Модификация нефтяных битумов природными асфальтитами

• Автор: Майданова, Наталья Васильевна
• Шифр специальности: 05.17.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Введение.

Условные обозначения и сокращения

1 Аналитический обзор.

1.1 Компонентный состав нефтяных битумов. Методы структурно группового анализа битумов

1.1.1 Характеристика масляных фракций нефтяных битумов

1.1.2 Характеристика смол нефтяных битумов

1.1.3 Характеристика асфальтенов нефтяных битумов.

1.1.4 Распределение гетероатомных соединений по групповым компонентам битумов.

1.2 Дисперсная система нефтяных битумов. Процессы структурирования компонентов битумов в инертной и окислительной средах.

1.3 Процессы струкгурообразования при взаимодействии

бигума и минерального материала.

1.4 Способы производства дорожных битумов.
1.4.1 Производство остаточного битума.
1.4.2 Производство окисленного битума.
1.4.3 Производство компаундированного битума
1.5 Обзор качества дорожных битумов, применяемых на Севсро Западе России
1.6 Цель и задачи работы
2 Методы исследований. Аппаратура.
2.1 Экстракционное извлечение целевых компонентов битумов.
2.2 Элементный анализ битумов и их компонентов
2.3 Определение структурных параметров битумов и их компонентов методами ЯМР и ИК спектроскопия.
2.4 Рентгеноструктурный анализ
2.5 Определение физикомеханических характеристик битума и асфальтобетонных смесей
Глава 3 Исследование термоадсорбционных свойств нефтяных битумов различных нефтеперерабатывающих предприятий
3.1 Влияние режима термостатирования на свойства дорожных битумов
3.2 Влияние природы минерального наполнителя фракция мм на свойства дорожных битумов
3.3 Изменение свойств дорожных битумов при термостатировании в смеси
с тонкодисперсным наполнителем.
Глава 4 Изучение физикомеханических и физикохимических свойств нефтяных битумов, полученных из нефтей различной природы.
4.1 Физикомеханические свойства нефтяных битумов
4.2 Взаимосвязь структурногруппового состава битумов с их эксплуатационными характеристиками
4.3 Распределение элементов по структурногрупповым компонентам битумов из нефтей различной природы
4.4 Прогнозная оценка качества нефтяных битумов методом рентгеноструктурного анализа РСА
Глава 5 Нефтяные битумы, модифицированные природными асфальтами и асфальтитами
5.1 Изменение реологических характеристик битумов путем модификации природными асфальтами и асфальтитами
5.1.1 Асфальт Тринидадского озера.
5.1.2 Природный асфальтит Гильсоиит.
5.1.3 Природные асфальтиты России.
5.2 Физикомеханические свойства асфальтобетонных смесей на основе битума марки БДУС 0, модифицированного природными битумами
5.3 Влияние природы адгезионных добавок на прочность сцепления битума с минеральными наполнителями.
Выводы
Литература


Аесоциаты смол содержат обычно 2 молекулы, представляющие собой полициклическую систему из колец, два из которых ароматические. Смолы подразделяются на толуольные ТС и спиртотолуольные СТС. Одиночные молекулы, содержащие в конденсированной циклической системе один ароматический и один гетероароматический циклы, проявляются, как СТС . Содержание смол в нефтяных битумах может превышать . Асфальтены являются наиболее высокомолекулярной фракцией нефтяных битумов. Это твердые хрупкие вещества черного или бурого цвета с плотностью около кгм3. Элементный состав мае. В асфалььтенах сосредоточены различные металлы, содержание которых составляет более мае. Асфальтены характеризуются большим значением соотношения НСпт, чем смолы. Причем, несмотря на значительное разнообразие месторождений нефти, условий ее залегания, при соблюдении одинакового метода выделения асфальтенов, соотношение НСат. Это свидетельствует, что нативные асфальтены нефтей различной природы имеют болееменее определенный состав. Ранние работы по определению химического состава битумов основывались на результатах компонентного состава и элементного анализа, поэтому представления о молекулярном строении соединений, входящих в состав битума были главным образом умозрительны. Существует большое количество вариантов молекулярного строения асфальтенов соответствующих величине их молекулярных масс, которая в свою очередь зависит от способа ее определения ,, , . Молекулярные массы асфальтенов тяжелых нефтяных остатков или битумов колеблются в пределах 0 а. Эти модели предполагают наличие развитых конденсированных структур. Йен установил степень конденсированности ароматических систем, названных им гроздьями. Гроздья могут включать до шести периконденсированных колец. Кроме ароматических, в гроздья могут включаться гетероароматичсскис и нафтеновые циклы. Гроздья могут собираться в пачки по шесть штук. С развитием интегрального и рентгеноструктурного анализа подробно изучено строение асфальтснов, которые по мнению исследователей представляют собой ассоциат параллельно расположенных друг над другом плоских конденсированных нафтеноароматических молекул средним диаметром 0, 1,5 нм, содержащих не более ароматических гетероароматических колец, образующих пачки из слоев общей толщиной 1,,0 нм, при межслоевом расстоянии 0,0, нм см. При этом, пачечноорганизованные, молекулы окружены структурными фрагментами . Группы компонентов высокомолекулярных соединений нефти не имеют четких границ раздела . Общие элементы в строении молекул ВМС нефти, а также близость элементного состава, говорят о наличии генетической связи в ряду масла смолы асфальтены. При переходе от масляных фракций к смолам асфальтенам, увеличивается молекулярная масса, благодаря ассоциации, возрастает содержание гетероатомов, понижается атомное соотношение водорода к углероду и увеличивается вклад конденсированных пол и циклических систем гибридной структуры, увеличивается число молекул в ассоциате от в маслах, до в асфальтенах см. Распределение гетероатомных соединений по групповым компонентам битумов. Химическое строение и свойства компонентов битума, во многом определяется наличием гетероэлеменгов. В таблице 1 приводится пример распределения гетероатомных соединений в гудроне, битуме и его фракциях на примере битума марки БДУС 1. Кислород входит в состав периферийных функциональных групп гидроксильных, карбонильных, карбоксильных и эфирных ,,. Сера, преимущественно, присутствует в составе гетероциклических структур, подобных тиофену, тиофану, и тионафтену 8,. Соединения азота разделяются на основные производные пиридина и нейтральные производные пиррола ,. Азотистые соединения основного характера, составляют порядка от суммы азотсодержащих соединений нефти . Металлы железо, магний, ванадий, никель и др. Количество ванадия может достигать 0, массовых , железа и никеля до 0, мае. В работе показано, что содержание ванадия увеличивается с ростом содержания серы, а количество никеля связано с содержанием азота. Продукт, фракция Молекулярная масса, а.