ПОЛУЧЕНИЕ И МАРКИ
НЕФТЯНЫХ БИТУМОВ
Содержание
| |
Введение |
4 |
1 |
Классификация природных и
искусственных битумов |
5 |
2 |
Состав и свойства битумов |
6 |
3 |
Методы извлечения природных
битумов и тяжелых нефтей |
8 |
4 |
Марки нефтяных битумов |
13 |
5 |
Использованная литература |
22 |
| |
|
|
СПИСОК ТАБЛИЦ
№№ |
Таблица |
Стр |
1 |
Свойства нефтяных битумов |
8 |
2 |
Свойства осажденных битумов |
11 |
3 |
Требования к качеству дорожного
вязкого битума по ГОСТ 22245-90 |
15 |
4 |
Требования к качеству дорожного
жидкого битумов по ГОСТ 21822-87 |
17 |
5 |
Требования к качеству хрупкого
битума по ГОСТ 21822-87 |
18 |
6 |
Требования к качеству строительного
битума ГОСТ 6617-76 |
19 |
7 |
Требования к качеству кровельного
битума по ГОСТ 9548-74 |
20 |
8 |
Требования к качеству изоляционного
битума по ГОСТ 9812-74 |
21 |
СПИСОК РИСУНКОВ
№№ |
Рисунок |
Стр |
1 |
Технология парогравитационного
воздействия |
9 |
2 |
Схема процесса вакуумной перегонки
мазута |
10 |
3 |
Схема процесса деасфальтизации
пропаном |
11 |
Введение
Природные битумы известны человечеству
давно. Его адгезионные и гидрофобные
свойства использовались уже на заре цивилизации.
В древнем Египте продукты естественного
выхода его на земную поверхность применяли
как гидроизоляционный и вяжущий материал
при строительстве. В междуречье Тигра и Евфрата археологами
были найдены строения, при строительстве
которых применялся этот материал еще
за 3000 лет до н. э. Битумы использовали
при соединении плит стен и полов в домах,
покрывали амбары для зерна. В начале 1-го
тысячелетия до н.э. под рекой Евфрат был
построен тоннель, где для гидроизоляции
стен также использовали битум. В настоящее
время область использования битумов
чрезвычайно широки. Он применяется при
производстве кровельных и гидроизоляционных
материалов, в резиновой промышленности,
в лакокрасочной и кабельной промышленности,
при строительстве зданий и сооружений
и т.д. Кровельные битумы применяют для
производства кровельных материалов.
Их разделяют на пропиточные и покровные
(соответственно для пропитки основы и
получения покровного слоя). Изоляционные
битумы используют для изоляции трубопроводов
с целью защиты их от коррозии.
1.Классификация природных
и искусственных битумов
По признаку получения или извлечения
битумы делятся на природные и искусственные,
полученные в результате деятельности
человека.
К природным битумам относятся
битумы из битуминозных пород, асфальтены.
Природные битумы
и асфальтены – вязкие сгустившиеся нефти,
подвергшиеся выветриванию. При переходе
от парафиновых битумов к асфальтам отношение
C/H возрастает до 6-7, а отношение С/О+S+N уменьшается
от 800 до 150.
По литологии битуминозные
породы делятся на три типа: терригенные,
карбонатные, теригенно-карбонатные.
По содержанию битума в породе
различают четыре типа (масс.%):
1тип-1-3 2
тип -3-5 3 тип -5-10
4 тип –более 10.
По классам битумы подразделяются
на четыре типа:
- мальты,
- асфальтены, асфальтиты,
- керриты, анкраксолиты,
- зокерит.
В природе процессы битумогенеза,
заключаются в окислительных реакциях,
приводящих к превращению первичных нефтей
в непрерывный ряд: матьта – асфальт –
асфальтит – зокерит – керрит.
Искусственные битумы классифицируются
по способам производства и областям применения.
По способу производства они подразделяются
на четыре вида: окисленные, остаточные,
осажденные, компаундированные.
При одинаковых температурах размягчения
искусственные битумы по сравнению с природными
содержат больше летучих веществ и меньше
карбенов и карбоидов, в них отсутствуют
асфальтогеновые кислоты и их ангидриды.
Наиболее часто битумы характеризуют
по их составляющим – мальтенам и асфальтенам.
Первые растворимы в легких углеводородах
и содержат в своем составе гетероатомные
соединения, при удалении которых получаются
масляные фракции. Масляные и смоляные
фракции составляют продукты, которые
называются мальтены.
По направлению использования битумы
делятся на следующие классы:
- битумы дорожные используются для строительства
и ремонта дорожных и аэродромных покрытий;
- битумы строительные – кровельные и
изоляционные;
- битумы специальные для лакокрасочных
материалов;
- битумы специальные для заливочных аккумуляторных
мастик и радиотехники;
- битумы высокоплавкие –рубраксы.
На перечисленных классах битумов основаны
ГОСТы и ТУ.
2. Состав и свойства
битумов
Битумы (от лат. Bitumen — горная
смола) — это смесь углеводородов
и их азотистых, сернистых, металлосодержащих,
и кислородистых производных. Битумы не
растворимы в воде, полностью или частично
растворимы в хлороформе, бензоле, сероуглероде
и др. органических растворителях; его
плотностью 0,95—1,50 г/см³.
Свойства битумов зависят
от способов производства, природы перерабатываемой
нефти, а также от параметров процесса
термолиза – продолжительности, температуры,
давления. Получение высококачественных
битумов из нефтей разной природы возможно
только при правильном определении последовательности
проведения процесса в общей технологической
схеме производства.
Важнейшими свойствами битумов
являются:
- вязкость;
- высокая адгезия
- пластичность;
- температура размягчения;
- температура вспышки;
- . температура хрупкости
Вязкость - это показатель, от которого
зависят условия нагревания, эксплуатационные
характеристики битумов, способы транспортирования,
скорость осаждения при хранении механических
примесей, а также способность отстаиваться
от воды.
Вязкость — это сопротивление
внутренних слоев битума перемещению
относительно друг друга. Вязкость зависит
от температуры и группового состава битумов.
При повышении температуры происходит
снижение вязкости, при понижении температуры
вязкость быстро растет, а при отрицательных
температурах битум становится хрупким.
Вязкость измеряется в абсолютных единицах
(Па·с) или ее в условных единицах.
Величина обратная вязкости
(текучесть битумов) характеризуется
условным показателем — пенетрация (глубина
проникания калиброванной иглы в битум).
Пенетрация характеризует твердость
битума и измеряется десятых долях миллиметра.
Пластические свойства твердых
и вязких битумов (пластичность)
характеризуют растяжимость — способность
под действием внешних постоянных сил
вытягиваться в тонкие нити. Растяжимость
определяют на специальном приборе —
дуктилометре. Показателем растяжимости
служит длина нити в момент разрыва образца,
выраженная в сантиметрах. Пластические
свойства битума зависят от структуры,
температуры и группового состава.
Температуру размягчения определяют следующим способом.
Расплавленный битум заливается в кольцо.
После затвердевания кольцо помещается
в водяную баню. На битум в кольце помещается
шарик определенной массы. При нагревании
битум размягчается, шарик выдавливается.
Температура, при которой шарик касается
пластинки, расположенной на некотором
расстоянии под кольцом, называется температурой
размягчения. Этот показатель используется
для характеристики кровельных и специальных
сортов промышленных битумов.
Температуру хрупкости битума определяется на специальном
приборе Фрааса. Для этого битум наносят
тонким слоем на пластинку из латуни, которая
вместе с битумом охлаждается и изгибается
с помощью приспособления, имеющегося
на приборе. За температуру хрупкости
принимается та температура, при которой
на тонком изгибаемом слое битума образуется
первая трещина. Таким образом, температура
хрупкости дорожных битумов составляет
от —20 до +5°С. Чем ниже температура хрупкости
битума, тем больше морозостойкость и
выше качество.
Температура вспышки — температура, при которой
пары которые образуются при нагревании
битума в открытом тигле, воспламеняются
от поднесенного пламени. Температуру
вспышки определяют по показанию термометра
в момент вспышки паров битума. Температура
вспышки твердых и вязких битумов, характеризущая
степень огнеопасности битума при его
разогреве, обычно выше 200°С.
Другой особенностью битумов
является их высокая адгезия. Это
способность прилипания к поверхности
различных минеральных и органическиx
материалов.. Одним из методов, определения
адгезии является визуальный метод. По
этому методу степень прилипания битумов
к поверхности минеральных материалов
оценивает по пятибалльной шкале. Отличное
прилипание битума 5 баллов будет в том
случае, если пленка битума на поверхности
щебня или гравия сохранилась после кипячения
в дистиллированной воде. Плохое прилипание,
которое оценивается в один балл, если
пленка битума после кипячения всплывает
на поверхность воды и полностью смещается
с минеральных зерен.
Таблица 1
Свойства нефтяных
битумов
Показатель |
Полутвёрдые |
Твёрдые |
Жидкие |
Т размягчения, °С |
25-50 |
60-90 |
— |
Пенетрация (25°С), мм |
4-20 |
0-5 |
— |
Растяжимость (25°С), см |
40-60 |
1-5 |
60 |
Т вспышки, °С |
180-200 |
>230 |
65-120 |
3. Методы извлечения
природных битумов и тяжелых нефтей.
В современных условиях основу
топливно-энергетического баланса России
составляют нефть, природный газ и уголь.
Углеводородное сырье имеет стратегическое
значение для обеспечения энергетической
безопасности и экономики страны, как
в настоящее время, так и в долгосрочной
перспективе. Добыча нефти и газа ведется
высокими темпами и в основном на месторождениях,
выявленных в прошлом веке, с применением
технологий, разработанных и апробированных
для резервуаров традиционных углеводородных
скоплений.
Это вызывает истощение месторождений
в освоенных районах и залегающих в благоприятных
горно-геологических условиях и заставляет
все чаще задумываться над проблемой долгосрочного
обеспечения экономики топливно-энергетическим
сырьем
В связи с вышеизложенным являются
актуальными выявление, изучение, оценка
и подготовка к разработке дополнительных
энергетических резервов в виде месторождений
тяжелых нефтей и битумов.
Благодаря малой подвижности
и небольшой глубине залегания
месторождения ( до 400 м) природные битумы
добывают скважинным способом (как
обычную нефть), карьерным и шахтным (как
твердые горючие ископаемые) и шахтно-скважинным.
Для разработки запасов скважинным
способом наиболее пригодны термические
методы. К ним относятся:
- закачивание пара (циклическая закачка
пара) или паро-газовой смеси,
- дренаж под действием силы тяжести
с помощью пара,
- внутрипластовое горение в
сочетании с использованием горизонтальных
скважин,
- химические и микробиологические
методы.