Аннотация
Современные тенденции развития нефтеперерабатывающей и дорожно-строительной отраслей Казахстана требуют внедрения энергоэффективных и экологически рациональных технологий получения битумов. В условиях растущего спроса на качественные вяжущие материалы особую актуальность приобретают каталитические процессы окисления, позволяющие интенсифицировать реакции при мягких температурных режимах и снизить нагрузку на оборудование. Настоящая работа направлена на экспериментальное обоснование возможности замены традиционной схемы «переокисление-разбавление» упрощённой технологией прямого каталитического окисления тяжёлых нефтяных остатков Каражанбасской нефти с использованием перманганата калия (KMnO₄) в качестве активного катализатора. Основной задачей являлось получение дорожных битумов марки БНД 70/100, соответствующих требованиям СТ РК 1373-2013, при одновременном снижении энергозатрат и исключении стадии компаундирования. В исследовании использованы гудрон и затемнённая вакуумная фракция, полученные из Каражанбасской нефти. Окисление проводилось в лабораторном реакторе периодического действия при температурах 140–260°С с регулируемой подачей воздуха (1 л/кг∙мин). В качестве катализатора применялась 0,5 % калиевая соль марганцевой кислоты, обеспечивающая ускорение окислительных процессов и формирование асфальтосмолистой структуры битума. Отобранные пробы анализировались по стандартам СТ РК и ГОСТ: определялись пенетрация, температура размягчения, растяжимость и температура хрупкости. Установлено, что введение KMnO₄ обеспечивает устойчивое протекание реакции окисления при пониженных температурах, что приводит к формированию битума с высокими эксплуатационными свойствами. Полученный продукт характеризуется пенетрацией 111 (0,1 мм, 25 °С), температурой размягчения 45 °С, дуктильностью выше 150 см и температурой хрупкости –19 °С. Эти показатели полностью соответствуют требованиям к битумам марки БНД 70/100. Проведённые исследования подтвердили эффективность использования перманганата калия как катализатора в процессе окисления тяжёлых нефтяных остатков. Предложенная методика отличается упрощённой технологической схемой, сниженным энергопотреблением и повышенной экологической безопасностью. Реализация данного подхода на промышленных установках Казахстана позволит оптимизировать производство дорожных битумов, повысить ресурсосбережение и обеспечить стабильное качество продукции отечественных нефтеперерабатывающих предприятий.