• GRUPA ORLEN (strona główna)
Dla niedowidzącychRozmiar tekstu: AAA
Czy wiesz...Jak powstają lepiszcza asfaltowe?

19-03-2018  

Asfalt był wykorzystywany przez człowieka już w starożytności, początkowo jako materiał uszczelniający następnie jako lepiszcze do spajania materiałów budowlanych (kamieni, cegieł). Wraz z wynalezieniem, pod koniec XIX w., procesu przerobu ropy naftowej, asfalt ponaftowy upowszechnił się jako składnik mieszanek mineralno-asfaltowych wykorzystywanych do budowy dróg o nawierzchni bitumicznej.

Lepiszcza asfaltowe wytwarzane są z pozostałości po destylacji ropy naftowej. Technologie produkcji asfaltów opierają się na skoncentrowaniu ciężkich składników zawartych w ropie naftowej lub na zwiększeniu ich udziału poprzez konwersję. Koncentracja ciężkich składników realizowana jest przy pomocy destylacji lub ekstrakcji pozostałości rozpuszczalnikami. Konwersja natomiast następuje w procesie utleniania pozostałości próżniowej [2]. 

W pierwszym etapie przerobu ropy naftowej, jest ona poddawana destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym. W wyniku tego procesu otrzymywane są frakcje paliwowe zawierające składniki o temperaturze wrzenia do 360°C (gazy, gazy skroplone, frakcje benzynowe, frakcje naftowe, frakcje lekkiego i ciężkiego oleju napędowego) oraz pozostałość po destylacji atmosferycznej – mazut [1]. Następnie w celu oddestylowania z mazutu składników o temperaturze wrzenia wyższej od ich temperatury rozkładu, prowadzona jest destylacja pod obniżonym ciśnieniem (stąd nazwa „destylacja próżniowa”) wraz z dodatkiem pary wodnej. W wyniku tego procesu otrzymuje się frakcje olejowe zawierające składniki o temperaturze wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym do około 560°C (ciężki olej napędowy, frakcje lekkie, średnie i ciężkie oleju próżniowego, olej zaciemniony) oraz pozostałość po destylacji próżniowej – „gudron” [1]. W przypadku stosowania ciężkich rop naftowych, pozostałość podestylacyjna, jeśli spełnia wymagania normowe (penetracja, temperatura mięknienia, itd.) dla odpowiednich lepiszczy asfaltowych, może stanowić gotowy asfalt drogowy. Mówimy wtedy o produkcji asfaltów w wyniku koncentracji ciężkich składników ropy naftowej. Jeżeli nie jest możliwe uzyskanie asfaltów podestylacyjnych o odpowiednich właściwościach w ekonomiczny sposób, pozostałość próżniową należy poddać dalszym procesom.

Z rop ubogich w ciężkie składniki, asfalt o pożądanych właściwościach uzyskuje się poprzez zwiększenie tych składników w wyniku konwersji. Konwersja następuje w procesie utleniania pozostałości po destylacji próżniowej. Asfalty drogowe, bazy do produkcji asfaltów modyfikowanych i emulsji asfaltowych mogą być produkowane w instalacji ciągłego utleniania lub periodycznego, natomiast asfalty przemysłowe wytwarza się zwykle na instalacjach utleniania periodycznego. 

Proces ciągłego utleniania prowadzony jest wg technologii Biturox®. Polega on na ciągłym zasilaniu reaktora surowcem oraz ciągłym odbiorze gotowego produktu. Charakteryzuje się optymalnym wykorzystaniem tlenu do utleniania oraz bardzo dobrą hydrodynamiką reakcji. Taki system pracy zapewnia homogeniczność oraz jednorodność produkowanych lepiszczy asfaltowych. Dwa główne komponenty reakcji, czyli pozostałość próżniowa o temperaturze ok. 180-190°C oraz powietrze wtłaczane są do reaktora wyposażonego w bardzo efektywne mieszadło. Powietrze, gromadzi się na płytkach koalescencyjnych znajdujących się w przestrzeni wewnętrznej reaktora, gdzie rozbijane jest na małe pęcherze. Ciągły ruch składników w górę, w wewnętrznej części zbiornika oraz w dół w jego zewnętrznym płaszczu wymuszony jest poprzez ruch powietrza oraz intensywną pracę mieszadeł. Temperatura procesu utrzymywana jest na poziomie 250-270°C. Para wodna wykorzystywana w procesie pomaga usunąć z produkowanego asfaltu substancje uboczne takie jak gazy i utleniony destylat, ponadto zwiększa bezpieczeństwo prowadzonej reakcji. Gotowy produkt kierowany jest do chłodnic asfaltu, a następnie do zbiorników magazynowych [1, 3].

Proces utleniania periodycznego jest znacznie mniej zaawansowany technologicznie od procesu ciągłego. Polega na napełnieniu reaktora surowcem, wprowadzeniu powietrza pod odpowiednim ciśnieniem, utlenieniu zawartości i wytłoczeniu gotowego produktu. Proces prowadzony jest do momentu osiągnięcia zakładanych parametrów asfaltu [1].   

Obecnie w celu zwiększenia efektywności ekonomicznej otrzymywanych produktów coraz więcej rafinerii stosuje technologie głębszego przerobu ropy naftowej, takie jak odasfaltowanie pozostałości próżniowej czy visbreaking. 

Odasfaltowanie ma na celu uzyskanie dodatkowych ilość frakcji olejowych. Proces przeprowadza się traktując pozostałość próżniową za pomocą selektywnie dobranego rozpuszczalnika np. propanu. Produktem ubocznym odasfaltowania jest asfalt. Jednak asfalty uzyskiwane w tym procesie są twarde i kruche i nie mogą być bezpośrednio wykorzystane w budownictwie drogowym. W celu wytworzenia produktów o odpowiednich parametrach, asfalty po odasfaltowaniu propanem mieszane są w odpowiednich proporcjach z asfaltami utlenionymi lub otrzymanymi bezpośrednio po destylacji atmosferycznej lub próżniowej. Są to tzw. asfalty komponowane.

Visbreaking to proces krakingu termicznego, stosowany w celu uzyskania dodatkowych ilości frakcji lekkich, tj. gazów, benzyn, olejów. Pozostałość po procesie visbreakingu czyli visbreakat używany jest razem z gudronem jako komponent wsadu do procesu utleniania. Asfalty otrzymane tą metodą nazywa się również asfaltami komponowanymi.

Produkcja asfaltów modyfikowanych polimerami odbywa się na specjalnych instalacjach w oparciu o fizyczne wymieszanie asfaltu bazowego z polimerem. 

Modyfikator z ewentualnym dodatkiem czynnika sieciującego dodawany jest do asfaltu bazowego o odpowiedniej temperaturze i właściwościach.  Następnie, mieszanina przepuszczana jest przez młyn o odpowiednio dużej mocy ścinania. Na tym etapie następuje zmielenie, wymieszanie i ujednorodnienie materiału wsadowego. Tak uzyskany produkt kierowany jest do dojrzewalników, gdzie jest przetrzymywany do osiągnięcia zakładanych parametrów jakościowych. Gotowy produkt trafia do zbiorników magazynowanych polimeroasfaltów [3]. 

Procesy produkcji lepiszczy asfaltowych są niezwykle skomplikowane i zależą od bardzo wielu różnych czynników. Dzięki coraz bardziej zaawansowanym technologiom i systemom kontroli stosowanych w rafineriach, istnieje możliwość ciągłego monitoringu  prowadzonych procesów oraz kontrola jakości na każdym etapie produkcji. W wyniku tego wszystkie wytwarzane asfalty spełniają wymagane parametry zawarte w normach europejskich PN-EN.

Bibliografia
[1] Paczuski M., Przedlacki M., Lorek A.: Technologia produktów naftowych, OWPW, Warszawa 2015.
[2] Gaweł I., Kalabińska M., Piłat J.: Asfalty drogowe. WKiŁ, Warszawa 2014.
[3] Błażejowski K., Wójcik – Wiśniewska M.: Poradnik asfaltowy 2016, Orlen Asfalt sp. z o.o., Płock 2016

​​​

« powrót

 
 
 

Marki Grupy ORLEN