Creating Economical and Well-Performing Binders via Modification by Epoxidized Plant-derived Oil Materials
Joseph H. Podolsky, Ph.D.,Nacu Hernandez, Ph.D.,R. Christopher Williams, Ph.D.,Eric W. Cochran, Ph.D.

ABSTRACT

Asphalt binders produced at refineries are becoming stiffer due to an ever-increasing demand for more expensive lighter and heavier fraction products such as gasoline, jet fuel, and lube oils. To increase output of lighter fractions and heavy gas oils, refineries have gone through upgrades producing higher amounts of stiffer asphalt binders such as Vacuum Distillation (VD) tower, Solvent De-Asphalting (SDA), and Residuum Oil Super critical Extraction (ROSE) unit bottoms. Materials used to soften/repair stiff asphalt binders are known as fluxes. Through recent work at Iowa State University, great potential was seen for epoxidized plant oil materials as fluxes/rejuvenators. Within this work two epoxidized plant oil products derived from soybeans, EBS and EMS were manufactured and used for modifying three stiff asphalt binders produced from VD tower, SDA and ROSE units. A full Superpave binder investigation found that improvement in low temperature performance was greater than improvement in high temperature performance for the SD and ROSE unit bottoms using when using either EBS or EMS. It was also found that substantial decreases in costs, fuel usage, and emissions could be gained through the use EBS and EMS in the production of asphalt mix.

RÉSUMÉ

Les bitumes produits dans les raffineries deviennent plus rigides en raison d'une demande toujours croissante de produits de fractions plus légères et plus lourdes plus coûteux tels que l'essence, le carburéacteur et les huiles lubrifiantes. Pour augmenter la production des fractions plus légères et des gazoles lourds, les raffineries ont subi des améliorations produisant des quantités plus élevées de bitumes plus rigides tels que les unités de résidus : la tour de distillation sous vide (VD), l’unité de désasphaltage aux solvants (SDA) et l'unité d'extraction super critique (ROSE). Les matériaux utilisés pour ramollir/ réparer les bitumes rigides sont connus sous le nom de flux. Grâce à des travaux récents à l'Université d'État de l'Iowa, un potentiel considérable a été observé pour les matériaux d'huile végétale époxydés en tant que flux/régénérateurs. Dans le cadre de ce travail, deux produits d'huile végétale époxydés dérivés du soja, EBS et EMS ont été fabriqués et utilisés pour la modification de trois bitumes rigides fabriqués à partir des unités de la tour VD, SDA et ROSE. Un examen complet de liant Superpave a révélé que l'amélioration des performances à basse température était supérieure à l'amélioration des performances à haute température pour les résidus d'unité SD et ROSE en utilisant EBS ou EMS. Il a été également constaté que des diminutions substantielles des coûts, de l'utilisation du carburant et des émissions pourraient être obtenues grâce à l'utilisation de EBS et EMS dans la production de mélange de bitume.

© Canadian Technical Asphalt Association 2017