Федоров Владимир Владимирович. Модифицированные битумы на основе нефтяного и сланцехимического сырья

Короткий опис

Федоров Владимир Владимирович. Модифицированные битумы на основе нефтяного и сланцехимического сырья : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.07.- Санкт-Петербург, 2003.- 178 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3305-3

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (техниче-
ский университет)
На правах рукописи
ФЁДОРОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ БИТУМЫ НА ОСНОВЕ НЕФТЯНОГО И
СЛАНЦЕХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ
Специальность: 05.17.07. - Химия и технология топлив и специальных про-
дуктов
Диссертация на соискание учёной сте-
пени кандидата технических наук
Научный руководитель: докт. хим. наук Сыроежко Александр Михайло-вич
Научный консультант: канд. хим. наук, ст. научн. сотр. Дронов Сергей
Вячеславович
Санкт-Петербург
2003 
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1. Нефтяные битумы: состав, свойства, производство. 6
1.1.1. Химический состав битумов. 6
1.1.2. Производство и применение неокисленных дорожных биту¬мов. 18
1.1.3. Дисперсная структура битума. 21
1.1.4. Улучшение товарных характеристик дорожных битумов ком-паундированием. 24
1.2. Взаимодействие битума с минеральным наполнителем. 29
1.3. Битум-водные эмульсии в дорожном строительстве. 35
1.4. Горючие сланцы, терморастворение рядового и обогащённого
сланца. 42
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 51
2.1. Объекты исследования 51
2.1.1. Характеристика исходных образцов битумов и гудронов ООО ПО
«Киришинефтеоргсинтез» (Киришский НПЗ). 51
2.1.2. Характеристика исходных образцов битумов из других типов
нефтей. 52
2.1.3. Сырьё для получения модифицированных битумов. 53
2.2. Методы исследования. Аппаратура. 54
2.2.1. Групповое разделение битумов и гудронов. 54
2.2.2. Элементный анализ. 55
2.2.3. *Н и 13С ЯМР-спектроскопия. 55
2.2.4. ИК- спектроскопия. 56
2.2.5. Рентгеноструктурный анализ. 56
2.2.6. Определение микропримесей методом ICP-MC. 56
2.2.7. Дифференциально-термический анализ. 57
2.2.8. Технический анализ тяжёлых нефтяных, сланцевых остатков и
полученных на их основе композиций. 57
2.2.9. Методика получения битума модифицированного нефтеполимер-ными смолами. 58
2.2.10. Методика получения битума модифицированного серой. 59
2.2.11. Механические испытания образцов. 59
2.2.12. Приготовление модельного асфальтобетонного покрытия. 59
2.2.13. Приготовление битум-водных эмульсий. 60
2.2.14. Методы исследования эмульсий. 60
2.2.15. Методики получения композиций с использованием керогена-
70, рядового сланца и продуктов их терморастворения. 60
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 62
3.1. Микропримеси в гудронах и битумах из западносибирской и ярегской
нефтей. 62
3.2. Взаимосвязь структурно-группового состава гудронов и битумов из
нефтей различной природы с их эксплуатационными параметрами. 69
3.3. Распределение элементов по структурно-групповым компонентам
гудронов и битумов из нефтей различной природы. 87
3.4. Прогнозная оценка качества нефтяных гудронов и битумов методами
ИК- спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. 100
3.5. Модификация дорожных битумов. 108
3.5.1. Модифицированные дорожные битумы на основе нефтяного гуд-рона и нефтеполимерных смол. 109
3.5.2. Модификация дорожных битумов добавками серы. 116
3.6. Термическое растворение керогена сланца и рядового сланца в слан-цевой смоле и тяжёлых остаточных нефтепродуктах. 129
3.7. Получение композиционных материалов на основе продуктов термо-растворения керогена-70 и рядового сланца. 135
3.8. Получение прямых битум-водных эмульсий. 145
ВЫВОДЫ 153
ЛИТЕРАТУРА 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 168

Список літератури

выводы.
1. Исследования гудронов и битумов из нефтей Татарии, Западной Си¬бири и Ярегского месторождения с помощью комплекса физико-химических методов анализа показали, что вследствие значительного числа физико¬химических и технологических факторов, влияющих на процессы получения нефтяных битумов, возможно только качественное (а не количественное) прогнозирование свойств получаемых битумов. Поэтому в случае получения некондиционных битумов требуется коррекция их товарных свойств с помо¬щью недорогих и недефицитных добавок.
2. В качестве структурирующих добавок для получения товарных би-тумов из гудронов и некондиционных битумов могут быть использованы нефтеполимерные смолы, сера и продукты переработки сланцев.
3. Коррекцию свойств вяжущего можно осуществить нефтеполимер-ными смолами марки "Политер" в количестве до 10-15% масс. Добавка неф¬теполимерных смол, введённых в гудрон и некондиционные битумы, при 110-120°С и перемешивании, позволяет получить компаунды, отвечающие требованиям ГОСТ, предъявляемые к дорожным битумам.
4. Модификация гудрона и битума добавками элементной серы в коли¬честве до 20% (при перемешивании в течении «0,5 часа при 220-240°С), по¬зволяет получить дорожные битумы марки БНД, отвечающие требованиям ГОСТ, предъявляемые к дорожным битумам и превосходящие товарные окисленные битумы по адгезии к минеральным наполнителям и механиче¬ским свойствам.
5. Разработана новая безотходная технология терморастворения керо- гена сланца и рядового сланца в сланцевых смолах и нефтяных гудронах в мягких условиях: температура - 360-390°С; время проведения процесса 0,5 - 2 часа, благодаря которой получен ряд качественно новых продуктов.
6. Твёрдый продукт терморастворения керогена сланца (сланцехимиче¬ские термобитумы различного качества) может использоваться в качестве компонента связующего при приготовлении асфальто-бетонной смеси, мяг¬чителя резиновых композиций и антикоррозионного покрытия. Жидкие про¬дукты терморастворения - бензиновая и дизельная фракции, после гидроочи¬стки могут использоваться в качестве компонентов моторных топлив и как растворители.
7. Процесс терморастворения керогена сланца в гудроне с добавками 1% дивинилстирольного эластопласта (ДСТ-30-01) и 1% серы позволяет по-лучить высококачественные дорожные битумы.
Получены стабильные битум-водные эмульсии многоцелевого на¬значения с использованием лигносульфонатов в качестве ПАВ.