Трансформация нефтяных дисперсных систем в процессе эксплуатации

Резюме: На примере нефтяных дорожных битумов марок БНД 100/130, БНД 130/200 и БНД 70/100 проведено исследование трансформации нефтяных дисперсных систем в условиях различных логистических схем эксплуатации. В результате проведенных исследований определено влияние условий хранения дорожных битумов различных марок на их физико-механические свойства и групповой углеводородный состав в процессе транспортировки от производителя к потребителю. Установлено, что изменение физико-механических свойств дорожных битумов при высокотемпературном хранении связано с переменами группового углеводородного состава вследствие автоокисления углеводородов и дестабилизации коллоидной структуры дисперсных систем. Определены условия хранения битума с минимальным изменением показателей его качества. Установлено, что хранение битума при атмосферных условиях позволяет сохранить его первоначальные свойства без существенных изменений. Доказано, что продувка азотом значительно снижает влияние гомолитических процессов, приводящих к трансформации нефтяных дисперсных систем в процессе дальнейшей транспортировки от производителя к потребителю. Экспериментально подтверждено, что из всех основных физико-механических свойств битума наиболее чувствительным показателем является «глубина проникновения иглы», в то время как часто используемый для контроля качества битума показатель «температура размягчения» является инерционным. Выведено уравнение для определения изменения пенетрации от продолжительности хранения битума. Установлено, что каждый час при хранении дорожного битума при температуре 180 ºС показатель глубины проникновения иглы при 25 º снижается на 0,8 ед. Определены организационные и технические мероприятия для обеспечения стабильности качества дорожных битумов при производстве, хранении и транспортировке до потребителей.

1. Полякова В.И. К вопросу о структурообразовании дорожных вяжущих материалов // Дороги и мосты. 2016. N 2. С. 233–264.

2. Унгер Ф.Г., Андреева Л.Н. Фундаментальные аспекты химии нефти. Природа смол и асфальтенов. Новосибирск: Наука, 1995. 188 с.

3. Колбановская А.С., Михайлов В.В. Дорожные битумы. М.: Транспорт, 1973. 264 с.

4. Гуреев А.А. Нефтяные вяжущие материалы. М.: Недра, 2018. 240 с.

5. Пактер М.К., Братчун В.И., Стукалов А.А., Беспалов В.Л., Доля А.Г. Закономерности технологического старения нефтяных дорожных битумов и асфальтобетонных смесей // Современное промышленное и гражданское строительство. 2014. Т. 10. N 4. С. 225–235.

6. Chang H.-L., Wong G.K., Lin J.-R., Yen T.F. Chapter 9. Electron spin resonance study of bituminous substances and asphaltenes // Developments in Petroleum Science. 2000. Vol. 40. Part B. P. 229–280. https://doi.org/10.1016/S0376-7361(09)70280-8

7. Петрова Л.М., Зайдуллин И.М., Аббакумова Н.А., Хуснутдинов И.Ш., Кашапова Р.Р. Информативность параметров состава и строения битумов для оценки их сопротивления старению // Вестник Казанского технологического университета. 2011. N 10. С. 131–134.

8. Пактер М.К., Братчун В.И., Нарижная О.Н., Стукалов А.А., Беспалов В.Л. Изучение коллоидно-дисперсной структуры дорожного битума при термоокислительном старении // Современное промышленное и гражданское строительство. 2018. Т. 14. N 3. С. 133–141.

9. Печеный Б.Г., Курбатов В.Л., Лосев В.П. О механизме старения битумов и методах их испытания // Университетская наука. 2019. N 2. С. 28–32.

10. Рыбачук Н. А. Старение битумного вяжущего // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. N 2 (97). С. 120–125.

11. Илиополов С.К., Яковлевич Н.Ю., Саенко C.C. Старение битума в рабочем котле АБЗ // Дороги и мосты. 2009. N 21. С. 208–220.

12. Братчун В.И., Пактер М.К., Стукалов А.А. Прогнозирование изменения группового состава при технологическом старении дорожного битуа // Вестник Донбасской национальной академии строительства и архитектуры. 2015. N 1 (11). С. 12–20.

13. Абдуллин А.И., Идрисов М.Р., Емельянычева Е.А., Абдуллина В.Х. Изменение вязкостных свойств нефтяных битумов в процессе старения // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22. N 10. С. 25–29.

14. Гуреев А.А., Чан Нят Тан Нят Тан. Термоокислительная стабильность дорожных битумов // Нефтепереработка и нефтехимия. 2010. N 4. С. 9–12.

15. Васильев В.В., Никитин Е.Е., Карпов К.А., Саламатова Е.В., Потехин В.М., Алексеев О.В. Исследование процесса окисления гудрона западносибирских нефтей газометрическим методом // Нефтепереработка и нефтехимия. 2002. N 8. С. 13–16.

16. Саламатова Е.В., Васильев В.В., Потехин В.М. Определение скоростей автоокисления некоторых углеводородов и нефтяных остатков // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. N 8. С. 16–22.

17. Галдина В.Д. Кинетика термоокислительного старения битумов различной природы // Вестник Томского государственного университета. 2011. N 3 (32). С. 133–139.

18. Hofko B., Cannone Falchetto A., Grenfell J., Huber L., Lu X., Porot L., et al. Effect of short-term ageing temperature on bitumen properties // Road Materials and Pavement Design. 2017. Vol. 18. Issue 3. P. 108–117. https://doi.org/10.1080/14680629.2017.1304268

19. Hofko B., Maschauer D., Steiner D., Mirwald J., Grothe H. Bitumen ageing – Impact of reactive oxygen species // Case Studies in Construction Materials. 2020. Vol. 13. P. e00390. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2020.e00390

20. Tarsi G., Varveri A., Lantieri C., Scarpas T., Sangiorgi C. Effects of different ageing methods on the chemical and rheological properties of bitumen // Journal of Materials in Civil Engineering. 2018. Vol. 30. Issue 3. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002206