Дәріс №4. Гидрооқшаулағыш материалдарды өндіруге арналған шикізат

 Бөлме температурасында битумдар қатты, тұтқыр және тұтқыр-сұйық, олар органикалық 
еріткіштерде (ыстық бензол, хлороформ, күкіртті көміртек және т.б.) жақсы ериді, қыздырғанда 
жеңіл қозғалатын сұйықтықтарға айналады, салқындаған кезде қайтадан қоюланады; олардың 
шынайы тығыздығы ~1 г/см
3
. Битумдар мұнайдан алынатын табиғи және жасанды болуы мүмкін 
(мұнай битумдары). 
Табиғи битумдар мұнайдан климаттық және геологиялық факторлардың әсерінен түзілген, 
нәтижесінде жеңіл қосылыстар мұнайдан жартылай буланып, тотығу және полимерлену 
процестері жүрді. Бұл битумдар жер қыртысының жоғарғы қабаттарында пайда болады немесе 
жер үсті көлдері түрінде жиналады. Қабаттың пайда болу формасымен табиғи битум әктастарды, 
құмтастарды, доломиттерді және басқа тау жыныстарын сіңіреді және олардың құрамында 5 
мөлшерде болады. Бұл тау жыныстары битуминозды немесе асфальт деп аталады және олардың 
құрамында 10%-дан астам битум болса, оны қалпына келтірген жөн. Көбінесе битумды суда пісіру 
немесе органикалық еріткіштермен экстракциялау арқылы алады. 
Бірінші әдіс бойынша асфальт тасты 6 өлшемді бөлшектерге ұсақтайды... 10 мм және суы бар 
қазанға батырылады. Битумның минералды бөлшектерден бөлінуін жақсарту үшін суға тұз 
қышқылы қосылады. Тау жыныстарының қышқылдандырылған сумен қоспасы үнемі араластыра 
отырып қайнатылады, ал битум балқып, бетіне қалқып шығады. Ол саңылаулы қасықтары бар 
арнайы құрылғылармен жойылады және одан су мен минералды бөлшектерді бөлу үшін 
тұндырғыштарға жіберіледі. Кейбір жағдайларда битум ауамен тотығады, ал оның тұтқырлығы 
қажетті мәнге дейін артады. 
Екінші әдіс бойынша битумды жыныстар ұсақталып, арнайы ыдыстарға құйылады, 
органикалық еріткіш құйылады және араластырылады. Битум еріткіште ериді, ерітінді ағызылады 
және еріткішті буландыру арқылы битум алынады. Табиғи битумдарды алудың бірінші әдісі 
екіншісіне қарағанда үнемді. Жер үсті битумдары мұнайдың жер бетіне шығуы нәтижесінде пайда 
болады, көлдер түрінде жиналады және құрамында аздаған қоспалар болады. 
Битумды жыныстарда битум мөлшері аз болса, олар ұнтақтау арқылы асфальт ұнтағын алу 
үшін қолданылады. Битуммен араласқан майда дисперсті ұнтақ зауытта асфальт мастикаларын, 
асфальтбетондарды, коррозияға қарсы жабындарды және басқа материалдарды өндіру үшін 
қолданылады. 
Мұнай битумдары мұнайды өңдеу кезінде алынады: 1) атмосфералық-вакуумдық айдау 
(қалдық битумдар); 2) мұнай қалдықтары — шайырлардың атмосфералық оттегімен тотығуы 
(тотыққан битумдар); З) тотығу (ауаны үрлеу арқылы) крекинг- мазутты крекинг әдісімен қайта 
өңдеу кезінде пайда болатын қалдықтар — жоғары температурада және жоғары қысымда (крекинг 
битумдары); 4) шайырлардың асфальт—шайырлы бөлігін пропанмен және басқа әлсіз 
еріткіштермен тұндыру - асфальттау (экстракциялық битумдар); 5) қышқыл шайырларды қайта 
өңдеу (экстракциялық битумдар). қышқыл битумдар); 6) мұнай өңдеу кезінде алынған 
қалдықтарды және асфальтталмаған битумдарды май фракцияларын тазартудан алынған 
сығындылармен (құрама битумдар) араластыру арқылы. 
Тотыққан битумдарды алудың ең көп таралған әдісі. Тотығу процесіне шайырдың бастапқы 
жұмсарту температурасы 18-ге тең әсер етеді..."Сақина және шар" (КиШ) әдісі бойынша 22°С, 
сонымен қатар ауа шығыны, тотығу ұзақтығы мен температурасы, соңғысы 250-ге тең.. .280 °С. 
Тотыққан битумдарды лайдың периодты тотығуы және құбырлы катушкаларда үздіксіз 
тотығу арқылы алады (РР-дан 3.1-сурет).
Шатыр 
және гидрооқшаулағыш материалдар өнеркәсібінде картон-рубероидты 
зауыттардың көпшілігінде шайыр үш жартылай бағаналы аппараттар жүйесінде үздіксіз тотығады 
(сур.РР-дан 3.2). Аппарат — диаметрі тік цилиндрлік ыдыс 2,5 м және биіктігі бойынша 15 м. 
Әрбір аппараттың жұмыс сыйымдылығы 50 м
3
. Құрылғының қақпағының бүйірінде тотығу 
газдарын шығаруға арналған фитинг, ал ортасында қоректендіру құбырын енгізуге арналған 
фитинг бар ауаның. Бұл құбыр ортасынан төменнен 0,5.. 0,6 м қашықтыққа түсіріліп, көлденең 
орналасқан крест тәрізді аналық жасушамен (көпіршікпен) аяқталады. Аналық сұйықтықтың әрбір 
құбырының ұзындығы бойымен көлденеңінен 30° бұрышта саңылаулар бар, олар арқылы 0,2 мПа 
қысымдағы ауа тотығатын битумға жоғары жылдамдықпен тартылады. 
15 

 Ауа ағындарының әсерінен битум орталықтың айналасында айналады, соның арқасында ауа 
аппараттың бүкіл қимасына біркелкі таралады. Ауа көпіршіктерінің қалқымалы массасының 
әсерінен сұйықтықтың бір бөлігі жоғары қарай жылжиды, ал оның орнына ауа мен газдан жоғарғы 
жағында босатылған битум аналық жасушаларға түседі.
Жоғары сапалы мұнай битумы құбырлы типті аппаратта алынады. Бұл аппарат диаметрі тік 
құбырлардан тұрады 200 мм және биіктігі бойынша 10 м, өтпелі буындармен байланысқан. 
Аппарат құбырларының жалпы ұзындығы 310 м, аппараттың жұмыс сыйымдылығы 9,75 м
3
. 
Бастапқы және рециркуляцияның ауасы мен битумы бір шетінен жеткізіледі, ал реактордың екінші 
ұшы сепараторға қосылады, онда газ битумнан бөлінеді. Тотығу реакциясы 260 температурада 
жүреді...270°С.
Өндіріс үшін крекингтік битумдар мұнай өнімдері немесе крекинг қолданылады - жоғары 
температураға (450 ° C дейін) және қысымға (5 мПа дейін) ұшырайтын қалдықтар. Қалдық 
крекинг-битумдар крекинг қалдықтарын вакууммен айдау арқылы алынады, тотыққан — 
шайырлардан битумдарды өндіру кезіндегідей технологиялық схемалар бойынша текше немесе 
құбырлы қондырғылардағы бірдей қалдықтарды ауамен тотықтыру арқылы. Крекинг-
битумдардың ауа райына төзімділігі мен созылғыштығы төмен, сондықтан гидрооқшаулағыш 
материалдарды өндіру үшін іс жүзінде қолданылмайды. 
Сығынды битумдар дихлорэтил эфирімен (хлорекс), пропанмен және т.б. еріткіштермен 
өңделген шайырдан алынады. Сығынды битумының сапасы төмен, бұл битумдардың 
тұтқырлығын төмендету үшін төмен температурада сынғыштығы жоғарылайды, оларды 
шайырмен араластыруға тура келеді. 
Битумдар көмірсутектердің күрделі және алуан түрлі құрамымен, негізінен метанмен (С) 
ерекшеленеді
n
Н
2n+2
), нафтендік (С
n
Н
2n
) және хош иісті (Бірге
n
Н
2n-6
) қатарлардың. Битумның 
көмірсутекті химиялық қосылыстарының құрамына оттегі, азот, күкірт, ванадий, темір, никель 
және басқа элементтер кіреді. Қазіргі уақытта битумдарда 300 мыңнан астам әртүрлі қосылыстар 
бар. Битум молекулаларының негізгі бөлігі 25.. 150 көміртек атомынан тұрады. Атомдар санына 
және олардың өзара орналасуына байланысты заттың қасиеттері де өзгереді. Мысалы, бір 
қосылыстың молекулалық массасы неғұрлым көп болса, ондағы молекулааралық әрекеттесу 
соғұрлым күшті болады. Битум молекулаларының молекулалық массасы 400...5000 құрайды. Хош 
иісті көмірсутектер жылу, оттегі және ультракүлгін сәулелердің әсерінен жоғары қарсылыққа ие, 
олардың тотығуы шайырлардың түзілуімен бірге жүреді. Метан көмірсутектері (парафиндер) — 
бұл бірнеше рет қайталанатын бірліктерден тұратын түзу тізбектер -CH
2
— метил топтарымен —
ҚН
3
, теріс температурада олар битумдардың қасиеттерін нашарлатып, кристалдануға қабілетті. 
Нафтенді көмірсутектер тотығу кезінде ішінара шайырларға айналады.
Битумдардың элементтік құрамы келесі шектерде ауытқиды: Бастап=70......87%, Н=8...12%, 
О=0,2...12%, S=0,5...7%, N=1%-ға дейін. Мұнай битумдарында оттегінің мөлшері табиғиға 
қарағанда аз (2%-ға дейін), ал көміртегінің мөлшері азырақ диапазонда (84.. .87%) ауытқиды; 
оттегі, күкірт, азот белсенді функционалдық топтардың құрамына кіреді: ОЛ, N
2
Н, SН. БҰҰДБ. 
Битумдардың элементар құрамы битумдардың қасиеттері туралы өте жуық түсінік береді, 
сондықтан топтық құрамды жиі пайдаланады. Құрылымы мен қасиеттері жағынан ұқсас 
қосылыстардың жекелеген топтарына бөлінуі олардың еріткіштерде (бензол, ацетон және т.б.) 
біркелкі ерігіштігіне, сондай-ақ адсорбенттердің (флоридин, силикагель және т.б.) әр түрлі 
селективті адсорбциясына негізделген. . 
Битумның топтық құрамына оларды эфирде немесе жеңіл бензинде еріту арқылы алынатын 
майлар кіреді. Майлар молекулалық массасы 300 болатын салыстырмалы түрде күрделі емес 
құрылымдағы парафинді, нафтенді және хош иісті қатардағы көмірсутектерден тұрады...600. Олар 
ашық сары түске ие және битумдарға қозғалғыштық пен сұйықтық береді. Олардың шынайы 
тығыздығы 1 г/см-ден аз
3
. Битумдардағы майлардың құрамы 35...60% (салмағы бойынша). С:Н 
қатынасы хош иістілік дәрежесін сипаттайды және майлар үшін 0,55...0,66 құрайды. 
Шайырлар молекулалық массасы 600 болатын циклдік және гетероциклді құрылымды 
көмірсутектерден тұрады...1000, қара-қоңыр түсті, шынайы тығыздығы шамамен 1 г/см
3
. 
Шайырлар бензинде, бензолда, хлороформда жақсы ериді.
17 

Олар төмен балқитын, вископластикалық заттар болып табылады, битумдарға серпімділік, суға 
төзімділік береді, битумдардың тас материалдарына адгезиясын жақсартады және олардағы су 
өткізбейтін қабықшалардың пайда болуына ықпал етеді. Битумдардағы шайырлардың мөлшері 2.. 
40% (салмағы бойынша). 
Асфальтендер тығыздығы 1 г/см-ден сәл асатын қатты балқымайтын заттар
3
, олардың 
молекулалық салмағы 1200...6000 құрайды. Олар хлороформда, ыстық бензолда және төрт хлорлы 
көміртекте ериді, бірақ жеңіл бензинде ерімейді. Олардың құрамы битумдардың температураға 
төзімділігін, тұтқырлығын және қаттылығын арттырады. Әдетте битумдарда 10...40% болады 
(салмағы бойынша) асфальтендер. Ультракүлгін сәулелердің әсерінен олар бензолда ерімейтін 
болып, карбендерге айналады. 
Карбендер мен карбоидтар құрамында негізінен крекинг битумдары 1...3%. Карбендер 
қасиеттері мен құрамы бойынша асфальтендерге жақын, бірақ құрамында көміртегі көп және 
тығыздығы жоғары. Олар ыстық бензолда және төрт хлорлы көміртекте ерімейді, тек күкіртті 
көміртекте ериді. Карбоидтар — белгілі еріткіштерде ерімейтін қатты заттар. Карбендер мен 
карбоидтардың мөлшері артқан сайын битумдардың тұтқырлығы мен сынғыштығы артады. 
Асфальтоген қышқылдары этил спиртінде жақсы ериді, полярлы және беттік белсенді 
заттарға жатады. Асфальтоген қышқылдарының және олардың ангидридтерінің битумдардағы 
жалпы мөлшері 3% дейін. Олар битумдардың тас материалдарына жоғары адгезиясына ықпал 
етеді. 
Парафиндер қатты метан көмірсутектеріне жатады, олар битумдардың қасиеттерін 
нашарлатады. Ірі кристалды парафиндер әсіресе жағымсыз әсер етеді (битумдардың икемділігі 
төмендейді және сынғыштығы жоғарылайды). Битумдардағы парафиндердің мөлшері 6...8% 
құрауы мүмкін. 
Өзінің ішкі құрылымы бойынша битум күрделі коллоидтық жүйе болып табылады, оның 
дисперсиялық ортасы майлардағы шайырлардың ерітіндісі болып табылады, ал дисперсті фаза 18 
өлшемді макромолекулаларға дейін ортада коллоидты түрде еріген асфальтендер, карбендер және 
карбоидтар болып табылады...20 мкм құрайды.
Күн радиациясының, жоғары температураның, ауадағы оттегінің әсерінен майлардың 
шайырларға, ал шайырлардың асфальттарға химиялық ауысуына байланысты битумдардың 
топтық құрамы өзгереді. 

жүктеу/скачать 1.31 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: