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, % | 3,1 | 3,6 | 4,7 |
| Пенетрация при 250С, 0,1 мм | 82,4 | 81,8 | 82,7 |
| Пенетрация при 00С, 0,1 мм | 23,7 | 23,5 | 23,7 |
| Характеристики битума после обезвоживания | |||
| Обводненность битума, % | <0,1 | ||
| Время обезвоживания, час | 11 | 12 | 14 |
| Пенетрация при 250С, 0,1 мм | 80,2 | 78,5 | 78,2 |
| Пенетрация при 00С, 0,1 мм | 23,1 | 22,8 | 22,7 |
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.
