Способ получения битумного вяжущего

Способ получения битумного вяжущего

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ оо793407 (61) Дополнительный к патенту (51)М. Кл. (22) Заявлено 12.01.76 (21) 2313353/23-0" (32) 1 9. 01. 75 (33) ПНР (23) Приоритет— (31) Р 177416

C 08 J 11/04

С 08 L 17/00

С 08 L 95/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 3 0.1 280, Бюллетень М 4 8

Дата опубликования описания 010181 (53) УДК691,16 (088.8 нстытут технологии (! fHP) (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОГО ВЯЖУЩЕГО

Изобретение относится к способу получения битумного вяжущего с использованием отработанных резиновых покрышек.

Это битумное вяжущее используется 5 для приготовления минерально-асфальтовых смесей, применяемых в качестве дорожных покрытий, и заменяет традиционно используемые для этой цели нефтяные битумы или же природные асфаль-10 ты.

Известны битумные вяжущие, получаемые путем перемешивания нефтяного битума с резиновым порошком из резиновых покрышек при температуре около 15

180 С. При этом процессе вулканизированная резина остается в битуме нерастворенной и служит в качестве наполнителя или агента набухания, или как вещество для абсорбирования со- 2Q держащихся в битуме масел. Добавка резинового порошка к асфальту для дорог повышает его температуру размягчения, но в значительной степени снижает вязкость и затрудняет подготов — 25 ку минерально-асфальтовых композиций.

Композиции, в состав которых входят асфальт и резиновый порошок, не стабильны при хранении в жидком состоянии и обнаруживают склонность к осаж-3О

2 дению резины и к измене .ию температуры размягчения и проницаемости, что обусловлено продолжающимся процессом девулканизации резины.

Эти недостатки особенно проявляются при повышенной добавке резинового порошка, например, свыше 8 вес.Ъ при низкой степени измельчения резины. Применение резинового порошка из использованных покрышек требует измельчения их в тонкий порошок и отделения корда, что представляет собой трудный и дорогостоящий процесс,для проведения которого необходима большая затрата энергии.

Известны способы улучшения асфальтов путем добавки до 5 вес.Ъ природного или синтетического каучука. Модчфицированные с помощью каучука дорожные асфальты дают воэможность получения дорожных покрытий с лучшими свойстами и, в особенности большей устойчивостью к атмосферным воздеиствиям, истиранию и повышенной степенью шероховатости по сравнению с немодифицированными асфальтами.

Для модификации асфальтов можно применять вместо каучуков регенерированную резину, полученную из использованных резиновых покроя:,ен. Эффек—

793407 вность применения такой резины с .лью улучшения свойств дорожного

:фальта тем выше, чем больше содер|т в своем составе в неизменяемой и мало изменяемой форме углеводо дов каучука. Поэтому наилучших рельтатов достигают при применении .генерированной резины из использо.нных резиновых покрышек, которую

>лучают путем проведения процесса ре.нерации при низких температурах

>т 150 до 200 С 1, применяя актива>ры и катализатор девулканизации.

>личество добавляемой к дорожному .фальту регенерированной резины oz ничивается несколькими весовыми Ъ, >тому что добавки большего количест- 15 затрудняют подготовку минерально:фальтовой смеси и изготовление до>жного покрытия. Кроме того, полу.ние регенерированной резины тре>ет проведения дорогостоящих техно>гических процессов, а также меха1ческой и химической переработки ис>льзованных резиновых покрышек (1J.

Кроме того, известен способ под>товки термопластичной композиции тем нагревания и гомогенизации бу ловой резины с битумом при добавке

> 10 вес.Ъ минерального масла при .мпературе QT 204 до 343 С, преиму.ственно, при температуре от 218

> 288 С (2).

Получаемая по этой технологии

1есь похожа на смесь асфальта с ре.нерированной резиной, которую почают при низких температурах при ительном, интенсивном перемешивали.

Введение регенерированной резины

>еспечивает повышение температуры

>змягчения асфальта и значительное

iучшение вязкости, при этом полу- 4Q .нные продукты обладают очень хоро ми свойствами как уплотнительные териалы. Введение больших коли.ств регенерированной резины в до>жные асфальты создает трудности при

>готовлении минерально-асфальтовой еси и дорожного покрытия с помо>ю обычных дорожных машин.

Большак добавка бутилового каучузатрудняет обволакивание наполни.ля связующим. Кроме того, ресурсы тиловой резины по сравнению с ре рсами использованных резиновых по>ышек сравнительно незначительны, >ичем регенерированная бутиловая .зина представляет собой ценную до вку в технологии изготовления ноm резиновых изделий.

Малая насыщенность углеводорода

>тилового каучука обусловливает то

>стоятельство, что оН не соединяетв стабильной коллоидной структуасфальта и в смеси с асфальтом ма>пригоден для процессов окисления.

Пель изобретения — упрощение техно>гни процесса за счет исключения необходимости предварительного отделения корда от резины покрышек и повышение качества целевого продукта.

Сущность изобретения заключается в получении однородной композиции из нефтяного битума и продуктов термической деструкции использованных резиновых покрышек, при этом термическую деструкцию резиновых покрышек проводят без отделения органического корда в среде нефтяного битума или же в среде экстракта селективной очистки смазочных масел, которую проводят при температуре, обеспечивающей значительную деструкцию углеводородов, каучука и органического корда, и в сохранении битумной композиции с однородной структурой и со свойствами дорожных битумов также и при высоких концентрациях переработанной резины приблизительных физико-химических свойств. Способ включает дистилляцию растворов продуктов деструкции резины и окисление сжатым воздухом.

Преимущество предложенного способа заключается в простой и дешевой технологии переработки использованных резиновых покрышек без необходимости измельчения и отделения корда, а также в возможности использования больших количеств (до 50Ъ ) ненужных отходов для получения битумного связующего.

Получаемая смесь обладает свойствами, которые приближаются к типичному дорожному асфальту, благодаря чему она может применяться для подготовки массы для дорожного покрытия и его изготовления. Кроме того, асфальтовую смесь можно смешивать в любых пропорциях с нефтяными битумами.

Введение продуктов деструкции резины вызывает одновременно улучшение термонластических свойств асфальта, повышает когеэию и адгезию относительно наполнителя и позволяет получать минерально-асфальтовые смеси с повышенной механической прочностью и шероховатостью.

Согласно изобретению от 99 до

50 вес.Ъ нефтяного битума с содержанием парафина менее б вес.Ъ перемешивают с 1 до 50 вес.Ъ использованных резиновых покрышек, изготовленных на базе каучука, в особенности бутадиен-стирольного, природного бутадиенового и/или иэопренового каучука, из которых предварительно не извлекают корд, и смесь нагревают при температуре от 240 до 380 С, преимущественно при 290-320 С, до разжижения составных частей и до получения однородного раствора.

Полученный раствор продукта деструкции покрышек в асфальте перегоняют, преимущественно.с помощью водяного пара или при вакууме, при этом иэ раствора удаляются кипчщи

793407 при температуре t<иже 200ОС низкомолекулярные продукты расплава углеводорода, каучука и корда, а,также некоторые содержащиеся в резине нежелательные составные части, как

I например, -нафтиламин.

Раствор продукта деструкции резины в асфальте рекомендуется окислять сжатым воздухом при температуре от

200 до 300ОС, благодаря чему достигается повышение температуры размягчения и снижение проникновения асфальта с продуктом деструкции резины а также улучшение необходимых свойств.

В другом способе растворяют от 1 до

80 вес.4 использованных резиновых покрышек в 99 до 200 вес.Ъ нефтяного битума и/или тяжелых продуктов деструкционной переработки нефти, и/или экстрактов селективной очистки смазочных масел, при этом растворение производится путем нагрева и пере- Щ мешивания составных частей при температуре оТ 240 до 380 С, преимущественно от 290 до 320 С, до получения однородного раствора.

Полученную смесь вводят в нефтяной битум с содержанием менее 6 вес.Ъ парафина и/или природныи асфальт вводят в таком количестве, что содержание переработанных использованных резиновых покрышек cocтавляет в готовом асфальте от 1 до 50 вес.Ъ.

Раствор продукта деструкции резины дистиллируют до или после соединения с асфальтом при пониженном давлении или дистиллируют с помощью водяного пара, или окнсляют сжатым воздухом притемпературе от 200 до 300 С .

Применение в процессе деструкции и растворения отходов резины высокоароматических экстрактов из процесса селективной очистки масел или высоко- 4Q ароматических тяжелых масел из деструктивной переработки нефти сокращает процесс растворения использованных резиновых покрышек и облегчает получение однородных растворов.

С другой стороны, введение большого количества масла в асфальт является, однако, нежелательным, потому что это сильно снижает температуру размягчения и повышает пенет— рацию асфальта, ухудшая свойства минерально-асфальтовых смесей.

Эта проблема была решена путем окисления растворов продукта -еструкции резины, в результате чего масляные составные части переходят, 55 главным образом, в асфальтовые смолы. Применение экстрактов позволяет получать асфальты значительно более высокого качества по сравнению с применением масел из крекинг-про- gp цесса.

В противоположность добавкам каучука или регенерированнои резины в дорожный асфальт, введение продукта деструкции по изобретению исполь- g5 зонанных резиновых покрышек положительно влияет на пластификацию асфальта, снижает температуру размягчения и ломкость а фальта а также повышает пенетрацию. Смеси асфальта продукта деструкции использованных резиновых покрышек являются однородными и термически устойчивыми также и при высоком содержании продукта деструкции резины, что обусловлено разложением большинства молекул углеводорода каучука до размеров молекул составных частей нефтяного бутума, в особенности смол.

Кроме того, было установлено, что в условиях проведения процесса происходит прочное соединение переработанного полиамидного или полиэфирного корда в структуре асфальта.

Получ:нная по предлагаемому способу асфальтовая смесь может использоваться в качестве битумного вяжущего для приготовления минеральноасфальтовых смесей, применяемых при изготовлении асфальтовых дорожных покрытий.

Асфальтовая смесь может применяться для приготовления минерально-асфальтовых смесеи, используемых, например, для литого и асфальтобетона, в количестве, обычном для нефтяных битумов (от 5 до 12 вес.s, преимущественно от 7 до 9 вес.Ъ, причем изготовление дорожного покрытия может проводиться с помощью имеющихся дорожных машин.

Пример 1. В мешалку загружают 65 вес.Ъ дистилляционного асфальта с температурой размягчения 39ОС по методу "кольца и шара" и с содержанием 2,9 вес.Ъ парафина, 15 частей фурфурольного экстракта с вязкостью

23 сст при температуре 100ОС и

20 вес.ч. неизмельченных использованных резиновых покрышек с полиамидным кордом.

Содержимое мешалки нагревают до о

310 С и при этой температуре интенсивно перемешивают в течение 6 ч с помощью циркуляционных насосов. После этого раствор продукта деструкции резины продувают перегретым водяньм паром при температуре 330 С в течение 4 ч, при этом 2 вес.Ь масла с т.кип. от

185 до 428 С отводится каплями.

Перерабатываемый раствор продукта деструкции резины в асфальте перекачивают в окислтельный аппарат и там он окисляется сжатым воздухом при

260 С в течение 16 ч, после чего получают готовый продукт.

Легкое масло используют как жидкое топливо, а проволока из покрышек может использоваться как металлолом.

Асфальтовая смесь обладает следующими свойствами:

Пенетрация при нагр;зке

100 г, мм/10, в течение

5 с. при 25 C 69

793407

60

Кинематическая вязкость при 135 С, сст 710

Температура размягчения по методу "кольца и ша52

Точка хрупкости по Фрашу, С -13

Точка воспламенения по Маркусону, С 273

Вязкость при температуо ре 25 С, см ) 100

Индекс Холмеса -3,2

Индекс пенетрации

15/25 С 0,33

Сцепление с базальтовым заполнителем, Ъ 100

То же с гранитным запол- 15 нителем,Ъ 80 с известковым заполнителем, % 100 с гравийным заполнителем, Ъ 100

Асфальтовые смеси применяли для приготовления асфальтобетона со следующим составом, вес.Ъ:

Асфальтовая смесь б

Базальтовый щебень 73

Карьерный песок 15

Молотая известь б

Был получен асфальтобетон со следующими свойствами по Маршаллу:

Свободное пространство,Ъ 1,9

Стабильность, кгс 998

Деформация, мм 4,5

Гигроскопичность, Ъ 1,1

Прочность на сжатие при

20 С, кг/см 60,1

То же после водонасыще- 35 ния, кг/см 52,2

Пример 2. В мешалку загружают 500 кг дистилляционного асфальта с пенетрацией 310 мм/10 при температуре 25 С и 500 кг испольэованных 40 резиновых покрышек, измельченных в дробильной установке до кусков крупностью 50 мм.

Содержимое мешалки нагревают до

320ОС и при этой температуре перемешивают в течение 4 ч, после чего в течение 4 ч продувают водяным паром при температуре 360 С, при этом о отгоняют б вес.Ъ масла.

Содержимое мешалки отфильтровывают для отделения проволоки и металлических нитей.

500 кг полученного раствора перемешивают при температуре 150 С с

500 кг окисленного нефтяного битума с пенетрацией 24 мм/10 при температуре 25 С и содержанием парафина о

3,1 вес.Ъ.

Получают асфальтовую смесь со следующими свойствами:

Пенетрация, 5 с, 100 г при 25 С, мм/10 58

То же при 5 С, мм/10 8

Вязкость при 25 С, см ) 100

Кинематическая вязкость при при 135 С, сст

„о

990

100

100

-12

ИспЛряемость в —.он ком слое, Ъ 0,1

Индекс Холтеса 3,4

Индекс пенетрации — 0,2

Сцепление с базальтовым заполнителем,Ъ

То же с гранитным заполнителем, Ъ В0 с известковым заполнителем,Ъ с гравийным заполнителем, Ъ 90

Приготавливают литьевую массу со следующим составом,%:

Асфальтовая смесь 8

Базальтовый щебень 60

Карьерный песок 13

Молотая известь 19

Пример 3. В мешалку загружают 300 кг экстракта с содержанием

61 вес.Ъ ароматических углеводородов иэ фурфурольного рафинирования погона нефти вакуумной перегонки с вязкостью

8,9 сст при температуре 100 С и содержимое мешалки нагревают до темпеа ратуры 300 С. При перемешивании содержимого мешалки при температуре

300 С непрерывно дозированно добаво ляют гранулированные использованные резиновые покрышки, предварительно освобожденные от проволоки и металлических частей. После окончания введения использованных резиновых покрышек содержимое мешалки перемешивают еще в течение 1 ч, 600 кг полученного раствора продукта деструкции резиновых покрышек в экстракте смешивают с 400 кг асфальта и окисляют сжатым воздухом при температуре

250 С в течение 30 ч.

Асфальтовую смесь получают с пенетрацией 195 мм/10 при температуре 25 С.

Пример 4. В мешалку загружают 900 кг дистилляционого битума с печетрацией 101 мм/10 при температуре 25 С и нагревают до температуры о

280 С, после чего добавляют дозированно по 10 кг гранулированных резиновых покрышек крупностью зерен до

1 мм и перемешивают содержимое мешалки при температуре 280О С в течение 1,5 ч. Полученный раствор окисляют сжатым воздухом при температуре 200 С в течение 28 ч. Конечный о гродукт обладает следующими свойствами:

Пенетрация при 100 г,5 с, при 25 С,мм/10 40 при 15ОС, мм/10 16

Кинематическая вязкость при 135ОС, сст 950

Температура размягче. ния по "кольцу и шару", ОС 53

Точка хрупкости по Фрашу, С

Точка воспламенения по

Маркусону, C

793407

Вязкость при 25 С, см

Испаряемость в тонком слое, Ъ

0,4

Формула изобретения

t5

Составитель М. Бабминдра

Редакто Т. Никольская Тех д С- Мигунова Ко кто В. Вутяга —.— -Я—

Заказ 9637/69 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ I oñóäàðñrâåííoãî комиетта СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб. . 4 5

Филиал Ш!П "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения битумного вяжущего, включающий термообработку резины использованных покрышек в среде нефтепродукта, выбранного иэ группы, содержащей нефтяной битум, экстракты селективной очистки масляных фракций, тяжелые жидкие продукты вторичных процессов нефтепереработки или смеси перечисленных продуктов, при температуре не ниже 240 С, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса за счет исключения необходимости предварительного отделения корда от резины покрышек и повышения качества целевого продукта, термообработке подвергают использованные резиновые покрышки на базе природного, бутадиенового, бутадиенэфирного или изопреноного каучуков, термообработку осуществляют при температуре 240380 С до получения однородной жидкости, последнюю подвергают перегонке под вакуумом и/или с водяным паром и/или окисляют кислородом нозд, rà при температуре 200-300 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что н качестве нефтепродукта используют нефтяной битум, содержащий не более 6 вес.З парафинов, и термообработке подвергают смесь, содержащую покрышки н количестве от 1 до 50 нес.З.

3. Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что термообработке подвергают смесь, содержащую покрышки н количестне or 1 до 80 вес.%, получают в результате термообработки компонент битумного вяжущего, который для получения целевого продукта смешивают до или после перегонки и/или окисления с нефтяым битумом, содержащим не более 6 вес.% парафинов, в количестне, обеспечивающем получение целевого продукта, содержащего не более 50 нес.Ъ продукта переработки покрышек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тугов И. И. Проблемы использования изношенных шин. М., Ростехиздат, 1962, с. 41-69.

2. Патент Великобритании

9 787873, У (22 ), 1957 (прототип ).