авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Получение нефтяных и полимермодифицированных дорожных битумов улучшенного качества компаундированием окисленных и остаточных нефтепродуктов в ооо лукойл-пермне

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ШИРКУНОВ АНТОН СЕРГЕЕВИЧ

ПОЛУЧЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ПОЛИМЕРМОДИФИЦИРОВАННЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ УЛУЧШЕННОГО КАЧЕСТВА КОМПАУНДИРОВАНИЕМ ОКИСЛЕННЫХ И ОСТАТОЧНЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ В ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМНЕФТЕОРГСИНТЕЗ»

Специальность 05.17.07 – «Химическая технология топлива

и высокоэнергетических веществ»

АВТОРЕФЕРАТ

на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Уфа – 2011

Работа выполнена на кафедре химической технологии топлива и углеродных материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Рябов Валерий Германович.

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Доломатов Михаил Юрьевич;

кандидат технических наук

Кутьин Юрий Анатольевич.

Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Башкирский

государственный университет», г. Уфа.

Защита состоится «21» декабря 2011 года в 16-30 на заседании диссертационного совета 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 «21» ноября 2011 года.

Ученый секретарь совета К.Г. Абдульминев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В последние 10–15 лет в России отмечается ускоренный (до 10% в год) рост автомобильного парка, интенсивности движения и автомобильных перевозок. Сложившиеся условия вынуждают постоянно ужесточать требования к характеристикам дорожного битумного вяжущего. Это, в свою очередь, приводит к тому, что битумы, производимые традиционным в РФ методом окисления, уже далеко не всегда удовлетворяют запросам потребителя, и задача повышения как их качества является крайне актуальной.

Кроме всего прочего это связано и с возросшей парафинистостью перерабатываемых нефтей и нестабильностью свойств поступающего на окисление сырья, что также затрудняет получение высококачественных окисленных битумов.

Одним из способов решения данной проблемы может выступать внедрение в практику получения дорожных битумов метода компаундирования как способа целенаправленного воздействия на эксплуатационные свойства продукта.

Такой подход не связан со значительными материальными затратами и относительно прост в аппаратурном оформлении, и, в то же время, позволяет заметно улучшить как качество дорожных битумов, так и получить оптимальную нефтяную основу для производства полимербитумных вяжущих (ПБВ).

Цель работы.

Целью настоящей работы является разработка рецептур окисленно-остаточных дорожных битумных вяжущих, отличающихся улучшенными характеристиками по сравнению с окисленными битумами, а также получение полимербитумных вяжущих с пониженным содержанием модификатора на компаундированной битумной основе.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование влияния высококипящих продуктов нефтепереработки с различным групповым составом на качественные характеристики окисленно-остаточных дорожных битумов.

2. Изучение воздействия введения неокисленных компонентов в состав ПБВ на их параметры качества.

3. Установление эмпирических зависимостей, связывающих свойства и состав компаундированных битумов и ПБВ на их основе.

4. Разработка экспресс-метода оценки группового углеводородного состава высококипящих нефтепродуктов.

Научная новизна.

Найдены эмпирические зависимости, связывающие температуру размягчения, пенетрацию и состав компаундированных битумов, на основе которых разработан метод расчетного определения данных характеристик окисленно-остаточного вяжущего.

Установлено что оптимальной нефтяной основой для получения ПБВ является специально подобранная смесь окисленных и остаточных нефтепродуктов, допускающая получение качественных полимербитумных вяжущих при сниженном содержании модификатора.

Предложен расчетный метод определения температуры размягчения и пенетрации ПБВ на базе реакционоспособных добавок на основе компонентного состава окисленно-остаточной нефтяной основы и концентрации модификатора.

Найдена взаимосвязь оптической плотности высококипящих нефтепродуктов в инфракрасной области с их групповым углеводородным составом. На основании данной взаимосвязи предложен количественный метод экспресс-оценки группового состава тяжелых нефтяных остатков методом инфракрасной (ИК) спектроскопии. Результаты определения состава по данному методу сопоставимы с общепринятым анализом химического состава жидкостной адсорбционной хроматографией на силикагеле.

Практическая значимость.

Разработаны рецептуры получения окисленно-остаточных дорожных битумов, отличающихся расширенным интервалом пластичности и улучшенными низкотемпературными свойствами одновременно с достаточно высокой растяжимостью. Результаты исследований внедрены на установке производства битума ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».

Предложены составы компаундированных нефтяных основ для получения ПБВ с использованием реакционоспособного модификатора «Elvaloy 4170 RET» с улучшенной растяжимостью и температурой хрупкости. Данные рецептуры были использованы при получении опытных партий полимербитумов в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез».

Разработанный количественный способ оценки группового углеводородного состава тяжелых нефтепродуктов на основе инфракрасной спектроскопии используется при выполнении научно-исследовательских работ студентов специальности 240403 – «Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов».

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 23 работы, в том числе 10 статей в научно-технических журналах (из них 5 публикаций в изданиях, входящих в перечень ВАК), 12 материалов конференций, 1 патент на изобретение.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были доложены на международных конференциях (Санкт-Петербург, 2006 г., Уфа, 2008, 2011 г., Пермь, 2008, 2009 г.); всероссийских конференциях (Пермь, 2007 г.); региональных конференциях (Пермь, 2006, 2010 г.).

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения, изложена на 145 страницах и включает 13 рисунков, 57 таблиц, библиографию из 148 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы, определены цель и задачи исследования.

В первой главе рассмотрены различные методы производства дорожных нефтяных битумов. Проведен обзор исследований по использованию метода компаундирования для повышения качественных характеристик битумных вяжущих. Изучены аспекты введения в битум полимеров различной структуры. Проанализированы современные методы определения группового состава тяжелых продуктов нефтепереработки. Рассмотрено применение инфракрасной (ИК) спектроскопии для изучения химического состава нефтяных и полимермодифицированных битумов.

Во второй главе описаны основные объекты исследований, в качестве которых выступали окисленные битумы различных марок (БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60, БН 70/30) и неокисленные высококипящие нефтепродукты (затемненный вакуумный погон (слоп), гудрон, асфальт деасфальтизации гудрона пропаном, экстракт селективной очистки остаточных масел (ЭСО)) полученные на технологических установках ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез». Помимо этого, в ходе исследований применялись полимерные модификаторы битума СБС-типа («Kraton D1101» и «ДСТ-30-01») и реакционоспособная добавка «Elvaloy 4170 RET».

Описаны использованные методики определения группового состава высококипящих нефтепродуктов, получения компаундированных и полимермодифицированных битумных вяжущих. Рассмотрены способы оценки стойкости битума к старению в тонкой пленке.

Третья глава содержит исследования по поиску оптимальных компонентов и их соотношения в составе окисленно-остаточных нефтяных битумов для получения дорожных битумов с улучшенными параметрами качества.

Рассмотрены характеристики компаундов на основе окисленных битумов и высоковязких гудронов. Установлено, что с увеличением вязкости применяемого гудрона возрастает и его количество, которое можно ввести в окисленный битум для того, чтобы характеристики полученного продукта достигали норм на целевую марку дорожного вяжущего (например, БНД 90/130). Уровень пластичности продукта (при близкой температуре размягчения) также несколько возрастает при переходе от гудрона с условной вязкостью при 80°С 78,1 с к гудронам с условной вязкостью 124-164 с. Остальные параметры качества имеют достаточно близкие значения.

Результаты экспериментов позволили отметить, что количество гудрона, которое нужно ввести в компаунд для получения целевого продукта, резко возрастает при использовании в качестве основы для компаундирования битумов с большей температурой размягчения и меньшей пенетрацией при 25°С.

Пенетрация при 0°С заметно возрастала для образцов содержащих повышенную долю неокисленного компонента. На температуру хрупкости компаунда в данном случае, по-видимому, основное влияние оказывала температура хрупкости использованного окисленного битума, нежели концентрация гудрона в образце.

Анализ материалов исследований, позволил сделать вывод, что для получения компаундированных битумов целесообразно использование окисленного битума с более высокой температурой размягчения и гудрона, имеющего наивысшую вязкость, т.к. при этом возрастает доля неокисленного компонента в составе битумного вяжущего, а значит возрастает его стойкость против старения и снижаются удельные затраты на производство товарного продукта. Одновременно с этим уменьшаются и выбросы в атмосферу газов окисления, а также растет производительность установки.

Так, установлено, что введение неокисленной части в состав битума увеличивает стойкость против старения в тонком слое (в частности, возрастает величина остаточной пенетрации при 25°С и снижается степень увеличения температуры размягчения).

Сравнение свойств асфальтобетонов, полученных на основе окисленных и компаундированных битумов с использованием одной и той же минеральной части, показало, что асфальтобетонные смеси на основе окисленно-остаточных вяжущих, практически не уступают асфальтобетонам, получаемым с использованием окисленных битумов, а по некоторым параметрам (в частности, по термочувствительности и низкотемпературным свойствам) даже превосходят их.

Изучение применимости маловязкого гудрона, слопа и ЭСО для улучшения низкотемпературных свойств битумных вяжущих показало, что введение нефтепродуктов обогащенных парафино-нафтеновой частью и легкой ароматикой в состав окисленно-остаточного битума эффективно снижает его температуру хрупкости и увеличивает пенетрацию при 0°С.

В то же время чрезмерное увеличение содержания подобных нефтепродуктов негативно сказывается на растяжимости при 25°С и температуре размягчения компаундированного битумного вяжущего. В связи с этим можно предположить, что введение их в компаунд в высоких концентрациях допустимо, если используемый окисленный битум имеет некоторый запас по показателю растяжимости. А в случае его отсутствия возможно улучшение данного параметра путем добавления некоторого количества асфальта деасфальтизации или гудрона – компонентов, содержащих существенную концентрацию смол, повышение содержания которых способно улучшить дуктильность вяжущего (табл. 1).

Эксперименты подтвердили вывод о возможности получения высококачественных окисленно-остаточных дорожных битумов с использованием вышеуказанных рекомендаций, отличающихся расширенным интервалом пластичности и улучшенными низкотемпературными свойствами одновременно с достаточно высокой растяжимостью.

Однако, по причине того, что в применяемых неокисленных нефтепродуктах возможно высокое содержание высокоплавких парафинов, согласно литературным источникам негативно воздействующих на характеристики дорожных битумных вяжущих (в частности, на их адгезию к минеральному наполнителю), возникла необходимость в изучении воздействия содержания парафиновых углеводородов на адгезионные свойства компаундов.

Анализу подверглись смеси окисленного дорожного нефтяного битума марки БНД 90/130 с петролатумом, имеющие различную концентрацию твердых парафинов.

Близкое соответствие состава петролатума и парафинов, выделенных из окисленного битума, было установлено методом ИК-спектроскопии.

Количественную оценку изменений адгезионных свойств вели с путем измерения поверхностного натяжения смесей, а также их краевого угла смачивания на поверхности минеральных материалов – полированного мрамора и кварцевого стекла.

Таблица 1

Основные показатели качества образцов компаундированных дорожных нефтяных битумов, полученных на основе окисленного и двух неокисленных компонентов


Содержание компонентов, мас.% Температура Размягчения по КиШ, °С Пенетрация при 25С, 0,1 мм Пенетрация при 0°С, 0,1 мм Дуктильность при 25 оС, см Дуктильность при 0 оС, см Температура Хрупкости по Фраасу, оС Индекс пенетрации
Окисленный битум Неокисленные компоненты Суммарное содержание неокисленных компонентов
Гудрон Асфальт Слоп ЭСО
Образцы, приготовленные на основе битума марки БНД 60/90
100 - - - - - 52,0 78 - 52 - - 0,4
90 2 - - 8 10 45,5 105 28 77 4,5 -34,5 -0,5
85 15 - - - 15 44,0 91 52 80 5,5 -32,0 -1,4
Образцы, приготовленные на основе битума марки БНД 60/90
100 - - - - - 53,0 90 - 58 - - 1,1
80 4 - 16 - 20 47,0 120 48 73 4,5 -30,5 0,5
60 16 24 - - 40 44,5 121 40 77 6,0 -27,0 -0,3

Образцы, приготовленные на основе битума марки БН 70/30

100 - - - - - 72,0 21 - 7 - - 1,2

70 - 6 24 - 30 46,0 110 51 >100 6,0 -29,5 -0,2

65 21 - 14 - 35 46,0 125 52 99 6,0 -30,0 0,3
Образцы, приготовленные на основе битума марки БН 70/30
100 - - - - - 82,5 34 - 3 - - 3,7
70 12 - 18 - 30 49,0 116 48 90 6,0 -33,5 0,9
50 - 20 30 - 50 50,0 118 35 >100 4,0 -28,5 1,3


Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

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.