Ароматичность битумов

На рис. 5 показана зависимость глубины проникания иглы от-температуры размягчения битумов смешения. Из представленных данных видно, что независимо от вязкости масляного компонента эта зависимость практически постоянна. В то же время это соотношение сильно зависит от содержания ароматических углеводородов в масляном компоненте. При одной и той же температуре размягчения (90 °С) пенетрация битумов с содержанием ароматических углеводородов (ароматичностью) 11 и-34,1% составляет, соответственно, 50 и 15. В этом случае растяжимость битумов также не одинакова. [c.185]

Данные, полученные при изучении зависимости между свойствами битума и ароматичностью его масляной части, объясняют тот факт, что компонентный состав битумов с одинаковой температурой размягчения часто не одинаков (табл. 3). [c.186]

Увеличение ароматичности масляных компонентов при оди- паковом их содержании приводит к уменьшению температуры размягчения и увеличению глубины проникания иглы и растяжимости битумов, [c.187]

Позже, после экспериментальной проверки, выяснилось, что подобные представления верны, но несколько неточны. В работе [13] представления о коллоидной природе битумов были изложены следующим образом компоненты с хорошо выраженными ароматическими свойствами и наибольшим молекулярным весом наиболее тесно примыкают к ядру коллоидной мицеллы. Вокруг ядра располагаются последовательные слои компонентов все меньшей ароматичности и молекулярным весом, переходящие в интермицеллярную жидкость. Предполагалось, что между отдельными слоями и между мицеллой и интермицеллярной жидкостью нет четких фаниц раздела. [c.30]

Наиболее высокомолекулярные компоненты мезофазы образуются в результате реакций, протекающих в её объёме [98,108]. Из работ [98,99] следует, что в образовании мезофазы принимают участие компоненты КМ с Мп = 300...8000. Причём плоские ароматические фрагменты их молекул имеют La = 0,6...1,5 нм, что соответствует Мп = 150... 800 [98]. Число таких фрагментов равно 2...10. Они связаны между собой через метиленовые группы и/или связями Сар-Сар [98.101]. Однако мезофаза формируется также из менее ароматичных соединений. Так, термообработка остаточного битума при 430°С (1ч) даёт мезофазу с Na =7,13, значительной долей алифатического углерода и концентрацией спин-центров 4-10 г [117]. Последнее согласуется с тем, что в пеках и коксах 1... 10 % молекул представлены стабильными свободными радикалами. В мезофазе их концентрация на порядок больше, чем в изотропной части материала [108]. Предполагается, что это Tt-радикалы. [c.39]

Из вышеизложенного следуют принципы практического решения задачи получения нефтяных пеков. Первый принцип основан на использовании нативных ВМС нефти, природных битумов и асфальтов в качестве пеков того или иного назначения. Так. 65...90%-ные концентраты нефтяных асфальтенов - асфальтиты имеют температуру размягчения выше 120 С и коксуемость около 40...45%, что предполагает возможность их использования в качестве спекающих добавок в производстве металлургического кокса, связующих материалов в производстве брикетированных углей, коксов и другого твёрдого топлива, сырья для получения новых углеродных материалов [30,34,116.125,201..,208]. Из известных методов выделения или концентрирования ВМС нефти [4.5.53] для получения асфальтитов в промышленном масштабе наиболее эффективны процессы сольвентного фракционирования. Высокое содержание серы, сравнительно низкая ароматичность и коксуемость концентратов нативных нефтяных асфальтенов препятствуют использованию их в качестве пеков в ряде важных направлений. Эти недостатки в принципе устраняются их химико-технологической переработкой (гидрообессеривание. гидрокрекинг, деструктивная поликонденсация и другие). [c.125]

Процесс окисления сырья до битума представляет собой гетерогенную реакцию между газовой (воздух, воздух + кислород или озон, воздух + углекислый газ, воздух -Н водяной пар и т. д.) и жидкой (нефтяной остаток) фазами. При этом протекают реакции четырех типов ведущие к уменьшению молекулярного веса с образованием дистиллята, воды и углекислого газа лишь незначительно изменяющие молекулярный вес с образованием воды ведущие к увеличению молекулярного веса с образованием воды, углекислого газа и асфальтенов концентрации (отгон дистиллята и концентрация асфальтенов). Кислород воздуха реагирует с водородом, содержащимся в сырье, образуя водяные пары. Возрастающая потеря водорода сопровождается процессами уплотнения с образованием высокомолекулярных продуктов большой степени ароматичности — асфальтенов. В результате изменяется консистенция битума. Основная часть кислорода воздуха идет на образование воды, [c.106]

Из этих данных видно, что тепловой эффект зависит от глубины окисления и природы сырья. С понижением ароматичности сырья тепловой эффект реакции окисления повышается [33, 501]. Наибольшее количество тепла выделяется в начальный период до температуры размягчения. битума 45—58 °С, когда наблюдается резкое уменьшение количества бициклических ароматических соединений и значительное увеличение асфальтенов. Тепловой эффект окисления асфальта деасфальтизации ниже, чем гудронов. [c.153]

Асфальтены битумов непрерывного окисления имеют большие плотность, молекулярный вес, степень конденсации и ароматичности и содержание функциональных групп, чем асфальтены из битумов периодического окисления. С повышением молекулярного веса асфальтенов, что наблюдается по мере углубления окисления сырья в битумы, увеличиваются число свободных радикалов, ароматичность, кислотные, эфирные и карбонильные числа, отношения С Н и число колец в молекуле. [c.286]

Обычно количество связанного кислорода в битуме уменьшается с повышением температуры окисления остатка и увеличивается с повышением его ароматичности. [c.27]

Химические превращения битумов при старении [48] изучались по изменению ИКС-характеристик основных групповых компонентов — масел (М), смол (С) и асфальтенов (А), обладающих разной устойчивостью к старению. Исследовались две группы М1, С1, А1—выделенные из состаренных в естественных условиях битумов Мг, Сг, Аг — выделенные из исходных битумов и состаренные отдельно. Вторая группа испытывает более глубокие превращения, чем первая, и за более короткое время. Показано, что 1) при старении битума наиболее реакционноспособны ароматические структуры, и тем больше, чем меньше степень конденсации и молекулярная масса (М>С>А) 2) химическая стабильность битума в целом много выше, чем стабильность отдельных его компонентов, что можно объяснить перераспределением различных структур в процессе старения, коллоидными свойствами битума, способностью А, С, и М к агрегированию в мальтены. Спектральные показатели степени ароматичности использованы для оценки сырья коксования [49]. [c.32]

Основой природных битумов из киров, так же как и нефтяных битумов промышленного производства, является углеводородный скелет, включающий гетероатомы (М, 8, О). Вяжущее из киров характеризуется меньшей, чем у жидкого нефтяного битума, степенью ароматичности, определяемой в первом приближении как отношение С/Н. [c.167]

Некоторые структурные параметры, особенно среднюю ароматичность, удобнее определять по спектрам ЯМР С, так как последние непосредственно отражают особенности углеродного скелета. Этот способ молекулярной спектроскопии, чрезвычайно информативный при анализе индивидуальных соединений или очень-узких фракций, в нефтяном анализе использовался, как это ни парадоксально, при изучении лишь самых сложных смесец ГАС нефтяных остатков, битумов, асфальтенов [69, 241, 242 и др.]. [c.31]

Пфейффер [4] наиболее близко подошел к рассмотрению зависимости физико-механических свойств битумов как коллоидных систем от количественного соотношения основных компонентов (асфальтенов, смол, углеводородов) и их химических особенностей. Он сделал, попытку выяснить влияние каждого нз этих компонентов коллоидной системы на ее реологические свойства. Он указал на важное значение атомарногсГсоотношення С Н как ноказателя степени ароматичности отдельных компонентов. Подчеркивая ароматическую природу асфальтенов и, как следствие этого, большую или меньшую склонность их к поляризации, Пфейффер делает заключение о возможности управления процессами гелеобразования таких коллоидных систем, исиоль-ь я сьлиыность асфальгеноБ к поляризации. Присутствующие в молекулах асфальтенов кислород-, серу- и азотсодержащие поляр- [c.495]

Несмотря на то, что применение смолисто-асфальтеновых веществ (САВ) известно более ста лет, настоящий этап характеризуется значительными и возрастающими успехами [147, 148]. Ранее было известно, что они могут быть использованы для производства битумов, разновидностей нефтяного углерода, природных депрессаторов, для изоляции трубопроводов. Все эти области не учитывали специфических особенностей, разнообразных и ценных свойств САВ. В 1936 г. Черножуковым и Крейном была показана стабилизирующая роль САВ в окислении минеральных масел. Более поздними работами была выявлена стабилизирующая способность асфальтенов в процессах термо- и фотодеструкции, окисления углеводородов и синтетических полимеров [149—150]. Ингибирующими центрами САВ являются гетероатомы и функциональные группы, имеющие подвижный атом водорода (гидроксипроизвод-ные ароматических фрагментов, аминные и серусодержащие компоненты). Ингибирующая способность высокомолекулярных соединений нефти повышается с ростом их общей ароматичности, концентрации гетероатомов и функциональных групп. В зависимости от этих факторов константа скорости ингибирования может изменяться в широких пределах от ж 10 до 10 л/(моль-с). Ингибирующая активность асфальтенов на 1—2 порядка выше, чем смол. [c.347]

В табл. 1.2 значения постоянной В (I + Т) приведены в порядке ее снижения. Если принять во внимание степень окисления битумов в этой таблице (например, венесульского), то этот порядок соответствует также снижению ароматичности петроленов. Разница между максимальным и минимальным значениями константы В - -равна всего 5,36%. Так как В зависит от объема при атмосферном [c.31]

Тяжелые нефтяные остатки (гудрон и др.) представляют собой очень сложные смеси углеводородов различных классов и их гетеропроизводных, состав которых во многом зависит от природы нефти. В процессе окисления этих продуктов, с целью получения битумов, протекает ряд параллельных и последовательных реакций, приводящих, в конечном счете к накоплению наиболее высокомолекулярных соединений асфальтенов. Механизм этих реакций в настоящее время изучен, однако для практических целей часто достаточно знать только количественные превращения основных комхюнентов, входящих в состав битумов. Опыты [84] показали, что процесс окисления битума протекает в два периода первый до температуры размягчения 50°С и второй от- 50 до 90°С. Согласно данным этих же авторов, наиболее интенсивно кислород воздуха расходуется в первый период процесса, который длится значительно меньше времени, чем второй. Полученные ими данные, а также элементарный анализ указанных фракций, позволивших определить их структурно-групповую характеристику по методу Корбетта [82], показали, что количество ароматических колец в процессе окисления в моно- и бициклоароматических углеводородов уменьшается, а в бензольных смолах и асфальтенах растет, тогда как в спиртобензольных смолах наблюдае гся минимум ароматичности на границе двух периодов окисления. [c.34]

При помощи инфракрасной спектроскопии и аналитических методов можно определять структурные характеристики молекул, содержащихся во всех фракциях битумов, в частности в асфальтеновых, с расшифровкой типа конденсации, длины алифатических цепей, ароматичности и полярности> ИК-спектроскопию применяют также для изучения порфиринов ванадия и никеля, содержащихся в нефтях и битумах, для исследования кислородсодержащих функциональных групп в окисленных битумах. Таким методом показано, что омыляемые вещества битума содержат главным образом эфирные группы и что почти полностью отсутствуют ангидриды и лактоны. Методом селективного поглощения фракций показано различие химического состава битумов, полученных из разного сырья, а также изменение их строения по мере углубления окисления сырья. Растворы в четыреххлористом углероде или сероуглероде компонентов окисленных битумов (типов гель, золь — гель и золь), полученных разделением с использованием бута-нола-1 и ацетона и подвергнутых инфракрасному исследованию в области спектра 2,5—15 мк мкм) с призмой из хлористого натрия, показали, что в сильнодисперги-руемых битумах типа золь самое высокое содержание ароматических колец в каждом компоненте [480], Количество групп СНз почти одинаково в алифатических и циклических соединениях. Метиленовых групп парафиновых цепей значительно больше содержится в соединениях насыщенного ряда. Как правило, их число уменьшается при переходе битума от типа гель к типам золь — гель и золь. [c.22]

Когезия зависит также от группового химического состава битума, Бициклические ароматические соединения обладают малой когезией — около 0,3 кГ/см (2,94-10 н/м ). Однако она повышается по мере углубления окисления и с повышением степени ароматичности. Когезия смол соответствует 3,7 кГ1см (3,63н1м ). Асфальтены повышают когезию, однако прямая зависимость когезии от содержания асфальтенов отсутствует. При почти одинаковом содержании асфальтенов общий объем коагуляционных структур асфальтенов тем больше, чем ниже ароматичность дисперсионной среды. Повышение содержания ароматических соединений сопровождается образованием малых мицелл и структурных решеток, что вызывает увеличение когезии. [c.76]

Следует отметить, что отдельные компоненты битумов одного и того же типа могут различаться по химическому составу. Так, несмотря на близ1кий элементарный состав и средний молекулярный вес углеводородов и смол разных нефтей (что позволяет отнести эти компоненты к одним и тем же гомологическим рядам), асфальтены битумов могут иметь различные характеристики. Для асфальтенов битумов из крекинг-остатков характерна высокая степень ароматичности (отношение С Н) и низкий молекулярный вес, свидетельствующие о наличии высоко конденсированных ароматических ядер и малого количества боковых цепей. Это указывает на лио-фобность асфальтенов по отношению к углеводородам и смолам. В то же время асфальтены битумов из гудронов прямой перегонки достаточно лиофильны. Асфальтены глубоко переокислениых битумов имеют более высокий молекулярный вес, чем асфальтены битумов из гудронов прямой перегонки. [c.64]

Следует отметить, что состав и свойства отдельных компонентов бптума оказывают большое влияние на его свойства. Так, средний молекулярный вес асфальтенов и степень ароматичности, характеризующие размер и в первом приближении лиофильность по отношению к дисперсионной среде основных структурообразующих элементов, сказываются на количественном значении отдельных деформационных характеристик битума. Полярность асфальтенов определяет степень взаимодействия битума с поверхностью минеральных материалов. Наличие большого количества ароматических у1 леводородов способствует растворению и набуханию асфальтенов, т. е. лиофилизации системы, а наличие твердых парафинов, кристаллизующихся на асфальтенах, приводит к появлению дополнительной кристаллизационной структурной сетки внутри основного коагуляционного каркаса. Однако, несмотря на возможно небольшие отклонения, основные закономерности поведения битумов I типа определяются коагуляционным каркасом нз набухших в ароматических углеводородах асфальтенов с адсорбированными тяжелыми смолами, взаимодействующих через тонкие прослойки дисперсионной среды, которая представляет молекулярный раствор смол в углеводородах, [c.177]

При рааамотрении результатов структурио-группового состава установлено, что увеличение температуры вакуумной обра ботки битума приводит к малому росту степени ароматичности его молекул, при этом незначительно уменьшается содержание метильных и метиленовых групп. На основании этого можио предположить, что в ходе специальной обработки битума в его составе формируются гиДроа1роматические структуры наряду с ароматичеоким и. [c.60]

Показано, что степень ароматичности лбковьм материалов колеблется в широких пределах от 0,09 до 0,75 в завискмости от температурных и временных параметров процесса специальной обработки битума. [c.151]

Между А., нефтяными смолами и нефтяными маслами существует генетич. связь. При переходе от масел к смолам и А. увеличивается кол-во конденсиров. циклов, гетероато-моа величина мол. массы, уменьшается отношение Н/С. Термополиконденсация А. приводит сначала к образованию карбенов, затем карбоидов (см. Битумы нефтяные) и кокса. При термополиконденсации смол или висбрекинге гудронов происходит дегидрирование, дегидроциклизация и деалкилирование, вследствие чего образуются вторичные А., характеризующиеся высокой степенью ароматичности. В условиях мягкого гидрогеиолиза А. превращаются в смо-ло- и маслообразные в-ва. [c.211]

На когезионную прочность битумов очень хорошо влияют добавки атактического нолипронилена. В зависимости от количества добавки когезионные свойства битумов могут возрасти на 30-40%. Когезионная прочность зависит также от группового химического состава битума. С повышением степени ароматичности, образованием более однородной коллоидной структуры битума происходит повышение когезионной прочности. Повышение содержания парафино-нафтеновых структур (главным образом, твердых парафинов) понижает когезию. [c.336]

Экспериментальные данные, представлены на графике (рис. 8), выражающем зависимость относительной коллоидной стабильности битумов (мл н-гептана/г мальтенов битума) ог содержания в битуме смол и величины КРС масляного компонента. Видно, что как увеличение доли смол, так и увеличение КРС масел приводят к заметному улучшению стабильности, коллоидной структуры битума. Это можно объяснить приближением коллоидной структуры изученных битумов к структуре битумов типа золь при увеличении степени ароматичности к общего количества смол. Такое явление подтверждается отмеченным выше сближением величин вязкостей неразрушенной н разрушенной структур битумов при увеличедщи в последних доли смол и КРС масла (рис. 2). Таким же образом, объясняется и снижение коллоидной стабильности битумов, наблюдающееся при увеличении отношения асфальтены смолы. [c.52]

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) исследует парамагнитные вещества, магнитный момент которых обусловлен наличием неспаренных электронов. Все окисленные битумы характеризуются парамагнитными свойствами. С повышении температуры размягчения битума парамагнетизм увеличивается. Возрастает он и с увеличением ароматичности мальтенов, в связи с чем допускается возможность свободнорадикального механизма структурообразоваиия битумов. Основными носителями неспаренных электронов в битумах являются асфальтены. Концентрация неспаренных электронов в смолах ниже, а в маслах они отсутствуют. Содержащиеся в битумах свободные радикалы очень стабильны. При нагреве битумов и выделенных из них групповых компонентов парамагнетизм увеличивается в 2-3 раза. [c.758]

Ных связей во всех существующих схемах и способах ИСА игнорируются. Это может приводить к заметным ошибкам, обусловленным завышенными оценками величин На, Н и, следовательно, расчетных параметров ароматических структур. Изучая компоненты товарного битума из западно-сибирской нефти [76], мы обнаружили, что фракции, связывающие аномально много озона в расчете на каяедое ароматическое ядро, всегда характеризуются самой высокой расчетной степенью ароматичности (/а > 0,4) и содержат в ИК-спектрах полосу с максимумом близ 3070 см" (поглощение связей Соп—Н). [c.202]

Возможно, увеличение функциональных групп оказывает влияние на увеличение асфальтенов и выделение сероводорода. Очевидно, сера выступает в реакции с асфальтенами, при этом возрастают среднее число углеродных атомов в молекуле и степень ароматичности продуктов реакции. При добавлении кислого гудрона улучшается температура размягчения, повышается растяжимость, полученные битумы отвечают требованиям ГОСТа. Таким образом, кислый гудрон сам по себе является дешевым продуктом, отходом нефтеперерабатывающего завода, при добавлении его от 1 до 2 % вес. улучшаети ся эксплуатационные свойства битумов при окислении нефтяных остатков. [c.30]

В результате установлено обобщенное кинетическое уравнение процесса конденсационного структурообразования битумов, которое связывает его скорость (V ) с концентрацией дисперсной фазы ([А])и степенью ее химического сродства с дисперсной средой. В качестве параметра, характеризумцего химическое сродство, предложен индекс лиофобности ( Ь ),который численно равен разности между степенью ароматичности асфальтенов и масляно-смолистых компонентов [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология