RU2452748C1 - Method to produce sulphur bitumen - Google Patents
Method to produce sulphur bitumen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452748C1 RU2452748C1 RU2010151972/05A RU2010151972A RU2452748C1 RU 2452748 C1 RU2452748 C1 RU 2452748C1 RU 2010151972/05 A RU2010151972/05 A RU 2010151972/05A RU 2010151972 A RU2010151972 A RU 2010151972A RU 2452748 C1 RU2452748 C1 RU 2452748C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sulfur
- bitumen
- sulphur
- amines
- catalyst
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к строительству, а именно к способам получения дорожно-строительных материалов - серобитума для производства сероасфальтобетона.The invention relates to construction, and in particular to methods for producing road-building materials - sulfur bitumen for the production of sulfur-asphalt concrete.
Перспективность производства серобитумов и их применения в дорожном строительстве обусловлена следующими обстоятельствами. Во-первых, обширностью сырьевой базы в виде технической серы и серосодержащих отходов. В последнее десятилетие во всех промышленно развитых странах, в том числе и России, наблюдается рост производства технической серы, прежде всего как побочного продукта при переработке и очистке нефти природных и топочных газов. Серосодержащие отходы вывозят в отвал. По некоторым данным в России ежегодно производят 5 млн тонн серы, только в Республике Татарстан - более 300000 тонн. Введение серы позволяет существенно снизить расходы битума, цена на который в связи с энергетическим кризисом значительно увеличилась. Уменьшение содержания битума в серобитумах за счет добавок более дешевой и имеющейся в значительных количествах серы обеспечивает снижение затрат на устройство дорожных покрытий. Так, даже незначительное добавление серы (до 3 мас.% на битумную эмульсию) позволяет снизить себестоимость на 4-5%. Расширение областей применения серы и серосодержащих отходов является неотложной задачей как с экономической, так и с экологической точек зрения. Принимая во внимание, что строительство является одновременно одной из ведущих и материалоемких отраслей народного хозяйства, то использование серы и серосодержащих отходов в технологии стройиндустрии России - это перспективное и экономически привлекательное направление.The prospects for the production of sulfur bitumen and their use in road construction is due to the following circumstances. Firstly, the vastness of the raw material base in the form of technical sulfur and sulfur-containing waste. Over the past decade, in all industrialized countries, including Russia, there has been an increase in the production of industrial sulfur, primarily as a by-product in the processing and refining of natural and flue gas oil. Sulfur-containing waste is dumped. According to some reports, 5 million tons of sulfur are produced annually in Russia, more than 300,000 tons in the Republic of Tatarstan alone. The introduction of sulfur can significantly reduce the cost of bitumen, the price of which due to the energy crisis has increased significantly. Reducing the content of bitumen in sulfur bitumen due to the addition of cheaper and available in significant quantities of sulfur reduces the cost of paving. So, even a slight addition of sulfur (up to 3 wt.% Per bitumen emulsion) can reduce the cost by 4-5%. Expanding the application of sulfur and sulfur-containing waste is an urgent task both from an economic and environmental point of view. Taking into account that construction is one of the leading and material-intensive sectors of the national economy, the use of sulfur and sulfur-containing wastes in the technology of the Russian construction industry is a promising and economically attractive direction.
Во-вторых, применение серобитумов при строительстве и ремонте дорожного полотна позволяет широко использовать в дорожном строительстве не щебень, а дешевые инертные материалы (песчаные грунты, слабые каменные материалы, золы и шлаки), использование которых в сочетании с обычными битумами невозможно, что также обеспечивает существенный экономический эффект.Secondly, the use of sulfur bitumens in the construction and repair of the roadway makes it possible to widely use not crushed stone in road construction, but cheap inert materials (sandy soils, weak stone materials, ashes and slags), the use of which in combination with ordinary bitumen is impossible, which also provides significant economic effect.
Главная же причина состоит в значительном улучшении свойств асфальтобетонных смесей на основе серобитумов: более высокая прочность при сжатии, что дает возможность уменьшить толщины соответствующих слоев дорожных покрытий; более высокая теплоустойчивость без значительного увеличения жесткости при низких температурах, что снижает опасность образования в слоях дорожных покрытий трещин в зимнее время и пластических деформаций в летний период; приготовление смесей на основе серобитумов при более низких температурах нагрева компонентов; более высокая устойчивость серобитумных материалов к динамическим нагрузкам; более высокая устойчивость к воздействию органических растворителей и агрессивных сред, что позволяет использовать их при устройстве покрытий на стоянках автомобилей, станциях технического обслуживания, гидротехнических сооружений.The main reason is a significant improvement in the properties of asphalt mixtures based on sulfur bitumen: higher compressive strength, which makes it possible to reduce the thickness of the corresponding layers of road surfaces; higher heat resistance without a significant increase in stiffness at low temperatures, which reduces the risk of cracking in the layers of road surfaces in winter and plastic deformations in the summer; the preparation of mixtures based on sulfur bitumen at lower heating temperatures of the components; higher resistance of sulfur-bitumen materials to dynamic loads; higher resistance to the effects of organic solvents and aggressive environments, which allows them to be used when coating on parking lots, service stations, hydraulic structures.
Таким образом, проблема налаживания производства серобитума в России является очень актуальной. Однако эта задача до сих пор не решена, поскольку известные способы производства серобитума предлагают либо незначительное добавление серы (до 10% по отношению к битуму), либо не позволяют достигнуть высоких физико-механических показателей серобитумов, в частности адгезии, температуры размягчения, морозостойкости (температуры хрупкости) в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-90. Как показано ранее, увеличение количества серы в битумном сырье до 10% приводит к снижению пластичности, полученный битум не соответствует требованиям стандарта [И.Р.Теляшев. Исследование закономерности процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой. Автореф. дисс. на соискание ученой степени к.т.н., 2002, с.20].Thus, the problem of establishing production of sulfur bitumen in Russia is very relevant. However, this problem has not yet been solved, since the known methods for the production of sulfur-bitumen offer either insignificant addition of sulfur (up to 10% with respect to bitumen) or do not allow achieving high physical and mechanical properties of sulfur-bitumen, in particular adhesion, softening temperature, frost resistance (temperature fragility) in accordance with the requirements of GOST 22245-90. As shown earlier, an increase in the amount of sulfur in bitumen raw materials to 10% leads to a decrease in ductility, the resulting bitumen does not meet the requirements of the standard [I.R. Telyashev. The study of the laws of the process of interaction of heavy oil residues with elemental sulfur. Abstract. diss. for the degree of candidate of technical sciences, 2002, p.20].
Большинство способов получения серобитумов основаны на активации реакционной смеси с дальнейшим ее перемешиванием с битумом. Активирование реакционной смеси производят различными путями, например кавитационно-акустическим воздействием или воздействием электромагнитного поля.Most methods for producing sulfur-bitumen are based on the activation of the reaction mixture with its further mixing with bitumen. Activation of the reaction mixture is carried out in various ways, for example, cavitation-acoustic exposure or exposure to an electromagnetic field.
Так, известен способ получения серобитума [RU 2223992 С2, опубл. 2003.10.10], включающий предварительное нагревание битума до 125-170°С, активирование его кавитационно-акустическим воздействием, модифицирование серы путем введения в нее 0,5-10,0 мас.% от веса серы активированного битума и осуществлением кавитационно-акустического воздействия в течение 5-15 мин при 125-170°С, перемешивание кавитационно-акустическим воздействием модифицированной серы и активированного битума в весовом соотношении (0,03-1):1 при кратности циркуляции 3-10. Данный метод позволяет ввести в битум не более 10% серы.So, there is a method of producing serobitum [RU 2223992 C2, publ. 2003.10.10], including preheating bitumen to 125-170 ° C, activating it by cavitation-acoustic exposure, modifying sulfur by introducing 0.5-10.0 wt.% Of the weight of sulfur of activated bitumen into it and performing cavitation-acoustic exposure for 5-15 minutes at 125-170 ° C, mixing by cavitation-acoustic exposure to modified sulfur and activated bitumen in a weight ratio (0.03-1): 1 with a circulation ratio of 3-10. This method allows you to enter in bitumen no more than 10% sulfur.
Описан способ получения серобитумного вяжущего путем смешивания жидкой серы и дорожного битума в соотношении 20:80 и 80:20 при температуре 130-140°С с последующим воздействием на перемешиваемые компоненты мощным электромагнитным полем [RU 2159218, 20.11.2000]. Недостатком способа, несмотря на получение серобитума с большим содержанием серы, является необходимость применения сложного оборудования в виде аппарата вихревого слоя, снабженного ферромагнитными элементами, вращающимися в мощном электромагнитном поле, и невозможность достижения высоких физико-механических показателей вяжущего и, в частности, адгезии, температуры размягчения, морозостойкости (температуры хрупкости) в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-90.A method for producing a sulfur-bitumen binder by mixing liquid sulfur and road bitumen in a ratio of 20:80 and 80:20 at a temperature of 130-140 ° C with subsequent exposure to the components to be mixed with a powerful electromagnetic field is described [RU 2159218, 20.11.2000]. The disadvantage of the method, despite obtaining sulfur bitumen with a high sulfur content, is the need to use complex equipment in the form of a vortex layer apparatus equipped with ferromagnetic elements rotating in a powerful electromagnetic field, and the inability to achieve high physical and mechanical properties of the binder and, in particular, adhesion, temperature softening, frost resistance (fragility temperature) in accordance with the requirements of GOST 22245-90.
Другой возможностью активирования реакционной смеси в процессе получения серобитума является химическое воздействие.Another possibility of activating the reaction mixture in the process of producing sulfur bitumen is a chemical effect.
Так, известны серобитумные вяжущие для асфальтобетонов, включающие битум и серу, являющуюся модификатором свойств асфальтов и смол, а также наполнителем битуминозных масс [SU 1270140 А1, опубл. 15.11.1986, SU 1474133 А1, опубл. 23.04.1989]. Указанные вяжущие имеют низкую температуру размягчения и дуктильности, а асфальтобетоны, приготовленные на их основе, вследствие этого имеют недостаточно высокую прочность.So, sulfur-bitumen binders for asphalt concrete are known, including bitumen and sulfur, which is a modifier of the properties of asphalts and resins, as well as a filler of bituminous masses [SU 1270140 A1, publ. 11/15/1986, SU 1474133 A1, publ. 04/23/1989]. These binders have a low softening and ductility temperature, and asphalt concrete prepared on their basis, as a result, have insufficiently high strength.
Описан способ получения серобитума, включающий модифицирование серы дициклопентадиеном и перемешивание серы с битумом [RU 2163610, опубл. 27.02.2001]. Недостатком этого способа являются высокие энергозатраты за счет длительности процесса смешения и использование дорогостоящего модификатора.A method for producing serobitumen is described, including the modification of sulfur with dicyclopentadiene and the mixing of sulfur with bitumen [RU 2163610, publ. 02/27/2001]. The disadvantage of this method is the high energy consumption due to the length of the mixing process and the use of an expensive modifier.
В способе получения серобитумного вяжущего [RU 2255066 С1, 27.06.2005] путем совмещения расплавов предварительно модифицированной серы и битума серу предварительно связывают со смесью ненасыщенных жирных кислот - флотогудроном в соотношениях сера:флотогудрон, мас.%: (30:70)-(60:40) с получением органических полисульфидов и совмещают указанные расплавы при следующем соотношении компонентов, мас.%: предварительно модифицированная сера - органические полисульфиды - 20-80, битум - 20-80. Недостатком указанного способа является многостадийность процесса и использование дорогого модификатора в значительных количествах.In the method for producing a sulfur-bitumen binder [RU 2255066 C1, 06.27.2005] by combining melts of pre-modified sulfur and bitumen, sulfur is preliminarily associated with a mixture of unsaturated fatty acids - flotogudron in the ratios sulfur: flotogudron, wt.%: (30:70) - (60 : 40) to obtain organic polysulfides and combine the indicated melts in the following ratio of components, wt.%: Pre-modified sulfur - organic polysulfides - 20-80, bitumen - 20-80. The disadvantage of this method is the multi-stage process and the use of an expensive modifier in significant quantities.
В качестве прототипа заявитель рассматривает способ получения серобитумного вяжущего [RU 2284304 С2, 27.09.2006], включающий смешивание компонентов - расплавленного битума и серы при нагревании при температуре 140-180°С, причем в расплавленный битум предварительно добавляют 1-5 мас.% стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы или алкадиен-стирольно-дициклопентадиен-инденовой смолы и 1-5 мас.% высокомолекулярных углеводородов - альфа-олефинов фракционного состава С20-С26 с температурой плавления 38-40°С и/или индустриального масла - нефтяного масла с вязкостью 5-50 мм2/с при 50°С 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 часа. К недостаткам этого способа можно отнести введение в битум серы не более 50 мас.%, а также дороговизну использованных активаторов и сложность исполнения многостадийного процесса. В примерах, иллюстрирующих данное изобретение, указано использование битумов дорогих марок - БНД 90/130 и БНН 80/120. Кроме того, следует отметить, что при верхних температурных пределах, указанных в описании к патенту, происходит сильное выделение сероводорода, что делает этот способ неприемлемым по экологическим соображениям.As a prototype, the applicant considers a method for producing a sulfur-bitumen binder [RU 2284304 C2, 09/27/2006], including mixing the components - molten bitumen and sulfur when heated at a temperature of 140-180 ° C, and 1-5 wt.% Styrene is previously added to the molten bitumen -dicyclopentadiene-indene resin or alkadiene-styrene-dicyclopentadiene-indene resin and 1-5 wt.% high molecular weight hydrocarbons - alpha-olefins of fractional composition C 20 -C 26 with a melting point 38-40 ° C and / or industrial oil - petroleum oil with elm awn 5-50 mm 2 / s at 50 ° C and stirred for 0.5 h, then added in portions in a weight ratio of sulfur to bitumen 10-50: 90-50, respectively, and stirred for another 2 h. The disadvantages of this method include the introduction of no more than 50 wt.% Sulfur into bitumen, as well as the high cost of the activators used and the complexity of the multi-stage process. In the examples illustrating this invention, the use of expensive bitumen is indicated - BND 90/130 and BNN 80/120. In addition, it should be noted that at the upper temperature limits specified in the description of the patent, there is a strong release of hydrogen sulfide, which makes this method unacceptable for environmental reasons.
Технической задачей изобретения является создание нового экономичного способа получения серобитума (серобитумного вяжущего), расширяющего арсенал известных способов получения серобитумов, со значительным содержанием серы (20-70 мас.%), с высокими физико-механическими показателями серобитума, соответствующими требованиям ГОСТ 22245-90, и позволяющего на его основе получать высококачественный сероасфальтобетон с улучшенными эксплуатационными характеристиками.An object of the invention is the creation of a new economical method for producing sulfur-bitumen (sulfur-bitumen binder), expanding the arsenal of known methods for producing sulfur-bitumen, with a significant sulfur content (20-70 wt.%), With high physical and mechanical parameters of sulfur-bitumen, corresponding to the requirements of GOST 22245-90, and allowing on its basis to obtain high-quality sulfur-asphalt concrete with improved performance characteristics.
Техническим результатом заявленного изобретения является активирование серы в процессе получения серобитума катализатором, в качестве которого используют амины, в результате чего разрушается энергетически устойчивое и потому неактивное восьмичленное кольцо серы на S2 и S4, что позволяет сере активно взаимодействовать с битумом.The technical result of the claimed invention is the activation of sulfur in the process of producing sulfur bitumen by a catalyst, which is used as amines, as a result of which the energy-stable and therefore inactive eight-membered sulfur ring at S 2 and S 4 is destroyed, which allows sulfur to actively interact with bitumen.
Технический результат достигается заявляемым способом получения серобитума на основе расплавленных битума и серы, а также активирующей добавки, включающей перемешивание компонентов при нагревании, причем для активации в реакционную смесь добавляют катализатор, в качестве которого используют амины в количестве 0,3-3,0 мас.% по отношению к сере, реакцию ведут при температуре 130-150°С в течение 2-3 часов, а массовое соотношение серы с битумом составляет 20-70:30-80.The technical result is achieved by the claimed method of producing sulfur bitumen based on molten bitumen and sulfur, as well as an activating additive, including mixing the components when heated, and for activation, a catalyst is added to the reaction mixture, which amines are used in an amount of 0.3-3.0 wt. % with respect to sulfur, the reaction is carried out at a temperature of 130-150 ° C for 2-3 hours, and the mass ratio of sulfur to bitumen is 20-70: 30-80.
В качестве катализатора используют первичные, вторичные или третичные амины, в том числе циклические и ароматические амины, а также их смеси. Добавление катализатора из вышеуказанных в массовом отношении 0,3-3,0% по отношению к сере приводит к химической активации серы - разрушается энергетически устойчивое и поэтому неактивное восьмичленное кольцо серы на S2 и S4, что позволяет сере активно взаимодействовать с компонентами битума. Добавление катализатора менее 0,3 мас.% по отношению к сере не позволяет достичь заявленного технического результата, а более 3% - нецелесообразно.As a catalyst, primary, secondary or tertiary amines are used, including cyclic and aromatic amines, as well as mixtures thereof. The addition of the catalyst from the above in a mass ratio of 0.3-3.0% with respect to sulfur leads to the chemical activation of sulfur - the energy-stable and therefore inactive eight-membered sulfur ring at S 2 and S 4 is destroyed, which allows sulfur to actively interact with the components of bitumen. Adding a catalyst of less than 0.3 wt.% With respect to sulfur does not allow to achieve the claimed technical result, and more than 3% is impractical.
Получение серобитума перемешиванием активированной реакционной смеси из серы и битума при температуре 130-150°С обеспечивает осуществление химического взаимодействия между серой и компонентами битума, образуя однородную гомогенную смесь, которая приобретает способность сохранять стабильное состояние в течение длительного времени. Данный способ позволяет вводить в серобитум от 20 до 70 мас.% серы, что сильно удешевляет целевой продукт.The production of sulfur bitumen by mixing the activated reaction mixture from sulfur and bitumen at a temperature of 130-150 ° C provides the chemical interaction between sulfur and the components of bitumen, forming a homogeneous mixture, which acquires the ability to maintain a stable state for a long time. This method allows you to enter in serobitum from 20 to 70 wt.% Sulfur, which greatly reduces the cost of the target product.
Температурный режим выбран из расчета необходимой температуры плавления серы (нижний предел) и пороговой температуры выделения газообразных отходов серы и сероводорода (до 150°С).The temperature regime is selected from the calculation of the required sulfur melting temperature (lower limit) and the threshold temperature for the emission of gaseous sulfur and hydrogen sulfide waste (up to 150 ° C).
Время перемешивания реакционной смеси определено в 2-3 часа - в течение меньшего времени реакция не проходит полностью (диагностируется выпадение кристаллической серы при охлаждении), а большее нецелесообразно экономически.The mixing time of the reaction mixture is determined in 2-3 hours - for a shorter time the reaction does not pass completely (precipitation of crystalline sulfur is diagnosed during cooling), and a larger one is not economically feasible.
Активирование серы катализатором, в качестве которого используют амины в количестве 0,3-3,0 мас.% по отношению к сере можно проводить как введением катализатора в расплавленную серу (при температуре 130-150°С) и дальнейшим смешением с нагретым 130-150°С битумом, так и добавлением катализатора к битуму с последующим смешением с серой, а также введением катализатора непосредственно в реакционную смесь. Для осуществления способа можно использовать битумы любой дорожной марки. Реакционную смесь перемешивают в течение 2-3 часов при температуре 130-150°С и массовых соотношениях сера:битум = 20:70-30:80. Полученный серобитум представляет собой смесь химических соединений серы и битума, которая приобретает способность сохранять стабильное состояние в обычных условиях в течение длительного времени, а также обладает улучшенными физико-химическими характеристиками.Activation of sulfur by a catalyst, which uses amines in an amount of 0.3-3.0 wt.% With respect to sulfur, can be carried out by introducing a catalyst into molten sulfur (at a temperature of 130-150 ° C) and further mixing with heated 130-150 ° With bitumen, and the addition of a catalyst to bitumen, followed by mixing with sulfur, as well as introducing the catalyst directly into the reaction mixture. To implement the method, you can use bitumen of any road mark. The reaction mixture is stirred for 2-3 hours at a temperature of 130-150 ° C and mass ratios of sulfur: bitumen = 20: 70-30: 80. The obtained sulfur-bitumen is a mixture of chemical compounds of sulfur and bitumen, which acquires the ability to maintain a stable state under ordinary conditions for a long time, and also has improved physicochemical characteristics.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.The invention is illustrated by the following examples of specific performance.
Пример 1Example 1
В качестве исходных компонентов используют серу (ГОСТ 127-93), битум марки БНД 60-90 ГОСТ 22245-90.Sulfur (GOST 127-93), bitumen grade BND 60-90 GOST 22245-90 are used as initial components.
80 г битума нагревают до t 130°C в обогреваемой емкости, снабженной мешалкой пропеллерного типа, и добавляют нагретую до 130°С смесь 20 г серы и 0,06 г катализатора (0,3 мас.% по отношению к сере), в качестве которого используют гексиламин (ч). Перемешивают при температуре 140-150°С в течение 2 часов.80 g of bitumen are heated to t 130 ° C in a heated container equipped with a propeller-type mixer, and a mixture of 20 g of sulfur and 0.06 g of catalyst (0.3 wt.% With respect to sulfur) heated to 130 ° C is added, as which use hexylamine (h). Stirred at a temperature of 140-150 ° C for 2 hours.
Пример 2Example 2
Пример 2 проводят в условиях примера 1, но используют 70 г битума и 30 г серы, в качестве катализатора используют октиламин (ч) в количестве 0,3 г (1 мас.% по отношению к сере), а перемешивание реакционной смеси проводят в течение 2,5 часов.Example 2 is carried out under the conditions of example 1, but 70 g of bitumen and 30 g of sulfur are used, octylamine (h) in the amount of 0.3 g (1 wt.% With respect to sulfur) is used as a catalyst, and the reaction mixture is stirred for 2.5 hours.
Пример 3Example 3
Пример 3 проводят в условиях примера 1, но используют 60 г битума и 40 г серы, а в качестве катализатора используют додециламин (ч) в количестве 0,6 г (1,5% по отношению к сере).Example 3 is carried out under the conditions of example 1, but 60 g of bitumen and 40 g of sulfur are used, and dodecylamine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.6 g (1.5% with respect to sulfur).
Пример 4Example 4
Пример 4 проводят в условиях примера 1, но используют 50 г битума и 50 г серы, в качестве катализатора используют анилин (ч) в количестве 1,0 г (2% по отношению к сере), а перемешивание реакционной смеси проводят в течение 2,5 часов.Example 4 is carried out under the conditions of example 1, but using 50 g of bitumen and 50 g of sulfur, aniline (h) is used as a catalyst in an amount of 1.0 g (2% with respect to sulfur), and the reaction mixture is stirred for 2, 5 o'clock.
Пример 5Example 5
Пример 5 проводят в условиях примера 1, но используют 40 г битума и 60 г серы, а в качестве катализатора используют 1-аминонафталин (ч) в количестве 1,5 г (2,5 мас.% по отношению к сере).Example 5 is carried out under the conditions of example 1, but using 40 g of bitumen and 60 g of sulfur, and 1-aminonaphthalene (h) in the amount of 1.5 g (2.5 wt.% With respect to sulfur) is used as a catalyst.
Пример 6Example 6
Пример 6 проводят в условиях примера 1, но используют 30 г битума и 70 г серы, в качестве катализатора используют 2-аминонафталин (ч) в количестве 2,1 г (3 мас.% по отношению к сере), а перемешивание реакционной смеси проводят в течение 3 часов.Example 6 is carried out under the conditions of example 1, but using 30 g of bitumen and 70 g of sulfur, 2-aminonaphthalene (h) in the amount of 2.1 g (3 wt.% With respect to sulfur) is used as a catalyst, and the reaction mixture is stirred within 3 hours.
Пример 7Example 7
Пример 7 проводят в условиях примера 1, но в качестве катализатора используют дигексиламин (ч) в количестве 0,6 г (3 мас.% по отношению к сере).Example 7 is carried out under the conditions of example 1, but dihexylamine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.6 g (3 wt.% With respect to sulfur).
Пример 8Example 8
Пример 8 проводят в условиях примера 2, но катализатор добавляют в битум с последующим добавлением к ним расплавленной серы и в качестве катализатора используют диоктиламин (ч) в количестве 0,45 г (1,5 мас.% по отношению к сере).Example 8 is carried out under the conditions of example 2, but the catalyst is added to bitumen, followed by the addition of molten sulfur, and dioctylamine (h) in the amount of 0.45 g (1.5 wt.% With respect to sulfur) is used as a catalyst.
Пример 9Example 9
Пример 9 проводят в условиях примера 3, но в качестве катализатора используют метилдодециламин (ч) в количестве 0,4 г (1 мас.% по отношению к сере).Example 9 is carried out under the conditions of example 3, but methyldodecylamine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.4 g (1 wt.% With respect to sulfur).
Пример 10Example 10
Пример 10 проводят в условиях примера 4, но катализатор добавляют непосредственно в реакционную смесь битума и серы и в качестве катализатора используют метилаланин (ч) в количестве 0,25 г (0,5 мас.% по отношению к сере).Example 10 is carried out under the conditions of example 4, but the catalyst is added directly to the reaction mixture of bitumen and sulfur and methylalanine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.25 g (0.5 wt.% With respect to sulfur).
Пример 11Example 11
Пример 11 проводят в условиях примера 6, но в качестве катализатора используют метиламинонафталин (ч) в количестве 0,7 г (1 мас.% по отношению к сере).Example 11 is carried out under the conditions of example 6, but methylaminonaphthalene (h) is used as a catalyst in an amount of 0.7 g (1 wt.% With respect to sulfur).
Пример 12Example 12
Пример 12 проводят в условиях примера 1, но в качестве катализатора используют диметилдодециламин (ч) в количестве 0,2 г (1 мас.% по отношению к сере).Example 12 is carried out under the conditions of example 1, but dimethyldodecylamine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.2 g (1 wt.% With respect to sulfur).
Пример 13Example 13
Пример 13 проводят в условиях примера 4, но в качестве катализатора используют цетилдиметиламин (ч) в количестве 0,5 г (1 мас.% по отношению к сере).Example 13 is carried out under the conditions of example 4, but cetyldimethylamine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.5 g (1 wt.% With respect to sulfur).
Пример 14Example 14
Пример 14 проводят в условиях примера 6, но в качестве катализатора используют алкилпиперазин (ч) в количестве 2,1 г (3 мас.% по отношению к сере.Example 14 is carried out under the conditions of example 6, but alkylpiperazine (h) is used as a catalyst in an amount of 2.1 g (3 wt.% With respect to sulfur.
Пример 15Example 15
Пример 15 проводят в условиях примера 1, но в качестве катализатора используют пиперазин (цикличесикий амин) в количестве 0,4 г (2 мас.% по отношению к сере).Example 15 is carried out under the conditions of example 1, but piperazine (a cyclic amine) in an amount of 0.4 g (2 wt.% With respect to sulfur) is used as a catalyst.
Пример 16Example 16
Пример 16 проводят в условиях примера 3, но в качестве катализатора используют пиразин (ч) в количестве 0,2 г (0,5 мас.% по отношению к сере).Example 16 is carried out under the conditions of example 3, but pyrazine (h) is used as a catalyst in an amount of 0.2 g (0.5 wt.% With respect to sulfur).
Пример 17Example 17
Пример 17 проводят в условиях примера 5, но в качестве катализатора используют алкилпиперазин (ч) в количестве 0,6 г (1 мас.% по отношению к сере).Example 17 is carried out under the conditions of example 5, but as a catalyst, alkyl piperazine (h) is used in an amount of 0.6 g (1 wt.% With respect to sulfur).
Пример 18Example 18
Пример 18 проводят в условиях примера 6, но в качестве катализатора используют алкилпиридин (ч) в количестве 1,4 г (2 мас.% по отношению к сере).Example 18 is carried out under the conditions of example 6, but alkyl pyridine (h) is used as a catalyst in an amount of 1.4 g (2 wt.% With respect to sulfur).
Пример 19Example 19
Пример 19 проводят в условиях примера 2, но в качестве катализатора используют смесь аминов в количестве 0,09 г (0,3 мас.% по отношению к сере) - нафтиламин, диметилдодоцеиламин, диметиланилин, триметиленанилин в массовом соотношении 1:1:1:1.Example 19 is carried out under the conditions of example 2, but as a catalyst, a mixture of amines in an amount of 0.09 g (0.3 wt.% With respect to sulfur) is used - naphthylamine, dimethyldodoceylamine, dimethylaniline, trimethyleneaniline in a mass ratio of 1: 1: 1: one.
Пример 20Example 20
Пример 20 проводят в условиях примера 6, но в качестве катализатора используют смесь аминов в количестве 2,1 г (3 мас.% по отношению к сере) - анилин, диметилдодоцеиламин, бутилпиридин в массовом соотношении 1:1:2.Example 20 is carried out under the conditions of example 6, but as a catalyst, a mixture of amines in an amount of 2.1 g (3 wt.% With respect to sulfur) is used — aniline, dimethyldodoceylamine, butylpyridine in a weight ratio of 1: 1: 2.
Пример 21Example 21
Пример 21 проводят в условиях примера 4, но используют битум марки БНД 90/130, а в качестве катализатора используют смесь аминов в количестве 0,45 г (1,5 мас.% по отношению к сере) - анилин, диметилдодоцеиламин, бутилпиридин в массовом соотношении 1:1:2.Example 21 is carried out under the conditions of example 4, but using bitumen grade BND 90/130, and as a catalyst, a mixture of amines in an amount of 0.45 g (1.5 wt.% With respect to sulfur) is used - aniline, dimethyldodoceylamine, butyl pyridine in bulk 1: 1: 2 ratio.
Исследование свойств полученного серобитума проводили в соответствии со следующими стандартами: глубина проникновения иглы ГОСТ 11501, температура размягчения по кольцу и шару ГОСТ 11506, температура хрупкости по Фраасу, °С (морозостойкость) ГОСТ 11507.The study of the properties of the obtained sulfur bitumen was carried out in accordance with the following standards: needle penetration depth GOST 11501, softening temperature on the ring and ball GOST 11506, fragility temperature according to Fraas, ° С (frost resistance) GOST 11507.
Морозостойкость определяли для серобитумов, полученных по примерам 20 и 21, она составила -30°С и -35°С соответственно, что является отличным показателем.Frost resistance was determined for the bitumen obtained in examples 20 and 21, it was -30 ° C and -35 ° C, respectively, which is an excellent indicator.
Другие физико-механические показатели серобитума, полученного заявляемым способом, представлены в таблице 1.Other physico-mechanical properties of sulfur-bitumen obtained by the claimed method are presented in table 1.
Как видно из результатов, представленных в таблице 1, полученные данные для глубины проникновения иглы при 25°С и температуры размягчения по кольцу и шару всегда соответствуют стандарту. Так, значения глубины проникновения иглы при 25°С 67-82 лежат в пределах, указанных в стандарте (60-90), и значения температуры размягчения по кольцу и шару (49-59) также отвечают требованиям ГОСТ (не менее 47).As can be seen from the results presented in table 1, the data obtained for the depth of penetration of the needle at 25 ° C and the softening temperature of the ring and ball always correspond to the standard. So, the values of the needle penetration depth at 25 ° С 67-82 lie within the limits specified in the standard (60-90), and the values of the softening temperature along the ring and ball (49-59) also meet the requirements of GOST (not less than 47).
Растяжимость образцов с высоким содержанием серы всегда ниже стандарта за счет образования коллоидной системы серобитумный полимер-битум, однако образование этих коллоидных частиц серобитума положительно влияет на прочность получаемого сероасфальтобетона за счет лучшего сцепления с минеральным наполнителем.The extensibility of samples with a high sulfur content is always below the standard due to the formation of a colloidal system of sulfur-bitumen polymer-bitumen, however, the formation of these colloidal particles of sulfur-bitumen positively affects the strength of the resulting sulfur-asphalt concrete due to better adhesion to the mineral filler.
На основе полученного по заявляемому способу серобитума был изготовлен стандартным способом сероасфальтобетон следующего состава, мас.%:Based on the obtained by the present method, sulfur bitumen was produced in the standard way sulfur-asphalt concrete of the following composition, wt.%:
Испытание свойств сероасфальтобетона проводили по ГОСТ 12801-98. Физико-механические свойства полученного сероасфальтобетона приведены в таблице 2.Testing the properties of asphalt concrete was performed according to GOST 12801-98. Physico-mechanical properties of the resulting sulfur-asphalt concrete are shown in table 2.
Как показывают результаты испытаний, все показатели не уступают требованиям ГОСТ 9128, а по ряду показателей существенно превосходят их. Так, показатель водонасыщения, равный 1,5%, соответствует требованиям стандарта (1,5-4), показатель набухания по объему лучше указанного в стандарте (0,3% против 1%), предел прочности при сжатии превышает требования стандарта: 115 против 110 при 0°С и 12,5 против 12 при 50°С, коэффициент водостойкости лучше указанного в ГОСТ: 0,9 против 0,85. Сцепление битума с минеральной частью асфальтобетонной смеси соответствует №1 (полное покрытие образца).As the test results show, all indicators are not inferior to the requirements of GOST 9128, and in a number of indicators significantly exceed them. So, the water saturation index equal to 1.5% meets the requirements of the standard (1.5-4), the swelling index in volume is better than that specified in the standard (0.3% against 1%), the compressive strength exceeds the requirements of the standard: 115 against 110 at 0 ° C and 12.5 against 12 at 50 ° C, the coefficient of water resistance is better than specified in GOST: 0.9 against 0.85. The adhesion of bitumen to the mineral part of the asphalt mixture corresponds to No. 1 (full coverage of the sample).
Кроме того, были проведены в соответствии с ГОСТ 12801-98 испытания образцов-вырубок, взятых с опытного участка из сероасфальтобетонного покрытия (толщина слоя 4,9 см, между укладкой сероасфальтобетона и вырубкой образца прошло 2 года). Результаты приведены в таблице 3.In addition, tests were carried out in accordance with GOST 12801-98 for samples of felling taken from the experimental site from sulfur-asphalt concrete pavement (layer thickness 4.9 cm, 2 years elapsed between the laying of sulfur-asphalt concrete and punching the sample). The results are shown in table 3.
Результаты, приведенные в таблице 3, свидетельствуют, что физико-механические показатели вырубки покрытия из сероасфальтобетона полностью соответствуют требованиям ГОСТ 9128-97: показатель водонасыщения 2,9 при норме 1-4, набухание по объему 0,18 при требованиях стандарта 1-0, предел прочности при сжатии 67,3 и 66,8 при норме >22 (при 20°С) и 25,1 при норме >12 (при 50°С), коэффициент водостойкости 0,99 при требованиях >0,85, коэффициент уплотнения 1,0 при норме >0,98. Коэффициент уплотнения сероасфальтобетона соответствует требованиям СНиП 3.06.03-85.The results shown in table 3 indicate that the physicomechanical parameters of felling of the coating from sulfur-asphalt concrete fully comply with the requirements of GOST 9128-97: water saturation index 2.9 at a rate of 1-4, swelling by volume of 0.18 when the requirements of a standard of 1-0, compressive strength 67.3 and 66.8 at normal> 22 (at 20 ° C) and 25.1 at normal> 12 (at 50 ° C), water resistance coefficient 0.99 for requirements> 0.85, compaction coefficient 1.0 at a norm> 0.98. The compaction coefficient of sulfur-asphalt concrete meets the requirements of SNiP 3.06.03-85.
Таким образом, предложен новый экономичный и более экологичный способ получения серобитума, позволяющий получать серобитум, соответствующий требованиям стандарта и изготавливать на его основе сероасфальтобетон с улучшенными физико-механическими показателями.Thus, a new economical and more environmentally friendly method for producing sulfur bitumen has been proposed, which makes it possible to obtain sulfur bitumen that meets the requirements of the standard and produce sulfur-asphalt concrete with improved physical and mechanical properties on its basis.
Заявленный способ получения серобитума обладает следующими преимуществами:The claimed method of producing serobitum has the following advantages:
1) удешевление целевого продукта в 1,5 раза за счет добавления значительного количества серы,1) the cost reduction of the target product by 1.5 times by adding a significant amount of sulfur,
2) способ решает проблему утилизации серы, являющуюся побочным продуктом нефтедобычи и нефтепереработки;2) the method solves the problem of sulfur utilization, which is a by-product of oil production and refining;
3) для получения серобитума заявляемым способом можно использовать дорожный битум любой марки;3) to obtain sulfur bitumen by the claimed method, you can use road bitumen of any brand;
4) заявляемый способ является экологически более безопасным по сравнению с известными способами получения серобитума, поскольку при соблюдении температурного режима не наблюдается образование сероводорода;4) the inventive method is environmentally safer in comparison with the known methods for producing sulfur bitumen, since when observing the temperature regime, the formation of hydrogen sulfide is not observed;
5) способ позволяет при последующем изготовлении сероасфальтобетона использовать любые минеральные наполнители, такие как ПГС, щебень, как соответствующие ГОСТ, так и загрязненные, это не сказывается на свойствах целевого продукта.5) the method allows for the subsequent manufacture of sulfur-asphalt concrete to use any mineral fillers, such as ASG, crushed stone, both corresponding to GOST and contaminated, this does not affect the properties of the target product.
Продукт, получаемый заявляемым способом, также обладает значительными преимуществами: повышенной прочностью по сравнению с обычным битумом, имеет лучшее сцепление битума с минеральными наполнителями, проявляет высокую морозостойкость.The product obtained by the claimed method also has significant advantages: increased strength compared to conventional bitumen, has better adhesion of bitumen to mineral fillers, and exhibits high frost resistance.
Сероасфальтобетон из серобитума, полученный заявляемым способом, обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками.Sulfur-asphalt concrete from sulfur bitumen obtained by the claimed method has improved performance characteristics.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151972/05A RU2452748C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method to produce sulphur bitumen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151972/05A RU2452748C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method to produce sulphur bitumen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2452748C1 true RU2452748C1 (en) | 2012-06-10 |
Family
ID=46679997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151972/05A RU2452748C1 (en) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Method to produce sulphur bitumen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452748C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534861C1 (en) * | 2013-09-25 | 2014-12-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Asphalt concrete mix |
RU2585618C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП") | Method of producing sulphur-bitumen binder |
RU2691332C1 (en) * | 2015-11-02 | 2019-06-11 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Modified asphalt particles and method of their production and use thereof |
RU2721118C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-05-15 | Акционерное общество «ЦТК-ЕВРО» | Method of producing road bitumen from a heavy residue |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5120777A (en) * | 1989-06-30 | 1992-06-09 | Elf France | Bitumen/polymer composition exhibiting an adhesiveness which is retained on storage at elevated temperature and process for preparing such a composition |
RU2094427C1 (en) * | 1994-08-01 | 1997-10-27 | Акционерное общество закрытого типа "Коллинг" | Method of preparing active additive to bitumen |
RU2163610C2 (en) * | 1998-12-09 | 2001-02-27 | Ооо Сп "Интер-S" | Method of preparing sulfur-asphalt-concrete |
RU2223992C2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ | Sulfur-bitumen manufacturing process |
-
2010
- 2010-12-17 RU RU2010151972/05A patent/RU2452748C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5120777A (en) * | 1989-06-30 | 1992-06-09 | Elf France | Bitumen/polymer composition exhibiting an adhesiveness which is retained on storage at elevated temperature and process for preparing such a composition |
RU2094427C1 (en) * | 1994-08-01 | 1997-10-27 | Акционерное общество закрытого типа "Коллинг" | Method of preparing active additive to bitumen |
RU2163610C2 (en) * | 1998-12-09 | 2001-02-27 | Ооо Сп "Интер-S" | Method of preparing sulfur-asphalt-concrete |
RU2223992C2 (en) * | 2002-04-08 | 2004-02-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ | Sulfur-bitumen manufacturing process |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534861C1 (en) * | 2013-09-25 | 2014-12-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Asphalt concrete mix |
RU2585618C1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП") | Method of producing sulphur-bitumen binder |
RU2691332C1 (en) * | 2015-11-02 | 2019-06-11 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Modified asphalt particles and method of their production and use thereof |
RU2721118C1 (en) * | 2019-12-25 | 2020-05-15 | Акционерное общество «ЦТК-ЕВРО» | Method of producing road bitumen from a heavy residue |
WO2021133228A1 (en) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | Акционерное Общество "Цтк-Евро" | Method for producing paving bitumen from heavy residual stock |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fakhri et al. | Evaluation of warm mix asphalt mixtures containing reclaimed asphalt pavement and crumb rubber | |
Rubio et al. | Warm mix asphalt: an overview | |
US9546275B2 (en) | Enhancing properties of sulfur extended asphalt using polyethylene wax | |
AU2017201338B2 (en) | Asphalt binder composition | |
Ziari et al. | Mechanical characterization of warm mix asphalt mixtures made with RAP and Para-fiber additive | |
KR102119736B1 (en) | Modified-Asphalt Concrete Compositions for Pavement of Roads Using Styrene Isoprene Styrene, Styrene Ethylene Butylene Styrene, Recycling Asphalt and Aggregate-powder of Improved Grain Size and Constructing Methods Using Thereof | |
EP2476657A1 (en) | Temperature-adjusted and modified recycled ascon composition for reusing 100% of waste ascon for road pavement, and method for manufacturing same | |
US20080141899A1 (en) | Asphalt compositions and the preparation thereof | |
KR100210163B1 (en) | A cold-mix, cold-laid asphalt concrete packaging material for using a repair of road and a method for preparing the same | |
CA2924666C (en) | Pre-swelled ground tire rubber and methods of making and using the same | |
US9346956B2 (en) | Foamed sulfur asphalts for pavement recycling and soil stabilization | |
RU2452748C1 (en) | Method to produce sulphur bitumen | |
RU2303576C2 (en) | Asphalt-concrete mix | |
Choudhary et al. | Use of cold mixes for rural road construction | |
KR102134403B1 (en) | Warm mix modified asphalt mixture with reduced smell and preparing method thereof | |
KR950006645B1 (en) | Improved high strength asphalt cement paving composition | |
Latief | Evaluation of the performance of glasphalt concrete mixtures for binder course | |
RU2346965C1 (en) | Polymeric asphalt modifier | |
Mishra et al. | Use of fly ash plastic waste composite in bituminous concrete mixes of flexible pavement | |
RU2730857C1 (en) | Low-temperature method of producing modified rubber crumbs | |
KR20170069121A (en) | Warm Mix Recycling Modified Asphalt Mixture using Polymer and Modified Sulfur | |
Jafari et al. | A novel method for recovery of acidic sludge of used-motor oil reprocessing industries to bitumen using bentonite and SBS | |
KR101281622B1 (en) | Warm-mix recycled asphalt additives comprising toluenediamie-based polyols and manufacturing method thereof | |
Al-Hadidy et al. | The Effect Of Sulfur Waste And ABS On Asphalt Cement Properties. | |
KR102307082B1 (en) | Recycled medium temperature modified asphalt mixture from recycled waste resources |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131218 |