfide, wt.% - 0,001
A modifier is used, fuel oil is the remainder of atmospheric distillation of the stable condensate of the Astrakhan gas condensate field, previously passed through the vortex layer apparatus at a temperature of 300-350 o C for 10-60 s. The modifier has the following characteristics:
Density, kg / m 3 - 899 - 960
Viscosity at 60 o C comp - 33.2 - 40.5
Iodine number, mg per 100 g of KOH - 1.86 - 3.50
Gas sulfur in an amount of 1800 g is heated to a temperature of 140-150 o C, a modifier is introduced in an amount of 2% by weight of sulfur, also heated to 120-150 o C, stirred for 1-2 minutes until a homogeneous solution is formed and placed in a capsule of the apparatus vortex layer for 5 s. The resulting sulfur cement is poured into molds and after cooling for 24 hours, it is analyzed for polymer sulfur content.
Содержание полимерной серы составляет 15%. The polymer sulfur content is 15%.
Пример 2. Example 2
Условия опыта аналогичны примеру 1. Вводимый модификатор составляет 5% от массы серы. Продолжительность пребывания серы в аппарате составляет 10 с. The experimental conditions are similar to example 1. The input modifier is 5% by weight of sulfur. The duration of sulfur in the apparatus is 10 s.
Содержание полимерной серы составляет 72%. The polymer sulfur content is 72%.
Пример 3. Example 3
Условия опыта аналогичны примеру 1. Вводимый модификатор составляет 10% от массы серы. Продолжительность пребывания смеси в аппарате составляет 20 с. The experimental conditions are similar to example 1. The introduced modifier is 10% by weight of sulfur. The residence time of the mixture in the apparatus is 20 s.
Содержание полимерной серы составляет 21%. The polymer sulfur content is 21%.
Таким образом, введение модификатора в количестве 2-10 мас.% и обработка смеси в аппарате под воздействием переменного электромагнитного поля в течение 5-20 с обеспечивают получение серного цемента с содержанием полимерной серы 15-72%, что является достаточным для получения высококачественных серных бетонов. Полученный серный цемент имеет следующую характеристику:
Содержание полимерной серы, мас.% - 15-72
Плотность, кг/м3 - 1789
Содержание сероводорода, мас.% - Отсутствие
и может без дополнительной переработки применяться в качестве вяжущего при изготовлении серобетонных изделий.Thus, the introduction of a modifier in an amount of 2-10 wt.% And processing the mixture in the apparatus under the influence of an alternating electromagnetic field for 5-20 s provide sulfur cement with a polymer sulfur content of 15-72%, which is sufficient to produce high-quality sulfur concrete . The resulting sulfur cement has the following characteristics:
The content of polymer sulfur, wt.% - 15-72
Density, kg / m 3 - 1789
The content of hydrogen sulfide, wt.% - No
and can be used as a binder in the manufacture of sulfur concrete products without additional processing.
Таким образом, предлагаемый способ получения серного цемента в аппарате вихревого слоя позволяет сократить продолжительность реакции по сравнению с прототипом более чем в 100 раз, что приводит к значительной экономии энергозатрат. Использование в качестве модификатора серы тяжелого остатка, представляющего собой сложную смесь высокомолекулярных соединений, позволяет получать качественный серный цемент без специальных дорогостоящих и дефицитных добавок, что также приводит к значительному удешевлению серного цемента и упрощению технологии его производства. Thus, the proposed method for producing sulfur cement in the apparatus of the vortex layer allows to reduce the reaction time in comparison with the prototype by more than 100 times, which leads to significant energy savings. The use of a heavy residue as a sulfur modifier, which is a complex mixture of high molecular weight compounds, allows to obtain high-quality sulfur cement without special expensive and scarce additives, which also leads to a significant reduction in the cost of sulfur cement and simplification of its production technology.
Claims (2)
Сера - 90 - 98
Модификатор - 2 - 10
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют модифицированный нефтяной остаток, например мазут, предварительно обработанный вращающимся электромагнитным полем.1. A method of producing sulfur cement by the interaction of sulfur and an oil-based modifier at a temperature of 140 - 150 o C, characterized in that a homogeneous solution of sulfur and a modifier for 5 to 2 s is affected by a rotating electromagnetic field in the vortex layer apparatus in the following ratio, wt.%:
Sulfur - 90 - 98
Modifier - 2 - 10
2. The method according to claim 1, characterized in that as a modifier use a modified oil residue, such as fuel oil, pre-treated with a rotating electromagnetic field.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99100507A RU2154602C1 (en) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | Sulfur cement production process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99100507A RU2154602C1 (en) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | Sulfur cement production process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154602C1 true RU2154602C1 (en) | 2000-08-20 |
Family
ID=20214532
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99100507A RU2154602C1 (en) | 1999-01-05 | 1999-01-05 | Sulfur cement production process |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154602C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010085165A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Brookhaven Science Associates, Llc | Stabilized sulfur binding using activated fillers |
RU2530069C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-10-10 | Александр Порфирьевич Журавлев | Homogeneous composition production line |
RU2567925C2 (en) * | 2013-12-10 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" | Composition for sulphur concretes |
WO2021129916A1 (en) * | 2019-12-24 | 2021-07-01 | Ибрагим Абилович ЖАКСИМБЕТОВ | Method for producing sulfur cement |
RU2800504C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук | Composite mixture for producing sulphur concrete |
-
1999
- 1999-01-05 RU RU99100507A patent/RU2154602C1/en active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010085165A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-07-29 | Brookhaven Science Associates, Llc | Stabilized sulfur binding using activated fillers |
KR101536692B1 (en) * | 2009-01-26 | 2015-07-14 | 브룩하벤 싸이언스 어쏘씨에이츠 엘엘씨 | Stabilized sulfur binding using activated fillers |
US9085488B2 (en) | 2009-01-26 | 2015-07-21 | Brookhaven Science Associates, Llc | Stabilized sulfur binding using activated fillers |
RU2530069C2 (en) * | 2012-10-02 | 2014-10-10 | Александр Порфирьевич Журавлев | Homogeneous composition production line |
RU2567925C2 (en) * | 2013-12-10 | 2015-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" | Composition for sulphur concretes |
WO2021129916A1 (en) * | 2019-12-24 | 2021-07-01 | Ибрагим Абилович ЖАКСИМБЕТОВ | Method for producing sulfur cement |
RU2800504C1 (en) * | 2023-03-03 | 2023-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук | Composite mixture for producing sulphur concrete |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2932571C3 (en) | Process for the production of spherical carbon particles or spherical activated carbon particles | |
DE60008085T2 (en) | PRODUCTION OF POLYPROPYLENE WITH IMPROVED PROPERTIES | |
RU2154602C1 (en) | Sulfur cement production process | |
DE3401813A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING PLASTIC CONCRETE | |
DE2136721A1 (en) | New vinyl pyrene polymers and processes for their manufacture | |
Abu‐Sharkh et al. | Solution and interfacial behavior of hydrophobically modified water‐soluble block copolymers of acrylamide and N‐phenethylacrylamide | |
Jung et al. | One-step synthesis of photoluminescent core/shell polystyrene/polythiophene particles | |
DE1720385A1 (en) | Process for the production of elastomers vulcanizable with sulfur | |
UA126447U (en) | METHOD OF OBTAINING SULFUR BINDING | |
RU2223992C2 (en) | Sulfur-bitumen manufacturing process | |
RU1778140C (en) | Process for producing binder | |
RU2586559C1 (en) | Method of producing polysulphide bitumen | |
DE2451357C2 (en) | Process for modifying and improving the properties of cement | |
SU910723A1 (en) | Process for producing bitumen | |
Ma et al. | Synthesis and micellar behaviors of an anionic polymerizable surfactant | |
DE1520242B2 (en) | PROCESS FOR THE MANUFACTURING OF CRYSTALLINE POLYMETHACYRL NITRILE | |
RU2695353C1 (en) | Composition for underground refining of heavy oil and intensification of oil recovery when pumping steam | |
RU2576329C1 (en) | Method of producing oxidised isotactic polypropylene | |
AT160519B (en) | Process for the preparation of gas mixtures containing acetylene and olefins. | |
US705650A (en) | Artificial stone. | |
SU1754765A1 (en) | Method of processing acid tar from pools | |
RU2181746C1 (en) | Method of production of pitch product from coal | |
DE151588C (en) | ||
DE1053784B (en) | Process for increasing the softening point of petroleum-hydrocarbon resins | |
DE1720623A1 (en) | Process for the post-condensation of polycondensates |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130123 |