WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

1 УДК 665.637 ПОЛУЧЕНИЕ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ КОМПАУНДИРОВАНИЕМ ПЕРЕОКИСЛЕННЫХ БИТУМОВ С ГУДРОНОМ Н.Г.Евдокимова, К.В. Кортянович, Б.С. Жирнов, Н.Р. Ханнанов Уфимский государственный нефтяной технический университет Филиал УГНТУ в г. Салавате РБ В настоящее время основная проблема в производстве дорожных битумов это неконтролируемый разброс показателей качества поступающего на переработку сырья, что ведет к получению битумов, неудовлетворяющих требованию ГОСТ. Известно, что небольшие колебания его состава (содержание парафино-нафтеновых и ароматических углеводородов, асфальтенов и других компонентов) оказывает огромное влияние на качество получаемых битумов. Для обеспечения более пластичных свойств, повышения интервала пластичности, температуры размягчения, улучшения адгезионных свойств и устойчивости к старению необходимо, чтобы битум в своем составе имел определенное соотношение дисперсной фазы к дисперсионной среде.

Перерабатываемое сырье на битумной установке г. Салавата (Башкортостан) дает значительное количество смолисто-асфальтеновых веществ и полициклоароматических углеводородов и незначительное количество масляных компонентов. Это связано с тем, что при транспортировке сырья с ОАО Салаватнефтеоргсинтез на битумную установку в него вовлекаются различные кубовые остатки нефтехимических производств, тяжелая смола пиролиза, тяжелый газойль каталитического крекинга и другие. При окислении такого сырья достаточно трудно добиться получения пластичных битумов в сочетании с высокими значениями температуры размягчения и адгезионными свойствами, трудно регулировать параметры процесса окисления в силу изменения качества сырья. Известно, что одним из способов получения качественных битумов является метод компаундирования. Этот метод позволяет создать необходимое соотношение «фаза : среда». Этим обеспечивают_ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru 2 ся необходимые физико-химические свойства битумов, прежде всего пластичность и устойчивость к старению. Другими словами появляется возможность получить битумы соответствующие европейским стандартам. Процесс компаундирования можно осуществлять как на битумной установке, так и на установке компаундирования, а также на месте потребления на асфальтобетонных заводах.

Основная идея исследований заключалась в выборе исходного окисленного битума для компаундирования и вида и количества пластифицирующей добавки, которая является основным источником дисперсионной среды.

Для исследований был взят гудрон смеси башкирских нефтей с температурой размягчения 24,5оС, плотностью при 20оС 980 кг/м3, температурой вспышки 190оС, условной вязкостью при 80оС 14с. Гудрон окисляли на лабораторной установке периодического действия при температуре 240+ 5оС и расходе воздуха 7 л/мин кг до битумов с различной температуры размягчения. Полученные образцы битумов были проанализированы по некоторым показателям качества. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные свойства окисленных битумов и некоторые параметры процесса окисления № Время Температура, оС Пенетрация, х0,1 мм Индекс Выход окисления, размягчения хрупкости при 25оС при 0оС пенет- отдува, ч рации % масс.

1 6,9 49 -17,5 49 28 0,58 5,2 8,4 61 -15,5 33 21 0,66 8,3 9,4 71 -11,0 20 10 0,5 10,4 11,0 82 -8,5 26 12 0,46 10,5 11,9 90 -2,0 12 13 1,02 8,6 12,2 100 8,0 18 16 0,88 10,7 14,5 112 10,0 8 10 1,25 10,_ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru Результаты таблицы 1 позволяют сделать вывод, что при окислении были получены битумы с различной степенью коллоидности. Увеличение индекса пенетрации говорит об увеличении доли смолисто-асфальтеновых веществ в битуме и снижении адгезионных и низкотемпературных свойств.

Следующим этапом работы было исследование возможности получения дорожных битумов методом компаундирования окисленных битумов с различной температурой размягчения с пластифицирующими добавками. В качестве добавок были выбраны гудроны установок АВТ различной температуры размягчения и вязкости. Гудрон-1 имел температуру размягчения 25оС, условную вязкость 14 с, гудрон-2 – температуру размягчения 29оС, условную вязкость 18 с. Гудрон является наиболее оптимальной добавкой, т.к. хорошо смешивается с окисленным битумов, близок к битуму по поверхностному натяжению, является поставщиком масляных компонентов, которые будут определять пластичные и низкотемпературные свойства, недефицитен, дешевый, содержит нативные асфальтены, которые в меньшей мере способствуют старению битума при эксплуатации. Компаундирование вели при температуре 130оС в течение 20 мин до температуры размягчения полученного компаунда 47-49оС.

В результате исследований были проанализированы зависимости изменения температуры размягчения компаунда от содержания гудронов в окисленных битумах. Было установлено, что гудрон-1 более интенсивно снижает температуру размягчения, и для получения битума с заданной температурой размягчения его необходимое количество меньше по сравнению с гудроном2. Для более глубокоокисленного битума с температурой размягчения 100 и 110оС необходимо значительное увеличение добавки. На основании экспериментальных данных построили линии корреляции температуры размягчения по методу КиШ от содержания гудронов, и нашли уравнения их регрессии. На рисунке 1 представлена зависимость температуры размягчения компаунда от содержания гудронов в переокисленном битуме с температурой размягчения 60оС. Подобные зависимости были исследованы для остальных _ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru исходных переокисленных битумов. С помощью полученных уравнений определили необходимое содержание гудрона 1 и 2 в исходных битумах с целью получения битума с температурой размягчения 49оС. Во всех полученных уравнениях регрессии коэффициент детерминации R2>0,8, то есть их можно читать достоверными.

y2 = -0,5909x + 60,R2 = 0,y1 = -0,7933x + 59,R2 = 0,0 5 10 15 20 25 Содержание гудрона, % масс.

Гудрон I Гудрон II Рисунок 1. Зависимость температуры размягчения компаундированного битума от содержания гудронов в битуме с температурой размягчения 60оС.

Полученные образцы компаундированных битумов были проанализированы по основным показателям качества на дорожные битумов, результаты представлены в таблицах 2 и 3. Анализ таблиц 2 и 3 показывает возможность получения дорожных битумов марок БНД 90/130 и БНД 60/90 с повышенной температурой размягчения, улучшенными адгезионными свойствами и более стабильных в процессе старения.

Результаты исследований были использованы для определения зависимости процентного содержания гудронов (1 и 2) от температуры размягчения исходного окисленного битума с целью получения дорожного битума с температурой размягчения 48-49оС. На рисунке 2 представлены зависимости содержания гудронов от температуры размягчения исходных переокисленных битумов для получения дорожного битума с температурой размягчения 49оС.

_ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru С Температура размягчения по КиШ, Таблица 2 - Основные физико-химические свойства компаундированных битумов, полученных на основе гудрона-Температура Концен- Температура, оС Пенетрация,х0,1мм Потеря Изменение размягчения трация массы температуры Адгезия, исходного гудро- размяг- хрупкости при 25оС при 0оС после размягчения № битума,оС на-1, чения прогрева, после про- образца %мас. % масс. грева, оС 49 0 49 -17,5 49 28 2,6 5,0 61 23,0 49 -19,0 70 45 3,0 4,0 71 33,3 49 -19,5 72 48 4,7 4,5 82 48,0 49 -19,0 82 54 4,0 3,0 90 52,0 48 -16,0 103 55 0,7 2,5 100 61,7 48 -18,0 78 48 4,0 3,5 112 70,0 48 -16,5 73 42 2,0 3,5 Таблица 3 - Основные физико-химические свойства компаундированных битумов при использовании гудрона-Температура Концен- Температура, оС Пенетрация,х0,1мм Потеря Изменение размягчения трация массы температуры Адгезия, исходного гудро- размяг- хрупкости при 25оС при 0оС после размягчения № битума,оС на-2, чения прогрева, после про- образца %мас. % масс. грева, оС 49 0 49 -17,5 49 28 2,6 5,0 61 30,0 49 -16,0 60 22 2,3 3,5 71 35,0 49 -19,5 80 31 4,7 4,0 82 65,5 49 -18,0 91 44 2,7 2,5 90 69,6 49 -17,0 87 58 3,3 3,0 100 85,0 49 -18,0 92 45 4,0 3,5 112 46,8 49 -16,5 65 32 3,3 3,0 Получены уравнения регрессии, которые позволяют по исходной температуре размягчения битума (у) определить необходимее содержание гудрона (х) для получения битума с температурой размягчения 49оС:

_ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru для гудрона I y = 1,0911·x + 40,621, откуда y - 40,x =, % масс.

1,для гудрона I y = 0,8527x + 41,972, откуда y - 41,x =, % масс.

0,y1 = 1,0911x + 40,R2 = 0,y2 = 0,8527x + 41,R2 = 0,0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,Содержание гудрона, % масс.

Гудрон I Гудрон II Рисунок 2. Зависимость содержания гудронов от температуры размягчения переокисленного битума для получения дорожного битума с температурой размягчения 49оС.

Таким образом, с целью получения дорожных битумов марок БНД 90/130 и БНД 60/90 можно использовать метод компаундирования переокисленного битума с температурами размягчения 82, 90, 100оС с гудронами различной вязкости. При сохранении производственной мощности установки по окисленному битуму и с учетом производства дорожного битума марки БНД 90/130 методом компаундирования в объеме 54% масс. от общего объема битума экономические расчеты показали: увеличение производительности установки на 26 %, увеличение стоимости основных фондов на реконструкцию на 0,74%, снижение себестоимости продукции на 9,2 %.

_ © Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru битума по КиШ, С Температура размягчения переокисленного




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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.