Главная -> Словарь

Битумного производства

Регулировать свойства битумов возможно, изменяя дисперсную структуру битума добавками. В результате подбора наилучшего соотношения битум - добавка можно достичь по необходимости улучшения одного или нескольких свойств готового битумного материала. Добавки - модификаторы грубо можно классифицировать как пластифицирующие, структурирующие и комбинированные. Это обусловлено их химической природой и способностью распределяться в битуме. Структурирующие добавки образуют самостоятельную дисперсную фазу, увеличивают температуру размягчения и хрупкости, снижают пенетрацию. Пластифицирующие добавки дополняют дисперсионную среду всей системы, тем самым снижают температуру размягчения и хрупкости, увеличивают пенетрацию. Основные критерии подбора добавки - это хорошая совместимость ее с битумом, высокая температура кипения или приемлемая температура плавления, доступность, дешевизна, нетоксичность, технологичность, возможность улучшать физико-химические и эксплуатационные свойства битума.

Таким образом, важными факторами, определяющими действие излучения, являются толщина слоя битумного материала и среда, в которой он подвергается этому действию. В большинстве случаев такой средой является воздух. Если битумный материал имеет форму тонких листов или слоев и если доза невелика, то основным результатом облучения может быть окислительный распад углеводородной части системы, что выражается в снижении прочности на разрыв или дуктильности битума.

Как правило, срок службы битумных материалов под действием ионизирующего излучения значительно снижается. Степень этого снижения зависит от многих факторов и в частности от природы и мощности источника излучения, а также от продолжительности экспозиции. Мягкое а-излучение, например, проникающее только через тонкий поверхностный слой материала, вызывает при достаточно продолжительной экспозиции существенные, но лишь местные изменения битумного слоя. Однако иногда воздействие излучения на поверхность может оказаться полезным. Тем не менее проникающее излучение высокой энергии типа у-излучения, жесткого может вызвать значительные изменения и разрушение не только на поверхности материала, но и на глубине до 1 м и более. Во всех случаях чем больше продолжительность экспозиции, тем значительнее изменения, вызываемые излучением. Если тонкий слой разрушается под действием а-, или мягкого излучения, то он теряет свои свойства , и его пригодность снижается. Однако если такой слой — только небольшая часть толстого слоя или большой массы материала, ухудшения почти не наблюдается, так как по отношению ко всей массе такое разрушение незначительно и изменение физических свойств всей массы материала практически обнаружить трудно.

Рис. 5.8. Часть крыши с покрытием из светлого битумного материала после трех лет эксплуатации в юго-западной Луизиане .

Свойства наполнителей. Наполнитель должнен обладать следующими основными свойствами: инертностью — он не должен вступать в реакции с битумами и при смешении с ними не должен разрушаться; прочностью — он не должен крошиться или растрескиваться в процессе смешения или эксплуатации; не растворяться в воде; не быть гигроскопичным — вследствие широкого применения битумов в качестве гидроизоляции необходимо, чтобы наполнитель не поглощал воду; не быть прозрачным — это требуется только для наполнителей, используемых в изделиях, которые подвергаются атмосферному воздействию. Использование наполнителей, пропускающих активную часть спектра солнечного излучения, нежелательно, так как это будет способствовать ускоренному фотоокислению битумного материала.

Влияние на прочность и вязкость битумного материала количества эластомера будет изменяться в зависимости от метода и ка-

Каучуки, которые в небольших количествах оказывают заметнее влияние на свойства битумного материала, при более высоких концентрациях обычно несовместимы с ним. Например, натуральный каучук, неопрен и БСК редко можно использовать в концентра-i иях, превышающих 5 или 10%, без желатинизации всей смеси или

выделения" из системы слизистых желеобразных масс каучука, набухшего в битуме. Аналогичные явления может вызвать продолжительное воздействие на смесь высокой температуры. Максимально допустимая концентрация каучука и температура, не вызывающая желатинизации или фазового разделения модифицированного каучуком битума, зависит от типа эластомера и битумного материала. Так, в определенных условиях перегрев некоторых модифицированных битумных материалов может привести к образованию неже-.-атинизированной однородной смеси с пониженной вязкостью, ве-' роятно, потому что каучук растворяется, разрушается или деполи-меризуется, а не структурируется.

Неводные дисперсии. В технологии смешения эластомеров и би-тумов довольно большое значение приобрели неводные латексы или дисперсии. Неводный латекс представляет собой коллоидную суспензию эластомерами органической жидкости, температура кипения которой выше температуры процессов смешения, обработки и укладки битумного материала. Жидкий компонент неводного латекса необязательно растворим в битуме, но остается в готовой смеси или разлагается. Преимущество такого латекса по сравнению с водным в том, что исключается необходимость удаления воды и создается возможность его введения при перемешивании непосредственно в дорожные или разжиженные битумы даже на месте применения, например прямо в гудронатор. Содержание твердых частиц в неводном латексе должно быть высоким, порядка 40% и выше, иначе стоимость используемой жидкости и ее возможное влияние на свойства смеси могут оказаться неприемлемыми .

При исследовании макроструктуры битума установлено, что молекулярный вес асфальтенов равен 1 000—500 000, а диаметр мицелл, определенный при помощи утральцентрифуги и электронного микроскопа, находится в пределах 100—300 А , что эквивалентно молекулярному весу 3,7-103—Ю7. Последнее позволило сформулировать гипотезу о макроструктуре битумного материала, строении агрегатов, ячеек и комплексов мицелл в подтверждение того, что битум представляет собой раствор асфальтенов и смол в ароматических соединениях.

Между температурами отвердевания по Метцгеру и каплеобразования по Уббелоде найдена интересная зависимость, свидетельствующая о том, что по температурным границам каплеобразования и отвердевания можно судить о термосопротивляемости битумного материала. Наибольшей сопротивляемостью обладают асфальты озера Тринидад и нефтяные битумы . Наименьшей сопротивляемостью обладают дегти и пеки . С повышением температуры размягчения битумов, дегтей и пеков одной и той же природы их сопротивляемость изменению температур повышается . Однако с понижением температуры размягчения температура отвердевания понижается.

лнтцческого крекинга на смеси негндроочищенного вакуумного газойля с сернистым мазутом в присутствии активирующей добавки , в которой содержание мазута составляло 13.5%, а количество активирующей добавки варьировалось от 0.3 до 0.9%, покас-олн. что введение мазута не сказалось отрицательно на выход; и качестве продуктов. Применение активирующей добавки в смеси снизило количество кокса с 7.3 до 5.6%, увеличило выход бензина с 44.2 до 45.1% и дизельной фракции с 16.4 до 23.5%. Однако введение добавки не решает проблемы дезактивации катализатора металлами, и переработка такой смеси требует увеличения расхода катализатора в 2-4 раза для поддержания равновесной активности.

сравнение расчетных величин с экспериментальными, полученными для остаточных, окисленных и крекинговых битумов с температурой размягчения 40—100 °С , показывает'возможность использования этого уравнения и для битумов в интервале температур от 0 до 300 °С, охватывающем характерные для битумного производства температуры. При этом нужно учитывать, что в области рабочих температур.расчетные значения теплоемкости превышают экспериментальные на 15—20%.

Основное назначение процесса деасфальтизации гудрона парафинами — получение деасфальтизата, являющегося сырьем для производства масел и установок каталитического крекинга и гидрокрекинга. Остаток деасфальтизации в некоторых случаях соответствует требованиям стандарта на битум, а чаще era используют как компонент сырья битумного производства.

Качество асфальтов, полученных деасфальтизацией гудрона пропаном и н-пентаном, различно. Так, пропановые асфальты менее вязки, чем это требуется для большинства сортов битумов , а бензиновые асфальты — более вязки. Поэтому при использовании в качестве компонентов сырья битумного производства асфальты деасфальтизации пропаном рекомендуется окислять воздухом , а асфальты деасфальтизации бензином смешивать с гудроном .

нефтепереработки в качестве основного вида сырья битумного производства используют гудрон, а основным процессом является окисление. Компонентами сырья могут быть асфальты де-асфальтизации гудрона и экстракты селективной очистки масляных фракций. "Вовлечение этих компонентов в битум отражается на выпуске котельного топлива. В свою очередь, изменение объема выработки и ассортимента котельного топлива влияет на выработку и ассортимент битумной продукции.

До недавнего времени большой объем асфальта деасфаль-тизации гудрона пропаном вовлекался в сырье битумного производства . С повышением требований к температуре размягчения битумов в соответствии с новыми стандартами доля асфальта, используемого в качестве битумного сырья, была снижена для обеспечения температуры размягчения битума с заданной пенетрацией. Большое количество асфальта передано в котельное топливо, что, в свою очередь, предопределяет вовлечение дополнительных количеств легких фракций для обеспечения выпуска топлива прежней марки. Так, при выпуске мазута марки 100 включение в его состав асфальта требует одновременно добавления вакуумного газойля в соотношении примерно 1,0:0,5. При этом, конечно, снижается глубина переработки нефти. Была изучена возможность увеличения доли асфальта в битуме при сохранении качества последнего. Исследования проведены на образцах гудрона , что объясняется пересмотром своих позиций потребителями дорожных битумов. Это обстоятельство, а также зарубежный и отечественный опыт позволяют рассчитывать на увеличение в дальнейшем доли тяжелых компонентов в сырье битумного производства, что даст возможность снизить расход электроэнергии на сжатый воздух и в некоторой степени будет способствовать углублению переработки нефти.

Экстракторы применяют на установках, где компоненты сырья для битумного производства получаются как побочная продукция. Непосредственно на битумных установках с целью производства битумов их не применяют. Подробно экстракторы описаны в литературе, посвященной процессам деасфал-ьтиза-ции остатков перегонки и селективной очистки масляных фракций .

. Интенсификация битумного производства и обеспечение народного хозяйства битумом сдерживаются несовершенством операций отгрузки. Существующие способы отгрузки требуют больших затрат ручного труда и часто предопределяют как низкие технико-экономические показатели битумного производства в целом, так и низкую эффективность при применении.

Горение большинства веществ прекращается при снижении содержания кислорода в окружающей среде до 12—16% , а этилена и бутадиена — 10,0— 10,4% . Исключение составляют вещества, обладающие широкой областью воспламенения, — водород, ацетилен, оксид углерода; для них эта величина не превышает 5%, но в газах битумного .производства они не присутствуют или присутствуют .практически