| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2286998
СПОСІБ УТИЛІЗАЦІЇ відпрацьованих шин
Ім'я винахідника: Андрейко Євген Йосипович (RU); Амосова Інна Сергіївна (RU); Чупахін Олег Миколайович (RU)
Ім'я патентовласника: Установа Інститут органічного синтезу Уральського відділення Російської академії наук (RU)
Адреса для листування: 620219, Єкатеринбург, вул. С. Ковалевської / Академічна, 22/20, ІОС УрО РАН, директору ак. В.Н.Чарушіну
Дата початку дії патенту: 2004.12.24
Винахід призначений для утилізації гумової крихти, отриманої з відпрацьованих шин. Гумову крихту в суміші з важкими нафтовими залишками в співвідношенні 10: 90-40: 60 піддають термічному окисленню повітрям при 250-300 ° С або термічній обробці при 280-320 ° С з подальшим окисленням повітрям при 230-270 ° С з отриманням модифікованого бітумного матеріалу. Отриманий продукт даного винаходу має адгезію до мармуру і граніту 100%, знижену температурну залежність показника "пенетрація" і може використовуватися як в'яжучий матеріал в дорожньому будівництві для ізоляційних робіт і в інших областях.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід призначений для утилізації відпрацьованих шин, а саме гумової крихти, отриманої шляхом подрібнення шин.
Постійно збільшується кількість відпрацьованих шин створює серйозні екологічні проблеми. Одним з напрямків утилізації гумової крихти, одержуваної шляхом подрібнення з зношених шин, є отримання з її використанням модифікованих бітумних матеріалів, які можуть застосовуватися в дорожньому будівництві, для ізоляційних покриттів і в інших напрямках.
Відомо використання дрібнодисперсного гумової крихти як добавки до дорожніх бітумів. Суть методу полягає у введенні гумової крихти в рідкий бітум і ефективної гомогенізації системи при температурах 150-250 ° С. [Б.Г.Печений. Бітуми і бітумні композиції. М., Хімія. 1990. С.119; Патент РФ 2164927].
Недоліками методу, які обумовлюють невеликі масштаби його використання, є необхідність застосування дрібнодисперсного гумової крихти, що має високу вартість, а й сильний вплив на властивості композиції режимів гомогенізації і характеристик вихідної крихти. В температурному інтервалі 150-250 ° С йдуть як процеси набухання і пластифікації гуми, так і її часткової деструкції. Співвідношення цих процесів і, отже, властивості кінцевого продукту залежать від багатьох факторів і важко регулюються.
Відомі способи утилізації гумової крихти з отриманням бітумних матеріалів, в яких відпрацьована гума термічно деполімеризується в висококиплячих нафтових продуктах при підвищених температурах до 454 ° С, по аналогії з процесом зрідження вугілля [US 4211576]. У патенті [GB 2024245] термічне розчинення гумової крихти проводиться при температурах 100-500 ° С в нафтових залишках з метою отримання вихідної сировини для процесу коксування.
Суттєвою ознакою цих патентів, загальним з ознаками пропонованого винаходу, є термічна обробка гумової крихти в висококиплячих продуктах при підвищених температурах, тобто в умовах, при яких забезпечується повна деполимеризация і розчинення каучукової складової шин в розчиннику.
До недоліків цих способів відносяться необхідність використання високих температур і отримання продукту розчинення шин в оліях, який є проміжним продуктом для отримання товарної продукції або змішанням з бітумом [US 4211576], або подальшим коксуванням [GB 2024245].
З метою отримання добре гомогенізованих, стабільних при зберіганні бітумних матеріалів використовується обробка сумішей важких нафтових залишків і гумової крихти повітрям. У способі [WO 9520623] отримують модифікований бітум обробкою суміші важких нафтових залишків і гумової крихти при температурах не вище 252 ° С (485 F) повітрям протягом 2-8 годин. Витрата повітря становить 45 м 3 / т суміші · год, максимум 57 м 3 / т суміші · год, ставлення гумова крихта: розчинник 1-27: 99-63. Може використовуватися гумова крихта крупністю 200-20 меш, тобто не більше 0,83 мм. Час процесу варіюється з метою отримання бітумного продукту потрібної якості, який може використовуватися для дорожнього будівництва або як ізоляційний матеріал.
Суттєвими ознаками цього способу, взятого за прототип, спільними з пропонованим винаходом є: обробка повітрям суміші нафтового продукту і гумової крихти, використання в якості нафтового продукту важких нафтових залишків і отримання в процесі товарного бітумного продукту.
Недоліком цього способу є необхідність використання в процесі дрібнодисперсного гумової крихти, отриманої з відпрацьованих шин, що має високу вартість.
Завдання пропонованого винаходу
1. Утилізація відпрацьованих шин шляхом отримання бітумних продуктів з важких нафтових залишків і гумової крихти, отриманої з відпрацьованих шин, розміром 5-10 мм і більше.
2. Отримання бітумних матеріалів з адгезію до мармуру і граніту 100%, а й зі зниженою температурної залежністю показника "пенетрація" для забезпечення їх більшої експлуатаційної стійкості до перепадів температур.
Завдання вирішуються за рахунок того, що суміш нафтового залишку з гумовою крихтою, отриманою з відпрацьованих шин, при співвідношенні гумова крихта: нафтовий залишок 10: 90-40: 60 обробляється повітрям в інтервалі температур 250-280 ° С в одностадійному або двохстадійному процесі. У одностадійному процесі проводиться обробка суміші повітрям в інтервалі температур 250-300 ° С, переважно при 260-270 ° С, протягом 1-8 годин. У двохстадійному процесі суміш піддається термічній обробці в інтервалі температур 280-320 ° С, переважно при 300-310 ° С, протягом 0,5-1 години і потім обробляється повітрям в інтервалі температур 230-270 ° С протягом 1-6 годин .
Як показано обробкою продукту процесу розчинником, тетрагідрофураном, в заявлених умовах відбувається повна деструкція макромолекулярной тривимірної структури гуми і продукт реакції є тонкодисперсну суспензію нерозчинного в тетрагідрофурані наповнювача шинної гуми, сажі і неорганічних добавок в гомогенному розчиннику, що складається з продуктів спільного окислення гудрону і з'єднань, отриманих при термічному сольволіза гуми. Ступінь конверсії гумової крихти в розчинні продукти становить 65-70 вагу.%. Проведення процесу в умовах, що забезпечують повне термічне розчинення каучукової складової шинної гуми, дозволяє використовувати в якості сировини дешеву велику крихту (в прикладах використовувалася гумова крихта крупністю 5-10 мм, можна очікувати тотожних результатів і для більшої крихти). Отримані бітумні композиції, модифіковані тонкодисперсної сажею, набувають внаслідок структурують впливу останньої нові корисні властивості, зокрема, бітуми мають знижену температурну залежність показника "пенетрація".
Рекомендовані умови процесу встановлені дослідним шляхом, а й визначаються нижчевикладеними уявленнями про процес.
При обробці суміші нафтового залишку і гумової крихти повітрям при температурі нижче 250 ° С і термообробці при температурі нижче 280 ° С не відбувається повного розчинення каучукової складової шинної гуми, що є необхідною умовою ефективності запропонованого способу.
Для двухстадийного процесу термообробка при температурі вище 320 ° С призводить до збільшення частки низькомолекулярних продуктів деструкції гуми і зростання втрат органічних речовин з відпрацьованими повітрям на другій стадії.
Верхні межі температур обробки повітрям визначаються припустимим рівнем виносу органічних сполук з відпрацьованим повітрям, який при 300 ° С не перевищує 1-2 мас.%.
Здійснення процесу при утриманні гумової крихти в вихідної суміші нижче 10% не ефективно з точки зору переробки її великих кількостей, при утриманні крихти більше 40% важко гомогенізувати вихідну суміш і продукт процесу містить підвищену кількість твердого наповнювача гуми, сажі, що ускладнює його безпосереднє використання в як бітумного матеріалу.
Тривалість процесу або його стадій, так само як і витрата повітря, вибираються виходячи з вимог до характеристик одержуваного бітумного продукту. Збільшення тривалості обробки повітрям і його витрати призводять до зростання температури розм'якшення і відповідних змін інших характеристик продукту. Рекомендований витрата повітря може становити від 80 до 300 м 3 / т суміші · год (переважно 200-250 м 3 / т суміші · год).
В якості вихідної сировини використовуються гумова крихта або шматочки гуми, отримані з відпрацьованих автошин після відділення металевого корду, розміром до 10 мм і більше, і важкі нафтові залишки: гудрони, асфальт пропанового деасфальтизації, залишок вісбрекінгу і інші нафтові продукти, що мають високу температуру початку кипіння .
Процес проводиться при атмосферному тиску і масовому відношенні гумова крихта: нафтовий залишок 10: 90-40: 60.
Заявляється спосіб пояснюється наступними прикладами.
Приклад 1. Суміш 71 г гудрону і 36 г гумової крихти обробляють при 260 ° С протягом 1,5 годин повітрям. Витрата повітря 240 л / год · кг.
Отриманий продукт має такі характеристики:
- Температура розм'якшення по "кільцю і кулі" 43 ° С;
- Пенетрація, 10 -1 мм, 104 при 25 ° С і 52 при 0 ° С;
- Відношення значень пенетрації при 25 і 0 ° С становить 2,0;
- Розтяжність (5 см / хв) 23 см при 25 ° С;
- Адгезія до граніту і мармуру 100%.
Зміст нерозчинних у тетрагідрофурані речовин (вичерпна екстракція в апараті Сокслета) 12,6 мас.%.
Конверсія гумової крихти в розчинні продукти 62,6 вагу.%.
Приклад 2. Суміш 73 г гудрону і 36 г гумової крихти нагрівають при перемішуванні до 300 ° С і витримують при цій температурі протягом 30 хвилин, потім обробляють протягом 2,5 годин повітрям при температурі 250-260 ° С. Витрата повітря 240 л / год · кг.
Отриманий продукт має такі характеристики:
- Температура розм'якшення по "кільцю і кулі" 50 ° С;
- Пенетрація, 10 -1 мм, 48 при 25 ° С і 33 при 0 ° С;
- Відношення значень пенетрації при 25 і 0 ° С дорівнює 1,45;
- Розтяжність (5 см / хв) 30 см при 25 ° С;
- Адгезія до граніту і мармуру 100%.
Зміст нерозчинних у тетрагідрофурані речовин (вичерпна екстракція в апараті Сокслета) 12,3 мас.%.
Конверсія гумової крихти в розчинні продукти 62,8 вагу.%.
У прикладах використовували гумову крихту, що не містить металевого корду, розміром 5-10 мм, отриману подрібненням відпрацьованих шин.
Оскільки особливістю пропонованого винаходу є повне розчинення каучукової складової шин, можна очікувати позитивних результатів при використанні більш великої крихти, що є кращим з точки зору економіки.
Вихідний гудрон мав наступні характеристики:
- Температура розм'якшення по "кільцю і кулі" 34 ° С;
- Пенетрація, 10 -1 мм, 177 при 25 ° С і 68 при 0 ° С;
- Відношення значень пенетрації при 25 і 0 ° С дорівнює 2,6;
- Розтяжність (5 см / хв) 65 см при 25 ° С.
Варіюючи умови процесу, перш за все тривалість обробки, можна отримувати бітумні матеріали з різними значеннями температури розм'якшення та інших характеристик, необхідних для їх використання в якості сполучних матеріалів в дорожньому будівництві, при ізоляційних роботах і в інших областях.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб утилізації відпрацьованих шин шляхом термічної обробки та обробки повітрям гумової крихти, отриманої подрібненням шин, в висококиплячих нафтових залишках, що відрізняється тим, що термічну обробку і обробку повітрям проводять спільно в інтервалі температур 250-300 ° С при співвідношенні гумова крихта: нафтовий залишок 10: 90-40: 60.
2. Спосіб утилізації відпрацьованих шин шляхом термічної обробки та обробки повітрям гумової крихти, отриманої подрібненням шин, в висококиплячих нафтових залишках, що відрізняється тим, що процес проводять в дві стадії: перша стадія - термічна обробка при 280-320 ° С, друга стадія - обробка повітрям при 230-270 ° С при співвідношенні гумова крихта: нафтовий залишок 10: 90-40: 60.
Версія для друку
Дата публікації 10.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.