Исследование и разработка способов получения нефтяных битумных эмульсий

• Автор: Будник, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Салават
• Количество страниц: 135 с. : ил.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Дорожные покрытия

1.2 Битумная эмульсия как дисперсная система

1.3 Компоненты битумных эмульсий

, I . КЗ. 1 Поверхностноактивные вещества ПАВ

1.3.2 Дисперсионная среда водная фаза

1.3.3 Дисперсная фаза битумная фаза

1.3.4 Предлагаемые составы битумных эмульсий

1.4 Методы эмульгирования битума в воде

1.5 Свойства битумных эмульсий

1.5.1 Вязкость

1.5.2 Устойчивость при хранении
1.5.3 Разрушение эмульсии в процессе применения
1.5.4 Адгезия частиц дисперсной фазы к минеральному наполнителю
1.6 Достоинства битумных эмульсий
1.7 Битумные эмульсии в технологии холодного ресайклинга
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Выбор компонентов битумной1 эмульсии И модифицирующих щ добавок
2.2 Методы исследования свойств полученных образцов битумных эмульсий
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА И МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК НА ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА БИТУМНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
3.1 Разработка методики получения битумных эмульсий
3.1.1 Получение битумной эмульсии при помощи лопастной мешалки
3.1.2 Получение битумной эмульсии при помощи ультразвуковой мешалки
3.1.3 Получение битумной эмульсии при помощи дезинтегратора
3.1.4 Сравнение различных способов получения битумных эмульсий
3.1.5 Способы модернизации разработанных методов эмульгирования
3.2 Методы модифицирования битумной эмульсии и обработки минерального материала
3.2.1 Метод модифицирования битумной фазы эмульсии
3.2.2 Метод модифицирования водной фазы эмульсии
3.2.3 Метод модифицирования эмульсионноминеральных смесей

3.2.3 Метод модифицирования эмульсий их комбинированием
3.3 Исследования влияния компонентного состава на свойства
анионных битумных эмульсий АБЭ
3.3.1 Влияние компонентного состава и параметров процесса приготовления на агрегативную устойчивость АБЭ
3.3.2 Влияние компонентного состава и модифицирующих
добавок на вязкостные свойст ва
3.3.3 Влияние компонентного состава и модифицирующих
добавок на адгезионные свойства
3.4 Исследования влияния компонентного состава на свойства
катионных битумных эмульсий КБЭ
3.4.1 Подбор состава исследуемых образцов
3.4.2 Влияние различных параметров на агрегативную устойчивость образцов
3.4.3 Влияние содержания эмульгатора на вязкостные свойства катионной битумной эмульсии
3.4.4 Влияние состава, параметров процесса эмульгирования и модифицирующих добавок на адгезионные свойства КБЭ
3.4.5 Способы модификации КБЭ
3.5 Использование серы в процессе производства битумных эмульсий и эмульсионноминеральных смесей
3.5.1 Модификация элементарной серой исходного битума
3.5.2 Обработка элементарной серой минерального материала
4 ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИТУМНОЙ ЭМУЛЬСИИ КАТИОННОГО ТИПА НА ОСНОВЕ ЭМУЛЬГАТОРА БГ1ЗМ И Е 8 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
4.1 Технология получения битумной эмульсии катионного типа на основе эмульгатора БПЗМ
4.1.1 Получение битумной фазы с использованием серобитума
4.1.2 Модификация исходного битума диэтаноламином
4.1.3 Обработка получаемых эмульсионноминеральных смесей фракцией дизельного топлива
4.1.4 Обработка получаемых эмульсионноминеральных смесей расплавом серы
4.2 Техникоэкономическое обоснование технологии получения битумных эмульсий с использованием эмульгатора БПЗМ
4.2.1 Расчет мощности и производственной программы установки
4.2.2 Расчет капитальных затрат и стоимости основных фондов
4.2.3 Расчт себестоимости продукции
4.2.4 Расчт техникоэкономических показателей
4.2.5 Расчт эффективности инвестиционного проекта
Выводы
Список используемой литературы


Жидкость, заключающая в себе капельки, называется замкнутой внешней фазой или дисперсионной средой. Битумные эмульсии относятся к эмульсиям масла в воде, где битум. Интервал размера капель обычно составляет от 0,1 до 0, мм. Содержание битума В эмульсии определяется предполагаемым применением с, обычно колеблется в пределах . Имеется верхний предел содержания битума в эмульсии, который в основном определяется относительным объемом двух фаз. При достижении предела объем не в состоянии вместить большее число капель без их деформации. Капли упаковываются настолько плотно, что они частично прилипают друг к другу, и при этом вода, попавшая между каплями, превращается в капли воды. В результате получается эмульсия воды в масле или инвертная эмульсия. Такая эмульсия с высокой вязкостью обладает природой битума 6. Возможно получение так называемых высококонцентрированных эмульсий с содержанием дисперсной фазы выше , в которых элементы внутренней фазы деформированы в многогранники различной формы, а дисперсионная среда выступает прослойкой между ними. Современные взгляды на эмульсию вообще, и на битумные эмульсии в частности, базируются на теории адсорбционной оболочки, выдвинутой в году Банкрофтом 7. Система из двух несмешивающихся жидкостей будет находиться в термодинамически устойчивом состоянии, если она будет состоять из двух сплошных слоев верхнего более легкая жидкость и нижнего более тяжелая жидкость. Чем больше энергии будет затрачено на образование эмульсии, тем более неустойчивой, она будет. Чтобы придать эмульсии относительную устойчивость, используют специальные вещества, называемые эмульгаторами. Практически все эмульсии за исключением некоторых, образующихся самопроизвольно получают только в присутствии эмульгаторов 7. Клаус, в работе 9, дал следующее толкование теории Банкрофта относительно образования оболочек и получения того или иного типа эмульсий. Так как мыла с одновалентными катионами легко диспергируются в воде, но не в масле, то они образуют оболочку диафрагму, которая легче смачивается водой, чем маслом. Следовательно, поверхностное натяжение со стороны воды ниже, чем со стороны масла. Так как внутренняя поверхность оболочки, окружающей шарик, меньше внешней, то оболочка стремится выгнуться так, чтобы обволакивать масляный шарик, находящийся в воде. Вследствие этого, поверхность, на стороне с более высоким натяжением, понижается до минимума. С другой стороны, оболочка из мыла с двух и трехвалентными катионами, которая значительно легче диспергируется в масле, чем в воде, смачивается маслом лучше, нежели водой, и, соответственно, способствует образованию обратных эмульсий воды в масле. Если же антагонистические эмульгаторы содержатся в системе в таком количестве, что их действия взаимно поглощаются, то оболочка не выгибается ни в каком направлении, так что при прекращении перемешивания обе фазы расслаиваются под действием силы тяжести 9. Физическая теория устойчивости коллоидных систем была разработана в Б. В. Дерягиным совместно с Л. Д. Ландау. В таблице 1. Таблица 1. Поверхностно активные вещества ПАВ соединения, которые самопроизвольно концентрируются на поверхности раздела фаз и снижают межфазное поверхностное натяжение. ПАВ к ассоциации с образованием мицелл. Фундаментальной характеристикой мицеллобразующих мономеров является их дифилыюсть, т. Способность ПАВ при адсорбции на поверхности раздела фаз радикально изменять се свойства и, тем самым, влиять на многие важные свойства дисперсных систем может быть различной в зависимости от химической природы и строения граничащих фаз и молекул ПАВ, и условий их применения. Вещества, поверхностноактивные только на границе раздела вода воздух. Вещества, поверхностноактивные на границах раздела конденсированных фаз твердое тело жидкость, жидкость жидкость. ПАВ, обладающие способностью к образованию гелеподобных структур в адсорбционных слоях и объемах фаз высокомолекулярные природные или синтетические соединения с большим числом полярных групп белки, глюкозиды, поливиниловый спирт и т.