Битум – это общее название твердых и жидких веществ или продуктов их переработки, растворимых в органических растворителях и состоящих из углеводородов, а также из их кислородных, сернистых и азотистых производных. Органическое вещество собой представляет смесь углеводородов и их производных (неметаллических). Порядка 70–87 % в нем содержится углерода, 8–12 % водорода, 0,5–7 % серы, 0,2–12 % кислорода и до 2 % азота.

Битум подходит, как и многие другие соединения, под определение нефти. Но стоит обозначить, что различие гудронов, битумов, газойлей состоит в их средней молекулярной массе, что влияет на плотность, вязкость, а также на свойства как теплоносителя. Проще говоря, их главное различие – в структуре молекул. Отсюда и крайне широкий спектр применения углеводородов. Газ – горючее, алкены – будущий пластик, газойль – специальное топливо, масла – смазывающая жидкость, битум – строительный материал, кокс – материал для атомной промышленности. А ведь все эти углеводороды не так уж и отличны сами по себе.

Сырьем для битумного производства являются остатки ЭЛОУ-АВТ, процесса крекинга, асфальтены из процессов деасфальтизации и прочие тяжелые фракции. Главным качеством битума является низкое содержание парафинов, а это достигается, как правило, при использовании сырья от процесса перегонки.

Одним из способов выделения и улучшения битума до товарного качества является установка окисления, представленная на рисунке 16. Режим установки: давление 0,08–0,12 МПа, температура 200–280 °C. Материальный баланс установки – 97 % битума, все остальное – отходы: черный соляр и дымовые газы.

Битумы по консистенции классифицируются на:

– твердые: высокопластичные, хрупкие, пластичные;

– вязкие;

– жидкие (разжиженные), получаемые смешиванием битумов вязких с разжижителями (лигроином, керосином, мазутом и др.). В зависимости от использованного разжижителя получают те или иные свойства материала. Эта группа подразделяется на битумы средне- и медленногустеющие (СГ и МГ).

Все они используются в строительстве. Для основных работ предпочтительным считается марка БН 50/50, 70/30, 90/10. Для кровельных работ выбирают битумы с температурой воспламенения 240 °C – БНК 45/90, 45/180, 90/30, которые идеально пропитывают поверхность, наделяя ее влагозащитными свойствами. Для покрытия дорог в работу берут дорожные нефтяные битумы марок БНД 40/50, 90/130 (для асфальтобетонных горячих смесей), 60/90 (для дорожных щебеночных оснований) и 130/200.

Битум делят по назначению следующим образом:

– строительный – применяется для выпуска других материалов, для гидроизоляции, изготовления мастик (маркируется БН);

– кровельный – идет на изготовление мягкой кровли (ондулин и подобная), мягкой черепицы (БНК);

– дорожный – используется для производства асфальтобетона (БНД);

– изоляционный – применяется для получения гидроизоляционных материалов типа стеклоизола, гидроизола, битумной мастики;

– специальный – предназначается для электротехнической продукции и лакокрасочного производства.

Издавна (с эпохи неолита) битум использовался для изготовления посуды, крепления полудрагоценных камней при создании мозаики, в строительном деле – для изоляции редких пород дерева.

Природного битума на все современные нужды уже не хватает, поэтому люди создали его искусственный аналог. В строительстве он по-прежнему незаменим: из него делают фундаменты, прокладывают трубопроводы и возводят различные сооружения.

Без асфальтобетона (в основе которого лежит битум) у нас просто не было бы нормальных дорог. Их строительство и ремонт оставались бы очень сложными, дорогими, а сами дороги служили бы недолго.

Битум также широко используется в электротехнике для изоляции проводов, в точном литье, при производстве красок и лаков, а также в отделочных работах.

Несмотря на множество полезных свойств и широкое применение, битум имеет и свои недостатки:

– пересыхание с течением времени;

– загрязнение рабочих емкостей и инструментов, которые восстановить невозможно;

– хрупкость при снижении температуры и плавление при ее повышении, что вызывает деформации;

– резкий запах, усиливающийся при нагреве.

Таким образом, мы рассмотрели основные процессы термической переработки нефти, которые протекают без катализатора.

Рисунок 16. Производство битума окислительным способом (битум – 1, 2, 3 разные марки).

В современной нефтепереработке, безусловно, предпочтение отдается каталитическим процессам. На это есть ряд причин: они увеличивают выход продуктов, улучшают их качество, снижают потери, а некоторые реакции вообще невозможны без катализатора.

Тем не менее именно термические процессы без катализатора стали одними из первых в глубокой переработке нефти и до сих пор сохраняют свое значение.