Почему для производства полимерно-модифицированного битума требуется два типа оборудования

Производство битума, модифицированного полимером, — это не просто добавление полимера SBS или резиновой крошки в горячий битум. Надежная производственная система должна выполнять два различных этапа процесса: производство и созревание.

По этой причине полная система модифицированного полимером битума обычно включает два основных типа оборудования:

1. Модифицированная установка по производству битума для нагрева, дозирования, смешивания, диспергирования и измельчения.
2. Модифицированный резервуар для созревания и хранения битума для непрерывного нагрева, перемешивания, стабилизации и подачи.

Хотя эти два устройства могут выглядеть похожими снаружи, их внутренние функции различны. Понимание этих различий помогает подрядчикам, асфальтовым заводам и дорожным агентствам выбрать правильную конфигурацию для производства битума, модифицированного СБС, или битума, модифицированного резиновой крошкой.

Что такое полимерно-модифицированный битум?

Полимерно-модифицированный битум, обычно сокращенно ПМБ, производится путем смешивания обычного дорожного битума с модификатором, таким как полимер SBS, резиновая крошка или другой эластомерный материал.

Модификатор добавляется для улучшения таких свойств, как:

• Устойчивость к образованию колейности при высоких температурах
• Устойчивость к низкотемпературному растрескиванию
• Эластическое восстановление
• Усталостная производительность
• Адгезия и долговечность
• Устойчивость к тяжелым транспортным нагрузкам

Конечные характеристики зависят не только от рецептуры, но и от контроля температуры, дозировки модификатора, интенсивности сдвига, качества помола, времени смешивания и условий созревания.

Почему одной машины обычно недостаточно

Стадия производства и стадия созревания имеют разные технические требования.

В процессе производства оборудование должно вводить и диспергировать полимер в горячий битум. Для этого требуется система подачи, система взвешивания или дозирования, сильное перемешивание и, как правило, мельница с высокими сдвиговыми усилиями или устройство измельчения.

После изготовления модифицированному битуму еще требуется время, чтобы полимер поглотил более легкие фракции битума, набух, развил сетчатую структуру и стал более однородным. Этот этап требует стабильного нагрева и непрерывного перемешивания, но не требует другой системы подачи или измельчения.

Использование специального устройства для каждого этапа обеспечивает более непрерывный рабочий процесс. Пока одна партия созревает в резервуаре для хранения, производственное предприятие может подготовить следующую партию.

Тип 1: Завод по производству модифицированного битума

Завод по производству модифицированного битума является основным перерабатывающим предприятием. Его основное назначение – превратить базовый битум и полимерный модификатор в гомогенное модифицированное вяжущее.

1. Нагрев базового битума

Жидкий битум нагревается до температуры, необходимой для выбранной рецептуры и технологического процесса. Во многих применениях битума, модифицированного СБС или резиновой крошкой, температура процесса может составлять приблизительно 180–190°С.

Точная температура должна определяться маркой битума, типом полимера, рецептурой, конструкцией оборудования и спецификациями проекта. Чрезмерная температура или неоправданно длительные периоды нагрева могут ускорить старение битума, тогда как недостаточная температура может помешать правильному диспергированию полимера.

2. Подача и дозирование полимеров

Полимер СБС, резиновую крошку или другой модификатор вводят в горячий битум через систему контролируемой подачи.

Типичное производственное предприятие может включать:

• Бункер подачи полимера
• Винтовой конвейер
• Система взвешивания или дозирования
• Механизм управления подачей
• Система подачи с пониженным содержанием пыли или закрытая система подачи

Точное дозирование имеет важное значение, поскольку процентное содержание полимера напрямую влияет на вязкость, температуру размягчения, восстановление упругости, стабильность при хранении и стоимость материала.

3. Смешивание и диспергирование

После попадания модификатора в горячий битум при сильном перемешивании начинается процесс смачивания и диспергирования. Смеситель должен предотвращать накопление полимера и обеспечивать перемещение материала по сосуду.

Хорошая циркуляция важна, поскольку частицы полимера могут всплывать, оседать или образовывать агломераты при недостаточном перемешивании.

4. Измельчение или обработка с высоким сдвигом

Во многих системах модифицированного битума SBS используются коллоидные мельницы или системы измельчения с высоким сдвигом. Мельница уменьшает количество полимерных агломератов и улучшает дисперсию битумной фазы.

Процесс измельчения может влиять на:

• Распределение частиц
• Однородность смеси
• Скорость реакции
• Стабильность при хранении
• Конечная консистенция связующего

Количество проходов циркуляции или измельчения зависит от рецептуры, типа полимера, конструкции мельницы и требуемых характеристик продукта.

5. Управление процессом

Правильно сконфигурированное производственное предприятие должно позволять операторам контролировать и отслеживать:

• Температура битума
• Дозировка полимера
• Скорость смешивания
• Шлифовальная циркуляция
• Пакетное время
• Уровень материала
• Состояние насоса и клапана

Готовый материал, выходящий из установки, представляет собой модифицированный битум, но он может еще не полностью созреть или быть достаточно стабильным для немедленного длительного хранения.

Тип 2: Резервуар для созревания и хранения модифицированного битума

После производства модифицированный битум перекачивается в специальный резервуар для созревания и хранения.

Этот резервуар обеспечивает контролируемую среду, необходимую для дальнейшего набухания, стабилизации, смешивания и поддержания температуры полимера.

Основные функции резервуара для созревания

Специальный резервуар для созревания ПМБ обычно выполняет четыре функции:

• Поддерживает необходимую температуру процесса
• Обеспечивает непрерывное или прерывистое перемешивание
• Обеспечивает достаточное время созревания
• Складирует и поставляет готовый материал на последующее оборудование

Система отопления

В резервуаре должна поддерживаться стабильная температура материала во время созревания и хранения. В зависимости от проекта отопление может осуществляться с помощью теплообменников с термомасляным маслом, электронагревателей или другой контролируемой системы.

Система отопления должна компенсировать потери тепла, не создавая локального перегрева.

Система агитации

Непрерывное или плановое перемешивание помогает предотвратить расслоение полимера и поддерживает однородную температуру и состав во всем резервуаре.

Конструкция мешалки должна соответствовать геометрии резервуара, вязкости битума, содержанию полимера и рабочей температуре.

Теплоизоляция

Правильная изоляция снижает потери тепла, снижает потребление энергии и поддерживает более стабильные условия созревания. Система изоляции должна быть спроектирована с учетом размера резервуара, местного климата, температуры хранения и ожидаемого времени выдержки.

Время созревания

Для каждой партии может потребоваться приблизительно один-два часа созревания, но это не универсальная фиксированная ценность.

Требуемое время может варьироваться в зависимости от:

• Тип полимера и размер частиц
• Дозировка полимера
• Базовый битумный состав
• Температура процесса
• Интенсивность смешивания
• Качество помола
• Целевая характеристика производительности

Лабораторные испытания и утвержденный состав должны определять фактическую процедуру созревания.

Чем резервуар для созревания отличается от производственного завода

Резервуар для созревания может иметь конструкцию резервуара, аналогичную производственной установке, включая нагрев, перемешивание, изоляцию, насосы и компоненты управления.

Однако обычно не требуется:

• Порт подачи полимера
• Система взвешивания полимеров
• Винтовой конвейер
• Коллоидная мельница или система измельчения

Рекомендуемый рабочий процесс производства

Типичный пакетный процесс состоит из следующих шагов:

1. Передача базового битума на установку по производству модифицированного битума.
2. Нагрейте битум до указанной температуры процесса.
3. Добавьте полимер SBS или резиновую крошку в необходимой дозировке.
4. Перемешайте и распределите материал.
5. Обработайте материал с помощью системы измельчения или системы высокого сдвига.
6. Подтвердите температуру, вязкость, дисперсию и другие необходимые показатели.
7. Закачайте модифицированный битум в резервуар для созревания.
8. Продолжайте нагревание и перемешивание в течение необходимого периода созревания.
9. Храните готовый материал в контролируемых условиях.
10. Поставьте асфальтосмесительный завод, систему загрузки или последующие процессы.

Преимущества разделения производства и созревания

Повышение эффективности производства

Производственное подразделение может начать производство следующей партии, пока предыдущая партия созревает в резервуаре для хранения. Это сокращает время простоя и увеличивает пропускную способность системы.

Более стабильное качество продукции

Специальное созревание дает достаточно времени для набухания и стабилизации полимера при контролируемой температуре и перемешивании.

Снижение риска разделения

Правильно спроектированный резервуар для хранения сохраняет движение модифицированного битума и снижает риск образования слоев, богатых полимерами и битумом, во время хранения.

Повышенная гибкость обслуживания

Отдельное оборудование позволяет очищать, проверять или обслуживать один блок без необходимости остановки каждого этапа работы.

Гибкое расширение емкости

Дополнительные резервуары для созревания могут быть добавлены, когда проект требует большей емкости хранения, нескольких рецептур или непрерывного производства.

Как определить размер двух систем

Производительность производственного предприятия и емкость резервуара для созревания следует рассчитывать как одну интегрированную систему.

Важные проектные данные включают:

• Требуемая мощность PMB в час или в день
• Размер партии
• Срок изготовления партии
• Время созревания партии
• Количество партий в смену
• Скорость потребления асфальтового завода
• Требуемый запас готовой продукции
• Количество составов или марок ПМБ

Например, производственному предприятию, которое производит одну партию каждый час, может потребоваться достаточная мощность созревания для хранения нескольких партий, когда каждая партия требует двухчасовой стабилизации.

Вместимость резервуара также должна включать в себя эксплуатационный резерв и безопасное пространство для заправки. Его не следует выбирать только путем соответствия номинальному объему партии.

Важные вопросы по выбору оборудования

Прежде чем запросить ценовое предложение, владельцы проектов должны предоставить:

• Базовая марка битума
• Тип модификатора: SBS, резиновая крошка или другой полимер
• Диапазон дозировки модификатора
• Требуемая производственная мощность
• Предпочтение периодическому или непрерывному процессу
• Целевая спецификация продукта
• Доступное топливо для отопления или источник энергии
• Местная температура окружающей среды
• Требуемая емкость хранилища
• Спрос на перерабатывающие асфальтовые заводы
• Планировка сайта и ограничения по установке

Эта информация позволяет производителю подобрать производственный резервуар, мешалки, мельницу, насосы, систему отопления, резервуары для хранения, трубопроводы и систему управления.

Распространенные ошибки конфигурации

Использование производственного резервуара в качестве единственного резервуара для хранения

Это не позволяет заводу запустить следующую партию и снижает общую мощность.

Недостаточное перемешивание во время хранения

Модифицированный битум может отделяться при хранении без надлежащей циркуляции или перемешивания.

Недостаточная емкость созревания

Если резервуар для хранения не может вовремя принять каждую готовую партию, производственная линия должна остановиться и подождать.

Чрезмерная температура нагрева

Более высокая температура не всегда означает более быструю или лучшую модификацию. Чрезмерное тепло может привести к старению битума и повреждению некоторых полимерных систем.

Игнорирование требований к лабораторным рецептурам

Само по себе оборудование не может гарантировать производительность продукта. Этот процесс должен соответствовать утвержденной рецептуре и процедуре тестирования.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли производить модифицированный битум СБС, используя только один резервуар?

Небольшие или прерывистые операции могут использовать упрощенные системы, но один резервуар ограничивает эффективность производства, поскольку судно не может производить следующую партию, пока предыдущая партия созревает или хранится.

Почему при производстве СБС-модифицированного битума используется коллоидная мельница?

Коллоидная мельница или установка с высоким усилием сдвига помогают разрушать агломераты и более равномерно распределять полимер по битуму.

Для битума, модифицированного резиновой крошкой, используется то же оборудование, что и для битума СБС?

Общая схема системы может быть схожей, но требования к подаче, смешиванию, измельчению, температуре, времени пребывания и хранению могут различаться. Оборудование должно быть настроено на выбранный модификатор и рецептуру.

Как долго должен созревать модифицированный битум?

В некоторых процессах обычно используется от одного до двух часов, но правильное время зависит от рецептуры, полимера, базового битума, температуры и характеристик продукта.

Может ли резервуар для созревания напрямую снабжать асфальтосмесительный завод?

Да. При наличии подходящих систем нагрева, перемешивания, перекачки и трубопроводов резервуар для созревания может также функционировать как резервуар для подачи готового продукта.

Заключение

Полная система производства битума, модифицированного полимером, обычно требует оборудования двух типов, поскольку производство и созревание — это отдельные этапы процесса.

Установка по производству модифицированного битума осуществляет подачу, дозирование, смешивание, нагрев и измельчение полимеров. Затем резервуар для созревания и хранения поддерживает температуру, продолжает перемешивание, позволяет связующему стабилизироваться и подает готовый продукт.

Правильное сочетание этих двух систем повышает непрерывность производства, стабильность продукции, стабильность хранения и надежность проекта.

FEITENG может сконфигурировать комплексные системы производства битума, модифицированного СБС, и битума, модифицированного каучуковой крошкой, в соответствии с требуемой производительностью, рецептурой, временем созревания, емкостью хранилища, методом нагрева и условиями площадки.

Связаться с ФАЙТЕНГ с указанием требуемой мощности, типа модификатора, марки базового битума, местоположения проекта и целевых спецификаций, чтобы получить подходящее техническое предложение.