Проблемы, связанные с производством битумов

Около 50% ежегодно выпускаемых дорожных битумов не соответствует требованиям нормативных документов, прежде всего ГОСТ 22245—90 «Битумы нефтяные дорожные вязкие». Нефтеперерабатывающим предприятиям невыгодно дополнительно оборудовать битумное производство на НПЗ специальными охлаждающими системами для снижения температуры готового битума до + 150º вместо + 250ºС (это даёт возможность получать битумы с более лучшими эксплуатационными свойствами), перемешивающими устройствами для введения катионных поверхностно-активных веществ (ПАВ), специальными дополнительными емкостями для раздельного хранения битумов различных марок, современной аппаратурой для более строгого регулирования качества битумов и т.п. Ведь битум по сравнению с другими нефтепродуктами характеризуется низкой стоимостью, мало отличающейся от стоимости самой нефти, и потому не является выгодным товаром.

Кроме того, в связи с огромной территорией России и неравномерным размещением на ней нефтеперерабатывающих предприятий в современных условиях транспортные расходы составляют значительную долю в стоимости битумов и без того являющихся наиболее дорогой составляющей в цене готового асфальтобетонного покрытия.

Большинство российских нефтеперерабатывающих заводов не заинтересовано в получении высококачественных битумов:

во-первых, российские НПЗ перерабатывают легкие западносибирские нефти с высоким содержанием светлых нефтепродуктов - до 60%. Светлые нефтепродукты в четыре раза дороже битумов, и именно они определяют экономику нефтеперерабатывающего завода. А повышение качества выпускаемых битумов связано с дополнительными затратами при низком экономическом эффекте.

Во-вторых, свойства массовых западносибирских нефтей не дают возможности выпуска высококачественных битумов.

Следствием указанных причин является ситуация, при которой 50 % дорожных битумов не отвечают требованиям ГОСТ 22245-90. При этом требования ГОСТ давно не удовлетворяют потребителя.

Сегодня дорожники в своем стремлении к повышению долговечности дорог стоят перед дилеммой: покупать битумы за рубежом, при этом транспортные расходы будут весьма велики, или строить специализированные НПЗ по производству битума с использованием в качестве сырья специальных «тяжелых нефтей». Очевидно, что второй путь предпочтительней.

Модернизация производства битума

Низкое качество дорожных битумов по ГОСТ 22245-90 – неудовлетворительная, недостаточная для условий России трещиностойкость, эластичность, адгезия – является одной из главных причин преждевременного разрушения дорожных, мостовых и аэродромных асфальтобетонных покрытий. Это приводит к неоправданно высоким затратам на ремонты, а следовательно, сдерживает развитие сети автомобильных дорог в России с твердым покрытием. Кроме того, плохим качеством дорог обусловлены 25% ДТП, 25% дополнительных расходов по моторесурсу и 30% дополнительного расхода топлива.

В связи с тем, что битум долгое время не считался в нашей стране целевым продуктом нефтепереработки, совершенствованию технологии его производства не уделялось должного внимания. Недостаточное финансирование битумного производства привело к тому, что оборудование на большинстве отечественных нефтеперерабатывающих предприятий морально и физически устарело. Вследствие этого качество вырабатываемых битумов и объемы их производства не соответствуют требованиям современного рынка. Поэтому перед НПЗ России остро стоит вопрос реконструкции битумных производств.

Только комплексный подход к решению данной проблемы позволит вывести производство битумов на современный уровень. Такой подход включает:

• улучшение качества сырья для битумного производства за счет оптимизации его группового химического состава, введения активирующих добавок, использования активирующего воздействия энергетических полей (например, ультразвука, виброполя);

• оптимизацию работы узла окисления за счет увеличения межфазной поверхности окисления и времени контакта фаз (это достигается не только активированием сырья, но и модернизацией конструкции маточника и узла ввода сырья);

• создание блока компаундирования битума с сырьем с целью расширения ассортимента марок дорожных битумов и исключения отрицательного воздействия утяжеления сырья на качество получаемой продукции;

• создание блока введения полимерных добавок для модифицирования свойств битумов, что позволит организовать производство вяжущих для строительства автомагистралей 1 категории;

• автоматизация как процесса окисления, так и процессов компаундирования битумов с сырьем с одновременной заменой устаревшего оборудования;

• внедрение в практику дорожного строительства такого перспективного вяжущего материала, как битумные эмульсии.

Реализация указанных мероприятий позволит не только повысить качество производимой продукции, но и придаст производству необходимую гибкость по ассортименту выпускаемой продукции.

Кроме того, необходимо переработать имеющиеся и разработать новые нормативно – технические документы, регламентирующие требования к дорожным битумам с учётом качественных изменений транспортных нагрузок и конкретных климатических условий.

Далеко не все НПЗ имеют для этого достаточные финансовые резервы - совершенствование качества моторных топлив для них гораздо более актуальная задача. Вместе с тем, прекращение выпуска даже плохих битумов осложнит работу региональных дорожников и отрицательно скажется на финансовой устойчивости самих заводов. Чтобы сдвинуть дело с мертвой точки, вместо командных методов власти решили действовать методом рекомендаций. В последние годы было рекомендовано использование улучшенных битумов (полимерно-битумных-вяжущих) для строительства дорог федерального значения.

Одним из способов улучшение качества битумов является введение поверхностно-активных веществ (ПАВ). Установлено, что экономически эффективными модификаторами свойств нефтяных битумов являются те, которые доступны и недороги. С технической точки зрения для создания на основе битумов композиционных материалов с заданным комплексом свойств могут применяться только те модификаторы, которые:

- не разрушаются при температуре приготовления асфальтобетонной смеси;

- совместимы с битумом при проведении процесса смешения на обычном оборудовании при температурах, традиционных для приготовления асфальтобетонных смесей;

- в летнее время повышают сопротивление битумов в составе дорожного покрытия к воздействию сдвиговых напряжений без увеличения их вязкости при температурах смешения и укладки, а также не придают битуму жесткость или ломкость при низких температурах в покрытии;

- химически и физически стабильны и сохраняют присущие им свойства при хранении, переработке, а также в реальных условиях работы в составе дорожного покрытия.

В случае внедрения модификаторов в состав нефтебитума необходимо следующее.

– Организовать производство, хранение и транспортирование битумов марок БНД с добавками катионных ПАВ в соответствии с проектом ГОСТ Р «Битумы нефтяные дорожные вязкие улучшенные. Технические условия». Эти битумы будут применяться для нижних слоев покрытий и для дорог III, IV и V категорий движения. Они будут обладать хорошей адгезией ко всем минеральным материалам и в более узком диапазоне не изменять свое качество в пределах одной марки.

- Организовать производство, хранение и транспортирование полимерно-битумных вяжущих на основе блоксополимеров СБС (стирол-бутадиен-стирола) в соответствии с ГОСТ Р 52056-2003 «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия». Эти вяжущие обладают требуемой для любых условий России трещиностойкостью, теплостойкостью, эластичностью и адгезией и будут применяться для верхних слоев покрытий дорог I и II технических категорий.