На правах рукописи ПЕТРОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ МОДИФИКАТОРЫ ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКИСЛЕННЫХ ДОРОЖНЫХ БИТУМОВ С УЛУЧШЕННЫМИ СВОЙСТВАМИ 02.00.13 – Нефтехимия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань – 2009 Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кемалов Алим Фейзрахманович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Хакимуллин Юрий Нуриевич кандидат химических наук, Нигматуллина Раиса Шариповна Ведущая организация: ГУП «Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан», г. Уфа Защита состоится «18» июня 2009 г. в «14:00» часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.05 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015 г. Казань, ул. <...> Наиболее актуальными в нефтеперерабатывающей промышленности наряду с углублением переработки нефти, остаются проблемы повышения качества нефтепродуктов, к которым в полной мере относятся и окисленные битумы дорожного назначения. <...> Потребность в качественных битумах особенно возрастает в связи с непрерывным ростом автомобильного парка в стране, повышения интенсивности движения и грузоподъемности транспортных средств, и, как следствие, существенного увеличения динамических нагрузок на дорожное покрытие. <...> Вместе с этим для производства качественных окисленных битумов необходимо использовать нефти определенного состава, с большим количеством смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) и низким содержанием твёрдых парафиновых углеводородов. <...> Важно подчеркнуть, что основным способом производства дорожных битумов в России является процесс высокотемпературного окисления остаточного нефтяного сырья (ОНС). <...> Как следствие, интенсификация процесса окисления ОНС с большим содержанием парафинонафтеновых углеводородов с использованием композиционных интенсифицирующих <...>
Модификаторы_полифункционального_действия_для_получения_окисленных_дорожных_битумов_с_улучшенными_свойствами.pdf
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Наиболее актуальными в нефтеперерабатывающей
промышленности наряду с углублением переработки нефти, остаются проблемы
повышения качества нефтепродуктов, к которым в полной мере относятся и
окисленные битумы дорожного назначения. Потребность в качественных битумах
особенно возрастает в связи с непрерывным ростом автомобильного парка в
стране, повышения интенсивности движения и грузоподъемности транспортных
средств, и, как следствие, существенного увеличения динамических нагрузок на
дорожное покрытие. Вместе с этим для производства качественных окисленных
битумов необходимо использовать нефти определенного состава, с большим
количеством смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) и низким содержанием
твёрдых парафиновых углеводородов.
Важно подчеркнуть, что основным способом производства дорожных
битумов в России является процесс высокотемпературного окисления остаточного
нефтяного сырья (ОНС). Как следствие, интенсификация процесса окисления ОНС
с большим содержанием парафинонафтеновых углеводородов с использованием
композиционных интенсифицирующих добавок,
создание универсальных
модификаторов полифункционального действия для существенного улучшения
качества дорожных битумов и асфальтобетонных смесей на их основе с
привлечением современных методов анализа является актуальной задачей.
Выполненная работа является частью НИР кафедры химической технологии
переработки нефти и газа Казанского государственного технологического университета
в рамках приоритетного направления «Создание научных основ и разработка
новых высокоэффективных технологий в химии и нефтехимии» (ГР № 01. 2003.
10099) и в соответствии с национальной программой совершенствования и развития
сети автомобильных дорог России «Дороги России XXI века» на период до 2010 г.
Цель работы и основные задачи исследования. Цель работы заключается
в разработке активирующих добавок и модификаторов полифункционального
действия на основе смеси карбоновых кислот, многоатомных спиртов и
сополимера этилена с винилацетатом и получения с их использованием
окисленных дорожных битумов с улучшенными характеристиками.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие
задачи:
разработать
оптимальный
состав
активирующей
добавки
для
провести расширенные испытания модифицированных битумов и
асфальтобетонных смесей на их основе в лабораториях ведущих дорожных
организаций республики Татарстан;
разработать состав модификатора полифункционального действия на основе
активирующей добавки и сополимера этилена с винилацетатом;
изучить влияние активирующей добавки на скорость окисления остаточного
нефтяного сырья, структурно-групповой и химический состав, физикохимические
свойства конечных продуктов;
интенсификации процесса окисления гудрона с учётом особенностей
химического состава и структуры выбранных компонентов;
3
Стр.3
обосновать принципиальную технологическую схему производства
окисленного битума по интенсивной технологии с участием разработанных
модификаторов.
разработаны составы активирующей добавки и модификатора
полифункционального действия на основе смеси карбоновых кислот и
многоатомного спирта с участием сополимера этилена с винилацетатом
способные интенсифицировать процесс окисления остаточного нефтяного
сырья и оказывать комплексное воздействие на свойства товарного битума;
установлены закономерности изменения
Научная новизна:
структурно-группового и
создана методика определения количественной оценки содержания твёрдых
парафиновых углеводородов с помощью импульсного ЯМР, установлена
взаимосвязь ЯМР-параметров с динамической вязкостью нефтяного сырья и
продуктов его окисления.
разработаны составы модификаторов с использованием вторичных
продуктов нефтехимических и смежных отраслей промышленности
республики Татарстан, позволяющие существенно расширить интервал
работоспособности и обеспечить высокие
модифицированных битумов;
Практическая значимость:
адгезионные
свойства
модификаторы полифункционального действия улучшают основные
показатели физико-механических свойств асфальтобетонных смесей,
превосходят аналогичные показатели при применении исходного битума;
результаты расширенных лабораторных испытаний окисленных битумов в
дорожно-строительных предприятиях: ОАО ПРСО «Татавтодор», ОАО
«СМП Нефтегаз», ОАО «Трест Камдорстрой» подтвердили высокое
качество разработанных составов модификаторов полифункционального
действия и рекомендованы для выпуска опытно-промышленной партии.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и
обсуждались на ежегодной научной сессии КГТУ в период 2006-2009 гг.;
VI Международной конференции «Химия нефти и газа» (Томск, 2006 г);
Всероссийской научно-практической конференции «Большая нефть XXI века»
(Альметьевск, 2006 г); Всероссийской конференции «Молодые учёные и
инновационные химические технологии» (Москва, 2007 г); Международной
научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2007»
4
впервые с участием модификатора полифункционального действия
получены окисленные битумы с улучшенными характеристиками из гудрона
высокопарафинистой нефти;
впервые определены закономерности получения битумов путем совместного
окисления гудрона с сополимером этилена с винилацетатом. По данным ИКспектроскопии,
ЭПР получены зависимости изменения структурного
состава, содержания свободных стабильных радикалов и ванадил
комплексов в битумах от времени окисления;
химического состава остаточного нефтяного сырья в зависимости от состава
активирующей добавки и времени окисления;
Стр.4