Оценка изменения качества битума при обработке

В течение всего процесса обезвоживания на поверхности слоя битума в котле образуется пена. Образование пены происходит при всплытии пузырьков пара, из объема битума к поверхности. В слое пены битум находится в пленочном состоянии, причем пленка битума снизу подогревается паром с температурой более 100°С, а сверху взаимодействует с кислородом воздуха, проникающим в котел обезвоживания через открытый для выхода пара люк. Известно, что нагрев битума в пленочном (пена) состоянии в присутствии воздуха приводит к снижению его качества. Поэтому, с целью приближенной оценки влияния процесса обезвоживания на изменения качества битума в котле отбирались пробы из средней части битума массой 0,2 кг до и по окончанию процесса обезвоживания. У каждой пробы битума определялась обводненность и глубина проникания иглы пенетрометра при 25°С и 0°С . Осредненные изменения пенетрации после обезвоживания в котле приведены в таблице 1.

Таблица 1. Изменение пенетрации битума после обезвоживания котле

Характеристики битума до обезвоживания

Обводненность битума, %

3,13,64,7
Пенетрация при 250С, 0,1 мм82,481,882,7
Пенетрация при 00С, 0,1 мм23,723,523,7
Характеристики битума после обезвоживания
Обводненность битума, %<0,1
Время обезвоживания, час111214
Пенетрация при 250С, 0,1 мм80,278,578,2
Пенетрация при 00С, 0,1 мм23,122,822,7

Из таблицы следует, что снижение качества битума после обезвоживания пропорционально содержанию влаги в исходном битуме. Однако приведенные данные являются приближенными, поскольку при подготовке проб «исходного» битума для определения пенетрации, «исходный» битум обезвоживался в лабораторных условиях, что дополнительно приводило к изменению его качества.

Таким образом, в ходе натурных исследований экспериментально подтверждено влияние обводненности битума и режима нагрева на энергозатраты и снижение качества битума при обезвоживании в котле. Однако для комплексного изучения процесса обезвоживания с целью оценки энергозатрат и изменения качества битума необходимо исследовать процесс обезвоживания методом физического моделирования, а также дать его математическое описание.

На основе проведенного подробного анализа оборудования используемого для обезвоживания битума на АБЗ, натурных исследований процесса обезвоживания сделаны выводы о разработке методов и устройств, минимизирующих энергозатраты при сохранении качества битума в процессе его обезвоживания. В научных проектах  исследуются методы минимизации энергозатрат при сохранении качества битума в процессе обезвоживания при статическом (свободной конвекции) и динамическом (вынужденно  конвекции) режимах нагрева, а также разрабатываются устройства минимизации энергозатрат при сохранении качества битума в процессе обезвоживания и минимизации обводнения битума при хранении

Для проведения исслледований определены следующие задачи:

  • Исследовать динамику энергозатрат и изменения качества битума методом физического моделирования.
  • Разработать математическую модель процесса обезвоживания битума на основе механизма кипения и с учетом физической взаимосвязи влаги и пара с вязкой жидкостью.
  • Разработать методы минимизации энергозатрат при сохранении качества битума в процессе обезвоживания при статическом (свободной конвекции) и динамическом (вынужденной конвекции) режимах нагрева.
  • Разработать устройства минимизации энергозатрат при сохранении качества битума в процессе обезвоживания, а также минимизации обводнения битума при хранении.
  • Выполнить производственное внедрение устройства, обеспечивающего минимизацию энергозатрат при сохранении качества битума в процессе обезвоживания, и оценить его экономическую эффективность.