Способ получения битума из кислого гудрона
Владельцы патента RU 2313561:
Ярославский государственный технический университет (RU)
Предложен способ получения строительного битума путем термоокисления кислого гудрона (КГ) кислородом воздуха в присутствии катализатора, кислый гудрон перед термоокислением подвергают нейтрализации и в качестве катализатора на стадии термоокисления используют гексаферрит бария в дозировках 1-3% мас. на исходный кислый гудрон. Способ дает возможность расширить сырьевые ресурсы за счет использования прудового кислого гудрона, а также позволяет ослабить уровень электромагнитного излучения на частотах 300 кГц - 2 МГц и решить вопросы защиты окружающей среды от электромагнитных излучений. 4 табл., 4 ил.
Изобретение относится к производству строительных материалов путем переработки отхода нефтемаслозаводов, образующегося при очистке дистиллятных масел концентрированной серной кислотой или олеумом. В настоящее время этот продукт, так называемый кислый гудрон (КГ), разной степени кислотности, сбрасывают в пруды- накопители, где с течением времени происходит вымывание кислоты атмосферными осадками, а также выделение SO2 и SO3, в результате этого загрязняются водный и воздушный бассейны. Утилизация КГ решает важную задачу по созданию безотходного производства и охране окружающей среды. Без добавок, каких-либо компонентов, из КГ не удалось получить продукта, удовлетворяющего требованиям на битумные материалы. Известен способ получения битума, дорожного и строительного, путем совместной переработки КГ с кислотным числом 12-30 мг КОН/г гудрона и прямогонного гудрона (10% КГ и 90% прямогонного гудрона), однако вследствие более низкого, чем из прямогонного гудрона, качества получаемого битума этот способ не находит широкого применения.
Известен способ получения битума путем окисления воздухом прямогонного гудрона, к которому добавляют органическую часть КГ. Этот способ характеризуется высокими энергозатратами и длительностью процесса. Более близким к изобретению является способ получения битума из КГ путем термоокисления нейтрализованного кислого кислородом воздуха в присутствии 0,1-0,8 мас.% на сырье железосодержащего катализатора. Гудрон окисляют в течение 2,5 часов при 200°С и скорости подачи воздуха 1 л/кг гудрона в минуту, количество окисного порошка 0,4 мас.%. Однако недостатком данного процесса является то, что полученный материал не обладает защитными свойствами от электромагнитных излучений.
Задачей изобретения является получение битума из КГ, обладающего защитными свойствами от электромагнитных излучений. Поставленная задача решается путем реализации предлагаемого способа получения битума из КГ, включающего в себя термоокисление нейтрализованного кислого гудрона кислородом воздуха в присутствии 1 и 3 мас.% на сырье катализатора на основе гексаферрита бария. Данный процесс от предложенного ранее отличается тем, что в качестве катализатора используют гексаферрит бария и получают битум с выраженными защитными свойствами от электромагнитных излучений. Для решения поставленной задачи была собрана экспериментальная установка, состоящая из генератора электромагнитных колебаний Г3-111, излучателя в виде катушки индуктивности и прибора для измерения уровня электромагнитного излучения. Уровень электромагнитного излучения определялся аттестованным прибором П3-41 с антенной АП-3 для диапазона частот от 0.03 до 300 МГц. Данный тип антенны позволяет определить плотность потока энергии (ППЭ) и электрическую составляющую электромагнитного излучения (Е). Исследования проводились на следующих частотах: 300 кГц, 1 МГц, 2 МГц. Форма сигнала синусоидальная.
Эксперимент состоял в следующем: прибором замеряли уровень электромагнитного излучения на расстоянии 10 см от излучателя на частоте 300 кГц, 1 МГц, 2 МГц. При этом излучатель последовательно экранировался каждым из образцов. После экранирования излучателя проводился замер уровня электромагнитного излучения на выбранной частоте.
ПРИМЕР 1. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, которой после нейтрализации гидроксидом кальция окисляют при 90°С и скорости подачи воздуха 1 л/кг гудрона в минуту, без добавок катализатора - гексаферрита бария, окисление проводят в течение 1 часа.
ПРИМЕР 2. В качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, которой после нейтрализации гидроксидом кальция окисляют при 90°С и скорости подачи воздуха 1 л/кг гудрона в минуту, в качестве катализатора используют гексаферрит бария в количестве 1 мас.%, окисление проводят в течение 1 часа.
ПРИМЕР 3. качестве исходного сырья используют КГ с кислотным числом 30-70 мг КОН/г гудрона, которой после нейтрализации гидроксидом кальция окисляют при 90°С и скорости подачи воздуха 1 л/кг гудрона в минуту, в качестве катализатора используют гексаферрит бария, в количестве 3 мас.%, окисление проводят в течение 1 часа.
В таблице 1 представлены приоритетные свойства строительных битумов по ГОСТ 6617-76*, а также свойства полученных битумов.
| Таблица 1 Свойства строительных битумов и свойства полученных битумов с использованием в качестве катализатора гексвферрита бария | |||
| Полученные битумы и данные ГОСТ | Глубина проникания иглы, при 25°С, мм *0,1 | Растяжимость при 25°С, см | Температура размягчения по КиШ, °С |
| Строительный. ГОСТ 6617-76* | 5...60 | 1...40 | 50...90 |
| По примеру 1 | 280 | 7,5 | 40 |
| По примеру 2 | 48 | 9 | 70 |
| По примеру 3 | 40 | 11 | 75 |
Результаты замеров уровня электромагнитного излучения на выбранной частоте представлены в таблицах 2, 3, 4 и фиг.1, 2, 3, 4.
1. Величина ЭМП.
Фоновая величина (исходное значение) - 42 нТл. Частота 300 кГц.
| Таблица 2 | |||
| Содержание гексаферрита бария в исследуемом образце, % | 0 | 1 | 3 |
| Величина ЭМП, после прохождения через материал, нТл | 28 | 27 | 26 |
2. Измерение плотности потока энергии и электрической составляющей электромагнитного излучения.
а) Измерения при частоте 1 МГц.
Фоновые значения: Е=5,75 В/м - электрическая составляющая ЭМИ;
ППЭ=8,52 мкВ/см2 - плотность потока энергии.
| Таблица 3 | |||
| Содержание гексаферрита бария в исследуемом образце, % | 0 | 1 | 3 |
| Е, В/м | 4.11 | 4.05 | 3.87 |
| ППЭ мкВ/см2 | 4.48 | 4.35 | 3.97 |
б) Измерения при частоте 2 МГц.
Фоновые значения: Е=0.57 В/м - электрическая составляющая ЭМИ;
ППЭ=0.09 мкВ/см2 - плотность потока энергии.
| Таблица 4 | |||
| Содержание гексаферрита бария в исследуемом образце, % | 0 | 1 | 3 |
| Е, В/м | 0.54 | 0.52 | 0.51 |
| ППЭ мкВ/см2 | 0.071 | 0.07 | 0.06 |
Таким образом, применение в качестве катализатора гексаферрита бария позволяет получить битум строительный из кислого гудрона. Способ дает возможность расширить сырьевые ресурсы за счет использования прудового кислого гудрона, а также позволяет ослабить уровень электромагнитного излучения на частотах 300 кГц - 2 МГц и решить вопросы защиты окружающей среды от электромагнитных излучений.
Способ получения строительного битума путем термоокисления кислого гудрона (КГ) кислородом воздуха в присутствии катализатора, отличающейся тем, что кислый гудрон перед термоокислением подвергают нейтрализации и в качестве катализатора на стадии термоокисления используют гексаферрит бария в дозировках 1-3 мас.% на исходный кислый гудрон.
