Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО ЦЕМЕНТА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО ЦЕМЕНТА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОГО ЦЕМЕНТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе серного цемента для изготовления строительных материалов и может быть использовано в промышленно-гражданском строительстве. Однородный раствор серы и модификатора обрабатывают вращающимся электромагнитным полем аппарата вихревого слоя В150К-01 при температуре 140-150oС в течение 5 - 20 с. Соотношение компонентов раствора, мас.%: сера 90 - 98; модификатор 2 - 10. В качестве модификатора используют нефтяной остаток, например мазут. Модификатор может быть использован без предварительной обработки или предварительно обработанный вращающимся электромагнитным полем при температуре 300 - 350oС в течение 10 - 60 с. Технический результат - интенсификация процесса получения серного цемента и упрощение технологии его производства. 1 с. и 2 з.п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2154602
Класс(ы) патента: C01B17/00, C04B28/36
Номер заявки: 99100507/03
Дата подачи заявки: 05.01.1999
Дата публикации: 20.08.2000
Заявитель(и): Предприятие "Астраханьгазпром" РАО "Газпром"
Автор(ы): Журавлев А.П.; Щугорев В.Д.; Гераськин В.И.; Коломоец В.Н.; Страхова Н.А.
Патентообладатель(и): Предприятие "Астраханьгазпром" РАО "Газпром"
Описание изобретения: Изобретение относится к области производства композиционных материалов на основе серного цемента для изготовления строительных материалов и может быть использовано в промышленно-гражданском и дорожном строительстве.
Известен способ получения серного цемента (сополимерной или модифицированной серы) ("Серополимерный бетон. Руководство по производству". Институт серы США. 1994 г.) путем химического взаимодействия серы с дициклопентадиеном (ДЦПД), приводящего к образованию сополимерной серы, состоящей из длинных цепочек полисульфидов. Реакция полимеризации серы с ДЦПД происходит при перемешивании серы и модификатора в интервале температур 130-149,5oC в течение 30-40 мин. Такой серый цемент, при горячем смешении с инертными составляющими, не образует серобетон, в котором имеется модифицированная сера. При отвердении образуется прочный серобетон, не реагирующий на изменения температуры и других воздействий окружающей среды.
Недостатками известного способа являются длительность процесса и высокая токсичность ДЦПД. Предельно допустимая концентрация ДЦПД составляет 1 мг/м3 и, кроме того, ДЦПД взрыво-и пожароопасен.
Наиболее близким аналогом к описанному способу (прототипом) является способ получения сополимерной серы (патент Великобритании N 1576515, МПК C 01 В 17/00), где в качестве модификатора используется олефиновый углеводородный полимерный материал, полученный из нефти. Способ заключается в перемешивании серы с химическим модификатором при температуре 130-149,5oC в течение 15-40 мин. Нарушение режима дозирования химического вещества или нагрева реактора и смеси выше 150oC приводит к экзотермической реакции. При этом происходит сильное выделение сероводорода, вспенивание смеси и ухудшение продукта. Особенно актуально вышеописанное в том случае, когда предлагается готовить концентрат, в котором химическое вещество предварительно реагирует с меньшим количеством серы, чем необходимо в готовой смеси. Для повышения огнестойкости серного цемента вводят добавки, например, 1,5,9 циклододекатриена или продукта реакции дифеноксифосфиновой кислоты с серой и метилстиролом.
Недостатками данного способа являются сложность дозирования химических веществ, а также необходимость соблюдения температурного режима, поскольку передозировка добавок или перегрев реактора выше 150oC приводит к экзотермической реакции, что в свою очередь ведет к усиленному образованию и выделению сероводорода, вспениванию смеси и ухудшению качества продукта.
Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса получения серного цемента и упрощение технологии его производства.
Поставленная цель достигается тем, что получение серного цемента осуществляют обработкой однородного раствора серы и модификатора вращающимся электромагнитным полем аппарата вихревого слоя В 150К-01 при температуре 140-150oC в течение 5-20 с. При этом соотношение компонентов раствора следующее, мас.%:
Сера - 90-98
Модификатор - 2 - 10
Химическое взаимодействие серы с модификатором в аппарате вихревого слоя происходит без заметного увеличения теплового эффекта, что значительно упрощает технологию производства серного цемента и не приводит к выбросу вредных веществ, например сероводорода.
В качестве модификатора могут быть использованы нефтяные остатки атмосферной перегонки парафинистых нефтей, а также остаток их вакуумной перегонки с плотностью близкой к 1000 кг/м3, иодным числом 0.7 мг на 100 г КОН, например мазут.
Для повышения иодного числа (т.е. для увеличения содержания олефиновых углеводородов) модификатора перед смешением с серой нефтяной остаток предварительно обрабатывают при температуре 300-350oC в течение 10-60 с вращающимся электромагнитным полем в аппарате вихревого слоя В150К-01. При этом иодное число обработанного мазута увеличивается по сравнению с исходным в 2,5-5 раз.
Использование нефтяного остатка в качестве модификатора обусловлено его химическим взаимодействием с серой, которое выражается в присоединении его к концам полимерной серы, насыщении ее связей, обрыве процесса полимеризации и стабилизации ее в этом состоянии. Такие условия создаются в аппарате вихревого слоя серии В150К-01, в рабочей зоне которого создается мощное вращающееся электромагнитное поле, которое подхватывает помещенные в ней ферромагнитные мелкие стержни (иголки), заставляя их вращаться. В результате взаимодействия поля с иголками генерируется ряд эффектов (магнитострикция, кавитация, электролиз, образование микродуги и др.), которые совместно с ударами иголок интенсифицируют проведение реакции серы с модификатором, разрывая мономолекулярные связи и стимулируя образование серного цемента.
Качество полученного серного цемента оценивали по методике получения полимерной серы Казанского химико-технологического университета, где по разнице содержания общей серы, определяемой сжиганием навески в токе кислорода, и экстрагированной серы, определяемой экстракцией исходной навески гексаном, находили количество полимерной серы, которая и определяла свойства серного цемента.
Пример 1.
Используют газовую серу Астраханского газоконденсатного месторождения, имеющую следующую характеристику:
Содержание серы, мас.% - 99,98
Количество золы, % - 0,02
Плотность, кг/м3 - 1860
Содержание сероводорода, мас.% - 0,001
Применяют модификатор, мазут - остаток атмосферной перегонки стабильного конденсата Астраханского газоконденсатного месторождения, предварительно пропущенный через аппарат вихревого слоя при температуре 300-350oC в течение 10-60 с. Модификатор имеет следующую характеристику:
Плотность, кг/м3 - 899 - 960
Вязкость при 60oC сст - 33,2 - 40,5
Иодное число, мг на 100 г КОН - 1,86 - 3,50
Газовую серу в количестве 1800 г разогревают до температуры 140-150oC, вводят модификатор в количестве 2% от массы серы, разогретый также до 120-150oC, перемешивают в течение 1-2 мин до образования однородного раствора и помещают в капсулу аппарата вихревого слоя на 5 с. Полученный серный цемент разливают в формы и после охлаждения в течение суток анализируют на содержание полимерной серы.
Содержание полимерной серы составляет 15%.
Пример 2.
Условия опыта аналогичны примеру 1. Вводимый модификатор составляет 5% от массы серы. Продолжительность пребывания серы в аппарате составляет 10 с.
Содержание полимерной серы составляет 72%.
Пример 3.
Условия опыта аналогичны примеру 1. Вводимый модификатор составляет 10% от массы серы. Продолжительность пребывания смеси в аппарате составляет 20 с.
Содержание полимерной серы составляет 21%.
Таким образом, введение модификатора в количестве 2-10 мас.% и обработка смеси в аппарате под воздействием переменного электромагнитного поля в течение 5-20 с обеспечивают получение серного цемента с содержанием полимерной серы 15-72%, что является достаточным для получения высококачественных серных бетонов. Полученный серный цемент имеет следующую характеристику:
Содержание полимерной серы, мас.% - 15-72
Плотность, кг/м3 - 1789
Содержание сероводорода, мас.% - Отсутствие
и может без дополнительной переработки применяться в качестве вяжущего при изготовлении серобетонных изделий.
Таким образом, предлагаемый способ получения серного цемента в аппарате вихревого слоя позволяет сократить продолжительность реакции по сравнению с прототипом более чем в 100 раз, что приводит к значительной экономии энергозатрат. Использование в качестве модификатора серы тяжелого остатка, представляющего собой сложную смесь высокомолекулярных соединений, позволяет получать качественный серный цемент без специальных дорогостоящих и дефицитных добавок, что также приводит к значительному удешевлению серного цемента и упрощению технологии его производства.
Формула изобретения: 1. Способ получения серного цемента путем взаимодействия серы и модификатора на основе нефти при температуре 140 - 150oС, отличающийся тем, что на однородный раствор серы и модификатора в течение 5 - 2 с воздействуют вращающимся электромагнитным полем в аппарате вихревого слоя при следующем соотношении, мас.%:
Сера - 90 - 98
Модификатор - 2 - 10
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модификатора используют модифицированный нефтяной остаток, например мазут, предварительно обработанный вращающимся электромагнитным полем.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обработку нефтяного остатка вращающимся электромагнитным полем проводят в течение 10 - 60 с при температуре 300 - 350oС.