WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

БУДНИК ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА

СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ

НЕФТЯНЫХ БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ

Специальность 05.17.07 –

«Химия и технология топлив и специальных продуктов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

УФА - 2009

Работа выполнена на кафедре химико-технологических процессов филиала Уфимского государственного нефтяного технического университета в г. Салавате.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор

Жирнов Борис Семёнович.

доктор химических наук, профессор

Доломатов Михаил Юрьевич;

кандидат технических наук, доцент

Азнабаев Шаукат Талгатович.

ГУП «Институт нефтехимпереработки» Республики Башкортостан.

Защита состоится «24» июня 2009 года в 14-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.03 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «23» мая 2009 года.

Ученый секретарь совета Абдульминев К.Г.

Актуальность работы

Дорожное строительство является одной из самых востребованных отраслей народного хозяйства России. Ежегодно для строительства новых и ремонта существующих покрытий дорог потребляется огромный объём материалов, ведущее место среди которых занимают асфальтобетоны с использованием битумных вяжущих. Возросший поток автомобилей значительно увеличил нагрузку на дорожные покрытия, а следовательно, породил новый ряд проблем.

В настоящее время, особенно за рубежом, наблюдается тенденция перехода на относительно новый способ создания дорожных покрытий с применением битумных эмульсий.

Поиск доступных способов получения и составов битумных эмульсий является весьма актуальным вопросом на данный момент. Зарубежный опыт показывает, что применение холодных технологий с использованием эмульсий в дорожном строительстве обеспечивает экономию битума на 30% и снижает энергозатраты почти в 1,5 раза.

Цель работы разработка составов битумных эмульсий на основе дорожных битумов марки БНД 60/90 с использованием доступных компонентов (эмульгаторов, модификаторов), а также наиболее приемлемых способов эмульгирования битума и приготовления эмульсионно-минеральных смесей c улучшенными показателями качества.

Задачи исследования

1 Поиск доступных компонентов битумных эмульсий, способов эмульгирования, их сравнение и разработка методов анализа полученных образцов битумных эмульсий.

2 Исследование влияния компонентного состава анионных и катионных битумных эмульсий на их свойства, разработка способов модификации битумных эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей на их основе.

3 Изучение возможности утилизации серы в процессах производства битумных эмульсий и эмульсионно-минеральных смесей.

Научная новизна

1 Установлено необходимое соотношение анионной и катионной эмульсий при их комбинировании в процессе устройства дорожного покрытия для обеспечения требуемой адгезии вяжущего к минеральному материалу, что позволяет значительно сократить расход эмульсии катионного типа с использованием дорогостоящего эмульгатора.

2 Выявлено положительное влияние добавки диэтаноламина в битум на дисперсность битумных эмульсий, а также на их устойчивость при хранении.

3 Показана возможность утилизации серы в процессе производства битумных эмульсий. Определено допустимое содержание серы в битумной эмульсии.

Практическая значимость

1 Разработанный модернизированный способ эмульгирования битума при помощи дезинтегратора и специального устройства на выходе из аппарата позволяет сократить в 2 раза время эмульгирования битума.

2 Комбинирование битумных эмульсий катионного и анионного типов в соотношении 2:3 по предложенной технологии позволяет добиться высокого показателя адгезии вяжущего к минеральным материалам и снизить затраты катионной битумной эмульсии на 60%.

3 Предложенный способ модификации битума диэтаноламином (до 2% на исходный битум) позволяет увеличить срок хранения эмульсии в 2-3 раза.

4 Разработан метод анализа, позволяющий отслеживать кинетику расслоения битумной эмульсии в процессе хранения.

5 Разработанный способ утилизации серы (добавление до 3% масс. на битумную эмульсию) позволяет снизить себестоимость эмульсий на 4-5%.

Апробация работы

Результаты исследований по теме диссертации были представлены на межвузовской научно-технической конференции «Наука. Технология. Производство» (Уфа, 2005); III Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» (Самара, 25-26 октября, 2005); Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2007» (Уфа, 2007); III Всероссийской научно-производственной конференция по проблемам производства и применения битумных материалов (Пермь, 2007); Международной научной конференции «Нефтепереработка – 2008», посвященной 60-летию кафедры тнг угнту (Уфа, 2008).

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка из 126 наименований. Работа изложена на 135 страницах машинописного текста и включает 54 рисунка и 46 таблиц.

Публикации

Содержание диссертации изложено в 15 научных публикациях, включая 2 статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показаны актуальность проблемы, практическая значимость, определены цель работы, задачи и пути их решения.

В первой главе представлен обзор литературы по дорожным покрытиям, рассмотрены состав, структура, основные свойства и преимущества битумных эмульсий, свойства компонентов входящих в их состав, а также их влияние на свойства получаемых эмульсий. Рассмотрены существующие методы эмульгирования, составы битумных эмульсий и способы их применения, в частности по технологии ”холодного ресайклинга”.

Во второй главе описаны объекты и методы исследования битумных эмульсий анионного и катионного типов. Обоснован выбор необходимых компонентов образцов и модифицирующих добавок. Рассмотрены способы и методы их внесения в битумную эмульсию (БЭ).

Выбор компонентов входящих в состав битумных эмульсий в первую очередь был основан на их доступности. В качестве основного вяжущего использовались нефтяные окисленные дорожные битумы производства
ООО «Битум» и ОАО «Салаватнефтеоргсинтез». Их основные характеристики представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика использованных битумов

Свойство

Производитель

ООО Битум

ОАО СНОС

Температура размягчения, оС

40,5

47,8

Пенетрация (25 оС), 0,1 мм

87

80

Обычная вода содержит механические примеси, а также обладает повышенной жёсткостью, что может привести к распаду эмульсии. Жёсткость используемой воды не должна превышать 6 мг-экв/л. Для приготовления опытных образцов использовалась дистиллированная вода.

В качестве эмульгатора использовались поверхностно-активные вещества: БП-3М – производитель ГУП «ИНХП РБ», г. Уфа, ТУ 02570001-00151822-93,
ОП-7, ОП-10, ОП-12; «Синтерол» – продукт Опытного завода
ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», выпускается по ТУ2484-088-05766575-200. Основные физико-химические свойства эмульгаторов приведены в таблицах 2, 3.

Таблица 2 – Основные физико-химические свойства эмульгаторо в

Наименование показателя

ОП-7

ОП-10

ОП-12

Синтерол

Внешний вид

Маслоподобная жидкость или паста от светло-желтого до светло-коричневого цвета

Вязкая белая жидкость

Внешний вид водного раствора концентрации 10 г/л

Слегка мутная жидкость

Прозрачная жидкость

Мутная жидкость

Прозрач-ная жидкость

Массовая доля основного вещества, %, не менее

88

80

85

66-78

Массовая доля воды, %, не более

0,3

0,3

0,2

2,5

Водородный показатель водного раствора концентрации 10 г/л

6 - 8

6 - 8

6 - 8

7,0 - 8,5

Поверхностное натяжение раствора концентрации 5 г/л, нм, не более

35,1

37,1

42,2

31,6

Для активации эмульгатора и перевода его в состояние соли применялись водные растворы кислоты НС1 (35%) и щёлочи NaOH (24%).

Для модификации свойств битумных эмульсий были использованы различные вещества. В качестве растворителя дисперсной фазы и для обработки минерального материала применялась фракция гидроочищенного дизельного топлива зимней марки с температурой кипения от 220 до 350 оС, с относительной плотностью =0,815 и вакуумный газойль. Также была изучена модификация исходного битума различными аминами и гликолями (ДЭА, ТЭА, ДЭГ, ТЭГ) с целью повышения адгезии и дисперсности образцов.

Таблица 3 – Физико-химические свойства БП-3М

Наименование показателя

Значение

1 Внешний вид

Однородная масса от жёлтого до коричневого цвета

2 Температура вспышки в открытом тигле, оС, не менее

165

3 Температура каплепадения, оС, не выше

75

4 Сцепление битума, содержащего 1% присадки с песком

Выдерживает по контрольному образцу №1

Для исследования адгезионных свойств полученных образцов использовались следующие минеральные материалы: песок, гранит, мрамор.

Также во второй главе были рассмотрены методы анализа основных свойств битумных эмульсий, таких как адгезия, вязкость, показатель расслоения и класс битумной эмульсии.

Для оценки адгезии в данной работе применялись визуальный и количественный метод ( ГОСТ 11508-74, ГОСТ Р 52128-2003).

Главным эксплуатационным свойством битумных эмульсий является их способность с установленной скоростью достаточно полно выделять битум в виде плёнки после их распределения на поверхности. По скорости распада при взаимодействии с каменным материалом обычно различают три класса эмульсий: быстро-, средне- и медленнораспадающиеся. В данной работе класс получаемых образцов БЭ определялся в соответствии с ГОСТ 18659-73.

Вязкость БЭ имеет немаловажное значение. Она влияет на способность БЭ растекаться по поверхности минерального наполнителя, проникать в мелкие щели и трещины. Вязкость влияет на скорость распада эмульсии в процессе её применения. Для характеристики вязкости БЭ используют относительную величину, определённую с помощью специальных вискозиметров в соответствии с ГОСТ 18659-81.

Определение устойчивости полученных образцов БЭ в работе производилось двумя способами. Первый способ заключался в определении количества дней, при которых эмульсия сохраняла неизменными свои исходные свойства. Второй способ (количественный) заключался в отслеживании кинетики расслоения.

Разработан метод количественного определения интенсивности расслоения эмульсии. Проба битумной эмульсии помещалась в стандартную химическую пробирку таким образом, чтобы высота слоя БЭ составляла 8-10 см; далее каждые сутки производился замер общей высоты слоя эмульсии и слоя отделившейся водной фазы и рассчитывалась его объёмная доля.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»