Способ получения адгезионной присадки к битуму

Патент 523927

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социал истииеских

Республик (11) 528927 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.06.74 (21) 2030182/04 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.08.76.Бюллетень №29 (45) Дата опубликования описания 27.10.76 (51) М. Кл.

С 10 С 3/04

С 07 С 85/04

Государственный комнтет

Совета Инннетров СССР оо делам неооретеннй н открытей (53) УДК 665.45.03 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Ан (71) Заявитель

Львовский орде (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АДГЕЗИОННОЙ ПРИСАДКИ К БИТУМУ

Изобретение относится к способу получения присадок, улучшающих адгезию битума с минеральными материалами.

Улучшение сцепления битумов с поверхностью минеральных материалов достигается введением в битум поверхностно-активных веществ, называемых адгезионными присадками. Это позволяет одновременно повысить водоустойчивость и долговечность дорожных покрытий. Добавление к битуму поверхностно-1О активных веществ способствует образованию прочной связи между битумом и поверхностью минерального материала.

Известен способ получения поверхностно- l5 активной присадки к битуму, в котором в качестве исходного сырья используют нефтяное сырье вЂ” кубовые остатки ректификациы и фракцию СЖК С вЂ” С которые аминируют моноэтаноламином при 100-160 С (11 .

Известен также способ получения адгезионной присадки к битуму хлорированием высокомолекулярных парафиновых углеводородов с последующим аминированием полученного продукта аммиаком (т1). 25

Однако присадки, полученные по известным способам обладают не высокими поверхностно- активными свойствами. Недостатками таких способов являются также сложность проведения процесса (повышенное давление и длительность), а также высокая стоимость исходного сырья.

С целью устранения указанных недостатков предлагается в качестве ис одного сырья исгользовать остаточные высокомолекулярные нефтепродукты, преимущественно гудрон, экстракты селективной очистки масел, деасфальтизат гудрона пропаном, и хлорирование осуществлять до содержания хлора 7-9вес%.

Последующее аминирование полученного хлорированного продукта целесообразно осуществлятb полиэтиленполиамином.

Аминопродукты, используемые как присадки к битумам и обладающие высокой эффективностью, получают хлорированием остаточных нефтепродуктов при 10-70 С в растворе четыреххлористого углерода при скорости подачи хлора 0,3-1,0 г/r нефтепродукта в

1 час и продолжительности хлорирования

5-10 мин с последующим аминированием

523927) у

Физико-химические показатели масла: . плотность (3, 1 0,9745, молекулярная ао ,масса 510, йодное число 20,2. Групповой

1 ...

:химический состав, %: циклопарафины и фф, моноцнклические ароматические углеводоро», ды 8,6; бицикнические ароматические угле- )

: водороды 51,3; полициклические аройатичесь

:,ane углеводороды 20,7; смолы 19,4. Впе» ментарный состав, %: g 86,32; Н 11,06; и);- 0,40; ° И 0,61; О 1,59.

Хлорированное масло аминирует полиэти» (.,ленполиамином с показателями, соответств . ющими требованиями ТУ-6-02-59470

ЗЯе стйвностф полученных аминопродук5 тов как адгезионной присадки проверяют,,опредвлеиием спеплйимости битума .

МГ-70/130 (ГОСТ 11955-66) с гранит.ной крошкой (фракция 0-2 мм) и вольским песком. К битуму прибавляют 2 вес.% аминопродукта.

3 пол иэтиленполиамином хлорированного нефтепродукта с содержанием хлора 7-9 вес.% о при 140-200 С, атмосферном давлении, ° е. удельном расходе йолиэтиленполиамина

0,5-2,0 гlг хпорированного нефтепродукта и продолжительности 30-60 мин.

Хлориро ание нефтепродуктов ведут в растворе четыреххлорнстого углерода, беря на 1 z) нефтепродукта 3-8 ч. хлористого, углерода, и без растворителя. Для более равномерного распределения хлора в хлорке. и .ею кованном продукте предпочтительнее хлорирование вести в растворителе.

Полученный описанным выше способом аминопродукт при добавлении в жидкие тве дые дорожные битумы в количестве 1-Зве повышает адгезию битума с гранитом на

GO-80% и вольским песком на 90-120%.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом, Хлорировапие нефтепродуктов проводятв реакторе, оборудованном устройством для распределения хлора, термометром для контроля температуры и обратным холодильником для кондепсацпи испаряющегося четырех хлористого углерода. /

Нефтепродукт рвстворяют,в петырекклориов) том углероде, нагревают раствор до задан- ) ной температуры, а затем в реактор подают QQ х»ор. Теплоту реакции снимают подачей в рубашку реактора охлаждающей жидкости.

По истечении необходимого времени хлорирования от раствора отгоняют четыреххлористый углерод. 35

Полученный хлорированный нефтепродукт затем амиипруют полиэтиленполиамином в реакторе с мешалкой. Хлорированный нефтепро дукт загружают в реактор и нагревают до а;-rë:Iíoé температуры, после чего прибав«40 о и:и т полиэтпленполиамин, Реакционную

Р с .фесь выдерживают прк 140-200 С задан и;с-. время. По окончании аминирования ве- ., пре еагировавший полиэтиленполкамин отмыв=.Io водой or аминопродукта. Последний "45 сушат в вакуумном шкафу при 100-120C( ц остаточном дарении 30-70 мм рт. cr.

Полученный амкнопродукт испытывают как адгезионную присадку к дорожным биту-ЛО виы, проворпют ее вффективпоств путем коли чественного определения сцепляемости биту-,( ма с поверхностью гранита и вольского пес- ка методом красителей по ГОСТ 11509-65. I

Пример 1. Для получения амикопро. % дукта, который используют как адгезионную I присадку к битуму, применяют остаточное масло, выделенное кз битума БН- ф б экст- ракциой растворителем, состоящим из аде° тона (85 об.%) к н-гептана (15 об.%). 6Î

Ниже показано влияние условий хлорирования масла и аминирования хлорированного масла на эффективность аминопродукта как адгезионной присадки к битуму.

Влияние глубины .хлорирования маспа на указанную эффективность аминопродукта изу чают. при постоянньпс условиях аминирования:ф -О

"температуре 160 С, удельном расходе, 1 полиэтиленполиамина 1 г/г хлорированного:: масла и продолжительности 1 час. Хлори-! о рование проводят при 25 и 60 С и скорос-- t, 1 ти подачи хлора 0,74 г/г масла в 1 час.

Глубина хлорирования масла с течением вре-" мени увеличивается. При этом эффективность, полученного аминопродукта как адгезионной присадки снижается. Наиболее высокой эффективностью обладает аминопродукт, по- лученный из хлорированных масел с содержанием хлора 8-9 вес.%, !

Изучают также влияние температуры хлорирования масла на эффективность ами нопродукта как адгезионной добавки к би- . туму. Масло хлорируют 10 мин при 10-75< и скорости подачи хлора 0,74 г/r масла в 1 час. При повышении температурЫ глу- бина хлорирования возрастает, Однако закокомерность изменения эффективности амк-) . нопродукта как адгезионной добавки к битумам другая. С повышением температуры хлорирования масла эффективность ами1 нопродукта как адгезионной присадки к би« !

ryMy увеличивается, достигая при 40-5GC максимальной величины, а затем снижаетI

Яяе

Исследование процесса аминирсЖания про- Водят с хлорированным маслом, содержащимI, 9% хлора, полученным прк температуре

523927

5 о хлорирования 60 С, скорости подачи хлора

0,74 r/ã масла в 1 час и продолжительнао: ти 10 мин.

Влияние температуры. аминирования хлори, рованного масла на эффективность аминопро- 5

I дукта как адгеэионной добавки к битумам показано в табл. 1. Аминирование провожу.., при удельном расходе полиэтилеколиамина 2 г/r хлорированного масла и,нродолжителфности 60 мин.

Таблица 1

Примечание. Здесь и далее:

В исследованном интервале температур о

140-2р0 С получают амннопродукты, кото .рые имеют высокую эффективность к повыше- нию адгезии битума на граните. Несколько большую адгезию имеет битум с аминопроо

I дуктом, полученным при 18дС.

40.я - величина адсорбции красителя на поверхности битумоми-неральной смеси, мг/г.

5 - величина поверхности гранита, не покрытой битумом, 96, 5 - сцепление битума с поверхностью

-- 1l гранита, %.

Влияние удельного расхода полиэтнлен- полиамина при аминировании хлорированно- го масла на эффективность полученном ,аминопродукта как присадки к битуму пока»

,"эанп в табл 2. Аминироваяие проводят ! о

6рн 180 С в течение 1 час.

Таблица 2

523927

0,0

97,9

4,4 в бензоле в ацетоне 3

Термическая стабильность (потеря в весе после нагреПри увеличени удельного расхода полиэтиленполиамина от 0,5 до 3,0 r/ã хлорированного масла эффективность полученного аминопродукта как адгезионной добавки к битумам повышается. Однако удельный расход полиэтиленполиамина увеличивать более

2 г/r хлорированного масла нецелесообразно, так как при этом уже не наблюдается улучшение адгезирнных свойств битума с амино продуктом. Ю

Из приведенных данных следует, что для получения эффективной адгезионной присадки хлорирование масла следует вести до содержания в нем хлора 8-9 вес.%. Этого достигают, о проводя хлорирование при 40-60 С, продолжительности реакции 10 мин и скорости подачи хлора 0,74 г/r масла в 1 час. Аминирование хлорированного масла полиэтиленполиамином ведут при удельном расходе последнего О 5-2,0 r/ã хлорированногомасла, 140-180 С и продолжительности 30-K) мин.

Ниже приводится материальный баланс процесса получения аминопродукта хлорироо ванием масла при 60 С и удельном расходе хлора 0,123 г/г масла и последующим ами- р5 нированием хлорированного масла при 18дС и удельном расходе полиэтиленполиамина

1 г/г хлорированного масла в течение 1 час.

При хлорировании 100 вес. % масла

12,3 вес.% хлора получают (в вес.%): хло- З0 рированное масло 108; непрореагированный хлор 0,6; хлористый водород 3,2; потери

0,5.

При аминировании 100,0 вес.% хлорированного масла 100,0 вес.% ПЭПА полу- 35 чают (в вес.%): аминированный продукт

145,0; отработанный ПЭПА 53,5; потери

1,5.

Физико-химические показатели аминопродукта: ю ,Щ

Плотность Д 4 0,9920

Температура размяго чения по Киш, С

Растворимость, %: в воде 45

8 вания в течение 5 час при

150ОС), %

0.3

Сцепляемость битума МГ-70/

/130 с 2% аминопродукта, %: на граните на вольском песке

Сцепляемость битума МГ-70/

/1 30 без аминопродукта, %: на граните 60 на вольском песке 40

Адгезия битума на граните с различными количествами аминопродукта:

Количество аминопродукта в битуме, %

Лдгезия битума, %

О 60,0

1 90,0

2 94,6

3 94,9

Из приведенных экспериментальных данных видно, что аминопродукт целесообразно добавлять к битуму для повышения адгезии в количестве неболее 2 вес.%. Аминопродукт повышает адгезионные свойства битума ье только с гранитом, но и с вольским песком.

Адгезия битума с 2 вес. % аминопродукта на граните и вольском песке в сравнении с адгезией без добавки на тех же минеральных материалах повышается соответственно на 53 и 100%.

При использовании других нефтепродуктов получают такие же результаты как в примере 1.

Пример 2. Аминопродукты обладающие высокой эффективностью к повышению адгезионных свойств к минеральным материалам, получают и из других нефтепродуктов.

Физико-химические показатели деасфальтизата из гудрона, экстракта остаточного масла, отобранных на Полоцком нефтеперерабатывающем заводе, и гудрона из анастасиевской нефти, использованных для получения аминопродуктов, приведены в табл. 3

Хло ирование нефтепродуктов проводят при 60 С, скорости подачи хлора 0,74г/г час и продолжительности 10 мин. Аминир ют хлорированные нефтепродукты при 180 С, удельном расходе полиэтиленполиамина

1 г/г и продолжительности 1 час.

f523927

Таблица 3

Показатель .О

Плотность, 0,9800

Вязкость кинематическая, о сст, при 100 C

68,0 о Температура плавления, С

Температура размягчения по Киш, С

Дуктильность, см о

Иенетрация при 10 С, град

Температура вспышки по

Бренкену, С

310

10,1, Коксуемость, %, Компонентный состав, Ъ:

6,3 асфальт ены е смолы

16,1

5,0

77,6.чудновой углеводородный сбстав масел,%: моноциклические аром тические конденсированные бициклические ароматические

17,0 конденсированные по». линиклические ароматические

33,2

Показатели адгезин битума БНД-130/200 j аминопродуктов в качестве адгеаиоиной при (с гранитом нри иепользованни различных садки приведены в табл. 4.

523927

Таблица 4

Экспериментальные данные, приведенные,рованного продукта, о т л и ч а ю щ и йв табл. 4, показывают, что деасфальтизат,, с я тем, что, с целью расширения сырьеэкстракт H гудрон(пригодны в качествесырья вых ресурсов и повышения эффектиьности

Я6я получения катионоактивной адгезионной i присадки, в качестве исходного сырья исполь- присадки для битумов. зуют остаточные высок< молекулярные нефте ро. дукты и хлорирование осуществляют до соИспользование остаточных нефтепподуктов, держания хлора 7-9 весЛ. в производстве катионоактивной адгезионной 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю m и йприсадки для битумов значительно расширяет; с я тем, что в качестве остаточных высоко сырьевые ресурсы, .применяемые для произ-, молекулярных нефтедродуктов используют гуп-! водства таких.присадок. Применяемое неф-,З5 рон, экстракты селективной очистки масел, деасфальтизат гудрона пропаном..

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й-; с я тем, что аминирование хлорированного продукта осуществляют полиэтиленполиамином .. ! Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:

1. Авт.,св. % 216892, кл. С 11.д 1/40,j оп. 19.07.68 г. ;

2, Авт. св, М 178294, кл. С 10 C 3/04,), оп. 22.11.66 г. (прототип). тяное сырье - самое дешевое иэ всех видов органического сырья, которое можно использовать для производства адгезионной присадки к битумам.

Формула изобретения

1. Способ получения адгезионной присадки к битуму йутем хлорирования нефтяного сырья с последующим аминированием хлори-

Составитель Н. Глебова

Редактор 3. Бородкина Техред О. Луговая корректор Б. Югас

Заказ 4987/390 Тираж 630 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4