RU2630529C1 - Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) - Google Patents
Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630529C1 RU2630529C1 RU2016120662A RU2016120662A RU2630529C1 RU 2630529 C1 RU2630529 C1 RU 2630529C1 RU 2016120662 A RU2016120662 A RU 2016120662A RU 2016120662 A RU2016120662 A RU 2016120662A RU 2630529 C1 RU2630529 C1 RU 2630529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- bitumen
- mixture
- raw material
- heated
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/10—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal from rubber or rubber waste
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J11/00—Recovery or working-up of waste materials
- C08J11/04—Recovery or working-up of waste materials of polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
- C10C3/00—Working-up pitch, asphalt, bitumen
- C10C3/02—Working-up pitch, asphalt, bitumen by chemical means reaction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/143—Feedstock the feedstock being recycled material, e.g. plastics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области переработки тяжелых остатков первичной перегонки и вторичной переработки нефти, тяжелых нефтяных отходов (ТНО), битумов, и может быть использована для получения высококачественных модификаторов и новых модифицированных вяжущих, применяемых вместо дорожных битумов или в смеси с дорожными битумами в дорожном строительстве для получения дорожных покрытий с повышенными эксплуатационными свойствами.The group of inventions relates to the field of processing heavy residues of the primary distillation and secondary processing of oil, heavy oil waste (TNO), bitumen, and can be used to produce high-quality modifiers and new modified binders used instead of road bitumen or mixed with road bitumen in road construction for receiving pavings with the increased operational properties.
Известен способ получения вяжущего для дорожных покрытий, согласно которому битум, высокомолекулярный модификатор и другие необходимые ингредиенты подают в битумоплавильный котел, нагревают до температуры 110-200°С и насосом полученную жидкую среду с находящимися в ней твердыми частицами высокомолекулярного модификатора перекачивают в гидродинамическую камеру-смеситель для кавитационно-кумулятивной обработки в частотном диапазоне 10-80 Гц. В процессе обработки, под воздействием ударного давления, твердые частицы разрушаются, соответственно увеличивается удельная поверхность контакта между твердой и жидкой фазами, что интенсифицирует процесс массообмена между ними. Обработку в камере-смесителе осуществляют до получения требуемой степени однородности вяжущего.There is a known method of producing a binder for paving, according to which bitumen, a high molecular weight modifier and other necessary ingredients are fed into a bitumen melting boiler, heated to a temperature of 110-200 ° C and the resulting liquid medium with solid particles of a high molecular weight modifier is pumped into a hydrodynamic mixing chamber for cavitation-cumulative processing in the frequency range of 10-80 Hz. During processing, under the influence of shock pressure, solid particles are destroyed, respectively, the specific contact surface between the solid and liquid phases increases, which intensifies the process of mass transfer between them. Processing in the mixing chamber is carried out until the desired degree of homogeneity of the binder is obtained.
(см. патент РФ №2162867, кл. C08L 95/00, 2001 г.).(see RF patent No. 2162867, class C08L 95/00, 2001).
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что для него характерны сложность осуществления процесса из-за низкой температуры диспергирования и растворения высокомолекулярного модификатора в битуме, что, даже при очень длительной обработке в камере-смесителе, приводит к неоднородности смеси и, как следствие, снижению качества получаемого вяжущего.As a result of the analysis of the known method, it should be noted that it is characterized by the complexity of the process due to the low temperature of dispersion and dissolution of the high molecular weight modifier in bitumen, which, even with very long processing in the mixing chamber, leads to heterogeneity of the mixture and, as a result, to a decrease quality of the obtained binder.
Известен способ получения вяжущего для дорожных покрытий, включающий нагрев тяжелых нефтяных остатков (мазута, гудрона, смолы пиролиза, асфальта деасфальтизации, крекинг-остатков) в присутствии модификатора - заданного количества резиновой крошки, полученной при переработке изношенных автомобильных шин, причем нагрев ведут путем термолиза в два этапа, термолиз на первом этапе осуществляют при 100-250°С в присутствии дистиллятного растворителя, взятого в соотношении с резиновой крошкой 1:0,1-1, в течение 15-60 мин и в присутствии активирующей добавки, на втором этапе термолиз осуществляют при 350-450°С в течение 10-60 мин, в среде тяжелого нефтяного остатка при постоянном испарении дистиллятного растворителя.A known method of producing a binder for road surfaces, including heating of heavy oil residues (fuel oil, tar, pyrolysis resin, asphalt deasphalting, cracked residues) in the presence of a modifier - a given amount of crumb rubber obtained from the processing of worn tires, and heating is carried out by thermolysis in two stages, thermolysis in the first stage is carried out at 100-250 ° C in the presence of a distillate solvent, taken in proportion to rubber crumb 1: 0.1-1, for 15-60 minutes and in the presence of activating up to Dilution, in the second stage, thermolysis is carried out at 350-450 ° C for 10-60 minutes, in a medium of heavy oil residue with constant evaporation of the distillate solvent.
(см. патент РФ №2415172, кл. С10С 3/02, 2008 г.) - наиболее близкий аналог для каждого изобретения группы.(see RF patent No. 2415172, class C10C 3/02, 2008) - the closest analogue for each invention of the group.
В результате анализа известного способа необходимо отметить, что при его осуществлении режимы технологических операций и количество вносимых в разогретые тяжелые нефтяные остатки резиновой крошки и модификаторов слабо связаны с физико-химическими характеристиками остатков и не учитывают их групповой химический состав, включая содержание предельных углеводородов, ароматических соединений, смолистых веществ, асфальтенов, кроме того, не регламентирована крупность модификаторов, а также не учтена необходимость перед применением их механохимической активации, процессы операций смешения, выдержки и окисления сырья длительны и энергоемки. Все это приводит не только к увеличению длительности технологического процесса, но и снижению качества получаемого целевого продукта.As a result of the analysis of the known method, it should be noted that during its implementation, the modes of technological operations and the amount of rubber crumbs and modifiers introduced into the heated heavy oil residues are weakly related to the physicochemical characteristics of the residues and do not take into account their group chemical composition, including the content of saturated hydrocarbons and aromatic compounds , resinous substances, asphaltenes, in addition, the size of the modifiers is not regulated, and the need to use them is not taken into account anohimicheskoy activation processes of mixing operations, exposure and oxidation of durable materials and energy intensive. All this leads not only to an increase in the duration of the technological process, but also to a decrease in the quality of the resulting target product.
Таким образом, для известных технических решениях по получению целевого продукта характерны сложность регулирования процесса растворения и гомогенизации компонентов резины в битумной углеводородной фазе, состав которой также не учитывается при взаимном превращении обеих компонентов в процессе получения целевого продукта. Это существенно сказывается на качестве получаемого вяжущего для дорожного строительства.Thus, the known technical solutions for obtaining the target product are characterized by the difficulty of regulating the process of dissolution and homogenization of rubber components in the bitumen hydrocarbon phase, the composition of which is also not taken into account when the two components are mutually converted in the process of obtaining the target product. This significantly affects the quality of the binder obtained for road construction.
Техническим результатом настоящей группы изобретений является создание технологий получения битумного вяжущего более высокого качества за счет использования модификаторов, обеспечивающих повышение содержания в сырье компонентов, повышающих его эксплуатационные свойства.The technical result of this group of inventions is the creation of technologies for the production of higher quality bitumen binder through the use of modifiers to increase the content of components in the raw material that increase its operational properties.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в способе получения модифицированного битумного вяжущего для дорожных покрытий, включающем нагрев исходного сырья, в качестве которого используют тяжелые остатки первичной перегонки или вторичной переработки нефти, и нефтяные отходы, введение в них модификаторов с последующей термохимической обработкой полученной смеси до получения целевого продукта, новым является то, что сырье перед термохимической обработкой предварительно нагревают до температуры 70-90°С, после чего его активируют, пропуская через кавитатор гидроударный и помещают в нагревательную печь, в которой доводят температуру сырья до 250-300°С, а термохимическая обработка включает предварительное окисление сырья подогретым до 250-300°С кислородом воздуха в барботажной окислительной колонне непрерывного действия с последующей его перегонкой в атмосферно-вакуумной колонне при температуре 250-300°C с отделением топливного газа и атмосферно-вакуумного дистиллята, а полученный в результате перегонки тяжелый вакуумный остаток подают в реактор-смеситель, доводят его до температуры 130-180°С, после чего в него вводят модификаторы, в качестве которых используют: резиновую крошку в количестве 5-20 мас. % от массы тяжелого вакуумного остатка; органоминеральную битумосодержащую добавку, в количестве 1-12 мас. % от массы тяжелого вакуумного остатка и гранулированный синтетический корд, в количестве 1-10 мас. % от массы тяжелого вакуумного остатка, перемешивают компоненты и доводят температуру смеси до 300-350°С для реализации процесса термокрекинга, после чего смесь охлаждают до 250-300°С, повторно ее активируют, пропуская через второй кавитатор гидроударный, и доокисляют во второй барботажной доокислительной колонне непрерывного действия при температуре 250-300°С, подогретым кислородом воздуха с отгонкой дистиллята, до получения целевого продукта, при этом, операции предварительного окисления исходного сырья, смешения тяжелых остатков с модифицирующими добавками и доокисления смеси могут быть проведены при электромагнитном воздействии на перерабатываемое сырье.The specified technical result is ensured by the fact that in the method for producing a modified bituminous binder for paving, including heating the feedstock, which is used as heavy residues of the primary distillation or secondary oil refining, and oil waste, the introduction of modifiers into them, followed by thermochemical treatment of the resulting mixture to of obtaining the target product, it is new that the raw materials are preheated before thermochemical treatment to a temperature of 70-90 ° C, after which its act they vibrate by passing a hydropercussion through a cavitator and placed in a heating furnace, in which the temperature of the raw material is brought to 250-300 ° C, and thermochemical treatment includes the preliminary oxidation of the raw material with air oxygen heated to 250-300 ° C in a continuous bubbler oxidizing column with its subsequent distillation in an atmospheric vacuum column at a temperature of 250-300 ° C with the separation of fuel gas and atmospheric vacuum distillate, and the heavy vacuum residue resulting from distillation is fed to a mixing reactor, before they are heated to a temperature of 130-180 ° C, after which modifiers are introduced into it, which use: rubber crumb in an amount of 5-20 wt. % by weight of a heavy vacuum residue; organic mineral bitumen-containing additive, in an amount of 1-12 wt. % by weight of a heavy vacuum residue and granular synthetic cord, in an amount of 1-10 wt. % of the mass of the heavy vacuum residue, the components are mixed and the temperature of the mixture is brought up to 300-350 ° С for the implementation of the thermocracking process, after which the mixture is cooled to 250-300 ° С, it is reactivated by passing through the second cavitator, water hammer, and oxidized to the second bubbler continuous oxidation column at a temperature of 250-300 ° C, heated with atmospheric oxygen with distillate distillation, to obtain the target product, while preliminary oxidation of the feedstock, mixing heavy residues with mod uyuschimi additives and final oxidation mixture can be performed by electromagnetic action on the feedstock.
В способе - варианте получения модифицированного битумного вяжущего для дорожных покрытий, включающем нагрев исходного сырья, в качестве которого используют битум, введение в него модификаторов с последующей термохимической обработкой полученной смеси до получения целевого продукта, новым является то, что сырье перед термохимической обработкой предварительно нагревают до температуры 70-90°С, после чего его активируют, пропуская через кавитатор гидроударный и помещают в нагревательную печь, в которой доводят температуру сырья до 130-180°С, а термохимическую обработку проводят в реакторе-смесителе при температуре 130-180°С, в присутствии модификаторов, в качестве которых используют: резиновую крошку в количестве 5-20 мас. % от массы битума; органоминеральную битумосодержащую добавку, в количестве 1-12 мас. % от массы битума и гранулированный синтетический корд, в количестве 1-10 мас. % от массы битума, причем в процессе обработки полученную смесь, перемешивают и доводят ее температуру до 300-350°С для реализации процесса термокрекинга, после чего смесь охлаждают до 250-300°С, повторно ее активируют, пропуская через второй кавитатор гидроударный, и доокисляют во второй барботажной доокислительной колонне непрерывного действия при температуре 250-300°С, подогретым кислородом воздуха с отгонкой дистиллята, до получения целевого продукта, при этом, операции предварительного окисления исходного сырья, смешения тяжелых остатков с модифицирующими добавками и доокисления смеси могут быть проведены при электромагнитном воздействии на перерабатываемое сырье.In the method - the option of obtaining a modified bitumen binder for road surfaces, including heating the feedstock, which is used asphalt, the introduction of modifiers into it, followed by thermochemical treatment of the resulting mixture to obtain the target product, it is new that the raw materials are preheated before thermochemical treatment to temperature 70-90 ° C, after which it is activated, passing through a cavitator hydropercussion and placed in a heating furnace, in which the temperature of the raw material is brought to 130-180 ° C, and thermochemical treatment is carried out in a reactor-mixer at a temperature of 130-180 ° C, in the presence of modifiers, which use: rubber crumb in an amount of 5-20 wt. % by weight of bitumen; organic mineral bitumen-containing additive, in an amount of 1-12 wt. % by weight of bitumen and granular synthetic cord, in an amount of 1-10 wt. % of the mass of bitumen, moreover, during processing, the resulting mixture is mixed and its temperature is brought up to 300-350 ° C for the implementation of the thermocracking process, after which the mixture is cooled to 250-300 ° C, reactivated by passing through the second cavitator hydropercussion, and further oxidized in a second continuous bubble column oxidizing column at a temperature of 250-300 ° C, heated with atmospheric oxygen with distillate distillation, to obtain the target product, while the preliminary oxidation of the feedstock, mixing heavy residues with modifying additives and additional oxidation of the mixture can be carried out with electromagnetic effects on the processed raw materials.
Сущность заявленной группы изобретений поясняется графическими и табличными материалами, где:The essence of the claimed group of inventions is illustrated in graphic and tabular materials, where:
- на фиг. 1 - принципиальная технологическая схема установки, на которой могут быть реализованы заявленный способ и вариант способа;- in FIG. 1 is a schematic flow diagram of an installation on which the claimed method and method variant can be implemented;
- табл. 1 - групповой химический состав тяжелых нефтяных остатков;- tab. 1 - group chemical composition of heavy oil residues;
- табл. 2 - результаты определения значений углеводородов, характеризующие групповой химический состав тяжелых нефтяных остатков и дорожных битумов;- tab. 2 - the results of determining the values of hydrocarbons, characterizing the group chemical composition of heavy oil residues and road bitumen;
- табл. 3 - основные характеристики полученных модифицированных тяжелых нефтяных остатков и доработанных дорожных битумов с различными значениями модифицирующих добавок.- tab. 3 - the main characteristics of the obtained modified heavy oil residues and modified road bitumen with various values of modifying additives.
Для реализации заявленного способа по первому и второму его вариантам может быть использована установка, представленная на фиг. 1.To implement the claimed method according to the first and second variants, the apparatus shown in FIG. one.
Установка содержит приемный резервуар 1, оснащенный нагревательными элементами и предназначенный для приема сырья и его разогрева до разжижения. Выход установки 1 через первый кавитатор гидроударный 2 связан с нагревательной печью (П). Выход печи (П) связан с барботажной окислительной колонной непрерывного действия 3. Выход колонны 3 связан с атмосферно-вакуумной колонной 4, а ее выход через первый теплообмеиный аппарат 5 - с реактором - смесителем 6.The installation contains a receiving tank 1, equipped with heating elements and designed to receive raw materials and warm them up to liquefy. The output of the installation 1 through the
Установка оснащена тремя аппаратами электромагнитного воздействия 7. Выход реактора-смесителя 6 через второй теплообменный аппарат 8 и второй кавитатор гидроударный 11 связан с барботажной окислительной колонной непрерывного действия 9, выход которой связан с накопительной емкостью 10 для целевого продукта.The installation is equipped with three devices of
Аппаратами электромагнитного воздействия 7 оснащены барботажная окислительная колонна 3, реактор-смеситель 6, барботажная окислительная колонна 9.
Установка, предназначенная для реализации способа-варианта, использующего в качестве сырья для получения вяжущего битум, в том числе, низкосортный, отличается от раскрытой выше установки тем, что выход печи (П) непосредственно связан с входом реактора-смесителя 6. В установке для реализации способа - варианта, барботажная окислительная колонна непрерывного действия 3 атмосферно-вакуумная колонна 4 и теплообменный аппарат 5 отсутствуют.The installation intended for the implementation of the variant method, using low-grade bitumen, including low-grade, as a raw material, differs from the installation described above in that the furnace output (P) is directly connected to the input of the reactor-
Все входящие в установку и ее модификацию для осуществления способа-варианта агрегаты являются стандартными и используются по прямому назначению. Под связями в установке понимаются трубные магистрами, шнековые транспортеры и пр.All units included in the installation and its modification for implementing the method-variant are standard and are used for their intended purpose. The connections in the installation are understood as pipe masters, screw conveyors, etc.
Заявленная группа изобретений относится к объектам одного вида, одинакового назначения и обеспечивает получение одного и того же технического результата, то есть, заявленные изобретения являются вариантами и требование единства изобретения соблюдено.The claimed group of inventions relates to objects of the same type, of the same purpose and provides the same technical result, that is, the claimed invention are options and the requirement of the unity of the invention is met.
Перед получением целевого продукта по способу и способу-варианту осуществляют подготовку его сырьевых компонентов и модифицирующих добавок.Before obtaining the target product according to the method and method-variant, the preparation of its raw materials and modifying additives is carried out.
В качестве сырья для получения целевого продукта - модифицированного битумного вяжущего используют, как уже было упомянуто выше, тяжелые остатки первичной перегонки или вторичной переработки нефти, тяжелые нефтяные отходы (по первому варианту), битумы, в том числе, низкого качества (по второму варианту).As a raw material for obtaining the target product - a modified bitumen binder, use, as already mentioned above, heavy residues of the primary distillation or secondary oil refining, heavy oil waste (according to the first option), bitumen, including poor quality (according to the second option) .
Перед началом переработки производят оценку группового химического состава исходного сырья, которая выполняется по взятым пробам, согласно стандартной методике тонкослойной хроматографии с использованием прибора «Ятроскан» и включает определение количества предельных углеводородов, ароматических соединений, смолистых веществ, асфальтенов (обобщенный и укрупненный групповые химические составы тяжелых нефтяных остатков, используемых в качестве сырья для получения целевого продукта, представлены в таблице 1). После этого рассчитывают соотношение А:С, где А - количество асфальтенов, а С - количество смол. По ГОСТ 22245-90, согласно расчетов, все дорожные битумы имеют примерный групповой состав с такими величинами: содержание асфальтенов - 20-22%; содержание смол - 27-31%. Тогда А:С = 0,72-0,84. Для получения высококачественных битумных вяжущих рекомендуется А:С = до 2 [Г].Before the start of processing, the group chemical composition of the feedstock is evaluated, which is carried out according to the samples taken, according to the standard thin-layer chromatography method using the Yatroskan instrument and includes determining the amount of saturated hydrocarbons, aromatic compounds, tarry substances, asphaltenes (generalized and enlarged group chemical compositions of heavy oil residues used as raw materials to obtain the target product are presented in table 1). After that, the ratio A: C is calculated, where A is the number of asphaltenes, and C is the number of resins. According to GOST 22245-90, according to calculations, all road bitumen have an approximate group composition with the following values: asphaltene content - 20-22%; the resin content is 27-31%. Then A: C = 0.72-0.84. To obtain high quality bitumen binders, A: C = up to 2 [G] is recommended.
На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований влияния группового химического состава тяжелых нефтяных остатков на качество получаемых модифицированных битумных вяжущих установлено, что основными структурообразующими компонентами битумов высокого качества являются асфальтены и смолы [2]. Причем, чем выше соотношение А:С = до 2, тем более высокими эксплуатационными свойствами обладает битумное вяжущее. В связи с этим для реализации способа и его варианта с достижением указанного технического результата подбирают модифицирующие добавки, которые способствуют в получаемом вяжущем увеличению содержания асфальтенов и смолистых веществ и снижению содержания парафинов.Based on the theoretical and experimental studies of the influence of the group chemical composition of heavy oil residues on the quality of the obtained modified bitumen binders, it was established that asphaltenes and resins are the main structure-forming components of high-quality bitumen [2]. Moreover, the higher the ratio A: C = up to 2, the higher performance properties bitumen binder has. In this regard, for the implementation of the method and its variant with the achievement of the specified technical result, modifying additives are selected that contribute to the resulting binder increase in the content of asphaltenes and resinous substances and reduce the content of paraffins.
Установлено, что для получения качественного вяжущего оптимальный состав и количество модифицирующих добавок определяется с учетом группового химического состава исходного сырья и должен включать следующие широко распространенные компоненты: резиновая крошка, получаемая при переработке изношенных автотракторных шин; органоминеральные битумосодержащие добавки (горючий сланец, сапропелиты, рабдописситы, лабтобиолиты и др.); гранулированный синтетический корд, изготавливаемый из капрона, нейлона, лавсана.It was established that in order to obtain a high-quality binder, the optimal composition and amount of modifying additives is determined taking into account the group chemical composition of the feedstock and should include the following widespread components: rubber crumb obtained from the processing of worn automobile tires; organomineral bitumen-containing additives (oil shale, sapropelites, rhabdopissites, labtobiolites, etc.); granular synthetic cord made of kapron, nylon, lavsan.
Перед применением каждая из добавок (модификаторов) должна быть подвергнута обработке, суть которой раскрыта ниже.Before use, each of the additives (modifiers) must be processed, the essence of which is disclosed below.
Для реализации способа используют резиновую крошку, в частности, от изношенных автотракторных шин, крупностью до 3-5 мм с удаленным металлическим и синтетическим кордом. Технологии получения такой резиновой крошки известны специалистам. Перед применением крошку пропускают через стандартный диспергатор, в котором она подвергается воздействию температуры (до 150°С) и нарастающему давлению (от 0,6 до 120 МПа). За счет сжатия с одновременной сдвиговой деформацией и нагрева, резиновая крошка, на выходе из фильер диспергатора, распадается на частицы, размером 3-25 мкм, с большой удельной поверхностью - до 0,3-0,6 м2/г. Межмолекулярные связи в них нарушаются или ослабляются, что способствует высокой активации с девулканизацией резины. Наличие такой механохимически активированной крошки при термоокислительных процессах получения вяжущего обеспечивает:To implement the method, rubber crumb is used, in particular, from worn-out automotive tires with a grain size of up to 3-5 mm with removed metal and synthetic cord. The technology for producing such crumb rubber is known to those skilled in the art. Before use, the crumb is passed through a standard dispersant, in which it is exposed to temperature (up to 150 ° C) and increasing pressure (from 0.6 to 120 MPa). Due to compression with simultaneous shear deformation and heating, the crumb rubber, at the exit of the disperser dies, breaks up into particles with a size of 3-25 microns, with a large specific surface - up to 0.3-0.6 m 2 / g. Intermolecular bonds in them are broken or weakened, which contributes to high activation with rubber devulcanization. The presence of such mechanochemically activated chips during thermo-oxidative processes of obtaining a binder provides:
- ускоренное ее растворение, однородное смешение и химическое связывание с остальными компонентами, включая тяжелый нефтяной остаток;- its accelerated dissolution, homogeneous mixing and chemical bonding with other components, including heavy oil residue;
- замедленное старение уложенного дорожного покрытия, в виду наличия в резиновой крошке химических веществ - антиаксидантов и антистарителей, которые дополнительно стабилизируют структуру битумных вяжущих. Их присутствие повышает устойчивость к окислительной деградации в условиях эксплуатации, замедляет процесс старения при высокой эксплуатационной температуре, а также в условиях нагрева до высоких технологических температур;- delayed aging of the paved road surface, in view of the presence in the rubber crumb of chemicals - antioxidants and antioxidants, which additionally stabilize the structure of bituminous binders. Their presence increases resistance to oxidative degradation under operating conditions, slows down the aging process at high operating temperatures, as well as under conditions of heating to high technological temperatures;
- улучшение показателей усталости, снижение колееобразования, повышение сцепляемости и сопротивляемости образованию температурных трещин, повышение водостойкости дорожных покрытий;- improving fatigue, reducing rutting, increasing adhesion and resistance to the formation of temperature cracks, increasing the water resistance of road surfaces;
- улучшение эластичности получаемого модифицированного битумного вяжущего;- improving the elasticity of the obtained modified bitumen binder;
- переход при термоокислительных процессах парафинов и масел в асфальтены и смолы, что повышает соотношение А:С и, следовательно, улучшает эксплуатационные свойства битумных вяжущих;- the transition during thermo-oxidative processes of paraffins and oils to asphaltenes and resins, which increases the ratio A: C and, therefore, improves the performance properties of bitumen binders;
- попадание серы в приготавливаемое битумное вяжущее, которая содержится в резиновой крошке, становится структурирующим и модифицирующим компонентом, что улучшает показатели прочности, устойчивости к деформациям, повышает адгезию к минеральным наполнителям.- the ingress of sulfur into the prepared bitumen binder, which is contained in the rubber crumb, becomes a structuring and modifying component, which improves the strength, deformation resistance, increases adhesion to mineral fillers.
Для реализации способа в качестве органоминеральных битумосодержащих добавок могут быть использованы горючий сланец, сапропелиты, рабдописситы, липтобиолиты и другие горючие ископаемые сапропелитового происхождения. Эти добавки являются комплексными модифицирующими добавками, так как выполняют роль активаторов термокрекинга резины при получении битумных вяжущих и активирующих минеральных порошков при получении асфальтовых покрытий.To implement the method, oil shale, sapropelites, rhabdopissites, liptobiolites and other combustible minerals of sapropelite origin can be used as organomineral bitumen-containing additives. These additives are complex modifying additives, since they play the role of activators of thermocracking rubber in the production of bituminous binders and activating mineral powders in the production of asphalt coatings.
Данные модификаторы перед применением подвергают измельчению на стандартных виброимпульсных параболических машинах, получая органоминеральный порошок высокой активности. Измельчение осуществляют таким образом, что частицы тонкоизмельченного порошка имеют оскольчатую форму. Это значительно повышает активность порошка, так как площадь поверхности частиц увеличивается примерно на 30% по сравнению с их округлой формой. Для проведения такого измельчения используется стандартное оборудование. Технологии измельчения известны специалистам.Before use, these modifiers are subjected to grinding on standard vibration-impulse parabolic machines to obtain organomineral powder of high activity. The grinding is carried out in such a way that the particles of the finely divided powder have a comminuted shape. This significantly increases the activity of the powder, since the surface area of the particles increases by about 30% compared with their round shape. For such grinding, standard equipment is used. Grinding technologies are known to those skilled in the art.
Использование приготовленных указанным выше образом органоминеральных добавок при получении битумных вяжущих из тяжелых нефтяных остатков первичной или вторичной переработки нефти обеспечивает:The use of organomineral additives prepared in the above manner in the preparation of bituminous binders from heavy oil residues of primary or secondary oil refining provides:
- ускоренное растворение резиновой крошки при термоокислительных процессах и повышение совместимости резиновой крошки с тяжелыми нефтяными остатками;- accelerated dissolution of rubber crumb during thermo-oxidative processes and increased compatibility of rubber crumb with heavy oil residues;
- расщепление парафиново-нафтеновых углеводородов в тяжелых нефтяных остатках с образованием вторичных асфальтенов с повышенной их молекулярной массой и частичным дополнительным образованием смолистых веществ;- the splitting of paraffin-naphthenic hydrocarbons in heavy oil residues with the formation of secondary asphaltenes with their increased molecular weight and partial additional formation of resinous substances;
- выделение органической составляющей, которая обладает разжижительными функциями;- the allocation of the organic component, which has liquefying functions;
- армирование получаемого битумного вяжущего образующимся порошком минеральной составляющей;- reinforcing the resulting bitumen binder with the resulting powder of the mineral component;
- повышенную адгезионную способность битумного вяжущего за счет снижения содержания парафинов, нафтенов и увеличения молекулярной массы асфальтенов и смолистых веществ.- increased adhesive ability of a bitumen binder due to a decrease in the content of paraffins, naphthenes and an increase in the molecular weight of asphaltenes and resinous substances.
Для реализации способа используют в качестве модифицирующей добавки синтетический корд, извлекаемый из изношенных автотракторных покрышек и изготовленный из капрона, нейлона, лавсана и других полимерных материалов. Извлеченный корд подают в нагревательную камеру, где его нагревают до температуры выше температуры плавления полимерного материала корда, после чего расплавленный корд, через дозатор, каплями размером до 2-3 мм, направляют в воду, где он охлаждается и превращается в гранулят.To implement the method, synthetic cord is used as a modifying additive, extracted from worn-out automotive tires and made of nylon, nylon, lavsan and other polymeric materials. The extracted cord is fed into the heating chamber, where it is heated to a temperature above the melting temperature of the polymer material of the cord, after which the molten cord, through the dispenser, is dropped in sizes of 2-3 mm, into water, where it is cooled and transformed into granulate.
Использование для получения целевого продукта гранулированного корда позволяет:Using to obtain the target product granular cord allows you to:
- увеличивать прочность асфальтовой композиции;- increase the strength of the asphalt composition;
- повысить адгезию между органической и минеральной частями асфальтовой смеси; увеличивать сопротивление к усталости асфальта;- increase the adhesion between the organic and mineral parts of the asphalt mixture; increase resistance to asphalt fatigue;
- предотвращать образование в асфальте трещин и одновременно придавать ему эластичность;- prevent the formation of cracks in the asphalt and at the same time give it elasticity;
- снизить восприимчивость к колебаниям температур;- reduce susceptibility to temperature fluctuations;
- повысить дуктильность, расширять интервал эластично-пластического состояния.- increase ductility, expand the interval of the elastic-plastic state.
Таким образом, каждая из модифицирующих добавок, вносимых в исходное сырье, способствует повышению качества целевого продукта, в том числе, за счет повышения содержания в битумных вяжущих асфальтенов, смол и других полезных веществ до оптимальных величин.Thus, each of the modifying additives introduced into the feedstock, improves the quality of the target product, including by increasing the content of bitumen binders, asphaltenes, resins and other useful substances to optimal values.
Ниже изложенные технологии наиболее эффективны в случае, когда используемое для получения целевого продукта исходное сырье содержит мало асфальтено-смолистых веществ и продувкой можно увеличить их содержание за счет изменения как качественного, так и количественного состава.The technologies described below are most effective in the case when the feedstock used to obtain the target product contains little asphaltene-resinous substances and by purging it is possible to increase their content by changing both the qualitative and quantitative composition.
Заявленный способ (по первому варианту) осуществляют следующим образом.The claimed method (in the first embodiment) is as follows.
Для получения целевого продукта - модифицированного битумного вяжущего, подлежащее обработке сырье (тяжелые остатки первичной перегонки и вторичной переработки нефти, тяжелые нефтяные отходы, помещают (заливают, закладывают) в приемный резервуар 1, где осуществляют его разогрев до температуры 70-90°C с удалением образующегося при разогреве водного конденсата. Выбор такого интервала обоснован тем, что если температура разогрева ниже 70°С, то нефтяные остатки будут вязкими, плохо прокачиваемыми насосом и с затруднительным выделением водяного конденсата. Если температура разогрева тяжелых нефтяных остатков будет выше установленного интервала, то будет иметь место опасность интенсивного вскипания воды и выбросов пара.To obtain the target product - a modified bitumen binder, the raw materials to be processed (heavy residues of the primary distillation and secondary oil refining, heavy oil waste, are placed (poured, laid) in a receiving tank 1, where it is heated to a temperature of 70-90 ° C with removal The formation of such an interval is justified by the fact that if the heating temperature is below 70 ° C, the oil residues will be viscous, poorly pumped by the pump and with difficult allocation of dropsy about condensate If the heating temperature of heavy oil residues is above the set interval, there will be a danger of intense boiling of water and steam emissions.
Указанная температура нагрева исходного сырья выбрана также с учетом температуры размягчения и разжижения исходного сырья.The specified heating temperature of the feedstock is also selected taking into account the softening and liquefaction temperatures of the feedstock.
Разогретое и разжиженное в приемном резервуаре 1 исходное сырье прокачивается насосом (на схеме не показан) через кавитатор гидроударный 2 и подается в нагревательную печь (П), где осуществляется его разогрев до 250-280°С, если сырье высокосмолистое, и до 270-290°С, если сырье парафинистое с минимальным содержанием асфальтенов (менее 20%) и смолистых веществ (менее 27%) [1, 2].Heated and liquefied in the receiving tank 1, the feedstock is pumped (not shown in the diagram) through a
Установленный за резервуаром и перед нагревательной печью кавитатор гидроударный 2 за счет гидродинамического воздействия на подогретое и разжиженное сырье обеспечивает его активацию за счет снижения его вязкости путем разрыва Ван-дер-ваальсовых связей, а также за счет изменения физико-химического состава с разрушением связей между отдельными частями молекул, и за счет разрушения содержащихся парафинов.The
Из нагревательной печи разогретое сырье направляют в барботажную окислительную колонну непрерывного действия 3, в которой осуществляется предварительное окисление сырья подогретым примерно до 300°С воздухом с его расходом от 40 до 300 м3/т.From the heating furnace, the heated raw materials are sent to a continuous
Для того, чтобы процесс предварительного окисления сырья состоялся полностью, без образования фенола и сложноэфирных групп, на сырье целесообразно осуществлять электромагнитное воздействие посредством аппарата 7. При проведении предварительного окисления ограничивают нижний предел температуры разогрева сырья 250°С, а верхний предел -температурой 290°С, так как более высокая температура разогрева приводит к образованию карбенов и карбоидов, ухудшающих свойства битумных вяжущих, в том числе вызывающих повышение хрупкости и понижение пенетрации и растяжимости битумных вяжущих [3].In order for the process of preliminary oxidation of raw materials to take place completely, without the formation of phenol and ester groups, it is advisable to carry out electromagnetic effects on the raw materials through
Выбранный интервал температур позволяет эффективно регулировать предварительный процесс окисления.The selected temperature range allows you to effectively control the preliminary oxidation process.
Предварительное окисление исходного сырья подогретым примерно до 300°С воздухом с его расходом от 40 до 300 м3/т, является необходимой технологической операцией, так как при ее осуществлении обеспечивается начало роста содержащихся в сырье асфальтенов и смол, которые после этой операции сохраняются и их количество будет увеличиваться на последующих стадиях технологии переработки сырья с модифицирующими добавками, что обеспечит высокое качество приготавливаемых битумных вяжущих для дорожных покрытий. Приведенный интервал объема подаваемого воздуха при окислительном процессе рассчитан на различные объемы окисления исходного сырья, а также зависит от конструктивных особенностей аппарата, выполняющего окислительный процесс. Указанные объемы окислительного воздуха рекомендованы в литературных источниках [1, 2, 3].The preliminary oxidation of the feedstock with air heated to about 300 ° C with a flow rate of 40 to 300 m 3 / t is a necessary technological operation, since its implementation ensures the onset of growth of asphaltenes and resins contained in the raw material, which are preserved after this operation and their the amount will increase in the subsequent stages of the processing technology of raw materials with modifying additives, which will ensure the high quality of the prepared bitumen binders for road surfaces. The given interval of the volume of supplied air during the oxidation process is designed for different volumes of oxidation of the feedstock, and also depends on the design features of the apparatus that performs the oxidation process. The indicated volumes of oxidizing air are recommended in literary sources [1, 2, 3].
Полученные в результате предварительного окисления в колонне 3 тяжелые остатки, разогретые до температуры 250-290°С, подают в атмосферно-вакуумную колонну 4. В атмосферно-вакуумной колонне осуществляют разделение предварительно окисленных тяжелых нефтяных остатков на топливный газ, атмосферно-вакуумный дистиллят и подготовленный для получения битумного вяжущего очищенный тяжелый вакуумный остаток. Технология такого разделения является стандартной.The heavy residues obtained as a result of pre-oxidation in
Полученный тяжелый вакуумный остаток пропускают через теплообменный аппарат 5, в котором происходит его охлаждение до 130-180°С и подают в реактор-смеситель 6, куда, после его заполнения (примерно на 2/3 объема), дозированно вводят предварительно подготовленные следующие модификаторы: резиновую крошку в количестве 5-20 мас. % от массы вакуумного остатка; органоминеральные битумосодержащие добавки (горючий сланец) в количестве 1-12 мас. % от массы вакуумного остатка [2, 5]; гранулированный синтетический корд в количестве 1-10 мас. % от массы вакуумного остатка.The resulting heavy vacuum residue is passed through a
Интервал значений каждого компонента-модификатора выбран с учетом его реальною влияния, как на процессы термокрекинга и доокисления, так и на качество получаемого конечного продукта.The range of values of each modifier component is selected taking into account its real impact, both on the processes of thermal cracking and oxidation, and on the quality of the final product obtained.
В реакторе-смесителе 6, при температуре 130-180°С, происходит перемешивание сырья и модификаторов с одновременным увеличением температуры нагрева до 300-350°С и кратковременной выдержкой (до 5 мин) при данной температуре для полной реализации процесса термокрекинга смеси.In the reactor-
При термокрекинге смеси в реакторе-смесителе 6 происходит деструкция углеродоводородных связей с растворением модифицирующих добавок и изменением химического состава смеси, снижение ее вязкости и повышение содержания асфальтенов и смол. Указанный интервал температур является оптимальным, так как повышение температуры выше указанного интервала вызывает резкое коксообразование, а понижение ниже указанного интервала значений, замедляет процесс термокрекинга с возможным неполным растворением модифицирующих добавок и прекращением роста содержания асфальтенов. Применение при этом аппарата электромагнитного воздействия 7 способствует качественному перемешиванию и ускорению термокрекинга смеси с модифицирующими добавками.When thermocracking the mixture in the reactor-
Из реактора-смесителя 6 смесь подается в теплообменный аппарат 8, где происходит ее охлаждение до температуры 250-280°С, пропускается через второй кавитатор гидроударный 11, с помощью которого на выходе получается полностью однородная смесь с высокой реакционной способностью, интенсифицирующей процесс окисления, и поступает в барботажную доокислительную колонну непрерывного действия 9, где при температуре 250-300°С проводят окончательное окисление (доокисление) смеси кислородом воздуха температурой примерно 300°С и расходом от 40 до 300 м3/т, при давлении 0,3-0,8 МПа и скорости подачи воздуха до 150 м/с [1, 2, 3].From the reactor-
Использование подогретого воздуха и аппарата электромагнитного воздействия 7 повышают скорость окисления. Оптимальной температурой окисления является 250-300°С, так как с повышением температуры, кроме вредного интенсивного образования карбенов и карбоидов, температура размягчения и температура хрупкости битумных вяжущих повышается, увеличивается вязкость, а пенетрация, растяжимость, теплостойкость и пластичность понижается.The use of heated air and an
При снижении температуры окисления ниже 250°С, кроме резкого возрастания содержания вредных фенолов, ухудшается эффективность передачи кислорода воздуха, процесс окисления становится экономически нерациональным, время окисления и расход воздуха увеличивается.When the oxidation temperature drops below 250 ° C, in addition to a sharp increase in the content of harmful phenols, the oxygen transfer efficiency of the air deteriorates, the oxidation process becomes economically irrational, the oxidation time and air consumption increase.
На выходе из окислительной колонны целевой продукт - готовое модифицированное битумное вяжущее поступает в накопительную емкость 10, где охлаждается воздухом с последующим отбором для использования в дорожном строительстве.At the exit of the oxidation column, the target product, the finished modified bitumen binder, enters the
При реализации способа по второму варианту, обеспечивающему получение вяжущего из сырья, в качестве которого выступает битум, в том числе, низкокачественный, разогретое в печи (П) сырье, минуя барботажную окислительную колонну непрерывного действия 3, атмосферно-вакуумную колонну 4 и первый теплообменный аппарат 5, поступает в реактор - смеситель 6. Далее технологический процесс осуществляется аналогично описанному выше для первого варианта.When implementing the method according to the second embodiment, which provides a binder from a raw material, which is bitumen, including low-quality raw materials heated in a furnace (P), bypassing a continuous
По раскрытому выше способу и его варианту подвергались переработке тяжелые нефтяные остатки и дорожные битумы, выпускаемые Российскими нефтеперерабатывающими заводами, (указаны в таблице 2), с целью их модифицирования для получения битумных вяжущих высокого качества с повышением соотношения А:С = до 2.According to the method and its variant disclosed above, heavy oil residues and road bitumen produced by Russian oil refineries were processed (listed in Table 2) in order to modify them to produce high quality bituminous binders with an increase in A: C = to 2 ratio.
Заявленный способ будет более понятен из приведенных ниже примеров. Пример 1. Нефтяной гудрон, с групповым химическим составом, указанным в таблице 2, в объеме 2 тонны загружают в приемный резервуар 1, осуществляют его разогрев до температуры 90°С и насосом, через первый кавитатор гидроударный 2, активированный высокореакционный гудрон подают в печь (П), где его подогревают до температуры 270°С. Для кавитационной обработки разогретого нефтяного гудрона, с температурой до 90°С, используется гидроударный кавитатор производительностью до 3 м3/ч, с частотой вращения ротора - до 3000 об/мин, диметром ротора - 200 мм, количеством каналов в роторе и статоре - 18, мощностью электродвигателя - 5 кВт, потребляемое напряжение 380В. В процессе кавитационной обработки снижаются пределы колебания остаточной влажности в гудроне, обеспечивается однородность исходного сырья. За счет деструкции молекулярных соединений разрушаются парафинистые структуры и повышается содержание смолисто-асфальтеновых веществ, происходит активация разогретого гудрона, что способствует ускорению процесса предварительного окисления.The claimed method will be more clear from the examples below. Example 1. Oil tar, with a group chemical composition shown in table 2, in a volume of 2 tons is loaded into a receiving tank 1, it is heated to a temperature of 90 ° C and the pump, through the first
Разогретый в печи гудрон поступает в барботажную окислительную колонну непрерывного действия 3, где обдувается подогретым воздухом с температурой 300°С и подвергается электромагнитному воздействию, что ускоряет процесс окисления сырья. Для электромагнитного воздействия на процесс предварительного окисления используется аппарат электромагнитного воздействия с частотой тока 50 Гц, напряжением питания сети с глухозаземлснной нейтралью 220-230 В, потребляемым током 0,5 А и мощностью 90 ВА. При этом, под воздействием электромагнитного поля, создается напряженность до 20 кВ/м. За счет электромагнитного воздействия, как показало практическое применение аппаратов, в процессе предварительного окисления разогретого гудрона, снижается интенсивность образования фенола и сложноэфирных групп, улучшается текучесть предварительно окисленного гудрона за счет повышенной ионизации и нейтрализации возникающих электростатических зарядов.Tar heated in the furnace enters a continuous bubbling oxidizing
В колонне 3 происходит предварительное окисление сырья. В процессе предварительного окисления объем подаваемого подогретого воздуха составляет 80 м3 на 1 тонну гудрона со скоростью 100 м/с. Предварительно окисленное сырье (гудрон) температурой 280°С направляют в атмосферно-вакуумную колонну 4, на выходе из которой было получено: углеводородный (топливный) газ 2,2 мас. %; атмосферно вакуумный дистиллят - 37,9 мас. %; тяжелый вакуумный остаток - 58,3 мас. %; потери и вода - 1,6 мас. %.In
Выделенный тяжелый вакуумный остаток с температурой нагрева 300°С проходит теплообменный аппарат 5, где воздухом температурой до 18°С, с объемом и скоростью 0,05 м3/сек на 1 тонну тяжелого остатка, его охлаждают до температуры 165°С. Охлажденный тяжелый вакуумный остаток поступает в реактор-смеситель 6, куда одновременно, дозировано подаются модификаторы: механохимически активированная высокореакционная резиновая крошка размером - до 30 мкм, в объеме 12% от массы тяжелого вакуумного остатка; гранулированный синтетический корд крупностью 2-3 мм, в объеме 3% от массы тяжелого вакуумного остатка; активированный, тонкодисперсно измельченный горючий сланец крупностью до 100 мкм, в объеме 10% от массы тяжелого вакуумного остатка.The separated heavy vacuum residue with a heating temperature of 300 ° C passes through a
Загрузка в реактор-смеситель 6 охлажденного тяжелого вакуумного остатка с температурой 165°С и модификаторов с температурой окружающей среды - до 20°С производится с одновременным перемешиванием со скоростью 60 об/мин при температуре в реакторе-смесителе, равной 170°С. В процессе перемешивания, в реакторе-смесителе, при атмосферном давлении, за счет подачи нагревательного агента, поднимается температура до 320°С.При этой температуре происходит термокрекинг смеси с полным растворением модификаторов и образованием однородной модифицированной смеси с повышенным содержанием асфальтенов. Для электромагнитного воздействия при термокрекинге смеси в реакторе-смесителе используют второй аппарат электромагнитного воздействия с частотой 50 Гц, напряжением питающей сети с глухозаземленной нейтралью 220-230В, потребляемым током 0,5А и мощностью 90ВА. При этом создается напряженность от воздействующего электомагнитного тюля - до 25 кВ/м. За счет электромагнитного воздействия, как показало практическое применение аппарата, в процессе подачи в реактор-смеситель тяжелого вакуумного остатка и затем модифицирующих добавок с последующим термокрекингом смеси, исключается коагуляция подаваемых измельченных тонкодисперсных частиц модификаторов, улучшается перемешивание и повышается однородность смеси, а также ускоряется процесс термокрекинга.The loading into the reactor-
Полученный продукт реакции поступает в теплообменный аппарат 8, где смесь охлаждается воздухом до температуры 270°С, и пропускается через кавитатор гидроударный 11, что обеспечивает смеси высокую однородность и повышенную реакционную способность, необходимую для качественного доокисления в барботажной доокислительной колонне непрерывного действия 9. Для кавитационной обработки охлажденного продукта реакции используется второй гидроударный кавитатор производительностью до 5 м3/ч, с частотой вращения ротора - до 3000 об/мин, диаметром ротора - 200 мм, количеством каналов в роторе и статоре 36, мощностью электодвигателя - 10 кВт, потребляемое напряжение - 380В. В процессе кавитационной обработки охлажденного продукта реакции обеспечивается доизмельчение тонкодисперсных частиц модификаторов, их активация и гомогенизация смеси, способствующая высокой однородности с повышенной реакционной способностью, что ускоряет процесс доокисления и делает получаемый продукт высококачественным.The resulting reaction product enters the
Объем подаваемого воздуха, подогретого до температуры 290°С, на доокисление составлял 250 н.м3/т, давление в колонне составляло 0,03 МПа. При этом имела место отгонка дистиллята, 3,5% от массы поступающей в колонну смеси. Получаемое готовое жидкое горячее модифицированное битумное вяжущее, с температурой 300°С, подавали в накопительную емкость с обдувом охлаждающим воздухом. Содержание асфальтенов (А) составило - 23,92%, а содержание смол - 15,6%. Отношение А:С = 1,53, что значительно выше, чем указано в таблице 2. В процессе доокисления продуктов реакции используется третий аппарат электромагнитного воздействия с частотой 50 ГЦ, напряжением питающей сети с глухозаземленной нейтралью 220-230В, потребляемым током 0,5А и мощностью 90ВА. При этом создается напряженность от воздействующего электомагнитного поля - до 15 кВ/м. За счет электомагнитного воздействия, как показало практическое применение аппарата, обеспечивается усиление ионизации и нейтрализация электростатических зарядов, способствует ускорению процесса доокисления продукта реакции.The volume of supplied air, heated to a temperature of 290 ° C, for additional oxidation was 250 nm 3 / t, the pressure in the column was 0.03 MPa. In this case, distillate was distilled off, 3.5% of the mass of the mixture entering the column. The resulting finished liquid hot modified bitumen binder, with a temperature of 300 ° C, was fed into a storage tank with cooling air. The content of asphaltenes (A) was 23.92%, and the resin content was 15.6%. The ratio A: C = 1.53, which is significantly higher than indicated in table 2. In the process of additional oxidation of the reaction products, a third apparatus of electromagnetic influence is used with a frequency of 50 Hz, a supply voltage with a grounded neutral 220-230V, a current consumption of 0.5A, and power 90VA. This creates tension from the acting electromagnetic field - up to 15 kV / m. Due to the electromagnetic effect, as shown by the practical use of the apparatus, the ionization is enhanced and the electrostatic charges are neutralized, and this accelerates the process of additional oxidation of the reaction product.
Аналогично указанному примеру выполнено модифицирование мазута, прямогонной смолы пиролиза. Свойства полученных модифицированных битумных вяжущих приведены в таблице 3.Similarly to the specified example, the modification of fuel oil, straight-run pyrolysis resin was performed. The properties of the obtained modified bitumen binders are shown in table 3.
Пример 2. Битум БНД 60/90 с отношением А:С = 0,84, для повышения его качества и увеличения отношения А:С, закладывали в приемный резервуар 1 массой 2 т, где его разогревали до температуры 90°С и насосом, через кавитатор гидроударный 2, активированный и высокореакционный битум подавали в печь (П), где его нагревали до температуры 150°С. Для кавитационной обработки разогретого дорожного низкокачественного битума, с температурой до 90°С, используется гидроударный кавитатор производительностью до 3 м3/ч, с частотой вращения ротора - до 3000 об/мин, диметром ротора - 200 мм, количеством каналов в роторе и статоре - 24, мощностью электродвигателя - 5 кВт, потребляемое напряжение 380В. В процессе кавитационной обработки обеспечивается деструкция молекулярных соединений с разрушением парафинистых структур и повышением содержания смолисто-асфальтеновых веществ, происходит активация и гомогенизация исходного сырья, что способствует однородности разогретого битума и ускорению процесса предварительного окисления.Example 2. Bitumen BND 60/90 with a ratio of A: C = 0.84, to increase its quality and increase the ratio A: C, was laid in a receiving tank 1 weighing 2 tons, where it was heated to a temperature of 90 ° C and a pump, through
Разогретый битум из печи направляли в реактор-смеситель 6, где смешивали с модификаторами в составе: механохимически активированная высокореакционная резиновая крошка размером - до 25 мкм, в объеме 8% от массы битума; гранулированный синтетический корд крупностью 2-3 мм, в объеме 4% от массы битума; активированный, тонкодисперсно измельченный горючий сланец крупностью до 100 мкм, в объеме 5% от массы битума.Heated bitumen from the furnace was sent to a reactor-
Загрузка в реактор-смеситель 6 нагретого битума температурой 150°С и модификаторов с температурой до 20°С производили с одновременным перемешиванием сырьевой массы со скоростью 60 об/мин при температуре в реакторе-смесителе 6 равной 165°С. В процессе перемешивания, в реакторе-смесителе, при атмосферном давлении, за счет подачи нагревательного агента, поднимали температуру до 340°С.При этой температуре происходит термокрекинг смеси с полным растворением модификаторов и образованием однородной модифицированной смеси с повышенным содержанием асфальтенов. Для электромагнитного воздействия при термокрекинге смеси в реакторе-смесителе используют аппарат электромагнитного воздействия с частотой 50 Гц, напряжением питающей сети с глухозаземленной нейтралью 220-230В, потребляемым током 0,5А и мощностью 90ВА. При этом создается напряженность от воздействующего электомагнитного поля - до 25 кВ/м. За счет электоромагнитного воздействия, как показало практическое применение аппарата, в процессе подачи в реактор-смеситель разогретого предварительно окисленного битума и затем модифицирующих добавок с последующим термокрекингом смеси, исключается коагуляция подаваемых измельченных тонкодисперсных частиц модификаторов, улучшается перемешивание и повышается однородность смеси, а также ускоряется процесс термокрекинга.Loading into the reactor-
Полученный продукт реакции направляли в теплообменный аппарат 8, где смесь охлаждали воздухом до температуры 265°С и пропускали через второй кавитатор гидроударный 11, что обеспечивало смеси высокую однородность и повышенную реакционную способность, необходимую для качественного окисления в барботажной доокислительной колонне непрерывного действия 9. Для кавитационной обработки охлажденного продукта реакции используется второй гидроудариый кавитатор производительностью до 5 м3/ч, с частотой вращения ротора - до 3000 об/мин, диаметром ротора - 200 мм, количеством каналов в роторе и статоре 36, мощностью электодвигателя - 10 кВт, потребляемое напряжение - 380В. В процессе кавитационной обработки охлажденного продукта реакции обеспечивается доизмельчение тонкодисперсных частиц модификаторов, их активация и гомогенизация смеси, способствующая высокой однородности и повышенной реакционной способностью, что ускоряет процесс доокисления и делает получаемый продукт высококачественным.The resulting reaction product was sent to a
Для ускорения процесса доокисления использовали второй аппарат электромагнитного воздействия 7. Одновременно, в процессе доокисления продуктов реакции используется третий аппарат электромагнитного воздействия с частотой 50 Гц, напряжением питающей сети с глухозаземленной нейтралью 220-230В, потребляемым током 0,5А и мощностью 90ВА. При этом создастся напряженность от воздействующего электомагнитного поля - до 15 кВ/м. За счет электомагнитного воздействия, как показало практическое применение аппарата, обеспечивается усиление ионизации и нейтрализация возникающих электростатических зарядов, способствует ускорению процесса доокисления продукта реакции.To accelerate the oxidation process, a second apparatus of
Объем подаваемого на доокисление воздуха, подогретого до температуры 300°С, составлял 280 н.м3/т, скорость подачи составляла 95 м/сек, давление в колонне - 0,035 МПа. При этом имела место отгонка дистиллята, 1,8% от массы поступающей в колонну смеси. Получаемое готовое жидкое горячее модифицированное битумное вяжущее, с температурой 300°С, подавали в накопительную емкость с обдувом охлаждающим воздухом. Содержание в целевом продукте асфальтенов (А) составило - 29,5%, а содержание смол - 18,3%. Отношение А:С = 1,61, что значительно выше, чем указано в таблице 2.The volume of air supplied to the additional oxidation, heated to a temperature of 300 ° C, was 280 n.m 3 / t, the feed rate was 95 m / s, the pressure in the column was 0.035 MPa. In this case, distillate was distilled off, 1.8% of the mass of the mixture entering the column. The resulting finished liquid hot modified bitumen binder, with a temperature of 300 ° C, was fed into a storage tank with cooling air. The content in the target product of asphaltenes (A) was 29.5%, and the resin content was 18.3%. The ratio A: C = 1.61, which is significantly higher than indicated in table 2.
Аналогично указанному примеру было выполнено модифицирование дорожных битумов БНД 40/90 и БНД 90/130.Similarly to the specified example, the modification of road bitumen BND 40/90 and BND 90/130 was performed.
Характеристики полученных модифицированных битумных вяжущих приведены в таблице 3.The characteristics of the obtained modified bitumen binders are shown in table 3.
ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРАUSED BOOKS
1 Поконова Ю.В. Нефтяные битумы. СПб., изд. компания «Синтез», 2005.1 Pokonova Yu.V. Oil bitumen. SPb., Ed. Synthesis company, 2005.
2 Руденская И.М., Руденский А.В. Органические вяжущие для дорожного строительства. М, ИНФРА-М, 2010.2 Rudenskaya I.M., Rudensky A.V. Organic binders for road construction. M, INFRA-M, 2010.
3 Гун Р.Б. Нефтяные битумы. М., Химия, 1973.3 Gun R.B. Oil bitumen. M., Chemistry, 1973.
4 Поконова Ю.В. Нефтяные остатки. СПб., изд. «Рикон», 2008.4 Pokonova Yu.V. Oil residues. SPb., Ed. Ricon, 2008.
5 Горлов Е.Г. Нефедов Б.К., Горлова С.Е., Андриенко В.Г. Переработка тяжелых нефтяных остатков в присутствии горючих сланцев. М, ХТТ, 2006, №6.5 Gorlov E.G. Nefedov B.K., Gorlova S.E., Andrienko V.G. Processing of heavy oil residues in the presence of oil shale. M, HTT, 2006, No. 6.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120662A RU2630529C1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120662A RU2630529C1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2630529C1 true RU2630529C1 (en) | 2017-09-11 |
Family
ID=59893767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120662A RU2630529C1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630529C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2752619C1 (en) * | 2020-09-21 | 2021-07-29 | Валерий Федорович Степанов | Rubber-polymer-bitumen binder and method for production thereof |
RU2758907C2 (en) * | 2019-05-20 | 2021-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method for producing mineral sulfur-based binder and device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU793407A3 (en) * | 1975-01-19 | 1980-12-30 | Инстытут Технологии Нафти (Фирма) | Method of producing bituminous binder |
RU2415172C2 (en) * | 2008-10-02 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП ИГИ) | Method of producing binder |
RU2489464C1 (en) * | 2012-06-29 | 2013-08-10 | Гордей Кириллович Корнейчук | Method to prepare rubber modified bitumen |
RU2550888C2 (en) * | 2012-12-13 | 2015-05-20 | Гордей Кириллович Корнейчук | Production of rubber-bitumen compound |
-
2016
- 2016-05-26 RU RU2016120662A patent/RU2630529C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU793407A3 (en) * | 1975-01-19 | 1980-12-30 | Инстытут Технологии Нафти (Фирма) | Method of producing bituminous binder |
RU2415172C2 (en) * | 2008-10-02 | 2011-03-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Институт горючих ископаемых - научно-технический центр по комплексной переработке твердых горючих ископаемых" (ФГУП ИГИ) | Method of producing binder |
RU2489464C1 (en) * | 2012-06-29 | 2013-08-10 | Гордей Кириллович Корнейчук | Method to prepare rubber modified bitumen |
RU2550888C2 (en) * | 2012-12-13 | 2015-05-20 | Гордей Кириллович Корнейчук | Production of rubber-bitumen compound |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2758907C2 (en) * | 2019-05-20 | 2021-11-02 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Method for producing mineral sulfur-based binder and device for its implementation |
RU2752619C1 (en) * | 2020-09-21 | 2021-07-29 | Валерий Федорович Степанов | Rubber-polymer-bitumen binder and method for production thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101616997B (en) | Rejuvenating agent and process for recycling of asphalt | |
US8758597B2 (en) | Reclaimed asphalt pavement | |
KR101610989B1 (en) | Process for producing binder for coke production and process for producing coke | |
Xue et al. | Modified asphalt properties by blending petroleum asphalt and coal tar pitch | |
Kuznetsov et al. | Methods for the preparation of coal-tar pitch | |
RU2630529C1 (en) | Method for production of modified bituminous binders for road surfaces (versions) | |
US5397818A (en) | Process for producing tire rubber modified asphalt cement systems and products thereof | |
US4415429A (en) | Process for the preparation of highly aromatic pitchlike hydrocarbons | |
CN102443239B (en) | Oil-resistant road asphalt modifier and preparation method thereof | |
Baiseitov et al. | Obtaining of liquid fuel from coal in the presence of the polymers | |
Kondrasheva et al. | Influence of parameters of delayed asphalt coking process on yield and quality of liquid and solid-phase products | |
Kebritchi et al. | Rheological analysis of bitumen modified by reclaim rubber pyrolytic oil residue | |
CN108219824A (en) | A kind of SBS modified pitch cosolvent and preparation method thereof | |
CN105733631B (en) | Preparation method and device of needle coke | |
CN111378465B (en) | Matrix asphalt, modified asphalt and preparation method | |
AU684913B2 (en) | Process for producing rubber modified asphalt cement | |
US3338817A (en) | Delayed coking process | |
Sidun et al. | Obtaining of Coumarone-Indene Resins Based on Light Fraction of Coal Tar. 5. Emulsions on the Basis of Bitumen Modified by Coumarone-Indene Resins with Epoxy Groups | |
RU2569355C1 (en) | Method for obtaining oil-coal tar pitch | |
RU2288940C1 (en) | Process for thermochemical processing of heavy petroleum residues | |
US175744A (en) | Improvement in processes of making coke | |
RU2458971C1 (en) | Method of producing fuel | |
RU2398008C2 (en) | Method for production of light oil and plant for its realisation | |
RU2345119C1 (en) | Method of producing fluid products from heavy petroleum residues | |
RU2722291C1 (en) | Method of producing oil pitch - composite material for production of anode mass |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200527 |