Експертиза бітуму

Способи отримання нафтових бітумів

Існує кілька способів, за якими проводять бітуми:

• За допомогою концентрування нафтових залишків їх вакуумної перегонкою під впливом водяної пари або інертного газу;
• З окисленням нафтових залишків киснем при високій температурі;
• За допомогою перемішування залишків нафти із залишковими продуктами і дистилятом;
• У поєднанні декількох перерахованих способів.

Кращим сировиною для виготовлення вважаються залишки переробки важкої нафти - асфальти, крекінг-залишки, гудрони та ін. Кращі бітуми виходять при низькому вмісті парафінів (парафіни перешкоджають зчепленню з мінералами) і при високому вмісті смолисто-асфальтенових компонентів. При цьому для виробництва нафту повинна бути добре знесоленої.

Де застосовуються залишкові продукти?

На Заході широко використовуються бітуми, вироблені на основі залишків. Франція, наприклад, їх має 85 відсотків. Такі матеріали відрізняються підвищеною міцністю, щільністю, здатністю чинити опір розривів, стійкістю до змін температури. Не всі типи нафти йдуть на їх виробництво, а тільки ті з них, які мають менше парафінів.

Велика потреба народного господарства в бітумах диктує необхідність виробляти їх з важкої високосмолістой нафти. Деасфальтизації гудрону отримують обложений бітум, для чого в США та інших країнах використовують спеціальні установки. При цьому частіше на виробництво йдуть малопридатні для основного бітумного виробництва парафінові нафти.

В на всій території колишнього Радянського Союзу, немає жодної установки для деасфальтизації, яка б працювала безпосередньо на виробництві цієї продукції. Установки, які є, націлені на випуск залишкового масла. А якість асфальту при цьому не регламентується і не підлягає реальному контролю.

Разом з тим і використання за кордоном важких сортів нафти не завжди дає якісну перегонку і якість. Тому процесом окислення підвищують показники в'язкості і чутливості до температур. І розвиток окислення для промислового виробництва представляється гарною підмогою при використанні вторинного використання відходів нафти в розвитку вторинних процесів переробки.

Окислення під тиском

Окислення проходить активніше при підвищенні тиску в зоні окислення. При цьому сировину з невисоким кількістю масел дає бітуми з високою розтяжністю, і інтервалами пластичності, а також пенетрации. З підвищенням витрати повітря інтенсивність процесу також підвищується і підвищується теплостійкість кінцевого бітумного продукту. Залишкові фракції зазвичай окислюють в кубі - цей спосіб застосовують за кордоном, на старих установках і в виробництві малотоннажних типів бітуму.

Використання колонних апаратів на безперервно працюючих бітумних установках

Останнім часом активно застосовуються бітумні порожнисті колони для виробництва. Присутність декількох колон робить виробництво більш гнучким, що важливо з урахуванням сезонних коливань бітуму. Цей метод дає можливість стабілізувати тепловий режим окислення за допомогою зміни температури вступника в колони сировини і застосування компресорів. Прикладом якісного та ефективного застосування такого методу можна назвати австрійську компанію з її технологією «Пернер». Ця технологія відрізняється наявністю в колоні внутрішнього склянки.

метод компаундування

Його застосовують при роботі з бітумної сумішшю. Він замінює собою метод окислення і за кордоном застосовується досить активно при виробництві будівельних бітумів. Такі бітуми можна отримувати різними способами, щоб вибрати кращий, необхідне проведення спеціальних досліджень з урахуванням особливостей сировини, що переробляється, умов конкретного НПЗ. Якщо говорити коротко, то можна виділити головне:

• найперспективніше виробництво бітумів - на апаратах колонного типу;
• роботи з дослідження такого окислення проводяться постійно;
• бітуми НЕ окислені мають високий рівень адгезії, розтяжності, високої стійкості до старіння проти бітумів окисленого типу;

У СНД розвинене виробництво переокислення бітумів з подальшим процесом компаундирования утяжеленним гудроном.

Вимоги до якості бітумів

Дорожні бітуми використовуються в умовах підвищеного навантаження, тому й вимоги до їх якості пред'являються підвищені. Є певний перелік якостей, якими можуть володіти бітуми для використання в дорожніх умовах:

• теплостійкість - ці матеріали повинні витримувати підвищені температури, тому теплостійкість - одне з перших вимог;
• морозостійкість - навіть при негативних температурах бітуми на дорогах повинні зберігати належну їм еластичність;
• здатність дозчепленню з мінеральними матеріалами - зчеплення повинно забезпечуватися однаково добре як із сухою, так і з вологою поверхнею;
• збереженняв'язкості і міцності протягом тривалого часу;
• хорошу опірністьстиску іударам, Які неминучі при інтенсивному русі на дорогах.

Від дорожніх бітумів відрізняються будівельні бітуми, які можуть бути менш гнучкими, але при цьому повинні мати не меншу міцність і зносостійкість.

Загальні характеристики всіх типів бітумів, які роблять їх придатними до застосування в різних галузях народного господарства:

• збереження початкової пластичності при коливаннях температури;
• висока ступінь в'язкості і здатність цементувати;
• довговічність і стабільність;
• здатність переносити підвищені температури;
• підвищений рівень пружності матеріалу, який дозволяє бітуму зберігати пластичність навіть в умовах негативних температур.

На властивості бітумів впливає їх склад, точніше, співвідношення в матеріалі смол, масел, асфальтенів, а також відсутність парафінів або їх зміст в малій кількості. Всі ці речовини містяться в вихідному продукті - нафти. Таким чином, від якості нафти залежить і якість кінцевого продукту. Крім того, на якість впливає також процес окислення з структуруванням.

Які експлуатаційні якості визначають якість бітумів?

Якість бітумів залежить від їх технічних і фізико-технічних властивостей, теплових і діелектричних характеристик, оптичних властивостей і стосовно їх до води і розчинників.

Серед важливих характеристик - показники втрати маси бітуму при нагріванні, а також показники адгезії і когезії бітуму. Сьогодні весь світ потребує якісних бітумах, які можуть протистояти збільшенням навантажень на дорожнє полотно. Тому в багатьох країнах ведуться розробки нових в'яжучих добавок синтетичних матеріалів, які допоможуть зберегти і збільшити терміни експлуатації дорожнього покриття.

Стає очевидним, що домогтися гарних результатів експлуатації доріг можна, якщо використовувати бітум з широким інтервалом пластичності, тобто такий, який має меншу крихкість на морозі і велику температуру, при якій відбувається розм'якшення. Дорожні бітуми виконують не просто сполучну роль, але і роль гідроізоляційну, пов'язуючи мінеральні речовини наповнювача. Тому існує поняття «ідеальний бітум», яке зібрало в собі всі існуючі позитивні характеристики бітумів. Такий бітум має:

• високу адгезію до мінерального наповнювача і сумісністю до нього;
• певною температурою крихкості, розм'якшення і склування;
• міцність та еластичність.

Останнім часом намітилася тенденція до уніфікації всіх бітумів, вироблених в Європі, під єдиний стандарт. Таке завдання отримано Європейською організацією стандартизації ор Євросоюзу. Сенс їх у тому, щоб усі національні стандарти привести до єдиного подобою норм, які будуть однакові для всіх стан, що мають нині власні стандарти, але з урахуванням клімату і особливостей дорожнього використання в кожній окремій країні.

І хоча СНД ще не має затверджених Європою нових загальноєвропейських нормативів, важливо знати, що виробники бітумів, які планують поставляти їх на ринок ЄС, будуть виробляти випробування за умовами, прийнятими в Європі.

Виробництво нафтового бітуму

Що збільшився потік машин, збільшені навантаження на дорожнє полотно змушують виробників бітуму думати про поліпшення його експлуатаційних характеристик. Сьогодні замість заявлених 15-20 років, які повинна служити дорога з асфальтовим покриттям, на ділі вона служить від сили років п'ять-дванадцять.

Зробити якісний і своєчасний ремонт доріг стає проблематично в першу чергу через брак сировини і матеріалів. За аналізом потреби будівельних організацій, вона задовольняється менш ніж наполовину. А так як в бітумно-мінеральних композиціях для дорожнього ремонту бітум займає 5-9 відсотків, не рахуючи наповнювача, стає очевидним, що якість дорожнього ремонту в величезній мірі залежить від його якості як сполучного елемента з мінеральними наповнювачами. Тому питання про якість бітуму є найважливішим для вирішення всієї проблеми заощадження ресурсів.

І тут про причини такої поганої якості продукту думки шляховиків і виробників бітуму розходяться. Перші вважають це наслідком поганої оплюваність його з мінеральними матеріалами, а другі - порушенням правил транспортування і технології укладання. При цьому наш продукт, проданий в європейські країни, показує хороші результати.