Новая технология получения битумных вяжущих

Разговоры о том, что можно разработать новую технологию модифицирования битума резиновой крошкой, у большинства специалистов вызовет улыбку. Эта тема имеет такую «старую седую бороду», что о ней всерьез говорить никто не захочет. Однако напрасно.

Как уже неоднократно подчеркивалось, все технологии модифицирования битумных вяжущих резиновой крошкой, как впрочем, и всеми остальными модификаторами, основаны на условии, что исходный битум не подвергается химическому изменению. И это обстоятельство даже не обсуждается. Странно бы было в Америке и Европе специально брать тяжелую нефть, получать из нее целевой продукт – битум, а затем подвергать его химическим преобразованиям – фактически портить. Что же касается отечественных производств, то качество и характеристики окисленных битумов не столько зависят от химического состава перерабатываемой нефти, сколько от количества и типов процессов глубокой переработки нефтепродуктов, существующих на том или ином НПЗ. Эти процессы, в конечном счете, и определяют состав гудрона, являющегося исходным сырьем для получения битумов. Более того, если какая-либо из нескольких технологических цепочек глубокой переработки нефти в какой-то момент останавливается, например, на ремонт или еще по каким-то причинам, то состав гудрона может измениться и, соответственно, качественные характеристики битумов также начнут меняются. Бывают случаи, когда на АБЗ, у которых есть входной контроль качества можно узнать, что изредка пенетрация битумов выходит за границы сертификата качества. И это с нашими, в отличие от Европейских стандартов, широкими интервалами пенетрации. В случае, когда состав сырья для получения битумов начинает «плыть», возникает необходимость корректировки параметров проведения процесса. Однако, в этом случае может измениться объем выпуска продукции на НПЗ, и тогда люди могут лишиться премии и т.д. Знакомая история. Иногда одинаковые марки битума от разных заводов показывают отличные по качеству результаты эксплуатации дорожного полотна. Об этом хорошо знают руководители дорожно-строительных компаний и стараются использовать это при выборе поставщика битума.

Это все сказано к тому, что производство асфальта частенько зависит именно от химического состава дорожных битумов, на который АБЗ не может самостоятельно повлиять, а битумы не являются такой священной коровой, как в Европе и Америке.

Напомним, что единственным процессом предварительной химической модификации сырья для получения битумных вяжущих, является процесс введения элементарной серы в гудрон. Этот процесс достаточно хорошо изучен, и останавливаться на

этом подробно не будем. Температуры, при которых происходят химическое взаимодействие отдельных составляющих химических соединений гудрона с элементарной серой, невысокие. Это одна сторона вопроса. С другой стороны, как уже упоминалось ранее о сертификате качества американской компании Paramount Petroleum, в битумных вяжущих может содержаться до 25% резиновой крошки, правда девулканизированной.

Эти два обстоятельства позволили предположить, что существует процесс предварительного растворения значительных количеств резиновой крошки в тяжелых нефтяных остатках с последующим получением из этого продукта битумных вяжущих различного качества.

Первым этапом разработки новой технологии стало изучение возможности растворения резиновой крошки различного размера от 0.1 до 8.0 мм. В качестве растворяющего агента использовались – сырая нефть, тяжелые нефтяные остатки асфальт пропановой деасфальтизации, остаточный экстракт селективной очистки масел, жидкие остатки нефтяных шламов, гудрон, готовые некондиционные дорожные и строительные битумы. Перед проведением экспериментов возникло предположение, что процесс девулканизации в крошке должен происходить одновременно с процессами термодеструкции, т.е. процесс растворения резины должен сопровождаться не только изменением структуры молекул резины, но и изменением химического состава тяжелых нефтепродуктов. Известно, что на процесс термодеструкции могут эффективно влиять добавки, которые активизируют появление в реакционной зоне радикалов. Это обстоятельство было проверено на практике. Проведение экспериментов с различными инициаторами процесса при различных температурных режимах и соотношении«резиновая крошка: нефтяное сырье» подтвердил наши предположения. Экспериментальные исследования позволили определить области температурных режимов и концентраций компонентов смеси, при которых происходит полное растворение резиновой крошки. Резиновая крошка добавлялась в растворяющий агент в количестве до 40% по массе. Результаты показали, что в процессе термодеструкции происходит не только растворение крошки, но и насыщение полученной смеси заметным количеством углеводородов с температурами выкипания от 50 до 360°С.

После изучения этапа растворения резины, была изучена вторая стадия процесса – извлечение указанных выше углеводородов с помощью испаряющего агента. Технологическая схема проведения такого процесса изображена на Рисунке 1.

Рисунок 1. Технологическая схема получения резинобитумных вяжущих.

Полученные по такой технологии резинобитумные вяжущие показали, что они по своим свойствам имеют характеристики близкие к дорожным и строительным битумам. Исследование вариантов компаундирования высококонцентрированных резинобитумных вяжущих со стандартными марками БНД показало, что имеются все возможности получения продукта с характеристиками близкими к стандартам полимернаполненых битумов.