Способ получения битума

 

Использование: дорожное строительство . Сущность изобретения: в рабочую камеру подают нефтяное сырье при 180-200°С и самоожектированием воздух. Взаимодействие сырья и воздуха проводят в импульсном режиме. Последний создают путем гидродинамического кавитационного воздействия на рециркулируемый из камеры поток нефтяного сырья с частотой автоколебаний 15-60 Гц. 1 ил., 2 табл.

(я)с С 10 С 3/04

Комитет Российской Федерации по патентам и товар1н,1м знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в,.;„, @ ® АВИВ(, К ПАТЕНТУ БИБЛИотг,., О

О

О (21) 5054099/04 (22) 02.07.92 (46) 07.09.93. Бюл. ¹ 33 — 36 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) Королев И.В., Полякова С.В., Немчина

Н.Е., Савченко О,A. (73) Московский автомобильно-дорожный институт (56) Авторское свидетельство СССР

N 1440806, кл. С 10 С 3/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР и 1139743, кл. С 10 С 3/04, 1983.

Гуп P.Á. Нефтяные битумы. М.: Химия, 1989, .

Изобретение относится к способам получения битума окислением нефтяного сырья для применения в дорожном строительстве, Известен способ получения битумов путем окисления нефтяного сырья (гудрона, полугудрона, крекинг остатков, экстрактов селективно очистки масел и др.) кислородом воздуха. Окисление проводят при температуре 230-300 С, расходе воздуха 0,84-1,40 м /мин на 1 т продукта и продолжительности процесса до 12 ч.

Известен способ получения битума путем окисления прямогонного гудрона при температуре 240 — 260 С в присутствии 1020 мас, тяжелой газойлевой фракции, Недостатком указанных способов являются продолжительность процесса окисления, а также высокие температуры процесса при высокой энергоемкости, Наиболее близким к изобретению является способ получения битума путем окисления гудрона кислородом воздуха в присутствии добавок нефтяного высокоароматического концентрата, содержащего,, RU „„2000311 С (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМА (57) Использование: дорожное строительство. Сущность изобретения: в рабочую камеру подают нефтяное сырье при 180-200 С и самоожектированием воздух, Взаимодействие сырья и воздуха проводят в импульсном режиме. Последний создают путем гидродинамического кавитационного воздействия на рециркулируемый из камеры поток нефтяного сырья с частотой автоколебаний

15 — 60 Гц. 1 ил., 2 табл, 46.0-72,3 мас,,, полициклических ароматических углеводородов.

Недостатком известного способа являются длительность процесса окисления, составляющая 6,9 ч, и высокая температура.

Изобретение направлено на интенсификацию процесса получения битума, снижение температуры окисления и продолжительности процесса окисления.

Для достижения укаэанного результата в способе получения битума путем окисления нефтяного сырья кислородом воздуха и предварительно нагретого нефтяного сырья в рабочую камеру с последующим их взаимодействием. Взаимодействие нефтяного сырья, нагретого до температуры 180200 С, и кислорода воздуха, при самозжектировании последнего, осуществляют в импульсном режиме в результате гидродинамического кавитационного воздействия на рециркулирующий поток нефтяного сырья с частотой автоколебаний «5-60 Гц.

Для осуществления предлагаемого способа используется технологическая схема

2000311 окисления, представленная на чертеже. Она включает куб 1 с системой подогрева, рециркуляционный контур 2, снабженный запорно-регулирующим устройством 3, шестеренчатым насосом 4, проточной кавитационной камерой, состоящей из конфуэора 5, диффузора 6, полого штока 7, имеющего винтовую нарезку, которая позволяет регулировать положение конусообразного кавитатора 8 в рабочей камере, тем самым задавать режим рециркуляции при определенной частоте колебаний. возникающих в потоке, камера 1 снабжена трубой 9 для удаления отработанных газов и пара.

Способ осуществл яется следующим образом.

Нефтяное Сырье (гудрон) в камере 1 нагревают до температуры 180 — 200 С. Оптимальное интервальное значение температурного режима нагрева сырья 180200 С выбирают иэ следующих условий: уменьшение температуры ниже 180 С ведет к снижению эффективности процесса окисления, а увеличение температуры окисления выше 200 С вЂ” к снижению физико-механических показателей битума.

Затем по контуру 2. снабженному запорным устройством 3, сырье насосом 4 перекачивается в рабочую кавитационную камеру, где

H происходит гидродинамическое кавитационное воздействие на нефтяное сырье. В конфузоре 5 происходит сужение потока, после чего сырье поступает в диффузор 6.

Таким образом, поток гудрона обтекает кавитатор 8, за кавитатором в диффуэоре 6 образуется суперкаверна. Полость суперкаверны связана с атмосферой через шток 7.

3а счет разности давлений атмосферного и в каверне происходит самоэжектирование воздуха в каверну и затем в окисляемое сырье. В рабочей камере эа пульсирующими суперкавернами возникают поля кавитационных микропузырьков, схлопывание которых сопровождается образованием сверхскоростных кумулятивных микроструек. Микроструйки, соударяясь с пузырьками воздуха, диспергируют его, увеличивая удельную поверхность контакта окисляемого сырья с окисляющим агентом, При этом в реэультате кавитационного воздействия на нефтяное сырье интенсифицируются процессы тепломассообмена и происходят физико-химические изменения структуры гудрона: разрушаются водородные связи, генерируются свободные радикалы и реакционно-активные центры, указанные физико-химические изменения интенсифицируют процесс окисления гудрона, 40

55

Из диффуэора 6 окисляемое сырье направляют в камеру 1 для последующей гидродинамической обработки. Рециркуляцию осуществляют до получения требуемой марки битума.

Преимущества предлагаемого способа получения битума по сравнению с известным способом, взятым в качестве прототипа, можно проследить на конкретном примере.

Для получения битума используют 5000 г гудрона, физико-химические характеристики которого приведены, в табл.1. Гудрон нагревают до температуры 180 — 200 С и подвергают гидродинамической кавитационной обработке в режиме рециркуляции при частоте кавитационных автоколебаний

15-60 Гц и самоэжектировании воздуха в объеме 2 л в мин.

Результаты испытаний представлены в табл.2. где показано влияние режимов гидродинамической кавитационной обработки на процесс окисления гудрона, а также приведены свойства окисленных битумов.

Изменение режимов кавитационной обработки в сторону уменьшения от заявленных параметров приводит к снижению эроэионной активности кавитационных пузырьков вследствие уменьшения вязкости среды и соответственно к уменьшению продолжительности окисления гудрона, Повышение температуры и частоты кавитационных автоколебаний несущественно интенсифицирует процесс окисления по сравнению с заявленными режимами.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа перед известным заключается в том, что окисление в режиме кавитационных автоколебаний интенсифицирует процесс, уменьшая его продолжительность в 2,5 раза при одновременном уменьшении температуры на 40 С, полученные битумы удовлетворяют техническим требованиям ГОСТа, а также применение данного способа позволяет обеспечить экологически чистую обстановку на месте производства. так как с уменьшением температуры окисления снижается выброс вредных веществ в атмосферу.

Формула изобретения

Способ получения битума окислением нефтяного сырья кислородом воздуха путем подачи воздуха и предварительно нагретого нефтяного сырья в рабочую камеру, последующего их взаимодействия, о т л и ч а юшийся тем, что нефтяное сырье подают в рабочую камеру при 180 — 200 С при одновременном самоэжектировании воздуха и

2000311

Таблица 1

Таблица 2

8лияние режимов кавитационной обработки на свойства окисленных битумов вэаимодействие сырья и воэдуха проводят в импульсном режиме, соэдаваемом гидродинамическим кавитационным воэдействием на поток рециркулируемого иэ рабочей камеры нефтяного сырья с частптой автоколебаний 15-60 Гц, 2000311

5 Ю б

Составитель С. Полякова

Редактор Т. Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор М. Ткач

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Закаэ 3064

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101