В данной статье исследуются методы оптимизации процесса окисления нефтяного сырья при производстве битумов. Рассмотрены технологические аспекты работы окислительных колонн и трубчатых реакторов, включая модернизацию конструкций и технологических параметров окислительных колонн, параметры окисления в трубчатых реакторах для повышения производительности установок и улучшения характеристик получаемого битума. Особое внимание уделено инновационному подходу – сонохимическому активированию сырья, которое позволяет снизить температуру процесса, сократить время окисления и улучшить производительность окисления нефтяного сырья. Приведены результаты математического моделирования, подтверждающие преимущества ультразвукового воздействия. Показано, что комбинация традиционных и новых методов регулирования параметров окисления способствует повышению качества битумов и экономической эффективности производства. Практическая значимость работы заключается в возможности применения предложенных решений на действующих производствах для повышения степени конверсии сырья и снижения остаточного содержания кислорода в газах окисления. Научная новизна исследования состоит в разработке комплексного подхода к оптимизации процесса окисления с использованием современных методов интенсификации. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации существующих установок по производству окисленных битумов, что позволит повысить технико-экономические показатели процесса и улучшить экологические характеристики производства.