English version Русская версия
ООО "Давиал". Битумные эмульсии, строительство и ремонт, металлообработка

Битумно-эмульсионные установки непрерывного и циклического действия - термины и определения

В связи с неопределенностью в терминах и определениях, относящихся к производству битумных эмульсий, публикуем данную статью, посвященную классификации БЭУ (битумно-эмульсионных установок) по типу действия.
Подобная неопределенность сложилась, во-первых, исторически, в связи с тем, что, несмотря на наличие скромного отечественного опыта производства битумных эмульсий, основная масса сегодняшних специалистов последние 10 лет активно черпала свои знания из-за рубежа, и, как следствие, каждый давал свою трактовку и название как технологиям, так и видам эмульсий, способам ее производства, узлам и агрегатам оборудования и т.д. Во-вторых, имеющиеся российские государственные стандарты по данной тематике дают классификацию и названия лишь некоторым вещам и только в общем. Например, битумные эмульсии классифицируются  по трем признакам: химической природе ПАВ, устойчивости при смешивании с минеральными материалами и наличию полимермодификатора, хотя их классификация существенно шире и разнообразней, и даже одна и та же эмульсия сегодня называется разными специалистами по-разному: эмульсия для склеивания слоев, для подгрунтовки, праймер, для оснований – названия используются для обозначения одного и того же. Более того, даже само название оборудования для производства битумных эмульсий имеет множество вариантов: битумно-эмульсионная установка, водно-битумная установка, завод по производству битумных эмульсий и т.п.  И, наконец, в-третьих, складывается впечатление, что некоторые производители битумно-эмульсионного оборудования иногда  намеренно вносят путаницу, стремясь удовлетворить запросам потребителей по таким формальным признакам как название, пользуясь тем, что на сегодняшний день для пока еще большинства дорожников очень многие вопросы, связанные с битумной эмульсией и ее производством, являются новыми – людям приходится разбираться в них чаще всего самостоятельно, консультируясь большей частью все с теми же производителями оборудования, реже на семинарах и тому подобных мероприятиях.   
 

Классификация и названия.

Оборудование для производства битумных эмульсий будем называть битумно-эмульсионной установкой (БЭУ).

Битумно-эмульсионные установки по типу действия классифицируются на:

  • циклического (периодического, порционного, batch) типа действия,
  • непрерывного (поточного, in-line) типа действия.

Иногда, установки по сути циклического типа действия называют оборудованием непрерывного типа, имея в виду непрерывность выпуска эмульсии, однако, в связи с более глубинными различиями и во избежание путаницы, предлагаем следующие названия:

  • циклический тип действия,
  • непрерывный ин-лайн тип действия,

которых и будем придерживаться в дальнейшем.

 

Определения.

Для производства любой битумной эмульсии каким-либо образом необходимо приготовить водный раствор эмульгатора. Этот раствор может содержать дополнительные компоненты, такие как, кислота в случае катионных эмульсий, или щелочь в случае анионных, а может не содержать больше ничего, например, для неионогенных эмульсий. Такой водный раствор эмульгатора и дополнительных компонент будем называть водной фазой.

Кроме того, для производства любой битумной эмульсии каким-либо образом в специальный смесительный агрегат, который в дальнейшем без ограничения общности будем называть мельницей, помимо водной фазы, подается поток битума. При этом битум может быть без добавок, а может содержать в себе дополнительные компоненты, такие как адгезионные присадки, разжижитель, умягчитель и т.п. Поток битума с дополнительными компонентами будем называть битумной фазой.

Битумно-эмульсионной установкой циклического типа действия является установка, в которой водная фаза готовится порциями, которые по мере готовности подаются в мельницу.

Битумно-эмульсионной установкой непрерывного ин-лайн типа действия является такая установка, в которой водная фаза готовится непосредственно в трубопроводе ее подачи в мельницу в ходе производства битумной эмульсии непрерывно с момента запуска производства вплоть до его окончания.

 

Общая сравнительная характеристика.

На практике бросающейся в глаза отличительной чертой установок циклического типа действия является наличие одной или двух емкостей для приготовления водной фазы, в которые дозируется эмульгатор и дополнительные компоненты. После чего образующаяся в емкости  порция водной фазы тщательно перемешивается, например, миксером и может быть подана в мельницу.

Битумно-эмульсионная установка, содержащая две емкости для приготовления водной фазы, переключающиеся на подачу раствора в мельницу попеременно, не может быть отнесена к непрерывному ин-лайн типу действия ввиду принципиальных различий в типе дозирования, контроля параметров водной фазы и управления процессом. Такое оборудование является просто одной из модификаций установок циклического типа действия, направленной на увеличение среднесменной производительности.

В установках непрерывного ин-лайн типа действия емкости для приготовления водной фазы отсутствуют. Способ ее приготовления заключается в дозировании эмульгатора и компонентов непосредственно в трубопровод подачи воды в мельницу, и перемешивании их с помощью различных технических приемов в течение времени движения по этому трубопроводу от места впрыска до мельницы. При этом цикличность процесса отсутствует как таковая.

Кроме этого, можно отметить еще несколько существенных отличий одного типа действия от другого:

 

Тип действия

Отличие

Циклический

Непрерывный ин-лайн

Дозирование эмульгатора и компонент водной фазы

порционное, характеризуемое точностью перекачанного насосом объема материала

непрерывное, характеризуемое точностью текущей подачи насоса.

Процесс производства эмульсии

Двухстадийный: 1-ая стадия – приготовление водной фазы, 2-ая стадия – смешение водной и битумной фаз в мельнице. При наличии двух емкостей водной фазы 1-ая стадия может выполняться одновременно со 2-ой стадией процесса.

Одностадийный: смешение водной и битумной фаз в мельнице происходит одновременно с приготовлением водной фазы, эти два процесса не могут быть разделены во времени.

Контроль параметров водной фазы

Производится только на 1-ой стадии процесса, в течение 2-ой стадии свойства водной фазы откорректированы быть не могут

Осуществляется постоянно в режиме реального времени, корректировки могут быть предприняты в любой текущий момент производства

 

Из приведенных отличий следуют следующие типичные существенные недостатки циклического типа производства по отношению к оборудованию непрерывного ин-лайн типа действия, например, при производстве катионных эмульсий:

1.       Затруднено получение необходимого точного значения рН-фактора при каждом приготовлении очередной порции водной фазы. В случае недостаточно низкого значения рН появляется необходимость дозирования в емкость водной фазы крайне малых дополнительных количеств соляной кислоты. Это приходится осуществлять вручную, обычно через верхний люк, что приводит к:

  • появлению в помещении обильных агрессивных испарений;
  • задержке подготовки очередной порции водной фазы, остановке производства, как следствие, к снижению производительности;
  • дополнительной нагрузке на персонал, которому приходится работать, используя средства индивидуальной защиты (устойчивую к кислотам спецодежду, противогазы и т.п.);

При слишком низком значении рН водный раствор в емкости оказывается испорчен, его корректировка без нарушения технологических параметров эмульсии уже практически невозможна. Появляется необходимость удаления содержащего соляную кислоту и вредные органические вещества водного раствора.

2.        Корректировка свойств водной фазы в ходе производства битумной эмульсии уже невозможна.

3.       Высокая точность дозирования компонент на практике может быть достигнута за счет увеличения времени дозирования, тогда необходимо либо сокращать время перемешивания и доводки водной фазы, что, скажется на качестве ее подготовки, либо увеличивать время цикла приготовления водной фазы, что повлечет за собой снижение производительности.

4.        Компоновка оборудования, в состав которого входят цилиндрические емкости для водного раствора относительно большого объема, так или иначе приводит к затрудненному доступу к узлам и агрегатам, что осложняет обслуживание установки, а в целом ряде случаев и ее эксплуатацию.

5.        Высокая нагрузка на персонал, являющаяся следствием приведенных выше недостатков.

Основное достоинство БЭУ циклического типа действия состоит в том, что, если на первой стадии производства достигнуты желаемые свойства для конкретной порции водной фазы, то на второй стадии данные свойства будут гарантированно стабильны в течение времени выработки этой порции. Для установок непрерывного ин-лайн типа действия стабильность свойств водной фазы поддерживается системой управления в каждый текущий момент времени и гарантируется надежностью оборудования. С другой стороны, именно эти обстоятельства и обуславливают невозможность корректировки свойств водной фазы для установок циклического типа действия и возможность таких корректировок для оборудования непрерывного ин-лайн типа.

К типичным недостаткам БЭУ непрерывного ин-лайн типа действия, помимо отмеченного выше момента, следует отнести:

1)      относительная сложность реализованных систем управления;

2)      большее количество оборудования, влекущее за собой удорожание БЭУ в целом.

 

Битумная фаза.

Отдельно следует рассмотреть способ приготовления битумной фазы, несмотря на то, что это, в соответствии с приведенными выше определениями, не характеризует тип действия БЭУ в целом.

Как и водная фаза, битумная может приготавливаться двумя способами: путем дозирования компонент в емкость и перемешивания в ней, либо путем дозирования компонент в трубопровод битума и перемешивания в нем в течение времени движения от места впрыска до мельницы.

Принципиально оба способа приготовления битумной фазы, назовем их периодическим и непрерывным соответственно, могут быть реализованы на установках обоих типов действия. Дополнительными существенными недостатками периодического способа приготовления битумной фазы, кроме аналогичных отмеченным под №2 и №3 в сравнительной характеристике, являются:

1)      практическая невозможность равномерного распределения малых объемов веществ по всему объему битума в емкости его хранения. Например, требуемая дозировка адгезионной присадки может составлять 0.1%, то есть ставится задача равномерно размешать в 10 м3 битума 10 л присадки.

2)      проблематичность использования некоторых адгезионных присадок ввиду того, что они не могут храниться длительное время в составе битума при высоких температурах.

 

Вывод.

С точки зрения функциональности производства БЭУ непрерывного ин-лайн типа действия существенно превосходят оборудование циклического типа. К недостаткам же, прежде всего, следует отнести более высокую стоимость и существенно меньший круг производителей такого оборудования.

 

 

Донник А.С.

ООО "Давиал", 2005 г.

ООО "Давиал Механик" © 2004-2011
Создание сайта - студия веб-дизайна "Apolog"