Экспертиза битума

Способы получения нефтяных битумов

Существует несколько способов, по которым производят битумы:

• С помощью концентрирования нефтяных остатков их вакуумной перегонкой под воздействием водяного пара либо инертного газа;
• С окислением нефтяных остатков кислородом при высокой температуре;
• Посредством перемешивания остатков нефти с остаточными продуктами и дистиллятом;
• В сочетании нескольких перечисленных способов.

Лучшим сырьем для изготовления считаются остатки переработки тяжелой нефти - асфальты, крекинг-остатки, гудроны и пр. Лучшие битумы получаются при низком содержании парафинов (парафины препятствуют сцеплению с минералами) и при высоком содержании смолисто-асфальтеновых компонентов. При этом для производства нефть должна быть хорошо обессоленной.

Где применяются остаточные продукты?

На Западе широко используются битумы, произведенные на основе остатков. Франция, к примеру, их имеет 85 процентов. Такие материалы отличаются повышенной прочностью, плотностью, способностью сопротивляться разрывам, устойчивостью к изменениям температуры. Не все типы нефти идут на их производство, а только те из них, которые имеют меньше парафинов.

Большая потребность народного хозяйства в битумах диктует необходимость производить их из тяжелой высокосмолистой нефти. Деасфальтизацией гудрона получают осажденный битум, для чего в США и других странах используют специальные установки. При этом чаще на производство идут малопригодные для основного битумного производства парафиновые нефти.

В на всей территории бывшего Советского Союза, нет ни единой установки для деасфальтизации, которая бы работала непосредственно на производстве этой продукции. Установки, которые имеются, нацелены на выпуск остаточного масла. А качество асфальта при этом не регламентируется и не подлежит реальному контролю.

Вместе с тем и использование за рубежом тяжелых сортов нефти не всегда дает качественную перегонку и качество. Поэтому процессом окисления повышают показатели вязкости и чувствительности к температурам. И развитие окисления для промышленного производства представляется хорошим подспорьем при использовании вторичного применения остатков нефти в развитии вторичных процессов переработки.

Окисление под давлением

Окисление проходит активнее при повышении давления в зоне окисления. При этом сырье с невысоким количеством масел дает битумы с высокой растяжимостью, и интервалами пластичности, а также пенетрации. С повышением расхода воздуха интенсивность процесса также повышается и повышается теплостойкость конечного битумного продукта. Остаточные фракции обычно окисляют в кубе - этот способ применяют за рубежом, на старых установках и в производстве малотоннажных типов битума.

Использование колонных аппаратов на непрерывно работающих битумных установках

В последнее время активно применяются битумные полые колонны для производства. Присутствие нескольких колонн делает производство более гибким, что немаловажно с учетом сезонных колебаний битума. Этот метод дает возможность стабилизировать тепловой режим окисления посредством изменения температуры поступающего в колонны сырья и применения компрессоров. Примером качественного и эффективного применения такого метода можно назвать австрийскую компанию с ее технологией «Пернер». Эта технология отличается наличием в колонне внутреннего стакана.

Метод компаундирования

Его применяют при работе с битумной смесью. Он заменяет собой метод окисления и за рубежом применяется довольно активно при производстве строительных битумов. Такие битумы можно получать разными способами, чтобы выбрать предпочтительный, необходимо проведение специальных исследований с учетом особенностей перерабатываемого сырья, условий конкретного НПЗ. Если говорить коротко, то можно выделить главное:

• самое перспективное производство битумов - на аппаратах колонного типа;
• работы по исследованию такого окисления проводятся постоянно;
• битумы не окисленные имеют высокий уровень адгезии, растяжимости, высокой устойчивости к старению против битумов окисленного типа;

В СНГ развито производство переокисленных битумов с дальнейшим процессом компаундирования утяжеленным гудроном.

Требования к качеству битумов

Дорожные битумы используются в условиях повышенной нагрузки, поэтому и требования к их качеству предъявляются повышенные. Есть определенный перечень качеств, которыми могут обладать битумы для использования в дорожных условиях:

• теплостойкость - эти материалы должны выдерживать повышенные температуры, поэтому теплостойкость - одно из первых требований;
• морозостойкость - даже при отрицательных температурах битумы на дорогах должны сохранять положенную им эластичность;
• способность к сцеплению с минеральными материалами - сцепление должно обеспечиваться одинаково хорошо как с сухой, так и с влажной поверхностью;
• сохранение вязкости и прочности в течение длительного времени;
• хорошую сопротивляемость сжатию и ударам, которые неизбежны при интенсивном движении на дорогах.

От дорожных битумов отличаются строительные битумы, которые могут быть менее гибкими, но при этом должны иметь не меньшую прочность и износостойкость.

Общие характеристики всех типов битумов, которые делают их пригодными к применению в разных отраслях народного хозяйства:

• сохранение изначальной пластичности при колебаниях температуры;
• высокая степень вязкости и способность цементировать;
• долговечность и стабильность;
• способность переносить повышенные температуры;
• повышенный уровень упругости материала, который позволяет битуму сохранять пластичность даже в условиях отрицательных температур.

На свойства битумов влияет их состав, точнее, соотношение в материале смол, масел, асфальтенов, а также отсутствие парафинов либо их содержание в малом количестве. Все эти вещества содержатся в исходном продукте - нефти. Таким образом, от качества нефти зависит и качество конечного продукта. Кроме того, на качество влияет также процесс окисления со структурированием.

Какие эксплуатационные качества определяют качество битумов?

Качество битумов зависит от их технических и физико-технических свойств, тепловых и диэлектрических характеристик, оптических свойств и отношению их к воде и растворителям.

Среди немаловажных характеристик - показатели потери массы битума при нагреве, а также показатели адгезии и когезии битума. Сегодня весь мир нуждается в качественных битумах, которые могут противостоять увеличившимся нагрузкам на дорожное полотно. Поэтому во многих странах ведутся разработки новых вяжущих добавок синтетических материалов, которые помогут сохранить и увеличить сроки эксплуатации дорожного покрытия.

Становится очевидным, что добиться хороших результатов эксплуатации дорог можно, если использовать битум с широким интервалом пластичности, то есть такой, который имеет меньшую хрупкость на морозе и большую температуру, при которой происходит размягчение. Дорожные битумы выполняют не просто связующую роль, но и роль гидроизоляционную, связывая минеральные вещества наполнителя. Поэтому существует понятие «идеальный битум», которое собрало в себе все существующие положительные характеристики битумов. Такой битум обладает:

• высокой адгезией к минеральному наполнителю и совместимостью к нему;
• определенной температурой хрупкости, размягчения и стеклования;
• прочностью и эластичностью.

В последнее время наметилась тенденция к унификации всех битумов, производимых в Европе, под единый стандарт. Такое задание получено Европейской организацией стандартизации ор Евросоюза. Смысл их в том, чтобы все национальные стандарты привести к единому подобию норм, которые будут одинаковы для всех стан, имеющих ныне собственные стандарты, но с учетом климата и особенностей дорожного использования в каждой отдельной стране.

И хотя СНГ еще не имеет утвержденных Европой новых общеевропейских нормативов, важно знать, что производители битумов, которые планируют поставлять их на рынок ЕС, будут производить испытания по условиям, принятым в Европе.

Производство нефтяных Битумов

Увеличившийся поток машин, возросшие нагрузки на дорожное полотно заставляют производителей битума думать об улучшении его эксплуатационных характеристик. Сегодня вместо заявляемых 15-20 лет, которые должна служить дорога с асфальтовым покрытием, на деле она служит от силы лет пять-двенадцать.

Сделать качественный и своевременный ремонт дорог становится проблематично в первую очередь из-за нехватки сырья и материалов. По анализу потребности строительных организаций, она удовлетворяется менее чем наполовину. А так как в битумно-минеральных композициях для дорожного ремонта битум занимает 5-9 процентов, не считая наполнителя, становится очевидным, что качество дорожного ремонта в огромной степени зависит от его качества как связующего элемента с минеральными наполнителями. Поэтому вопрос о качестве битума является важнейшим для решения всей проблемы сбережения ресурсов.

И тут о причинах такого плохого качества продукта мнения дорожников и производителей битума расходятся. Первые считают это следствием плохой схватываемости его с минеральными материалами, а вторые - нарушением правил транспортировки и технологии укладки. При этом наш продукт, проданный в европейские страны, показывает хорошие результаты.