Ноу-хау: качественные дорожные битумы можно делать из более тяжелых нефтяных фракций
Ноу-хау: качественные дорожные битумы можно делать из более тяжелых нефтяных фракций
Дорожный
битум и ПБВ (полимерные битумные вяжущие) являются самыми дорогими
составляющими в асфальтобетонной смеси. Выражаясь простым языком, они
выполняют роль клея, не давая дороге рассыпаться. Интрига заключается в
том, что производят эти продукты не дорожники, а нефтепереработчики. Как
признаются производители, иногда, для более продуктивной работы, очень
не хватает диалога между двумя заинтересованными сторонами. На недавней
конференцию «Уральский путь», которая прохоила в Екатеринбурге, выступил
научный руководитель АО «Институт нефтехимпереработки», доктор
технических наук, профессор, член-корреспондент Академии наук Республики
Башкортостан Эльшад Теляшев. Он рассказал о том, чего не хватает
нефтепереработчикам для максимально плодотворного взаимодействия с
дорожниками.
Как делают битум
Сегодня
в мире существуют четыре основных блока технологий, по которым
производится дорожный битум. По каждому из блоков отраслевая
отечественная наука имеет свои промышленно реализованные
высокоэффективные версии.
Первый
представляет собой атмосферно-вакуумную перегонку тяжелых,
высокосернистых, смолистых нефтей. Получаются остаточные неокисленные
битумы (фактически, правильно отобранные гудроны). Такая технология
сегодня наиболее популярна в северной Америке. В Европе по ней получают
примерно 60% битумов из тяжелых венесуэльских нефтей.
Второй
блок технологий тоже начинается с атмосферно-вакуумной перегонки нефти.
Далее деасфальтизация полученного гудрона пропан-бутановым
растворителем и компаундирование асфальта с исходным гудроном или
другими компонентами. Получаются компаундированные неокисленные битумы.
Эта технология не очень популярна в мире. Но активно используется в
Финляндии.
Третий
блок технологий, как и в первом случае, начинается с
атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Затем идет направленное окисление
гудрона. Сегодня это самая популярная технология в РФ. Получается
классический окисленный битум.
Четвертый
блок технологий включает атмосферную перегонку - вакуумную перегонку -
переокисление гудрона с получением аналога строительного битума -
компаундирование полученного продукта с исходным гудроном и другими
компонентами. Получаются компаундированные битумы. Данная технология
получила развитие на целом ряде предприятий в России.
Рассмотрим эти технологии более подробно.
Технология
первая (Атмосферно-вакуумная перегонка тяжелой сернистой смолистой
нефти. Неокисленные (остаточные) битумы БНН ТУ 0256-097-00151807-97):
Эта
технология впервые была реализована на базе Ярегской нефти (Республика
Коми). Полномасштабная промышленная реализация началась в Нижнекамске в
2002 году.
Полученный
с ее помощью продукт БНН (битум нефтяной неокисленный) 80/120 позволил
получить асфальтобетон, который полностью удовлетворяет требованиям ГОСТ
9128-97, предъявляемым к асфальтобетону марки «Б» II марки». Он
обладает хорошими прочностными свойствами и свойствами по
водотталкиванию. Также он имеет хорошую растяжимость, усталостную
долговечность.
Устойчивость
к замораживанию и оттаиванию у него выше, чем у стандартного
асфальтобетона. По совокупности стандартных свойств этот битум может
быть отнесен к асфальтобетону типа «Б» II марки, который можно применять
во II-V дорожно-климатических зонах. А по ряду дополнительных
характеристик: растяжимость, усталостные свойства, морозостойкость -
превосходит стандартный асфальтобетон. Существует очень много примеров
промышленной реализации такого битума. С его использованием было уложено
в дорожное полотно порядка 5000 тонн асфальтобетонной смеси типа А и Б.
В 100% случаев асфальтобетон удовлетворяет требованиям СНиП 3.06.03-58 и
ГОСТ 9128-97. Этот битум даже хотели покупать финские дорожники, но
только логистические проблемы доставки из Нижнекамска этому помешали.
Тем
не менее, битум, произведенный по данной технологии, официальными
письмами Министерства транспорта РФ (исх. № ОС-28/3632 и исх. №
ГДСХ-29/3631-ИС от 24.09.02) был запрещен к использованию по причине его
несоответствия некоторым показателям ГОСТ 22245-90.
Технология
вторая (Атмосферно-вакуумная перегонка, деасфальтизация гудрона,
компаундирование. Неокисленные компаундированные битумы БНК):
Такой
битум начали производить в 1994 году на НПЗ «Уфанефтехим». Благодаря
этой технологии стало возможным использование даже высокопарафинистых
нефтей для получения неокисленных дорожных битумов. Причем управляемого и
заданного качества, стабильного во времени и устойчивого к воздействию
повышенных температур.
Получаемый
по этой технологии продукт обладает высокой коллоидной стабильностью,
управляемой адгезией, повышенной устойчивостью к термоокислительному
старению, низким содержанием твёрдых парафинов. Кроме того, этот битум
является прекрасным сырьевым компонентом для производства битумных
эмульсий различного назначения.
Использование
этого битума в реальном дорожном строительстве показало прекрасные
результаты. Как пример, участок автодороги на трассе Белорецк – Учалы
(26-36 км), который был построен с применением стандартного
асфальтобетона, изготовленного на неокисленном компаундированном битуме
БНК в июне 1994 г. Эта горная трасса, на которой зимой температура
достигает -50 °C, а летом полотно прогревается до + 80°C, простояла без
ремонта 18 лет, пока ее не перекрыли новым асфальтом.
Но при этом данный битум, как и БНН, не по всем параметрам соответствовал ГОСТу и был запрещён к использованию.
Технология третья (Атмосферно-вакуумная перегонка и окисление гудрона. Окисленные битумы):
Это
самая распространённая технология в России для производства битумов из
Западно-Сибирских нефтей и их смесей. С применением этой технологии
производят основную часть отечественных битумов. Классические окисленные
битумы, к сожалению, имеют склонность менять свои свойства во времени и
не позволяют достичь нужного качества и долговечности дорожного
полотна. Однако, при правильном использовании технологии и направленном
окислении можно получать высококачественные продукты.
Рассмотрим
это на примере нефти Ашальчинского месторождения Татарстана. Изначально
целый ряд российских и зарубежных экспертов говорили, что получить из
этой тяжелой, сернистой, смолистой нефти битумы, соответствующие
действующим стандартам, просто невозможно!
На
практике, были подобраны оптимальные технологические условия окисления,
и получился продукт, соответствующий всем требованиям ГОСТ 22245-90.
Полученный асфальтобетон, также соответствующий действующему стандарту,
показал отличную устойчивость к образованию колеи: при 20 тысячах
опытных прокатов глубина колеи получилась менее 2 мм.
Главная
особенность технологии: по ней можно выпускать качественный дорожным
битум из тяжелых нефтей без особых требований к вакуумной перегонке.
Технология четвертая(переокисление-разбавление):
Битум
производится по следующей схеме: атмосферная перегонка – вакуумная
перегонка – переокисление гудрона – компаундирование переокисленного
продукта с гудроном и другими компонентами. В результате чего
получаются компаудированные битумы.
Это
так называемая технология компромисса. С ее помощью можно использовать
окислительные технологии и при этом получать вполне стабильный продукт.
По данной технологии берется перекислённый продукт, который близок к
строительному битуму, и смешивается с гудроном. Половина сырья
окисляется до практически стабильного состояния, вторая половина
остается неокисленной и стабильной. Два стабильных компонента дают
стабильный продукт. Только на производстве достигается экономия в
30-40%. При этом полученный продукт демонстрирует великолепные свойства
как самого битума, так и асфальтобетона на его основе.
Суть
технологии - глубокое окисление сырья с любой условной вязкостью (ВУ80)
в диапазоне 20 ÷300 сек. до значения показателя «температура
размягчения» порядка 60÷ 90 ᴼС – стадия создания структурного каркаса
битума с повышенным и направленно регулируемым содержанием смол и
асфальтенов. Далее - пластификация оксидата неокисленными остаточными
устойчивыми к старению стабильными компонентами: такими, как исходное
битумное сырьё, специальные пластифицирующие добавки, боковые погоны и
пр.. В результате получаются стабильные частично окисленные дорожные
битумы широкого ассортимента и заданного уровня качества. Впервые такая
технология была реализована на новой установке в Салавате в 2006 году.
Для производства битумов эффективнее использовать тяжелые нефти.
Битум,
как известно, это просто репутационный продукт, который бизнеса не
делает. Его выпуск в экономике НПЗ (нефтеперерабатывающего завода)
составляет менее 1% от общего числа нефтепродуктов. Главное сырье
нефтепереработчиков – легкие малосернистые нефти, из которых
изготавливается основная продукция нефтепереработки - топливо. Тяжелые
же фракции как бы остаются втуне.
По
мнению Эльшада Теляшева, настала пора рассмотреть возможность
строительства специализированных локальных битумных НПЗ и в качестве
сырья перерабатывать на них низкомаржинальную для классической
нефтепереработки тяжелую нефть. Супербитумы, которые будут выпускаться
на базе этой нефти, при прочих равных, будут служить в разы дольше.
У
этого пути большие перспективы, так как разведанные запасы тяжелых
сверхвязких высокосернистых высокосмолистых нефтей, природных битумов и
битуминозных пород сегодня превышают запасы легких малосернистых нефтей.
Между тем, они до сих пор не используются как дополнительные сырьевые
источники.
Технологии
для переработки каждого из перечисленных типов сырья уже апробированы и
рекомендуются к внедрению. В случае их активного освоения, у
инновационных битумов будут следующие плюсы: повышенная адгезия вяжущего
к инертным материалам, улучшенные низкотемпературные характеристики,
повышенная коллоидная стабильность и сопутствующая устойчивость битумов
нового типа к процессам термоокислительного старения. Асфальтобетоны на
базе новых битумов будут характеризоваться повышенными прочностными
характеристиками, а также высокой водо- и трещиностойкостью.
Надо
сказать, что нефтепереработчики сегодня готовы выполнить любую прихоть
дорожников. Но им не хватает наличия научно обоснованных нормативов.
Когда таковые будут разработаны, нефтепереработчики смогут сделать любой
запрашиваемый битум: хоть по отечественным стандартам, хоть по
европейским нормам или технологии «Суперпейв». Кроме того,
«нефтепереработку» надо на равных привлекать к созданию таких
нормативов. От этого выиграют все: и нефтепереработчики, и дорожники.
Подготовил Станислав ДОНИН