劣质稠油制备A级道路沥青的工艺研究.pdf

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2013年12月石油沥青PETROLEUMASPHALT第27卷第6期劣质稠油制备A级道路沥青的工艺研究王萍，孙长宇，陈明[中国石油大学(北京)，北京102249]摘要：研究了助剂LHA一1在不同添加量下对劣质稠油直馏沥青的储存与使用性能的影响。结果表明，与同标号直馏沥青相比较，LHA一1的加入可有效地改善沥青的高温性能、感温性能及抗老化性能，同时对沥青的延度(尤其是oT后的延度)也有一定的改善作用，从而开发确定了利用劣质稠油与LHA一1来制备交通部A级道路沥青的新工艺。关键词：劣质稠油沥青A级道路沥青助荆随着我国道路交通事业的快速发展和人们对应温度高导致能耗高、反应时间长使得设备利用道路沥青质量与路用性能认识的不断加深，公路效率低、对常减压蒸馏装置侧线油收率影响较部门对道路沥青的要求也越来越高。交通部根据大、开停工操作较复杂难以灵活安排生产等缺国家重点科技项目“道路沥青及沥青混合料路点。针对这种情况，需要研究开发一种工艺简用性能的研究”成果以及国内重交沥青的生产单、成本相对低廉的新技术来解决这种劣质稠油状况，综合考虑欧美一些国家的最新标准，发布生产A级道路沥青的问题，这对充分利用好这了JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规些稠油资源，扩大优质沥青的生产油源具有重要范》。在该规范中，对道路沥青材料提出了一的现实意义。套新的技术要求，其主要特点是沥青材料在针入1试验部分度分级的基础上，引入了气候分区的概念，并将1．1试验原料各牌号进一步分为A、B、C三个档次，每一牌试验中所用原料包括140号直馏沥青(25号按照具体的气候分区和档次设定了不同的指标℃针入度为128．91／10mm)、110号直馏沥青要求。简言之，A级沥青技术要求相当于当前国(25℃针人度为114．11／10mm)、90号直馏沥际先进水平，B级相当予以往的“重交沥青”青和7O号直馏沥青，由劣质稠油通过实验室装水平，c级基本相当于以往的“普通道路沥置制备得到。其中，90号直馏沥青和7O号直馏青”J。此外，在该规范中还增加了沥青的针入沥青的性质分别见表1和表2。度指数(PI)、6O℃动力黏度、1O℃延度等指1．2A级道路沥青的制备工艺标，因此，技术要求更高，它的发布已经对我国试验中，将适量基质沥青(140号直馏沥道路沥青的生产及市场带来了重大的影响。青、110号直馏沥青、90号直馏沥青或70号直众所周知，石油沥青的性质取决于生产该沥馏沥青)加热到140℃，然后按照不同的添加青的原油的品质及加工方式。受原油性质的影量，在搅拌条件下将LHA一1加入到基质沥青响，一些劣质稠油通过直馏深拔制备的沥青产中，并保持温度和搅拌一定时间后得到样品。同品，难以满足交通部规范中A级道路沥青的技时，为便于比较，也通过实验室装置制备了50术要求，针入度指数和6O℃动力粘度较低是其号直馏沥青，其性质见表3。中的一种类型。尽管上述两个指标可以通过原油收稿日期：2013—07—29。掺炼或减压渣油轻度氧化来改善，但前者易受制作者简介：王萍，女，中国石油大学(北京)硕士研究生。于适合掺炼的原油资源的缺乏，而后者则存在反研究方向：道路沥青材料。 第6期王萍，等．劣质稠油制备A级道路沥青的工艺研究352结果与讨论一星Il0I)＼<整体上随LHA一1加入量的增加呈下降趋势，但2．1LHA一1对沥青性质的影口向∞∞∞∞∞∞加在L0HA一1加入量增加到1．0％及以上时，样品2．1．1分散时间对沥青性质的影响TFOT后的1O℃延度趋于稳定。要保证制备工艺的简单，就必须使LHA一12．1．3加入量对沥青储存稳定性的影响能够在尽可能短的时间里高度分散于基质沥青中通过采用添加LHA一1的方法来改善劣质稠并充分发挥作用。为此，考察了2．O％添加量下油沥青的性能，不仅需要LHA一1能够在较短时不同搅拌时间沥青针人度的变化情况，结果如图间内分散于沥青中发挥作用，而且所制备的沥青l所示。还要能够在相对较长的时间里保持稳定而不发生离析。只有这样，才能满足沥青生产、储存和运输的需要。这里借用了聚合物改性沥青储存稳定性的试验方法对不同加入量下制备的沥青样品进行了测试，结果见图5。I1§l＼一一＼^p09)舞^10lO203O4O5O60分散时间／min2V图1不同分散时间的沥青针人度分析结果从图1中可以看出，将LHA一1添加到沥青中，从第1个取样时间(10n)开始，样品的针入度即大幅降低并趋于一定值，这说明LHA图3添加量对沥青TFOT前后10℃延度的影响一1可在较短时间内在沥青中得到良好的分散并发挥其改性的作用。2．1．2加入量对沥青性质的影响以90号直馏沥青为基质沥青，分别添加其质量0．5％、1．O％、1．5％和2．O％的LHA一1，并对制备的沥青样品进行分析，结果见图2、图3和图4。9080—膏图4添加量对沥青PI、动力黏度的影响7o006O504O30图2添加量对沥青针入度、软化点的影响如图2～4所示，随着LHA—I加入量的增加，沥青的针人度下降，而软化点、PI及6O℃动力黏度则显著提高。在1O℃延度方面，尽管图5LHA一1加入量对沥青储存稳定性的影响 石油沥青2013年第27卷如图5所示，不同LHA—l加入量下制备的人度下降。因此，采用添加LHA一1来制备90沥青样品经过48h高温储存后，尽管上下两部号A级道路沥青，就必须采用更软的沥青作为分的软化点差有随加入量增大的趋势，但其值均原料。表1中列出了直馏及两种不同制备条件下小于1．0℃，这说明沥青样品在储存过程中具有得到的9O号沥青的性能分析数据，其中，编号较好的均质性，基本没有离析现象的发生。90—1的沥青是以110号沥青作为基质沥青，通2．2A级道路沥青的制备条件过添加0．6％的LHA—l制备得到，而编号9o一2．互190号A级道路沥青的制备条件2的沥青则以140号沥青为基质沥青，通过添加如前所述，L|IA—l的加入会导致沥青的针1．0％的LHA—l得到。裹1不周工艺条件的钟号沥青性姥分析结果由表1可以看出，劣质稠油9O号直馏沥青看出，添加LHA一1沥青的针入度比均要大于在PI和60℃动力黏度两项指标上均不能达到交90号直馏沥青，这说明LHA—I也有助于提高通部A级道路沥青的技术要求，而采用添加沥青的抗老化性能。由于沥青的老化程度降低，LHA一1的方法制备的90号沥青则在这两项指无疑也有助于提高其TFOT后的延度。标上得到了显著的改善，从而使得90—1、90—2．2．270号A级道路沥青的制备条件2在性能上能够满足交通部90号A级道路沥青相比9O号直馏沥青，由于针入度的降低，的要求。其中，90—1沥青由于6o℃动力黏度导致7O号直馏沥青的6O℃动力黏度和PI均有稍低，可用于除夏季炎热区以外的其他区域，而所增加，因此，通过在9O号直馏沥青中加入90—2沥青的6O℃动力黏度大于规范要求的1600．5％的LHA一1即可使所制备的沥青样品(编Pa．s，因此其应用范围可包括夏季炎热地区。在号70—1)的各项指标满足交通部7O号A级道延度方面，90—1、90—2沥青的TFOT后延度均路沥青的要求，具体分析结果见表2。明显好于9O号直馏沥青，尤其是90—2达到了如表2所示，通过添加LHA一1制备的70150cm以上，远远高于90号直馏沥青。之所以号沥青不仅达到了A级道路沥青的标准，而且出现上述这些变化，则与基质沥青的软硬及也可满足夏季炎热地区直到冬季寒区的使用要LHA—l的添加量有关。LHA—l添加量的增加求。对比表中编号为70—1的沥青与70号直馏提高了沥青的PI和60℃动力黏度，而基质沥青沥青的数据，可发现与90号沥青相似的变化规的软化则有利于延度的提高。另外，从表中还可律，不同的是延度的增加在TFOT前的l0℃延 第6期王萍，等．劣质稠油制备A级道路沥青的工艺研究37度上也有所体现。是通过在90号直馏沥青中添加1．O％LHA一1制2．2．35O号A级道路沥青的制备条件得，50—2通过90号直馏沥青中添加I．5％LHA以90号直馏沥青及70号直馏沥青为原料，一1制得，而50—3为70号直馏沥青添加1．O％采用不同的加剂量对50号沥青进行了试制，分LHA—l所制。这三种沥青及直馏5O号沥青的别标记为5O一1、5O一2和50—3。其中，5O一1性能分析结果列于表3中。表270号沥青性能分析结果表3不同工艺条件的50号沥青性能分析结果从表3中可以看到，50号直馏沥青在高温青，则须注意对沥青针入度的控制。性能上均能满足相关要求，而作为感温性指标的3结论PI也接近合格，其问题主要出现在TFOT后的延a)使用的LHA一1可有效改善沥青的高温度上，l0℃延度拉伸时直接脆断。尽管5O一1、性能、感温性能及抗老化性能，同时对沥青的延50—2和50—3在该项指标上都不存在任何问度也有一定的改善作用。题，但50—2、50—3的TFOT前l0℃延度却低b)劣质稠油制备9O号A级道路沥青，先通于指标要求，这可能与二者的针入度偏低有关。过直馏得到针入度为1301／10mm左右的软沥青因此，如欲用劣质稠油制备50号A级道路沥作为基质沥青，然后添加1．0％的LHA一1。 石油沥青2013年第27卷c)相对于90号和50号A级道路沥青，7O号A级道路沥青更容易制取，只要将0．5％的参考文献LHA—l添加到90号直馏沥青中即可。[1]郑伟达．交通部《公路沥青路面施工技术规范》50d)制备5O号A级道路沥青时，需要对其针号A级沥青的开发与应用[J]．石油沥青，2012，入度进行适当的控制，不宜过硬。26(2)：57—62．e)此工艺过程简单易行，成本增加有限，[2]田瑛，陈保莲．交通部新规范A级沥青的生产技术可有效地扩大沥青生产的油源。‘探讨[J]．石油沥青，2005，19(3)：41—44．StudyonTechnologyforPreparingGradeAPavingAsphaltfromLow·-qualityViscousCrudeWangPing，SunChangyu，ChenMing(ChinaUnive~UyofPetroleum(Beijing)，Beijing102249)Abstract：TheimpactofaddingadditiveLHA··1inthes~aight··runasphaltfromlow-qualityviscouscrudeonitsperformanceandstoragestabilitywasstudiedinthispape~TheresultshowedthataddingLHA一1haddt[ec~velyimprovedthestabiHtyathightemperatures，temperaturesensitivity，anti一ngabilityasweHasductility(especiallyafterTFOT)a蛐lparedwiththestraight—runasphaILBasedonthestudy，anewtechnologyforpreparinggradeApavingasphaltfromI．~w-qualityviscouscrudeandLHA·1wasdeveloped．Keywords：low-qualityviscouscrude；asphak；gradeApavingasphalt；additive·短讯·亿元的墨脱公路正式建成通车，全县1．2万多人告别了不通公路的历史，墨脱作为最后通公路县正式纳入全国《极端气候与载荷对新疆沥青路面的公路交通版图。西藏墨脱公路于2009年4月20日正式开工建设，它位于西藏林芝地区波密和墨脱两县境内，综合影响及等效试验技术研究》路线起于波密县扎木镇318国道与老扎墨公路的交叉点，项目通过验收跨越波斗藏布江、金珠藏布江等6条江河，以隧道穿越嘎隆拉雪山，经米日和马迪村到达墨脱县城莲花广场，由新疆兵团公路科研所承担的《极端气候与载荷对其中嘎隆拉雪山实施3315m隧道新建方案，与原翻山新疆沥青路面的综合影响及等效试验技术研究》项目通路段相比，可缩短里程约24km，不仅能有效避免雪崩过验收。兵团公路科研所项目组利用现场调查、室内外等公路灾害对交通的影响，还将年通车时间由原来的三试验和理论分析等方法。研究了新疆地区极端气候和荷四个月提升到八九个月。其余路段尽量在原墨脱简易道载作用对沥青路面的综合影响和等效试验技术，揭示了路的基础整治改建。新疆地区极端气候和荷载因素对沥青路面的力学作用机理，提出了沥青路面变形的等效试验方法，并研发了交今年前三季度公路建设完成情况通荷载平面分布的监测设备和用于野外沥青路面温度场的连续自动量测设备，提出了新疆地区提高沥青路面抗根据交通运输部的统计数据，今年前三季度公路建极端气候和荷载影响的技术措施。鉴定专家组一致认设完成投资9397亿元，同比增长10．1％。从项目结构看，普通公路建设增势良好，普通国省道完成投资2452为，该项目研究成果具有创新性，社会经济效益显著，推广应用前景广阔。亿元，同比增长17．6％；农村公路完成投资l722亿元，同比增长20．1％；高速公路完成投资4809亿元，同比墨脱公路正式建成通车增长4．2％。2013年lO月31日，全长约117km、总投资近16(沥青情报站供稿)