Меню Рубрики

Установки для производства битум

Производство битума

Трудно представить себе современное строительство, как дорог, так и зданий без использования битума. Широчайшее его применение в этих областях определяется уникальными свойствами материала:

  • нагревание приводит к тому, что он становится более тягуч, практически любые строительные материалы смачиваются им;
  • при охлаждении загустевает, постепенно превращаясь в монолитную твёрдую структуру вместе с включёнными в него наполнителями;
  • гидрофобен, что передаётся наполнителям и контактирующим средам после пропитки, это предопределяет использование битума для гидроизоляции.

К сырью для производства битума относятся материалы, содержащие вещества с высокой вязкостью, асфальтеновые компоненты. Они получаются из отходов, образующихся при переработке нефти. Ископаемый природный компонент смол извлекают методом физического воздействия на битумосодержащую породу. Чаще всего это обработка породы водяным паром высокой температуры. Вязкость компонентов при этом снижается, и таким путём их вымывают из породы.

Описанная технология является классической, в настоящее же время вместо природной добычи наиболее распространена технология производства нефтяных битумов промышленными предприятиями из отходов, образующихся при переработке нефти в сыром виде.

Нафтеновые и нафтеново-ароматические нефти во время вакуумной перегонке дают продукт гудрон, который и является основой для изготовление битума. Если в его состав ввести специальные добавки, то получается вещество с высокими эксплуатационными характеристиками, применяемое в качестве битума. Переработка нефти парафинового состава даёт много полезных отходов, а получаемый при этом гудрон перемешивается со специальными составляющими и отправляется в реактор для окисления.

Во время вакуумной перегонки мазута и последующей деасфальтизации масляных компонентов нефти получаются побочные продукты гудронного состава. Наша страна обладает огромными запасами нефти с высоким содержанием битума, но ведущее место в производстве битума занимает способ окисления.

С учётом того, что Россия по-прежнему отстаёт от ведущих мировых держав в протяжённости качественных дорог, открыть завод по производству битума в России – очень выгодное и востребованное в настоящее время предприятие.

Состав битума

Составом определяется дальнейшее применение битума. Он состоит на 14% из водорода и на 70% из углерода, остальная часть – это примеси кислорода, серы и других химических элементов. Если сказать проще, то это углерод с различными добавками. На его свойства влияет не столько его элементный состав, сколько виды соединений водорода с углеродом, определяемые технологией производства битума.

Назовём виды этих соединений:

  • масляный компонент, который обеспечивает материалу текучесть;
  • смолистые включения, которые придают продукту эластичность;
  • асфальтеновые соединения, благодаря которым у битума имеется вязкость.

Содержание масел в битуме по отношению к его общей массе достигает 60%, что является преобладающей долей. Чем выше это долевое соотношение, тем больше у материала проникающая способность по отношению к другим средам. Значительно меньше в нём содержится смол, обычно их количество не превышает 30%. Смолы обладают тягучестью, а плотность у них значительно выше, чем у масел. Смолы бывают твёрдые, вязкие и полужидкие, их вязкость определяется температурой. Чем она выше, тем вязкость смол и самого битума ниже. При достаточном нагреве в установке по производству битума можно получить удобный в использовании жидкий битум.

Производственное оборудование

С учётом того, что используется в качестве исходного сырья, применяется различное промышленное оборудование для производства битума. Это различные котлы и печи, иные устройства. Чтобы материал было удобно перевозить от производителя к месту использования, изначально он хранится в основном в твёрдом виде. Хранение битума не представляет никаких особых проблем при средней температуре окружающего воздуха. Лишь в жаркую погоду он сильно размягчается и это существенно усложняет операции погрузки и транспортировки. Чаще всего хранится битум в брикетах. А вот чтобы использовать его в дорожном и промышленном строительстве, необходимо твёрдые куски нагреть до той температуры, при которой они примут необходимую вязкость. Обычно их разогревают до жидкого состояния и уже затем используют в различных технологических операциях.

Установки для плавления на предприятиях дорожной и строительной специфики не только приводят сырьё в жидкое состояние, но и поддерживают в такой готовности к использованию сколь угодно долго. Эти установки изготавливаются в мобильном и стационарном вариантах. Мобильная установка перемещается автомашиной, стационарная же всегда остаётся на одном месте. Но производительность выше именно у стационарной установки, так как она имеет большие по объёму ёмкости для битума и более мощные нагревательные печи.

По способу нагрева все печи для производства битума различают на устройства прямого нагрева, косвенные нагреватели с циркуляцией теплоносителя и их комбинированные варианты. Также следует отличать установки для нагревания дорожного и строительного битума по определяющим признакам его производства. Есть такие установки, в которых трубы с теплоносителем расположены по всему объёму ёмкости, в других же установках трубы нагрева располагаются лишь в приёмной камере. Те установки, в которых нагреватели расположены по всему периметру, лучше. Ведь в них сырьё плавится равномерно по всему объёму и одновременно приходит в эксплуатационную готовность всё содержимое ёмкости.

Читайте также:  Установка бензонасоса на уд2

Также битумонагревательные установки подразделяют по способу загрузки в них твёрдого сырья — это устройства с загрузкой сверху и сбоку. Боковая загрузка лучше тем, что в установку можно подавать исходное сырьё как вручную, так и помощью специального транспортёра или погрузчика.

Виды битума для строительства

В строительной сфере этот материал используется для приготовление различных мастик, для гидроизоляционных фундаментных работ и для устройства кровель. В основном это вещества, получаемые при переработке нефти. Также широчайшее применение строительный битум нашёл в сооружении дорог.

По указанным областям применения можно произвести простую классификацию этого строительного материала:

  • для использования в строительстве зданий и сооружений;
  • для производства кровельных работ;
  • для дорожного строительства.

Отечественная промышленность производит жидкий, полутвёрдый и твёрдый битум для строительного сегмента промышленности. Жидкий также делится на несколько классов по скорости загустевания.

Для производства гидроизоляционных работ применяется строительный битум марок от БН 50/50 до БН 90/10. Это сырьё ещё широко применяется в изготовлении кровельных материалов, таких как гидроизол, люберит, изопласт и др. В каждом из перечисленных материалов для повышения прочности, морозостойкости и других важнейших эксплуатационных параметров в сырьё вводят специальные добавки полимерного состава. Все полимерные битумы, используемые в строительстве, горючи, температура их самопроизвольного воспламенения равна 368 °С. При имеющемся источнике открытого огня они загораются уже при 230 °С.

В целях гидроизоляции фундаментов зданий и сооружений применяется специальный изоляционный битум. Он способен медленно отвердевать и при этом длительное время сохранять свои свойства, плотно связываясь с поверхностью железобетонных изделий.

Для пропитки покрывающего дорожного слоя и для предварительной обработки грунта перед укладкой асфальта используется дорожный битум. В этой специфике применяется как жидкий, так и вязкий составы. Они также горючи, температура вспышки материала при внешнем открытом источнике находится в пределах от 60 до 120 °С.

Битум для дорожного строительства

В строительстве дорог применяется полимерный битумный продукт, сейчас в России производство дорожного битума наращивается, но всё равно по объёмам изготавливаемого материала оно далеко отстаёт от мировых показателей.

Такие установки характеризуются большим потреблением энергии, их электрическая мощность достигает 200 кВт и более. В силу больших расходов на электроэнергию многие заводы по изготовлению асфальтобетона не могут организовать у себя модификацию битума вяжущими полимерными составами.

Битум можно смело отнести к продукции с сезонным спросом, это прежде всего определяется сезонностью дорожных работ в нашей стране. Цена битума за тонну в летний период резко возрастает, а в зимний падает. Вследствие того, что этот материал производится из нефти, немалое влияние на стоимость битума оказывает и нестабильность нефтяных котировок на мировом рынке.

Также цена на битум сильно зависит от удалённости потребителя от производящих комплексов, это связано с немалыми затратами на транспортировку материала как в жидком состоянии в ёмкостях, так и в твёрдом виде, когда транспортируется твёрдый битум в мешках.

Торговля битумом

В настоящее время торговля битумом в России неуклонно наращивает темпы. Продающие компании организуют в основном продажу битума оптом, но не отказываются и от розничной торговли этим материалом широкого и устойчивого спроса.

Рассмотрим цены на битумное сырьё, установившиеся на отечественном рынке в настоящее время:

Наименование товара Ед. измерения Вес в кг. Стоимость в руб.
Битум БНД 60/90 брикет 15 370
Мастика битумно-полимерная Брикет 15 710
Асфальт холодный Барабан из жести 29 472
Жидкий битум МПГ Барабан из жести 8 1120

Анализируя приведенную таблицу, можно сделать вывод о том, что стоимость битума в настоящее время довольно высока. В ход идут и все имеющиеся старые запасы, и образующиеся при производстве и транспортировке отходы битума. Это даёт возможность производящим нефтяным компаниям получать расчётную прибыль, но сдерживает развитие дорожного строительства в стране.

источник

Установка производства нефтяного битума

Битумная установка предназначена для производства битума различных марок из гудрона, поступающего с установок АВТ. Основным процессом производства битумов является окисление, продувка гудронов воздухом в вертикальном цилиндрическом сосуде – колонне окисления.

Принцип получения основан на реакциях уплотнения при повышенных температурах, приводящих к повышению концентрации асфальтенов.

Технологическая схема

Принципиальная технологическая схема.

Производство дорожного (БНД-60/90, БНД-90/130) и кровельного битума (БНК-40/180)

Рассмотрим технологическую схему производства битума нефтяного кровельного (БНК-40/180), битума нефтяного дорожного (БНД-60/90 и БНД-90/130).

Марка выходного продукта зависит от температуры в зоне реакции, которая может составлять от 150-280°С и времени протекания реакции от 3-7 часов.

Читайте также:  Установка linux centos сети

Рис. 2 Подача гудрона в окислительную колонну

Гудрон подается специализированным поршневым насосом в среднюю часть окислительной колонны. Уровень заполнения колонны поддерживается в районе 70% от объема аппарата. Воздух прокачивается компрессором через опускную трубу, которая проходит по всей длине аппарата, где нагревается отходящим продуктом.

Рис.3 Закачка воздуха в колонну компрессором

Далее, воздух поступает в маточник, который равномерно распределяет воздух по сечению колонны. При контакте сырья с техническим воздухом происходит реакция окисления.

Рис. 4 Подача в маточник

Легкие компоненты окиси углерода, азота, водяной пар и другие примеси, поднимаются вверх колонны, откуда по шлемовой трубе выводятся в сепаратор, где разделяются на газообразную и жидкую фазы.

Жидкая фаза, черный соляр, который составляет не более 2 % объема от общей продукции, насосами откачивается с установки в товарно-сырьевой цех (ТСЦ).

Газообразная фаза дожигается в котле-утилизаторе.

Рис.6 Процесс разделения на фазы

Битум, по окончанию реакции, выводится с низа колонны, поршневым насосом прокачивается через погружные холодильники.

Часть охлажденного битума возвращается обратно в колонну в качестве рецеркулята. А балансовое количество продукта поступает в емкости хранения, с последующей отгрузкой на авто- и железнодорожный транспорт.

Рис. 7 Прокачка битума через погружные холодильники

Производство битума марки БН-90/10

Для производства битума нефтяного марки БН-90/10, используется следующая схема: технологический воздух подается в окислительную колонну аналогичным образом, а сырье подается в тройник смешения, который находится в шлемовой части колонны.

В емкости тройника гудрон смешивается с частью не прореагировавшего битума, который выносится газами окисления из окислительной колонны.

В данной схеме колонна поддерживается полностью заполненной. Затем, смесь по линии перетока поступает в выносную емкость сепарации, где происходит разделение газожидкостной смеси на газовую и жидкую фазы.

Газовая фаза поступает в нефтегазовый сепаратор, в котором происходит отделение унесенного черного соляра от газов окисления, окиси углерода, азота, водяного пара и других примесей.

Жидкая фаза, черный соляр, откачивается насосом в товарно-сырьевой цех. А газ уходит на дожег в котел-утилизатор.

Смесь гудрона и битума, из выносной емкости сепарации прокачивается насосами через погружные холодильники, откуда подается в качестве рециркулята в окислительную колонну.

Битум с низа окислительной колонны откачивается насосами в погружные холодильники, после чего поступает в емкости хранения с последующей отгрузкой потребителю.

Производство строительного битума

Принципиальное отличие схемы производства строительного битума, в том, что соотношение сырья к рециркуляту составляет 1/5, то есть объем рециркулята в 5 раз больше объема поступающего сырья. Таким образом увеличивается количество воздуха на окисление и время его контакта с сырьем.

источник

Производство битума: технологии, сырье и оборудование

Производство битума это сложный технологический процесс, где используются различные сорта нефти. А все технологические операции выполняются на территории нефтеперерабатывающих заводов.

Технология производства битума

Процесс переработки нефти включает фракционную перегонку, в результате которой получают светлые нефтепродукты типа бензина, керосина и лигроина, смазочные масла и т.п. После отбора более легких по массе фракций (гудрона, крекинга) образуются нефтяные остатки, которые в дальнейшем и используются для получения нефтяных битумов с заданными свойствами.

В современных условиях битум может производиться одним из следующих способов:

  • концентрирование нефтяных остатков за счет их перегонки в вакууме. При этом применяется инертный газ или водяной пар. Для производства остаточных битумов из асфальто-смолистых нефтей используется атмосферная перегонка;
  • окисление различных нефтяных остатков кислородом воздуха при температуре 180-300ºС. В качестве таких остатков могут выступать полугудроны, гудроны, мазуты, асфальты деасфальтизации, крекинг-остатки или их смеси;
  • деасфальтизация гудрона селективными растворителями;
  • смешивание (компаундирование) нефтяных остатков с дистиллятами, а также с окисленными или остаточными битумами.

На практике также нашли применения различные сочетания способов, перечисленных выше.

Неокисленные битумы производятся за счет вакуумной перегонки нефтяных остатков и тяжелых нефтей. Исходное сырье должно обладать высокой концентрацией смолисто-асфальтеновых веществ.

Окисленные битумы составляют 75-80% от общего количества данного строительного материала, производимого в мире. Получение окисленного битума ведут в кубах периодического действия и реакторах змеевикового типа.

Неокисленные и компаундированные битумы имеют высокое содержание тяжелой ароматики, смол и характеризуются хорошими адгезионными характеристиками, высокой растяжимостью, но более высокой температурой хрупкости.

Исследования показывают, что трещиностойкость асфальтобетонных покрытий, созданных с применением неокисленных и компаундированных битумов, существенно выше, чем у композиций того же состава, но содержащих окисленный битум.

Неокисленные и компаундированные битумы после термообработки характеризуются высокими значениями остаточной пенетрации, растяжимости и адгезии, то есть эксплуатационные свойства битумов сохраняются на высоком уровне, а разница в соотношении показателей между окисленными и неокисленными битумами еще больше увеличивается.

Сырье для производства битума

Чаще всего основным сырьем для производства битумов является гудрон или асфальты деасфальтизации (смолисто-асфальтеновые вещества). В некоторых литературных источниках они встречаются под названием «осажденные битумы». Отметим, что иногда для получения битума могут использоваться экстракты селективной очистки масел, остатки термического крекинга или смолы процесса пиролиза.

Читайте также:  Установка датчика уровня омывайки

С целью получения высокопластичных битумов, характеризующихся высокой термоустойчивостью и хорошими связующими свойствами, необходимо применять сырье определенного и постоянного качества.

Обычно необходимыми свойствами обладают гудроны тяжелых нефтей, в состав которых входит много смолисто-асфальтеновых веществ. В общем случае справедливо следующее утверждение: чем больше отношение «асфальтены:смолы», тем лучше свойства и структура производимого битума. В сортах тяжелых нефтей указанное соотношение составляет 1,0-1,3.

В странах с небольшими запасами таких нефтей приходится использовать сырье массовой добычи, что приводит к несоответствию свойств полученного продукта установленным нормам качества.

Производство остаточных битумов

Производство остаточных битумов является наиболее простой и экономичной технологий. Для определения пригодности конкретного сорта нефти к использованию при получении остаточного битума необходимо провести оценку выхода из него вяжущего с глубиной проникновения иглы при 25ºС 100 на 0,1 мм.

Экономически оправданным производство остаточного битума можно считать в том случае, когда выход готового продукта составляет не менее 10-20%. Для получения такого битума используется сырье вакуумной перегонки, состоящее из органических и гетерогенных соединений, чаще всего – мазут.

Качественные характеристики остаточных битумов могут регулироваться за счет изменения режимов вакуумной колонны. В большей степени на эффективность процесса оказывает влияние глубина вакуума в зоне питания вакуумной колонны, а также наличие контактных устройств с низким гидравлическим сопротивлением, которые обеспечивают перепад давления по высоте колонны не более 15-20 мм.рт.ст. При этом наверху вакуумной колонны поддерживается давление не более 20 мм.рт.ст.

Производство остаточных битумов характеризуется ощутимым снижением содержания парафинонафтеновых углеводородов, что обусловлено их более высокой летучестью по сравнению с другими веществами этой же группы. Перегретый пар необходим для уменьшения содержания в битуме парафинонафтеновых углеводородов и снижения температуры перегонки остатков. Это позволяет получать остаточный битум с высокой температурой размягчения.

Но такой подход имеет определенные недостатки, которые выражаются в наличии дополнительных затрат и коррозии материалов, из которых изготовлено оборудование. Это привело к появлению альтернативного способа, заключающегося в так называемой «сухой» вакуумной перегонке мазута, которая требует наличия высокоэффективных систем для создания вакуума. В целом вакуумные технологии имеют хорошие перспективы при производстве остаточных битумов, так как позволяют добиться более глубокой переработки нефти.

Сырьем для получения остаточных битумов может служить высокосмолистая тяжелая сернистая нефть с большим содержанием асфальто-смолистых веществ.

При вакуумной перегонке очень важно на начальном этапе извлечь из нефти дистиллятные фракции с целью получения моторного топлива. Побочный продукт данного процесса – гудрон, может в дальнейшем использоваться как исходное сырье при производстве битумов.

С помощью процессов получения остаточных битумов очень сложно обеспечить выход тугоплавких битумов, что является существенным недостатком.

Мировое производство битумов

Спрос на битум и битумные материалы определяется финансированием дорожного строительства. Также на него оказывают слияние такие факторы, как экономика альтернативных дорожных покрытий, возможность использования новых видов дорожных покрытий, цена на нефть и возможность транспортировки материала. На предложение, главным образом, влияет объем перерабатываемой нефти.

На сегодняшний день мировой рынок битумов исчисляется 100 млн тонн в год, из которых треть приходится на страны Азиатско-Тихоокеанского региона, треть – на Северную Америку. Европа производит 18% мирового битума. Стабильный спрос на дорожные покрытия, устроенные с помощью битума, наблюдается на Ближнем Востоке и в Африке. В Западной Европе и Северной Америке имеет место тенденция к сокращению спроса на данный строительный материал. Пик потребления битума в Китае был зафиксирован в 2012 году и пока предпосылок к возрастанию объемов нет.

Суммарно в Европейском Союзе ежегодно производится около 20 млн тонн битума. Самое большое потребление зафиксировано в Германии и Франции (2 млн тонн), а также Великобритании (1,3 млн тонн). Сокращается спрос на битумные материалы в таких странах, как Нидерланды, Бельгия и Ирландия. Польша и Германия, наоборот, потребляют больше битума.

Наибольшими экспортерами среди североафриканских и ближневосточных стран являются Алжир и Турция. И даже Тунис экспортирует битум, пусть и в небольших объемах.

Летом наблюдается повышенный спрос на битум, чем и объясняется рост цен до 50-70 долларов за тонну. В то же время, в Африке за аналогичный продукт просят 80 долларов за тонну.

Установки для производства модифицированных битумов от компании GlobeCore

Производительность оборудования от компании GlobeCore, для производства модифицированных битумов, от 4м3 до 22 м3 в час:

Установка модификации битума полимерами – (ПБВ) УCБ-2М, 4-7м3/час

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector