СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АСМОЛА
METHOD OF PRODUCING ASMOL

Изобретение относится к области защиты магистральных трубопроводов от почвенной и электрохимической коррозии, в частности к способу получения антикоррозионного материала, сырьевой базой которого являются побочные продукты нефтехимических производств.
Известен способ получения асмола - асфальтосмолистого олигомера, используемого в качестве антикоррозионного материала, в одну стадию путем взаимодействия асфальта пропановой деасфальтизации гудрона с отходами производства изопрена - кубовыми остатками стадии регенерации диметилформамида, взятыми в количестве 10-45 мас.% и 5-15 мас.% соответственно, в присутствии серной кислоты при температуре 120-130°C в течение 120-180 мин (Авт. св. №1696454, кл. C10C 3/02, опубл. 1991 г.).
Недостаток данного способа - низкие эксплуатационные свойства получаемого асмола при использовании для защиты магистральных трубопроводов.
Наиболее близким к заявляемому объекту является способ получения асмола в три стадии путем взаимодействия битума или асфальта пропановой деасфальтизации гудрона с отходами производства изопрена - кубовыми остатками стадии регенерации диметилформамида в присутствии серной кислоты при следующем соотношении компонентов, мас.%:
асфальт
75-85
тяжелая смола (кубовый остаток
регенерации диметилформамида)
10-15
серная кислота
остальное
На первой стадии процесс ведут при температуре 120-125°C в течение 210 мин, на второй стадии - при температуре 150°C в течение 240 мин, на третьей стадии - при температуре 160-180°C в течение 240 мин (Н.М.Черкасов, И.Ф.Гладких, К.М.Гумеров, И.У.Субаев. Асмол и новые изоляционные материалы для подземных трубопроводов. - М: ООО «Недра-Бизнес-центр», 2005, стр.108).
Недостаток этого способа получения асмола - нетехнологичность процесса из-за того, что кубовый остаток стадии регенерации диметилформамида представляет собой вязкий продукт, вследствие чего требует подогрева при загрузке в реактор для осуществления способа. Однако при высокой температуре и длительном прогреве кубового остатка происходит деструкция изопрена и его олигомеров, что влечет за собой уменьшение их концентрации и получение целевого продукта с низкой молекулярной массой и ухудшенными свойствами. Кроме того, хотя получаемый этим способом асмол имеет высокие эксплуатационные свойства, все же имеются резервы улучшения его качества.
Изобретение направлено на повышение технологичности способа путем снижения температуры проведения реакции при получении целевого продукта и исключения требующего подогрева компонента с одновременным улучшением эксплуатационных свойств асмола.
Это достигается тем, что асмол получают в три стадии путем взаимодействия битума или асфальта пропановой деасфальтизации гудрона с абсорбентом, получаемым в производстве бутадиена, изопрена, изобутилена, в присутствии серной кислоты, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
битум или асфальт
деасфальтизации пропаном
75-85
абсорбент
8-22
серная кислота
остальное
На первой стадии осуществления способа битум или асфальт перемешивают с абсорбентом при температуре 100-115°C, после чего в реакционную смесь прикапывают серную кислоту в течение 5-6 часов до достижения температуры смеси 120-130°C, на второй стадии - полученную смесь перемешивают в течение 2-2,5 часов, затем повышают температуру смеси до 135-140°C, после чего перемешивают ее в течение 4-5 часов, на третьей стадии - температуру смеси повышают до 145-155°C и при достижении этой температуры смесь перемешивают в течение 4-6 часов с образованием целевого продукта.
Абсорбент, образующийся в производстве мономеров для синтетического каучука, в частности бутадиена, изобутилена, изопрена, представляет собой жидкость из смеси углеводородов, является товарным продуктом и выпускается по ТУ 38.103349-85 и по ТУ 2411-139-05766801-2007.
Предлагаемый способ получения асмола осуществляют следующим образом.
1 стадия: В реактор, снабженный перемешивающим устройством и рубашкой для обогрева, закачивают расчетное количество разогретого до 100±10°C битума или асфальта пропановой деасфальтизации гудрона. Затем в реактор подают абсорбент без предварительного подогрева, так как он представляет собой жидкий невязкий продукт. Компоненты тщательно перемешивают при температуре 100-115°C. Затем в реакционную смесь подают прикапыванием серную кислоту до достижения температуры смеси 120-130°C. При этом в реакционной смеси происходят процессы образования сульфокислот и сульфоновых полиароматических соединений с выделением тепла. Прикапывание серной кислоты и перемешивание реакционной смеси длится в зависимости от количества кислоты до 5-6 часов.
2 стадия: Смесь перемешивают при температуре 120-130°C в течение 2-2,5 часов. Затем температуру реакционной смеси повышают до 135-140°C и перемешивают в течение 4-5 часов. При этом в реакционной смеси происходят процессы олигомеризации и поликонденсации продукта.
3 стадия: Повышают температуру реакционной смеси в реакторе до 145-155°C и перемешивают полученный продукт в течение 4-6 часов для стабилизации его свойств.
После завершения третьей стадии готовый продукт (асмол) выгружают.
Способ получения асмола иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
1 стадия: В нагретый реактор подают расчетное количество битума, нагретого до температуры 100°C, и абсорбент марки А-1 по ТУ 38.103349-85, полученный в процессе производства бутадиена на установке газоразделения, без предварительного нагрева. Смесь перемешивают при температуре 110°C. Затем в реактор подают прикапыванием серную кислоту из расчета 30 кг/час на 1 т реакционной смеси до достижения температуры реакционной смеси 125°C в течение 6 часов. Соотношение компонентов реакционной смеси составляет, мас.%:
битум или асфальт пропановой
деасфальтизации гудрона
75
абсорбент
18
серная кислота
7
2 стадия: реакционную смесь перемешивают в течение 2 часов при температуре 125°C. Затем температуру реакционной смеси повышают до 140°C и перемешивают ее в течение 5 часов.
3 стадия: Температуру реакционной смеси повышают до 150°C и продолжают ее перемешивание в течение 4 часов.
Примеры 2-3. Аналогично примеру 1 был получен асмол при другом соотношении компонентов реакционной смеси и при других температурах ведения процесса.
Пример 4. Для сравнения был получен асмол по способу-прототипу:
Компоненты асмола, их соотношение и режим получения асмола по примерам 1 -4 сведены в таблицу.
Как видно из таблицы, использование предлагаемого способа позволит по сравнению с прототипом улучшить эксплуатационные свойства получаемого асмола: снизить водопоглощение, что приведет к уменьшению проницаемости мастики и увеличению барьерных свойств покрытия, уменьшить катодное отслаивание, что обеспечит стойкость покрытия к току катодной поляризации и в целом повысит защитные свойства покрытия, снизить температуру хрупкости до минус 37°C, а также повысить показатель пенетрации, что сделает мастику более пластичной и позволит проводить изоляционные работы при более низких температурах окружающего воздуха.
Кроме того, так как абсорбент по ТУ 38.103349-85 представляет собой жидкость, то это дает возможность исключить его подогрев при загрузке в реактор, в то время как используемый в способе по прототипу кубовый остаток является вязким продуктом, требующим подогрева для обеспечения текучести при загрузке в реактор для осуществления способа. Проведение реакции для получения асмола при более низких температурах позволит снизить энергозатраты и трудоемкость процесса, исключить деструкцию мономеров для синтетического каучука (бутадиена, изопрена, изобутилена) и обеспечить стабильность получаемого продукта.
Таблица
Сравнительные данные по получению асмола предлагаемым способом и способом по прототипу
Показатели
Примеры по предлагаемому способу
Пример 4 по прототипу
пример 1
пример 2
пример 3
Содержание компонентов, мас.%:
Битум
75
80
-
83
АПД
-
-
80
-
Абсорбент
18
17
15
-
Смола КОРД
-
-
-
11
Серная кислота
7
3
5
6
Режим процесса:
1 стадия:
температура, °C
110
105
110
90
температура, °C
125
120
120
125
время прикапывания серной кислоты, ч
6
4
5
3
2 стадия:
температура, °C
125
120
120
150
время перемешивания смеси, ч
2
2
2
4
температура, °C
140
135
135
время перемешивания смеси, ч
5
4
4
3 стадия:
температура, °C
150
145
145
160
время перемешивания смеси, ч
5
4
4
4
Свойства полученного асмола:
Температура размягчения по КиШ, °C
115
91
116
101
Адгезия на сдвиг, МПа (кгс/см<sup>2</sup>)
0,36
0,28
0,34
0,36
Водопоглощение при 20°C за 24 часа, %
0,057
0,083
0,064
0,21
Стойкость покрытия к катодному отслаиванию, см<sup>2</sup>
2,4
2,6
2,2
2,9
Глубина проникания иглы, 0,1 доли мм
30
41
32
23
Температура хрупкости по Фраасу, °C
минус 35
минус 37
минус 35
минус 30
Кислотность, pH
6,7
7,0
7,0
6,4