PL203164B1 - Sposób wytwarzania asfaltów drogowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania asfaltów drogowych o niskiej wrażliwości termicznej w stosunku do asfaltów drogowych wytwarzanych innymi znanymi metodami.

Znane są sposoby produkcji asfaltów drogowych poprzez utlenianie powietrzem pozostałości próżniowej po destylacji ropy naftowej, komponowanie twardych asfaltów z frakcjami uplastyczniającymi bądź destylację bezpośrednią z pozostałości atmosferycznej. Innym stosowanym sposobem jest wytwarzanie asfaltów drogowych z udziałem asfaltu otrzymanego z rozpuszczalnikowego odasfaltowania produktów naftowych przez komponowanie go z asfaltem drogowym lub surowcami do wytwarzania asfaltu drogowego, względnie poddanie tej mieszaniny procesowi utleniania.

Znany jest również z polskiego opisu patentowego nr 191 553 sposób wytwarzania asfaltów drogowych polegający na zastosowaniu do produkcji asfaltu o wysokim stopniu utlenienia, wytworzonego w procesie utleniania pozostałości próżniowej po destylacji ropy naftowej względnie komponowanych surowców do wytwarzania asfaltu drogowego w kompozycji z asfaltami drogowymi otrzymanymi według znanych technologii, względnie z surowcami do produkcji asfaltów drogowych. Sposób wytwarzania asfaltu polega na komponowaniu asfaltów drogowych lub surowców do wytwarzania asfaltów drogowych tj.; pozostałości próżniowej po destylacji ropy naftowej lub/i mieszaniny pozostałości próżniowej z ekstraktem po selektywnej rafinacji olejów mineralnych względnie z ciężkimi destylatami olejowymi z próżniowej destylacji ropy naftowej, względnie z asfaltem z rozpuszczalnikowego odasfaltowania pozostałości próżniowej z 20-80% wagowych asfaltu utlenionego do temperatury mięknienia wg PiK od 64°C do 120°C, korzystnie od 80°C do 110°C, zawierającego w swym składzie 15-40% wagowych asfaltenów nierozpuszczalnych w n-heptanie.

Tak uzyskiwane asfalty drogowe wykazują znaczne zmiany własności asfaltu wraz ze zmianami temperatur.

Istotą wynalazku jest sposób produkcji asfaltów drogowych charakteryzujących się niską wrażliwością termiczną, a więc o dużej odporności na powstawanie kolein i spękań.

Do produkcji asfaltu według wynalazku stosuje się mieszaninę pozostałości próżniowej, o penetracji w temperaturze 25°C od 100 - 500 (0,1 mm), korzystnej zawartości węglowodorów aromatycznych od 30% do 60% wagowych, zawartości żywic min. 20% wagowych oraz zawartości asfaltenów min. 5% wagowych, otrzymanej z przeróbki ropy średniosiarkowej o zawartości siarki poniżej 2% wagowych, węglowodorów aromatycznych min. 35% wagowych i żywic min. 10% wagowych z lekkimi i/lub ciężkimi destylatami olejowymi o lepkości względnej w temperaturze 100°C od 1,8°E do 45°E, pochodzącymi z destylacji próżniowej ropy naftowej, zawierającymi min. 40% wagowych węglowodorów aromatycznych i żywic i/lub z ciężkimi frakcjami aromatyczno-naftenowymi o lepkości względnej w temperaturze 100°C od 1,8°E do 45°E, pochodzącymi z destrukcyjnych procesów przeróbki ropy naftowej i/lub z ekstraktami po selektywnej rafinacji olejów mineralnych o lepkości względnej w temperaturze 100°C od 1,5°E do 10°E i zawartości węglowodorów aromatycznych i żywic min. 50% wagowych. Udział pozostałości próżniowej wynosi od 40% do 85% wagowych, natomiast udział mieszaniny frakcji wynosi od 15% do 60% wagowych. Tak przygotowana mieszania poddawana jest utlenianiu w systemie cią g ł ym lub periodycznym w warunkach podwyż szonego ciś nienia ( ciś nienie > 50 kPa) oraz podwyższonej temperatury (temperatura >250°C) w czasie min. 3,5 do 7 godzin.

Wzbogacenie surowca w związki naftenowo-aromatyczne, które w procesie utleniania ulegają przereagowaniu do cięższych składników, głównie żywic i asfaltenów pozwala na uzyskanie produktu o niezwykle korzystnych wł asnoś ciach z punktu widzenia przydatnoś ci dla drogownictwa.

Prowadzenie procesu w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury, minimalizuje reakcje niepożądane. Nieoczekiwanie okazało się, iż podwyższona temperatura intensyfikuje proces, podwyższone ciśnienie zaś, hamuje znacząco degradację cząstek, odłączanie się łańcuchów bocznych, a tym samym hamuje powstawanie gazów i lekkich produktów z destrukcji surowca, co sprzyja z kolei procesom polikondensacji i polimeryzacji, przez co pozwala na otrzymanie produktów zbliżonych do polimerów.

Otrzymany sposobem według wynalazku asfalt drogowy, charakteryzuje się wyższym indeksem penetracji (wartość IP > -0,5) aniżeli asfalty drogowe otrzymane innymi sposobami, dla których wartość IP waha się w granicach -2,0< IP<-05. Asfalt według wynalazku charakteryzuje się korzystnie małymi zmianami sztywności w niskich temperaturach i korzystnie wysoką lepkością w temperaturach użytkowych nawierzchni, co zwiększa znacznie odporność nawierzchni asfaltowej na pękanie i twoPL 203 164 B1 rzenie się odkształceń powierzchniowych w postaci kolein. Niska wrażliwość termiczna asfaltu w stanie plastycznym wyraża się niezwykle niskim gradientem penetracji przy zmianie temperatury.

P r z y k ł a d 1

Próbkę pozostałości próżniowej o penetracji w 25°C wynoszącej 203 (0,1 mm) w ilości 7,2 kg, zmieszano z 4,8 kg ciężkiego destylatu olejowego o lepkości 12°E z destylacji próżniowej ropy a następnie utleniono powietrzem pod ciśnieniem 100 kPa (g) i w temperaturze 260°C przez okres 300 minut, w wyniku czego otrzymano asfalt drogowy o penetracji w 25°C równej 40 (0,1 mm), IP +0,7 i lepkoś ci w 60°C - 1920 Pas.

P r z y k ł a d 2

Próbkę pozostałości próżniowej o penetracji w 25°C wynoszącej 296 (0,1 mm) w ilości 10,0 kg, zmieszano z 1,5 kg ekstraktu z selektywnej rafinacji olejów mineralnych o lepkości 5,1°E i 1,5 kg ciężkiego destylatu olejowego z destylacji próżniowej ropy o lepkości 15,7°E a następnie utleniono powietrzem, pod ciśnieniem 195 kPa (g) w temperaturze 270°C przez okres 225 minut, w wyniku czego otrzymano asfalt drogowy o penetracji w 25°C równej 58 (0,1 mm), IP +0,5 i lepkości w 60°C 1200 Pas.

P r z y k ł a d 3

Próbkę pozostałości próżniowej o penetracji w 25°C wynoszącej 131 (0,1 mm) w ilości 8,5 kg, zmieszano z 3,0 kg lekkiego destylatu olejowego z destylacji próżniowej ropy naftowej o lepkości 2,5°E a następnie utleniono powietrzem pod ciśnieniem 100 kPa (g) w temperaturze 260°C przez okres 280 minut. Otrzymano asfalt drogowy penetracji w 25°C równej 54 (0,1 mm), IP +0,4 i lepkości w 60°C 1650 Pas.

P r z y k ł a d 4

Mieszaninę pozostałości próżniowej o penetracji w 25°C wynoszącej 290 (0,1 mm) i destylatu olejowego z destylacji próżniowej ropy naftowej o lepkości 3,2 E w proporcji odpowiednio 7 : 3, utleniano w sposób ciągły powietrzem pod ciśnieniem 195 kPa (g) w temperaturze 270°C w czasie przebywania w reaktorze 255 minut. Otrzymano asfalt drogowy penetracji w 25°C równej 59 (0,1 mm), IP +0,83 i lepkości w 60°C 1675 Pas.

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania asfaltów drogowych przy zastosowaniu pozostałości próżniowej z przeróbki ropy naftowej, destylatów olejowych oraz ekstraktów z rafinacji olejów mineralnych, znamienny tym, że pozostałość próżniową o penetracji w 25°C od 100 - 500 (0,1 mm), a otrzymaną z przeróbki ropy średniosiarkowej o zawartości siarki poniżej 2% wagowych, węglowodorów aromatycznych co najmniej 35% wagowych i żywic co najmniej 10% wagowych, w ilości od 40% do 85% wagowych oraz mieszaninę zawierającą ciężkie i/lub lekkie, pochodzące z destylacji próżniowej ropy naftowej, destylaty olejowe o lepkości względnej w 100°C w granicach 1,8 - 45°E i/lub ciężkie frakcje aromatyczno-naftenowe o lepkości względnej w 100°C w granicach 1,8 - 45°E , pochodzące z destrukcyjnych procesów przeróbki ropy naftowej, i/lub ekstrakty o lepkości względnej w 100°C w granicach 1,5 - 10°E, pochodzące z selektywnej rafinacji olejów mineralnych, w ilości od 15% do 60% wagowych, poddaje się procesowi utleniania w systemie ciągłym lub periodycznym w warunkach ciśnienia powyżej 50 kPa i temperatury powyż ej 250°C.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pozostałość próżniowa posiada zawartość węglowodorów aromatycznych od 30% do 60% wagowych, zawartość żywic co najmniej 20% wagowych oraz zawartość asfaltenów co najmniej 5% wagowych, natomiast destylaty olejowe zawierają co najmniej 40% wagowych węglowodorów aromatycznych i żywic, zaś ekstrakty po selektywnej rafinacji olejów mineralnych zawierają co najmniej 50% wagowych węglowodorów aromatycznych i żywic.