Нефтяные дорожные битумы представляют продукт перегонки нефти. В результате фракционированной перегонки нефти получают горячие вещества (бензин, лигроин и др.), масла (машинное, веретенное и др.), а также гудрон или остатки, направляемые для получения нефтяного битума. Если остаток будет иметь недостаточную вязкость, то его окисляют в окислительных установках. В настоящее время применяются следующие способы получения нефтяных битумов:
1) атмосферно-вакуумная перегонка сырой нефти с получением остатка, навиваемого гудроном, который при переработке высокосмолистых нефтей представляет собой остаточный битум;
2) окисление нефтяных остатков (гудронов, крекинг-остатков) кислородом воздуха, при этом получают окисленные битумы;
3) смешение остатков, получающихся при переработке нефти, битумов деасфальтизации с экстрактами от очистки масляных фракций – процесс получения битумов компаундированием.
Могут быть сочетания указанных способов, В зависимости от способа получения битумы имеют различная наименования: остаточные, крекинг-битумы, окисленные, компаундированные, битумы деасфальтизации и др.
Производство остаточных битумов. Остаточные битумы получают в виде остатка после отбора из нефти летучих и частично масляных фрак-ций. Сырьем для производства остаточных битумов после атмосферной или вакуумной перегонки служат мазуты, гудрон, а также смолистые остатки, образующиеся при перегонке нефти. При атмосферно-вакуумной перегонке высокосмолистой нефти (как остаток после отбора топливных и масляных фракций) получают остаточный битум. При перегонке нефти с меньшим содержанием смолистых веществ получают менее вязкий остаток по свойствам, отвечающий требованиям жидких дорожных битумов СГ-70/130, СГ-130/200.
Производство окисленных битумов осуществляют методом окисления, который является одним из наиболее распространенных. Метод окисления может применяться при переработке смолистых и малосмолистых нефтей и позволяет получать высококачественные дорожные строительные и специальные битумы. В отличие от других методов (перегонки, экстракции), когда асфальтосмолистые компоненты почти не изменяются, при окислении происходят существенные изменения их качественного и количественного состава.
В процессе производства окисленных битумов кислород воздуха реагирует с водородом, содержащимся в сырье, образуя водные пары. Возрастающая потеря водорода сопровождается полимеризацией и сгущением сырья до заданной консистенции (марки битума). В зависимости от сырья, температуры и требуемой марки битума окисление производят в течение 4-6 ч. когда цикл окисления закончен, битум откачивают в железнодорожные цистерны и бункера и направляют его на формовку.
Свойства окисленных битумов зависят от качества исходного сырья и технологического режима окисления. Окисленные битумы по сравнению с остаточными имеют более высокую температуру размягчения, большее количество асфальтенов, новых кислот и меньше смол, так как часть их при окислении переходит в асфальтены.
Компаундированные битумы получаются смешением (компаундированием) нефтяных продуктов различной вязкости. Так, гудроны неглубокого отбора содержат много масел, а в окисленных битумах находится больше асфальтенов. Смешение этих различных по составу нефтяных продуктов в определенном количестве дает возможность получить битум требуемых свойств. Этот способ получил наибольшее распространение.
Битумы деасфальтизации получают путем извлечения смолистоас-фальтовых веществ из гудронов или полугудронов при помощи растворителей. Битумы доасфальтизации содержат повышенное количество смол и относительно мало асфальтенов. Это способствует высокой когезии и растяжимости при 25°С.
Природные битумы. В дорожном строительстве природные битумы применяются в ограниченном количестве. Причина этому – неэкономичность разработки и трудоемкость извлечения битума из битумонозных пород.
Извлечение битума из асфальтовых пород целесообразно лишь в том случае, когда содержание его составляет не менее 10-15%. Извлечение битума производят вываркой в воде или экстаркцией органическими растворителями.