Выполнили: студент гр.ТП-09-21 Назарова А.Р. студент...

Инновационные технологии 21 века в области химической технологии

Получение серобитумови битумполисульфидных вяжущих

Выполнили:студент гр.ТП-09-21 Назарова А.Р.студент гр.ТП-10-21 Гайнуллина Г.М.

Филиал ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

в г. Салавате

Цели исследований

• возможность получения товарных дорожных битумов, модифицированных элементарной серой;

• исследования возможности вовлечения в готовый окисленный битум модифицированной серы с целью экономии расхода битума при получении вяжущего;

• возможность получения полисульфидного и битумполисульфидного вяжущего, сооответстующих требованиям ГОСТ 22245-90, путем совмещения серы с непредельными мономерами (КОРС и ДЦПД).

Получение серобитумов и БПВ

1. Модифицирование элементарной серой

Осернение гудрона и

добавление его в глубокоокис-ленный битум

Осернение переокислен-ного битума + гудрон и НПС

2. Модифицирование полисульфидами

Синтез полисульфидов

Компаундирование с битумом

Схема исследований

Выбор технологии

В глубокоокисленный битум вводили осерненный гудрон,

который получали компаундированием его с серой

в количестве 10% масс.

При температуре

160оС


170оС


180оС

Получение осерненного глубокоокисленного битума и

компаундирование его гудроном и НПС до получения серобитумов с температурами размягчения 43 и

47оС.

При температуре 140+5оС с серой в

количестве 3; 5; 7; 10; 15; 20 % масс. на битум

в течение 120 мин.

1. МОДИФИЦИРОВАНИЕ БИТУМОВ ЭЛЕМЕНТРАНОЙ СЕРОЙ


140оС

Таблица 1 - Физико-химические свойства серобитумов, полученных на основе осерненного гудрона

Температура получения

осерненного гудрона, °С

Содержание осерненного

гудрона в глубокоокис-

ленном битуме, % масс.

Показатели качества серобитума

Темпе-ратура

размягчения, оС

Адге-зия

Пенетра-ция при 25оС, х 0,1 мм

Пенетра-ция при

0оС, х 0,1 мм

Темпера-тура

хрупкости, оС

Потеря массы после

прогрева, %, Δm

Интервал пластич-ности, оС

гудрон

- 43 2 78 27 -21 0,0386 64

-47 2

60 38 Ниже -28

0,0189 Выше 88

14019,55 47 2 65 24 -18,1 0,4628 65,1

22 43 2 80 30 -23,5 0,6745 66,5

16025,98 43 2 69 28 -21,5 0,1229 64,5

23,60 47 2 60 26 -20,8 0,2892 67,8

17028,09 43 2 69 27 -20,3 0,0840 63,3

22,30 47 2 63 24 -17,5 0,1764 64,5

180- 43 2 64 24 -19,0 0,2068 62

- 47 2 40 20 -18,7 0,0677 65,7

0 30 60 90 12042

44

46

48

50

52

54

56

58

3% 5% 7% 10% 15% 20%

Тем

пера

тура

раз

мяг

чени

я, º

С

Время, мин

Рисунок 1 – Зависимость температуры размягчения переокисленного битума от времени перемешивания при температуре 140+5оС при различном содержании серы в

переокисленном битуме

Из графика видно, что температура размягчения сначала резко падает, а после 30 минут перемешивания вновь возрастает и после 60 минут перемешивания практически

не изменяется.

Количество серы, % масс на полу-

гудрон

Содержа-ние

осернен-ного

гудрона в ПБ, %

масс



Пенетрация при 25 оС, х 0,1 мм

Пенет-рация при 0

оС, х 0,1 мм

Тем-пера-тура хруп-кости,

оС

Адге-зия



Изменение температу-

ры размягче-ния после прогрева,

Δtр , оС

Интер-вал

пластич-ности,

оС

гудрон -47 75 25 -19,8 2 0,0315 5 66,8

43 60 33 -27,5 1-2 0,0180 6 70,5

1021,05 48 60 22 -16,8 2 0,4373 8 64,8

25 44 83 30 -22,6 2 0,2945 7 66,6

1520 47 68 25 -19,5 2 0,3783 7 66,5

23 44 90 27 -21 2 0,2151 8 65

2019,55 47 65 24 -18,1 2 0,4628 9 65,1

22 43 80 30 -23,5 2 0,6745 10 66,5

Таблица 2 - Физико-химические свойства серобитумов, полученных на основе осерненного гудрона

Адгезия серобитумов

0 5 10 15 20 25 3070

75

80

85

90

95

100

Концентрация серы в битуме, % масс.

Адг

езия

, % м

асс.

Рисунок 2 - Зависимость адгезии серобитумов, определенной количественным и качественным

методом

Адгезия серобитумов ниже, чем у исходного битума, следовательно необходимо использовать адгезионные добавки, например НПС

• Таблица 3 - Физико-химические свойства битумов, модифицированных элементарной серой и НПС

Количе-ство

серы, % масс

на переок-ислен-

ный битум

Показатели качества переокисленного битума,

модифицированного элементарной серой

Полугудрона +

НПС(5%),% масс.

на битум

Показатели качества битумов марки БНД 60/130 и БНД 90/130

Температура


Пенетра-ция при

25оС, х 0,1 мм

Пенетрация при 0оС, х

0,1 мм





Адгезия Интервал пластич-ности, оС

Темпе-ратура размяг-чения,

оС

Пенет-рация

при 25оС, х 0,1 мм

Пенет-рация

при 0оС, х 0,1 мм

0 55 38 13

Полугудрона 48,5% на битум

43 78 27 -21 0,0386 2 64

Полугудрона 26,6 % на битум

47 60 38 Ниже -28 0,0189 2 Выше 75

3 55 43 1556 43 100 52 Ниже -28 0,0012 1-2 Выше 71

40 48 87 44 Ниже -28 0,0026 1 Выше 76

5 55 38 1352 44 100 49 Ниже -28 0,0063 1 Выше 72

24 48 64 39 Ниже -28 0,0030 1 Выше 76

7 53 44 1444 43 110 45 -26,3 0,0380 1-2(2) 69,3

24 47 90 42 Ниже -28 0,0061 1 Выше 75

10 52 45 1448 44 93 37 -25,1 0,0103 1 69,1

24 47 75 50 Ниже -28 0,0065 1 Выше 75

15 52 48 1546 43 120 46 -25,8 0,0082 1 68,8

36 47 93 48 Ниже -28 0,0148 1 Выше 75

20 51 45 1646 43 120 45 -25,1 0,0046 1 68,1

36 48 95 51 Ниже -28 0,0151 2 Выше 76

2. МОДИФИЦИРОВАНИЕ БИТУМОВ ПОЛИСУЛЬФИДАМИ•

Сера может вступать в химические взаимодействия с непредельными углеводородами, образуя полисульфиды, которые можно использовать как модификаторы свойств

битумов.

Сущность метода заключается в сополимеризации элементарной серы с непредельными мономерами:

• КОРС – кубовый остаток ректификационного стирола(отход производства стирола);

• ДЦПД дицилопентадиен (отход производства бензола).

Получение полисульфида

Совмещение компонентов при 140оС в течении

4 часов

Плавление серы при t=140оС

Полисульфид

Нагревание КОРСа(ДЦПД)

при t=140оС

0 1 2 3 4 5 6 710

20

30

40

50

60

70

80

90

ПС 1 ПС 2 ПС 3 ПС 4

Тем

пера

тура

кап

лепа

дени

я, º

С

Время, ч

0 1 2 3 4 5 6 72030405060708090

100

ПС 1 ПС 2 ПС 3Тем

пера

тура

кап

лепа

дени

я, º

С

Время, ч

Рисунок 3 - Зависимости температуры каплепадения полисульфида на основе КОРСа от

времени перемешивания

Рисунок 4 - Зависимости температуры каплепадения полисульфида на основе

ДЦПД от времени перемешивания

Заметим, что температура каплепадения в обоих случаях после 4 часов непрерывного перемешивания практически не изменяется

Полученный полисульфид

В БНД 90/130

Температура размягчения 43оС

В переокисленный битум

Температура размягчения 60оС

Таблица 4 – Свойства образцов битумполисульфидных вяжущего на основе КОРСа с БНД 90/130

Соотношение сера : КОРС,

%

Соотношение битум :

полисульфид, %

Температура размягчения

, оС

Пенетрация при 25оС,

х 0,1 мм

Пенетрация при 0оС, х

0,1 мм40 : 60 50 : 50 24 335 173

70 : 30 28 290 90

80 : 20 30 132 49

90 : 10 34 160 66

50 : 50 50 : 50 28,5 - -

70 : 30 34 - -

60 : 40 50 : 50 28,5 - -

70 : 30 28,5 - -

Дорожное вяжущее в соответствии с ГОСТ 22255-90 получить не удалось

Таблица 5 – Свойства битумполисульфидных вяжущих на основе переокисленного битума

Соотношение сера : КОРС,

%

Соотношение переокисленн

ый битум : полисульфид,

%



Пенетрация при 25оС, х 0,1 мм

Пенетрация при 0оС, х 0,1 мм

Потеря массы после прогрева, % ,

Δm

Интервал

пластичности,

оС

Изменение температур

ы размягчения

после прогрев, Δtр , оС



Адгезия

30 : 7085 : 15 43 97 43 1,00 70,6 3 -27,6 1-2

90 : 10 47 101 33 0,82 69,3 0 -22,3 1

40 : 6080 : 20 43 100 45 2,11 Выше 71 0 Ниже -28 1-2

89 : 11 47 70 27 1,28 68 4 -21 1-2

50 : 5050 : 50 43 140 47 3,51 67,7 -1 -24,7 1-2

76 : 24 47 80 34 1,73 73,2 0 -26,2 1-2

60 : 4056 : 44 43 175 53 2,39 67,5 -5 -24,5 1-2

83 : 17 47 85 30 1,21 70 4 -23 1-2

Таблица 6 –Физико-химические свойства битумсульфидных вяжущих на основе ДЦПД

Соотношение сера :

ДЦПД, %

Соотношение переокисленный

битум : полисульфид, %

Температ

ура

размягчен

ия, оС

Пенетрац

ия при

25оС, х

0,1 мм

Пенетрац

ия при

0оС, х 0,1

мм



Изменение температуры размягчения

после прогрев, Δtр ,

оС

Адгезия Потеря массы после


Инт. пласт

50:50

80 : 20 43 130 46 -24,9 7 1-2 1,27 67,9

76,7 : 23,348 110 35 -22,9 2,5 1-2 1,31 70,9

73,4 : 26,6

60:40

80 : 20 43 170 63 -26,5 8 1-2 0,37 69,5

76,7 : 23,347 145 51 -25,2 4 1-2 0,35 72,2

73,4 : 26,6

40:60

80 : 20 47 68 20 -14,5 13 1-2 1,82 61,5

- 43 80 24 -19,8 9 1-2 2,44 62,8

73,4 : 26,6

Можно рекомендовать реализацию следующих технологий:

- осерненный битум с гудроном НПС (15% S);

- получение битумных вяжущих на основе, полисульфида с использованием S и КОРСа ( в соотношении 60:40 на переокисленный битум, БПВ1);

- получение битумных вяжущих на основе, полисульфида с использованием S и ДЦПД ( в соотношении 60:40 на переокисленный битум, БПВ2)

Абсолютные показатели Серобитум БПВ 1 БПВ 2

Суточная производительность, т 382,27

383,23

383,23

Дни работы 260,00

Мощность установки по сырью 100 000,00

Выход целевой продукции, % 99,39

99,64

99,64

Цена 1т, руб 8,15

7,88

8,38

Себестоимость целевой продукции, руб 7,77

7,51

7,98

Прибыль, тыс. руб 38832,10 37528,56

39921,89

Рентабельность продукции, % 5,03

5,02

5,02

Таблица 7– Технико – экономически показатели

Рисунок 7 –Изменение рента-бельности и цены для серобитумов.

Рисунок 5 –Изменение рента-бельности и цены для БПВ1.

Рисунок 6 –Изменение рента-бельности и цены для БПВ 2.

1 2 3

-

10.00

20.00

30.00

рентабельность цена

1 2 3

-

10.00

20.00

30.00

40.00


1 2 3

-

10.00

20.00

30.00


Тенденции изменения рентабельности и цены на 3 года

Е-1, Е-2 – емкости смешения; К-1 - колоннпечь дожига, Т-1 - тепа окисления; К-2, К-3 – абсорберы; К-4, К-5 – колонны; Н-1 – Н-7 – насосы; С-1, С-2 – сепараторы; ВХ-1, ВХ-2 – конденсаторы-холодильники, , ПД – печь дожига, Т-1 - теплообменник

Рисунок 8. Комбинированная технологическая схема получения серобитумов и БПВ на основе КОРС и ДЦПД

Спасибо за

внимание!

Почтовый адрес: [email protected] [email protected]Контактный телефон: 89174934677 89173818155

mailto:[email protected]

Выполнили: студент гр.ТП-09-21 Назарова А.Р. студент...

Documents