Модифицированные битумы на основе нефтяного и сланцехимического сырья

• Автор: Федоров, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 178 с. : ил

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Нефтяные битумы состав, свойства, производство.

1.1.1. Химический состав битумов.

1.1.2. Производство и применение неокисленных дорожных битумов.

1.1.3. Дисперсная структура битума.

1.1.4. Улучшение товарных характеристик дорожных битумов компаундированием.

1.2. Взаимодействие битума с минеральным наполнителем.

1.3. Битумводные эмульсии в дорожном строительстве.

1.4. Горючие сланцы, терморастворение рядового и обогащнного сланца.

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Характеристика исходных образцов битумов и гудронов ООО ПО Киришинефтеоргсинтез Киришский НПЗ.
2.1.2. Характеристика исходных образцов битумов из других типов нефтей.
2.1.3. Сырь для получения модифицированных битумов.
2.2. Методы исследования. Аппаратура.
2.2.1. Групповое разделение битумов и гудронов.
2.2.2. Элементный анализ.
2.2.3. Н и С ЯМРспектроскопия.
2.2.4. ИК спектроскопия.
2.2.5. Рентгеноструктурный анализ.
2.2.6. Определение микропримесей методом СРМС.
2.2.7. Дифференциальнотермический анализ.
2.2.8. Технический анализ тяжлых нефтяных, сланцевых остатков и полученных на их основе композиций.
2.2.9. Методика получения битума модифицированного нефтеиолимерными смолами.
2.2 Методика получения биту ма модифицированного серой.
2.2 Механические испытания образцов.
2.2 Приготовление модельного асфальтобетонного покрытия.
2.2 Приготовление битумводных эмульсий.
2.2 Методы исследования эмульсий.
2.2 Методики получения композиций с использованием керогена, рядового сланца и продуктов их терморастворения.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Микропримеси в гудронах и битумах из западносибирской и ярегской нефтей.
3.2. Взаимосвязь структурногруппового состава гудронов и битумов из нефтей различной природы с их эксплуатационными параметрами.
3.3. Распределение элементов по структурногрупповым компонентам гудронов и битумов из нефтей различной природы.
3.4. Прогнозная оценка качества нефтяных гудронов и битумов методами ИК спектроскопии и рентгеноструктурного анализа.
3.5. Модификация дорожных битумов.
3.5.1. Модифицированные дорожные битумы на основе нефтяного гудрона и нефтеполимерных смол.
3.5.2. Модификация дорожных битумов добавками серы.
3.6. Термическое растворение керогена сланца и рядового сланца в сланцевой смоле и тяжлых остаточных нефтепродуктах.
3.7. Получение композиционных материалов на основе продуктов терморастворения керогена и рядового сланца.
3.8. Получение прямых битумводных эмульсий.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Установлено, что азотсодержащие компоненты нефти представлены как соединениями ярко выраженного основного характера, так и веществами нейтрального, либо слабоосновного типа. Соединения основног о характера в составе азотсодержащих высокомолекулярных соединений нефти представлены соединениями ряда бензохинолина. Установлено присутствие и более высоких ареногомологов пиридина с 4 и 5 конденсированными кольцами , . Соединения нейтрального характера в составе азотсодержащих высокомолекулярных соединений нефти представлены производными три и тетрациклических ареногомологов пиррола карбазолами и бензкарбазолами ,
. При этом, среди азотсодержащих высокомолекулярных соединений наиболее представительными являются алкилкарбазолы . Полагают, что первичные кислородсодержащие соединения нефти имеют биогенетическое происхождение, обусловленное высоким содержанием кислорода в природных биохимических соединениях . В дальнейшем, в зависимости от химической структуры кислородных соединений, генетические превращения возможны не только в связи с присоединением новых атомов кислорода, но и в процессах этерификации, конденсации, полимеризации. Отмечается , что групповой состав высокомолекулярных кислородсодержащих соединений нефти, в целом совпадая с составом кислородных соединений дистиллятных фракций, представлен карбоновыми кислотами, фенолами, сложными эфирами, кетонами, ангидридами и др. При этом, в тяжелых нефтяных остатках до и более кислорода связано в виде сложноэфирных групп. В составе тяжелых нефтяных остатков массовое содержание би и полифункциональных гетероатомных соединений достигает 5 и более . Большая часть азот и серосодержащих соединений имеет основной характер . Соединения, содержащие совместно азот и кислород, либо серу и кислород, идентифицированы в составе нефтяных кислот, причем атомы азота и серы включены в гетероциклы. Значительно большая часть полифункциональных соединений входит в смолистоасфальтеновые вещества нефти САВН, на что указывает анализ их элементного состава в сочетании с молекулярной массой , , . Металлы Бе, М, V, ЬН и др. Концентрируются металлы главным образом в асфальтосмолистых компонентах битума, при этом наибольшее количество составляют Бе, V и 1 Количество V может достигать 0, мае. Бе и М до 0, мае. В работе показано , что содержание V увеличивается с ростом содержания серы, а количество 4 связано с содержанием азота. Многие исследователи высказывают предположение, что V и i входят в состав асфальте нов в виде соответствующих ванадии и никельпорфириновых комплексов, которые являются частью структуры молекул асфальтенов. Вопрос этот изучен пока недостаточно и требует более глубокого рассмотрения . Помимо этого, не выяснено, как влияет содержание примесей металлов на процесс получения битумов окисление гудропов, а также их технические показатели. В составе нефтяных битумов были также обнаружены углеводороды типа стеранов, гопанов и других тритерпенов. Таким образом, единый принцип строения молекул компонентов битума, наличие в них гетероатомов, а следовательно, полярных групп, а также высокая ароматичность молекул обусловливает их способность к ассоциации. Соотношение компонентов битума может значительно влиять на ею свойства. Так, с повышением содержания масел в битумах, а точнее соотношения масла асфальтены повышается пенетрация, понижаются температура размягчения и температура хрупкости, понижается вязкость. Максимальное значение дуктильности достигается при соотношении масла асфальтены, равном . Увеличение содержания масел в битумах одних и тех же марок из разного сырья понижает когезию . Содержание смол также влияет на свойства битума. По данным , уменьшение отношения асфальтены смолы приводит к ослаблению прочности структуры битума. При этом понижается температура размягчения, повышается дуктильность, падает индекс пенетрации ИП. Когезия битума мало зависит от указанного соотношения , . На данный момент времени, вопрос о влиянии соотношения групповых компонентов различных битумов на их эксплуатационные свойства яатяется не закрытым.