ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРОБИТУМА

Техническое решение относится к области производства дорожностроительных материалов, в частности, к средствам приготовления серобитумных смесей, используемых (в сочетании с минеральными инертными заполнителями) для покрытий автомобильных дорог, устройства кровельных водонепроницаемых покрытий и т.д.
Большинство известных способов получения серобитума предполагает либо незначительное добавление серы (до 10% по отношению к битуму), либо не позволяют достигнуть высоких физико-механических показателей серобитумов, в частности, адгезии, температуры размягчения, морозостойкости (температуры хрупкости) в соответствии с требованиями ГОСТ 22245-90. Как показано ранее, увеличение количества серы в битумном сырье до 10% приводит к снижению пластичности, полученный битум не соответствует требованиям стандарта (И.Р.Теляшев «Исследование закономерности процесса взаимодействия тяжелых нефтяных остатков с элементной серой». автореф. дисс. на соискание ученой степени к.т.н., 2002, с.20). Вследствие этого производственных установок для получения серобитума описано крайне мало.
Из уровня техники известна технологическая схема получения серобитумного асфальтобетона, включающая в себя комплекс для приготовления серобитума, состоящий из узла получения модифицированной серы, оснащенного погружным серным насосом для интенсивного перемешивания серы с модификатором, и узел приготовления серобитума, представляющий собой реактор интенсивного смешения модифицированной серы и битума, также оснащенного битумным насосом, работающим на байпас [RU 2163610 С2, опубл. 2001.02.27]. Недостатком известного комплекса является длительное использование для процесса перемешивания серы со сложным и дорогостоящим модификатором (дициклопентадиен) серы погружного серного насоса, что снижает производительность известного комплекса, повышает энергозатраты и себестоимость конечного продукта.
Описан комплекс для приготовления композиционного серобитума [RU 97998 U1, 2010.09.27], состоящий из узла приготовления серобитума и узла получения модифицированной серы, в котором узел приготовления серобитума включает в себя емкость для битума, технологически связанную через обогреваемый трубопровод и первый дозатор с первым питателем, узел получения модифицированной серы включает в себя емкость для структурообразователя и емкость для элементарной серы, технологически связанные через второй дозатор со вторым питателем, причем первый питатель соединен с первым рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для активации битума, а также соединен со входом во второй питатель для подачи части активированного битума на модификацию серы и со входом в смеситель для подачи основной части активированного битума, второй питатель соединен со вторым рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для модификации серы частью активированного битума, а также со входом в смеситель для подачи модифицированной серы на смешение с основной частью активированного битума, при этом смеситель соединен с третьим рециркуляционным акустическим или гидродинамическим кавитатором для гомогенизации и стабилизации композиционного серобитума и с трубопроводом подачи готового композиционного серобитума потребителю. Предложенный комплекс позволяет снизить энергозатраты при повышении его производительности, а также повысить степень гомогенизации получаемого композиционого серобитума и одновременно с этим предотвратить его расслоение, расширить интервал работоспособности серобитумных смесей, характеризуемый температурой размягчения и температурой хрупкости, без использования дополнительных дорогостоящих модификаторов. В данном источнике не указывается процентное содержание серы в битуме. К недостатком заявленного комплекса можно отнести дорогой метод активации процесса - использование кавитатора и ультразвукового генератора. Кроме того в комплексе используется дорогой структурообразователь.
Задачей предлагаемого технического решения является создание технологический линии получения серобитума, расширяющей арсенал известных средств этого назначения, и позволяющей получать серобитум с содержанием серы 20-70% масс., не уступающий, а по ряду показателей даже превышающий битумы по ГОСТам на дорожный, строительный и кровельный битумы.
Технический результат заключается в использовании комплекса технических и технологических решений, используемых при создании новой технологической линии получения серобитума, позволяющей получать серобитум с содержанием серы 20-70% масс., не уступающий, а по ряду показателей даже превышающий битум по стандарту.
Технический результат достигается заявляемой технологической линией получения серобитума, включающей в себя узел подготовки серы, соединенный подогреваемым трубопроводом с узлом приготовления серобитума, оснащенного трубопроводом подачи готового серобитума потребителю,
причем узел подготовки серы, состоящий из: плавильника серы, оснащенного элеватором для подачи комовой серы и автоматической маслостанцией для расплавления серы, соединен через подогреваемый трубопровод с узлом приготовления серобитума, представляющий собой реактор интенсивного смешения с люком для подачи битума и мерником-дозатором для подачи катализатора, оснащенный системой обогрева, состоящей из двух нержавеющих труб и двух автоматических жидкостных горелок, и системой гидравлического интенсивного перемешивания.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображена заявляемая технологическая линия получения серобитума (фигура 1).
Линия состоит из узла подготовки серы, представляющего собой сероплавильник 1, оснащенный элеватором 2 для загрузки комовой серы, автоматической маслостанцией 3 и обогреваемым трубопроводом 4 для подачи расплавленной серы в узел приготовления серобитума - реактор 5 интенсивного смешения. Реактор 5 интенсивного смешения представляет собой металлическую емкость, обернутую изоляционным материалом (например, минеральными утеплителями), оснащенную мерником-дозатором 6 для подачи катализатора, люком 7 для подачи битума, системой обогрева, состоящей из двух нержавеющих труб 8 и двух автоматических жидкостных горелок 9, системой интенсивного смешения, состоящей из металлической трубы 10 с отводами разного диаметра, направленными в разные стороны, и двух шестеренных насосов 11, обеспечивающих перемешивание смеси, и трубопроводом 12 подачи готового серобитума потребителю.
Заявляемая технологическая линия работает в циклическом режиме следующим образом.
Через элеватор 2 комовая сера загружается в сероплавильник 1, обогреваемый до температуры 130-150°С маслостанцией 3. В реактор 5 интенсивного смешения через люк 7 загружается битум, после чего включаются шестеренные насосы 11. Для получения серобитума на заявляемой технологической линии можно использовать битум любой марки - строительный, дорожный или кровельный. Затем через обогреваемый маслостанцией 3 трубопровод 4 расплавленная сера из сероплавильника 1 подается в реактор 5 интенсивного смешения. Одновременно в реактор 5 интенсивного смешения мерником-дозатором 6 подается необходимое количество катализатора. В качестве катализатора используют первичные, вторичные или третичные амины, или их смеси. Так, нами проведены исследования, где в качестве первичных аминов использовались гексиламин, октиламин, додециламин, анилин, 1-аминонафталин, 2-аминонафталин, в качестве вторичных - дигексиламин, диоктиламин, метилдодециламин, метилаланин, метиламинонафталин, в качестве третичных - диметил-додециламин, цетилдиметидамин, алкилпиперазин, или их смеси в различных соотношениях.
После подачи всех компонентов в реактор 5 интенсивного смешения включаются автоматические жидкостные горелки 9, осуществляющие обогрев реактора 5 интенсивного смешения до температуры 140-145°С путем подачи горячего воздуха по нержавеющим трубам системы обогрева. В нашем случае были использованы автоматические жидкостные горелки Kd/ub 55 фирмы Croll. Реакцию проводят в течение 2-3 часов. В течение всего времени протекания реакции реакционная смесь циркулирует при помощи системы интенсивного смешения, которая включает в себя два шестеренных насоса 11 и металлическую трубу 10 с отводами разного диаметра, направленными в разные стороны, через которые реакционная смесь под давлением, создаваемым шестеренными насосами 11, подается в разные стороны, чем и достигается эффективное перемешивание реакционной смеси и отсутствие застойных зон. После проведения реакции выключаются горелки, и производится выгрузка целевого продукта посредством шестеренных насосов 11.
Конструкция заявленной технологической линии обеспечивает получение высококачественного серобитума, соответствующего ГОСТ, а по некоторым показателям превышающим качество стандартов.
Использование заявляемой линии для получения серобитума позволяет получать высококачественный продукт с содержанием серы 20-70%, имеющим улучшенные физико-механическими показатели, пригодный для использования в строительно-дорожной отрасли для производства асфальтобетона, битумных эмульсий, мастик, кровельных материалов, и позволяет экономить дорогостоящие сырьевые ресурсы за счет использования дешевой серы. Следует указать, что при соблюдении температурного режима при получении серобитума на заявляемой технологической линии образование сероводорода не наблюдается, вследствие чего можно говорить о более высокой экологичности производства.