191182. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ásványolaj és petrolkémiai eredetű bitumenes útépítési kötőanyag előállítására
1 191 182 2 A találmány ásványolaj-, és petrolkémiai eredetű útépítési kötőanyagoknak pirolízis nehézgyantából, ásványolajfeldolgozási maradékból és maradványolaj extraktból történő előállítására vonatkozik. Az útépítésben használatos bitumeneket a nyersolajlepárlás vákumdesztillációs maradékából desztillációs vagy oxidációs eljárással állítják elő (dr. Csikós R. — dr. Mózes Gy. — Zakar P.: A fúvatott bitumen, Műszaki Könyvkiadó Budapest 1965 ; Kádár L. - Mózes Gy. - Kristóf M. - Csikós R.; MÁFKI Közlemények 9. 171. 1967.; Finasin V. N. — GUN — R. B.: Útépítő bitumenek előállítása romaskinói gudronból, Kőolaj és Földgáz 9. (109) 5. sz. 1976; Zakar P.: Útépítő bitumenek előállítási kérdései a szovjet romaskinói nyersolajból, Mélyépítéstudományi Szemle 18. 363. 1958.). Az ipari gyakorlatban az előállítást gyakran úgy végzik, hogy a vákmndesztillációs maradék egy hányadát magas lágyuláspontig oxidálják, majd ebből a magas lágyuláspontú oxidált bitumenből és az alacsony lágyuláspontú vákumdesztillációs maradékból megfelelő arányban történő elegyítéssel a kívánt lágyuláspontot beállítják. Gyakran előfordul, hogy a bitumenhez egyéb anyagokat is kevernek oxidáció előtt (például a kenőolajfinomítás során képződő extraktumokat), illetve oxidáció után (például propános aszfalténmentesítés során kapott bitumeneket). Az eljárás hátránya, hogy az útépítési kötőanyagokra vonatkozó szabványelőírások (aszfaltén, töréspont, tapadás) nehezen biztosíthatók, különösen akkor, ha paraffinosabb jellegű romaskinói kőolajat dolgoznak fel. Kutatásaink során felismertük, hogy abban az esetben, ha 5-98 tömeg % vákuumdesztíllációs maradékot, illetve bitument 95-2 tömeg % a pirolízisolajból termooxidációva! előállított pirolízis nehézgyantával keverünk össze 20-200, célszerűen 50-80 °C-kal a magasabb lágyuláspontú komponens lágyulási hőmérséklete felett, akkor jó tapadóképességü (J-70/ 1969. MÁFKI kutatási jelentés), kedvező aszfalténtartalmú és mély töréspontú termoplasztikus anyagot kapunk. (Ilyen termoplasztikus anyag előállítására vonatkozik a 2251-1875/82. számú magyar szabadalmi bejelentés). A fenti módon előállított jó tapadóképességü, kedvező aszfalténtartalmú termoplasztikus anyag útépítési kötőanyagként nem alkalmas a kedvezőtlen plasztikus hőfoktávolság miatt. (A lágyuláspont és a Fraas töréspont hőmérséklet különbsége). Kutatómunkánk során felismertük, hogy amennyiben a fent említett módon előállított termoplasztikus anyaghoz 20 - 40 tömeg % kenőolaj oldószeres finomítása során kapott extraktot, célszerűen maradványolaj extraktot adagolunk, akkor olyan anyagrendszert kapunk, amely megtartja jó tapadóképességét, nagy aszfalténtartalmát cs széles plasztikus hőfokközzel rendelkezik. Felismertük továbbá, hogy az egyes komponensek arányának megfelelő módon való változtatásával útépítés céljára alkalmas kötőanyag állítható elő. Megállapítottuk, azt, hogy az összetétel változtatásával a kapott termék lágyuláspontja és a bitumenszabványban rögzített jellemzői viszonylag széles határok között változnak, például a lágyuláspont 40 °C- tól 70 °C-ig terjed. Az útépítési kötőanyag előállítása oly módon történik, hogy a fent ismertetett módon előállitott termoplasztikus anyaghoz eljárásunk szerint 5-30 tömeg 96 extraktot adunk az ossz anyagmennyiségre vonatkoztatva és az elegyet 150— 180, célszerűen 180 °C-on 1 óra hosszat homogenizáljuk. A találmány szerinti eljárásban célszerűen úgy járunk el, hogy első lépésben termoplasztikus anyagot állítunk elő-, amely 2-95 tömeg % a pirolízisolaj stabilizációjával előállított pirolízisnehézgyantát, és 98 — 5 tömeg % kőolajfeldolgozás során kapott vákuumdesztillációs maradékok illetve belőle előállított bitument vagy vákumdesztillációs maradék és bitumen 5-10:1 arányú elegyét tartalmazza. Második lépésként 95-70 súlyrész termoplasztikus anyagot elegyítünk 5 — 30 súlyrész cxtrakttal az első komponens lágyulásponlja felett 20 ~ 200'C-kal magosabb hőmérsékleten, célszerűen !80°C-on. A felhasznált extrakt a kőolajfeldolgozás során keletkező olajpárlatok extrakciós finomításakor keletkező tetszés szerinti — célszerűen mara3ványolaj extrakt. Ismeretes, hogy abban az esetben, ha a bitumen sok paraffinos jellegű komponenst tartalmaz, akkor ezek lecsökkentik az aromás jellegű szénhidrogének oldóképességét, ilymódon egy közbülső fázist alkotnak, amely nehezen tudja stabilizálni az aszfalténes részeket. Ennek következtében az aromás és paraffinos jellegű anyagok közti átmenet kevésbé folyamatos, így merevebb szerkezet alakul ki. Ugyancsak merevebb, kevésbé plasztikus a bitumen, ha túl magas az aszfalténtartalma, mivel ezek a bitumenek csak kevés - micellákban nem orientált - olajos-gyantás részt tartalmaznak. Közismert továbbá az is, hogy a nagy gyantatartalmú bitumenek nagyon hőérzékenyek, viszont jó fapadóképességgel rendelkeznek. A bitumen egy széles molekulasúly-sávba tartozó szénhidrogének alkotta kolloid rendszernek tekinthető, ahol a kis moíekulasúlyú szénhidrogének olajos természetűek, a közepes molekulasúlyú molekulák rugalmas gyantás anyagok, míg a nagy molekulasúlyúak por jellegű szilárd anyagokat képeznek. A bitumen kolloid rendszerében az itt említett 3 fázis önállóan nincs jelen. A bitumen kolloid állapotából következik, hogy valamennyi fázis molekuláinak kombinációjával bizonyos molekulacsoportosulások — micellák- képződnek és ennek során a nagy molekulák adszorpciós módon magukhoz kötik a főként közepes molekulasúlyú mulekulákat. Ennek megfelelően a legerősebben asszociált micellamagoktól a leggyengébben orientált olajos fázisig határfelület nélküli folytonos átmenet van. A jó minőségű bitumenhez megfelelően nagy aszfalténtartalom szükséges, ez azonban önmagában nem elégséges. Ezt igazolja az a tény is, hogy a bitumen és pirolízis nehézgyanta elegyítésével előállított termoplasztikus anyag nagy aszfalténtartalmú,-ennek-ellenére önmagában bitumenként nem használható. A bitumen kolloid szerkezetéből következően a különböző alkotóknak olyan arányban és minőségben kell jelen lenniük, hogy az optimális kolloid szerkezet kialakulhasson. Az általunk harmadik komponensként alkalmazott, kenőolajfinomitás során kapott extrakt átmeneti g 1C 1C 20 20. 30 30 40 45 50 55 60 65 2
