Процесс окисления битумов

Битум представляет собой углеводородный продукт, получаемый в виде остаточного продукта дистилляции в процессе перегонки нефти.

Он имеет высокую температуру кипения и вязкость, растворим в трихлорэтилене. Кроме того, растворимое связующее вещество, отделяемое от природного асфальта посредством экстракции, также является битумом.

Для улучшения свойств битума его иногда подвергают окислению в целях обеспечения его пригодности для определенных вариантов применения. Окисление может быть осуществлено посредством подачи воздуха к битуму. Битум окисляется под действием кислорода, выделяемого в нефтяную фазу из воздуха.

При использовании современных методов подготовки окисленных (продутых или полупродутых) битумов с соответствующими свойствами, воздух, необходимый для процесса окисления, и битумная нефть вступают в контакт в реакторе большого объёма. Это так называемый «флотационный метод с концентрацией в столбе газовых пузырьков». Данный метод имеет следующие недостатки:

— риск с точки зрения безопасности (по причине большого объёма нефти и газа);

— высокое содержание кислорода в остаточном газе;

— недостаточная управляемость реакции;

—  сниженное качество продукта по причине длительного времени выдержки.

Процесс обеспечения контакта между битумом и кислородом был оптимизирован благодаря использованию турбинной мешалки при окислении битума. Турбинная мешалка представляет собой мешалку с крыльчаткой, имеющей зубчатую рабочую пластину. Однако, применение подобной мешалки позволило лишь незначительно улучшить процесс перекачки материала.

В ограничительной части было также указано, что изобретение связано с методом окисления битума воздухом в реакторе большого объема. Целью настоящего изобретения является сокращение времени выдержки при реакции окисления, чтобы, таким образом, избежать снижения качества продукта. Его свойства в холодном состоянии при этом даже улучшаются. Целью является, например, получение битумного продукта, который был бы явным образом пригоден для применения при создании дорожных покрытий в условиях холодного климата (такого как в северных странах), что означает, к примеру, появление требования об отсутствии трещин в сформированном покрытии.

Метод, подразумеваемый настоящим изобретением, отличается, в основном, тем, что окисление осуществляется посредством подачи потока битума или подобного материала и потока воздуха или иного находящегося под давлением газообразного окислителя в реактор, представляющий собой так называемый поворотный механизм; в таковом реакторе контакт между воздухом или иным газообразным окислителем и битумом или подобным материалом оптимизирован за счет создания турбулентного движения смесительными устройствами роторно-статорного типа, производящими усилия сдвига в целях обеспечения надлежащего перемещения.

Факультативные преимущества изобретения отражены в подпунктах формулы.

Контакт между воздухом и битумом в рамках настоящего изобретения обеспечивается за счет высокоскоростного завихрения.

Реактор, применяемый в изобретении, создает турбулентное движение при помощи смесительных устройств роторно-статорного типа, производящих усилия сдвига. Нагнетание битума и воздуха в реактор осуществляется таким образом, чтобы на них воздействовали мощные усилия сдвига и сильное перемешивание при надлежащем рассеивании воздуха. Всё это позволяет существенно оптимизировать контакт. В рамках метода подготовки, рассматриваемого в объёме изобретения, реактор, используемый для оптимизации контакта воздуха и битума (так называемый поворотный механизм) представляет собой силовой гомогенизатор, являющийся смесительным устройством такого типа, в котором смешивание обеспечивается роторно-статорной парой (одной или более; отдельно стоящей или установленными последовательно).