Технология производства дорожных битумов марок БНД с применением тяжелой смолы пиролиза

A.V. Ivanova magistracy student 2nd year

A.R. Gaysina student 3rd year bachelor Scientific adviser: N.G. Evdokimova, Doctor of Technical Sciences professor

Ufa State Petroleum Technological University, branch in the Salavat

Russian Federation, Salavat

TECHNOLOGY OF PRODUCTION OF ROAD BITUMENS OF BRAND BND WITH APPLICATION OF HEAVY PYROLYSIS RESIN

Annotation: The article discusses the problem of producing high-quality road bitumen from paraffinic raw materials, proposes a production technology using heavy pyrolysis resin, which consists in introducing a highly aromatized component into the raw material and subsequent classical oxidation.

В настоящее время в России при устройстве асфальтобетонных покрытий используют дорожные нефтяные битумы марок БНД. Нота битумная продукция, что производят предприятия, не удовлетворяет требованиям старого ГОСТ 22245-90 и нового ГОСТ 33133-2014 из-за возрастающей с каждым годом нагрузки на автомобильные дороги. А с постепенным увеличением производства и потребления продукции по новому ГОСТу производители все больше сталкиваются с проблемой несоответствия показателей качества продукции с требованиями на нее.

Именно по этой причине на сегодняшний день в арсенале битумных предприятий имеется обилие новейших технологий производства нефтяных битумов. Они отвечают цели улучшения качества продукции и увеличению срока ее службы.

Способ получения битума, который выбирает конкретный производитель в основном определяется потенциалом предприятия производить требуемые марки дорожных битумов, соответствующие новейшим стандартам качества, из сырья (гудрона), которое имеется в распоряжении. Как известно, гудрон - остаток основного сырья нефтепереработки (нефти), которая может быть парафинового, парафино -нафтенового, ароматического и смешанного основания. Получение высококачественных битумов из остатков переработки парафинистой нефти является трудной задачей ввиду инертности парафиновых углеводородов при основном и самом доступном способе производства битумов – окислении.

Этот класс углеводородов тормозит процесс превращения сырья и увеличивают продолжительность окисления, и торможение процесса тем сильнее, чем выше их содержание. К тому же парафино-нафтеновые углеводороды не обладают клеющими и пластическими свойствами, при покрытии ими битума тонкой пленкой, уменьшается температурный интервал пластичности и снижается способность к растяжимости, прочность материала и адгезия. По этой причине, их содержание в сырье ограничивается по верхнему пределу -не более 5 % масс. Однако, одновременно с этим, при содержании этих веществ немногим более 3% масс., появляется кристализационный каркас, уменьшается интервал пластичности и повышается температура хрупкости. [1-3]

В остатке парафинистой нефти содержание парафиновых углеводородов значительно превышает допустимый предел (5 %), а они, как известно, переходят из сырья в продукт в неизменном виде, то предлагается технология производства битумов, которая основана на введении высокоароматизированного компонента в сырье с целью достижения оптимального соотношения парафиновые углеводороды:ароматика, после чего следует классическое окисление. В данном случае, варьируя такими параметрами, как содержание высокоароматизированной добавки и температурой процесса, можно улучшить показатели готовой продукции.

В качестве высокоароматизированной добавки предлагается использовать тяжелую смолу пиролиза (ТСП) – продукт, получаемый на этиленовых установках при пиролизе углеводородных газов, бензинов, дизельной фракции или их смесей. Тяжелая смола пиролиза в большом количестве содержит ароматические углеводороды С 8 и выше и полициклические ароматические углеводороды.

Полициклические ароматические углеводороды в процессе окисления переходят в смолисто-асфальтеновые вещества (носители твердости, пластичности и растяжимости). Чем больше содержание асфальтосмолистых компонентов, отношение асфальтенов к смолам и чем меньше содержание твердых парафинов, тем выше качество получаемой продукции. Кроме всего прочего, в ТСП присутствует некоторое количество неароматических углеводородов, которые могут служить инициаторами процесса окисления углеводородного сырья. [2]

Вместе с вопросом об улучшении качества битумной продукции с помощью введения высокоароматизированной добавки также решается проблема рационально использования тяжелых фракций жидких продуктов пиролиза. На большинстве российских заводов, имеющих соответствующие установки, переработка указанных фракций не предусматривалась проектами. Между тем тяжелые фракции жидких продуктов пиролиза являются несут в себе внушительный потенциал для дальнейшего применения. [3]

В таблице 1 приведены основные показатели качества битумов, полученных при окислении гудрона Западносибирской нефти (с температурой размягчения 27 °С) с тяжелой смолой пиролиза.

Таблица 1 – Основные показатели качества битумов, полученных при окислении гудрона Западносибирской нефти (с температурой размягчения 27 °С) с тяжелой смолой пиролиза

При исследовании свойств битумов, полученных окислением модифицированного ТСП сырья (гудрона Западносбирской нефти) установлено:

–полученные битумы обладают наилучшими показателями качества по сравнению с битумом, полученным окислением гудрона без тяжелой смолы пиролиза, и соответствуют требованиям ГОСТ 33133-2014 на битум марки БНД 70/100 ;

– при введении в гудрон 3 % ТСП получается битум с наилучшим показателем дуктильности при 25 °С;

–скорость окисления гудрона с ТСП увеличивается в 2 раза, т.е. происходит интенсификация процесса, что позволит увеличить производительность битумных установок.