Гун Р.Б. Нефтяные битумы (стр. 10)

ПЛОТНОСТЬ

Плотность битума определяют по плотности его смеси с равным объемом растворителя известной плотности ареометром или пикнометром. Температурный коэффициент плотности а, характеризующий уменьшение плотности при нагревании на 1 °С, в среднем для всех битумов равен 0,0006 г/(см *град). Зная плотность битума, например при 20 °С, при помощи коэффициента можно вычислить его плотность при любой температуре t в интервале 15—300°С по формуле:

Практическое значение данных о плотности заключается в возможности пересчета количества битума из объемных единиц в весовые. Особенно это важно для составления материальных балансов по установке и заводу в целом с применением информационно-вычислительных и управляющих вычислительных машин.

Плотность является одной из важных характеристик битума и его компонентов, по ней судят о происхождении битума. Плотность, так же как и пенетрация, зависит от химического состава битума: увеличение содержания ароматических структур повышает его плотность, а увеличение содержания насыщенных соединений — уменьшает.

Окисленные битумы из остатков высокосмолистых нефтей имеют большую плотность, чем битумы той же температуры размягчения из высокопарафинистых нефтей.

Существует взаимосвязь между плотностью битума и содержанием в нем серы. При одинаковой консистенции с повышением содержания серы увеличивается плотность битума. Для некоторых фракций из мальтенов битумов типа золь — гель получена прямолинейная зависимость плотности от содержания серы.

Плотность остаточных битумов, полученных из одного и того же сырья, возрастает с увеличением отбора масел и понижением пенетрации, что видно из следующих данных для остаточных битумов из нагиленгиелской нефти [498]:

Плотность окисленных битумов незначительно возрастает по мере углубления окисления и уменьшения пенетрации. Плотность окисленных битумов в зависимости от пенетрации следующая [476]:

3 2 3

Плотность битумов из крекинг-остатков в среднем на 0,1 г/см (10″ кг/м ) выше, чем окисленных битумов той же пенетрации.

ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА

Удельная теплоемкость практически одинакова для различных битумов. Она увеличивается с повышением температуры: изменение теплоемкости битумов различной консистенции на 1°С равно 0,00032 — 0,00078 кал/(г* *град) [484].

Наличие твердых парафинов в битуме способствует повышению теплоемкости и нарушению линейной зависимости теплоемкости от температуры. Теплоемкость смесей битумов с минеральными материалами (наполнителями) можно рассчитать по правилу аддитивности.

В среднем удельная теплоемкость битумов составляет при 0°С – 0,4 кал/(г-град), т. е.

3 3

1,67*10 дж/(кг* град), при 100 °С – 0,45 кал/(г-град), т. е. 1,88*10 дж/(кг*град), при 200°С – 0,5 кал/(г*град), т. е. 2,09* 103 дж/(кг*град), при 300°С — 0,55 кал/(г*град), т. е. 2,3 *103 дж/(кг*град).

Коэффициент теплопроводности для всех битумов практически одинаков и незначительно уменьшается с возрастанием температуры. Так, при 0°С он равен 0,13—0,145 ккал/(м-ч-град), т. е. 1,51—1,69 вт/(м*град), при 20°С – 0,125—0,135 ккал/(м-ч-град), т. е. 1,45— 1,57 вт/(м*град), при 40°С — 0,120—0,130 ккал/(м*ч* *град), т. е. 1,4—1,5 вт/(м*град).

Теплопроводность нефтяных битумов сравнительно мала, поэтому они находят применение в качестве теплоизоляционных материалов. Каменноугольные дегти и пеки обладают сравнительно высокой теплопроводностью [363].

Коэффициент объемного расширения при повышении температуры на 1°С в интервале 60—300 °С для дорожных битумов находится в пределах 0,000033—0,000042.

Температура вспышки битума, определяемая в открытом тигле по ГОСТ 4333—48, составляет обычно более 200°С. По этому показателю можно судить о наличии низкокипящих фракций в сырье и в готовом битуме, а также об их взрыво- и пожароопасности в процессе производства и применения битумов.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Битумы обладают высокими электроизоляционными свойствами, не уступая в этом хорошим изоляторам.

Пробивное напряжение битума зависит от способа его получения и составляет 10 — 60 кв/мм (1*10° — 6*10° в/м) при 20°С. Для мягкого битума оно меньше, для твердого — больше. Для одного и того же битума с возрастанием температуры пробивное напряжение уменьшается.

Удельная электропроводимость битумов незначительна и при 50 °С составляет менее

13 11 2 13 1 1

10″ ом” см” (10″” сим/м), при 80°С она повышается до 30*10″ ом” см” (0,3 сим/м). Удельная электропроводимость возрастает с повышением температуры и с понижением вязкости битумов. Повышение электропроводимости при 20°С растворов битумов, асфальтенов и мальтенов в бензоле сопровождается возрастанием коэффициента водостойкости битумно-минеральных смесей и адгезии к каменным материалам.

Так, коэффициент водостойкости битумно-минеральной смеси, приготовленной на битуме, раствор которого в бензоле имеет электропроводимость 68* Ю”10 ом”1 равен 0,92; через 5 суток — 0,86; через 10 суток — 0,79; для такого же раствора битума с электропроводимостью 148* Ю10 ом”1 этот коэффициент соответственно равен 1; 0,94 и 0,91. Измерением электропроводимости растворов битумов, асфальтенов и мальтенов в бензоле можно контролировать их адгезионные свойства.

Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С для битумов составляет 0,013—0,021; потери на гистерезис и потери мощности (в сумме) при 80°С в пределах 3—5. Диэлектрическая проницаемость битумов при 80°С составляет 2,9—3,2.

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

К оптическим свойствам битумов и их фракций относятся коэффициент рефракции n20D и светопоглощение растворов битума. Значение n20D для каждой фракции битума приведено выше.

Для измерения коэффициента рефракции тяжелых материалов темного цвета разработан метод [518], основанный на аддитивности этого показателя для растворов битума в вазелиновом масле, если состав этих растворов выражен в объемных процентах. Было показано также, что существует эмпирическая взаимосвязь между коэффициентом рефракции и плотностью битума и его фракций.

Установлена также взаимосвязь между коэффициентом рефракции, содержанием серы и групп СН2 во фракциях битума: с увеличением содержания серы этот коэффициент увеличивается; с увеличением содержания групп СН2 — уменьшается.

Предложен [422] метод оценки удельной дисперсии* материалов темного цвета, который позволяет глубже изучить состав битума. Измерениям в фотоэлектрическим методом светопоглощения растворов битума [294] установлена взаимосвязь между цветом и содержанием в нем асфальтенов и смол.

* Удельная дисперсия — это разность между коэффиг{иентами рефращии вещества, определенными при двух разных длинах волн, деленная на его плотность.

Колориметрическими методами можно отличить остаточный битум от окисленного, а усовершенствование конструкции приборов и методики поможет ускорить определение состава битума.

ОТНОШЕНИЕ К РАСТВОРИТЕЛЯМ, ХИМИЧЕСКИМ РЕАКТИВАМ И ВОДЕ

Битумы растворяются в большинстве органических растворителей кроме низкомолекулярных спиртов. Растворители по отношению к асфальто-смолистым веществам можно разделить на три группы.

К первой группе относятся растворители с высокой растворяющей способностью (83—90%) и практически с нулевой избирательностью к асфальтенам (ароматические растворители, четыреххлористый углерод и сероуглерод).

Вторая группа характеризуется высокой растворяющей способностью, как и первая группа, но отличается от них выраженной избирательностью (хлороформ и трих лор этилен).

Третья большая группа растворителей характеризуется умеренной растворяющей способностью (27—40%) и резко выраженной отрицательной избирательностью. К ним относятся алифатические углеводороды С5—Cg, низшие алифатические спирты Ci—С5 и ацетон.

Избирательность растворителей влияет на состав извлекаемых асфальтенов, что важно при их разделении на узкие фракции. По растворимости в органических растворителях, помимо зольности и температуры вспышки, судят о чистоте битума. Зольность определяют одновременно с испытанием битума на растворимость. Допускаемое содержание золы в битуме — не более 0,1%.

Остаточные и окисленные битумы, полученные из хорошо обессоленных и обезвоженных нефтей, практически не содержат золы.

Растворимость битумов в таких органических растворителях, как хлороформ, бензол, сероуглерод и четыреххлористый углерод, характеризует наличие примесей — минеральных и других твердых веществ (например, карбенов и карбоидов). В этих растворителях товарные окисленные нефтяные битумы растворяются более чем на 99%.

Растворимость природных битумов в сероуглероде сравнительно невелика; например, тринидадский битум растворяется в нем всего лишь на 54 —56,5%, бермудский — на 90—95%, кубинский — на 90%.

В четыреххлористом углероде не растворяются карбены, наличие которых характерно для битумов, получаемых из продуктов крекинга.

Критерием устойчивости дорожных битумов к крекингу [410] служит количество нерастворимой в циклогексане части.

Воздействие реагентов на битум зависит от его химического состава, происхождения, способа получения и твердости. Чем тверже битум, тем выше его сопротивляемость к действию химических реагентов.

Мягкие битумы с высокие кислотным числом подвергаются действию разбавленных щелочей. При комнатной температуре битумы устойчивы к действию 20%-ных гидроокиси натрия или карбоната натрия. При обычной температуре битумы обладают высокой химической стойкостью.

При температуре более 150°С битум вступает в реакцию с кислородом, серой, хлором и другими веществами. Эти свойства используют для получения различных сортов битумов.

Под действием воздуха, света и радиоактивных излучений свойства битумов медленно изменяются, происходит их старение. Степень окисления зависит от величины поверхности, подверженной воздействию кислорода воздуха, и от скорости диффузии последнего к поверхности раздела фаз и в битум. В результате образуются растворимые в воде продукты окисления, дающие кислую реакцию. Исследования показали, что воздух и свет влияют только на поверхность битума, применяемого как защитный материал слоем толщиной несколько миллиметров.

bitumen.globecore.ru

Битумы плотность — Справочник химика 21

    ДЛЯ получения битума после деасфальтизации гудрона, предлагается схема, изображенная на рис. III-14 [27]. Здесь флегма выводится с глухой тарелки, прокачивается через печь и возвращается в колонну в колонне поддерживается постоянный уровень жидкости на глухой тарелке, и флег.ма на этой тарелке подогревается до более высокой температуры, чем исходное сырье. При давлении в секции питания 0,105 МПа температура подогрева флегмы равна 400 °С, сырья 370 °С и низа колонны 358 °С. Расходы и плотности сырья, рециркулирующей флегмы и остатка приведены ниже   [c.169]

    Л — толщина слоя битума, см д — плотность битума г/смз (условно принята 1). [c.416]

    Тип битума Плотность, г/см Масла Смолы Асфальтены [c.116]

    Периодическое коксование дает наибольший выход кокса по сравнению с другими способами. Так, при периодическом способе коксования битума плотностью 1,019 г/см выход кокса составляет около 30%, а при полунепрерывном —21,0% . Естественно, что боль- [c.90]

    Техническими характеристиками битума служат, в частности, его температура размягчения, температура хрупкости, достигаемая при понижении температуры, температура вспышки, характеризующая степень огнеопасности битума, плотность, вязкость, пластичность, глубина проникновения иглы, растяжимость нити, прилипание к поверхности металла или камня и др. Методы определения их применяются большей частью эмпирические, условные. Остановимся для примера лишь на определении температуры размягчения. Битумы ие обладают резкой температурной границей между твердым и жидким состояниями. Твердый битум при повышении температуры постепенно размягчается и далее переходит в вязкотекучее состояние и, наконец, в более подвижную жидкость. Такой переход охватывает интервал в несколько десятков градусов. [c.209]

    Для первой нефти опыт /), разделявшейся с помощью СОг (см. табл. 59), не даны выходы полученных фракций из-за больших потерь легких углеводородов, не конденсировавшихся при 60 кгс/см в последнем сосуде установки. Следующий опыт (2) относится к той же нефти, но из нее предварительно были отогнаны углеводороды, кипящее до 125°С. Однако и в этом опыте удовлетворительный баланс не был получен из-за неполной конденсации легких УВ в последнем сосуде установки. Судя по количеству не растворившейся в газе фракции нефти (22,9%) суммарный выход разделенных фракций должен быть около 77%. Не растворившаяся в газе фракция представляла собой твердый битум плотностью 1,016 г/см . Разделение той же нефти на фракции с помощью этилена было проведено при более низких давлениях. Несмотря на это в газе не растворились 18,3% исходного продукта (плотность остатка 1,024 г/см ). [c.100]

    На иоверхности минеральных зерен образуются диффузные структурированные оболочки битума, плотность и вязкость которых имеют наивысшее значение непосредственно у границы разде- [c.10]

    При определении растяжимости битумов, имеющих плотность значительно большую или меньшую плотности воды (при растяжении нити битума достигают дна или всплывают на поверхность воды), плотность воды изменяют добавлением раствора поваренной соли или глицерина (для увеличения плотности) и этилового спирта (для уменьшения плотности). [c.392]

    Интенсивность протекания процесса старения, длительность во времени каждой стадии зависят от типа битума, плотности битумоминерального материала и климатических условий местности. [c.176]

    Периодическое коксование дает наибольший выход кокса по сравнению с другими способами. Так, при периодическом коксовании битума (плотность 1019 кг/м ) выход кокса доходит до 30%, а при полунепрерывном всего до 21,0%. Естественно, что большему выходу кокса соответствует меньший выход дистиллята, имеющего при этом более легкий фракционный состав. Отмеченные особенности периодического коксования объясняются тем, что процесс протекает при относительно низких температурах, что замедляет удаление продуктов разложения из реакционной зоны и благоприятствует реакциям уплотнения. [c.84]

    Для пересчетов кинематической и динамической вязкостей, необходимых при загрузке резервуаров и транспортных средств, следует знать плотность битумов. Последняя зависит от технологии производства и сорта битума. При температуре размягчения ж50°С плотность окисленных битумов составляет 1000—1010 кг/м остаточных 1005—1030 кг/м и осажденных 1020—1035 кг/м . При повышении температуры размягчения до 80°С плотность окисленных битумов возрастает до 1010— 1025 кг/м а осажденных до 1050—1060 кг/м [13, 14]. [c.19]

    Плотность битумов А бурых углей колеблется от 1,03 до 1,09 г/см . Они состоят из тех же

www.chem21.info

Плотность битумной эмульсии — mill.globecore.ru

Плотность битумной эмульсии – одновременно простой, и сложный вопрос. С одной стороны, что тут такого чрезвычайного? Берите битумную эмульсию, определяйте нужный параметр в лабораторных условиях, заносите его в паспорт. С другой – в Интернете практически полностью отсутствует определение плотности битумной эмульсии, а также детальное описание методик нахождения этого все-таки немаловажного параметра. Также далеко не всегда указываются конкретные значения плотностей даже наиболее распространенных битумных эмульсий типа ЭБК-1, ЭБК-2 и ЭБК-3.

Не углубляясь в физические нюансы, дадим простое и в то же время максимально понятное определение. Итак, плотность битумной эмульсии – это масса единицы ее объема. Фактически плотность битумной эмульсии характеризует ее концентрацию в пространстве.

Международная система единиц СИ рекомендует плотность битумной эмульсии записывать в кг/м³.

Измерение плотности битумной эмульсии в лабораторных условиях

Лабораторные измерения параметра проводят приборами, с помощью которых определяют плотность жидкостей. В частности, речь идет об ареометрах.

В общем случае данный прибор состоит из стеклянной трубки, нижнюю часть которой заполняют дробью или ртутью. Верхняя часть ареометра проградуирована в значениях плотности или же концентрации. Существуют приборы постоянной массы и постоянного объема.

При использовании ареометров первого типа сухой и чистый прибор помещается в сосуд с битумной эмульсией таким образом, чтобы он свободно плавал в ней. Измеренное значение плотности при этом считывается по шкале, ориентируясь на нижний край мениска.

При измерении постоянного объема битумной эмульсии изменяют ее массу, погружаясь до определенной метки. Конкретное значение плотности эмульсии берут по массе груза (гирек) и объему вытесненного вещества.

На практике для удобства использования ареометры могут градуироваться в концентрации.

Поскольку плотность эмульсии, как и других жидкостей, зависит от температуры, то ее измеряют при определенном значении этого параметра. Обычно это 20 ºС. Чтобы выдерживать чистоту эксперимента, ареометры часто снабжают термометрами.

Если у вас нет в распоряжении прибора для определения плотности, а знать ее нужно, то существует альтернативный подход. Он основан на знании состава битумной эмульсии. В сравнении с лабораторными методами его можно считать грубым, но, тем не менее, некоторое представление о значении плотности битумной эмульсии конкретной марки он может дать.

Пример расчета плотности битумной эмульсии

Рассмотрим на примере. Пусть нам требуется определить приблизительную плотность битумной эмульсии, состоящей из 60% битума с плотностью 1,2 г/см³ и 30% воды плотностью 1 г/см³.

Общая формула для определения плотности в этом случае запишется следующим образом:

ρ_{эмульсии} = 1/(0,01q/ρ_воды+(1-0,01q)/ρ_битума),

где q – процентное содержание воды.

Подставив соответствующие численные данные, получим:

ρ_{эмульсии} = 1/(0,01*30/1+(1-0,01*30)/1,2) = 1,132 г/см³ = 1132 кг/м³.

Как мы отмечали выше, такой расчет является грубым. Как видно из формулы, в данном случае не учтена плотность еще 10% компонентов эмульсии. Но, если известны их плотности, то приведенную выше формулу легко можно дополнить, добавив в знаменатель дробь для соответствующего компонента. При этом получим более точное значение плотности битумной эмульсии.

mill.globecore.ru

Объёмная масса твёрдого битума (вес одного кубического метра)

Би́ту́мы (от лат. bitumen — горная смола, нефть) — твёрдые или смолоподобные продукты, представляющие собой смесь углеводородов и их азотистых, кислородистых, сернистых и металлосодержащих производных. Битумы не растворимы в воде, полностью или частично растворимы в бензоле, хлороформе, сероуглероде и др. органических растворителях; плотностью 0,95—1,50 г/см³.

Плотн. битума 0,95—1,50 .т/м3 Нефтяные битумы — это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой являются масла и смолы, а дисперсной фазой — асфальтены. В зависимости от степени агрегирования и пептизации нефтяные битумы образуют различные мицеллярные системы — золи, золи-гели, гели. В промышленности битумы получают: глубоким отгоном масляных фракций из гудрона (остаточные битумы) ; окислением гудронов кислородом воздуха, крекинг-остатков или экстрактов от селективной очистки масел и их смесей (окисленные битумы) . Остаточные битумы — мягкие легкоплавкие продукты, окисленные — эластичные и термостабильные. Битумы, получаемые окислением крекинг-остатков, содержат большое количество карбенов и карбоидов, которые нарушают однородность битумов и ухудшают их цементирующие свойства. Промышленность вырабатывает полутвёрдые, твёрдые и жидкие битумы, физические свойства которых представлены в таблице 1. Свойства нефтяных битумов Показатель Полутвёрдые Твёрдые Жидкие* Т размягчения, °С 25-50 60-90 — Пенетрация**(25°С) , мм 4-20 0-5 — Растяжимость (25°С) , см 40-60 1-5 60 Т вспышки, °С 180-200 >230 65-120

touch.otvet.mail.ru

Как найти вес битумной эмульсии?

Если вы читаете эту статью, значит вас интересует, как правильно найти вес битумной эмульсии. Сразу же отметим, что вводя поисковый запрос «вес битумной эмульсии», получить четкий и однозначный ответ вряд ли удастся. Все дело в том, что битумная эмульсия хоть и является физическим веществом, которое обладает весом, но все же может быть разных типов и марок. А это неодинаковые физико-химические свойства.

Не стоит также забывать, что многие путают такие физические величины, как «масса» и «вес». Они хоть и связаны между собой, но не являются одним и тем же.

Вспомним определения. Вес – это сила воздействия тела на опору, препятствующую падению. Она возникает в поле сил тяжести. Единица измерения в СИ – ньютон. Вес равен произведению массы на ускорение свободного падения. Масса – это физическая величина, которая определяет инерционные и гравитационные свойства материи. Единица измерения в системе СИ – килограмм. Масса равна произведению плотности вещества и его объема.

Таким образом, для нахождения веса битумной эмульсии сначала нужно найти ее массу по известному объему и плотности.

Пример расчета веса битумной эмульсии

Рассмотри пример. Пускай требуется найти вес битумной эмульсии марки ЭБК-1 объемом 2 м³. Сначала из доступных справочных данных находим приблизительную плотность битумной эмульсии ЭБК-1. Она составляет 980 кг/м3. Рассчитаем массу битумной эмульсии:

 

m = ρV = 980*2 = 1960 кг.

Вес битумной эмульсии марки ЭБК-1 объемом 2 м³ равен:

Р = mg,

где g – ускорение свободного падения.

Тогда

 

Р = 1960*9,81 = 19,23 кН.

 

Как мы отмечали выше, понятия «масса битумной эмульсии» и «вес битумной эмульсии» в быту могут обобщаться. Когда это делается на уровне общения, то  не является очень критичным. Но если нужно проводить какие-то практические расчеты, понятия нужно различать.

mill.globecore.ru