沥青的生产与评价

中石油燃料油有限责任公司单位：秦皇岛中石油燃料沥青有限责任公司姓名：田忠时间：2013年6月25日一、原油二、适合生产石油沥青的原油类别三、选择适合生产沥青的原油方法四、沥青的基础知识五、沥青最常见的生产工艺六、沥青的评价一、原油：1、原油的定义：从地下开采出来的天然石油。它是一种液态的，以碳氢化合物为主要成分的矿产品。2、原油的成分组成：平均而言，原油由以下几种元素或化合物组成：碳——84%氢——14%硫——1到3%（硫化氢、硫化物、二硫化物和单质硫）氮——低于1%（带胺基的碱性化合物）氧——低于1%（存在于二氧化碳、苯酚、酮和羧酸等有机化合物中）金属——低于1%（镍、铁、钒、铜、砷）按组成分类可分为：石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油按硫含量可分为：超低硫原油、低硫原油、含硫原油、高硫原油按比重可分为：轻质原油、中质原油、重质原油、特重质原油3、原油分类：二、适合生产石油沥青的原油类别1、环烷基原油：工艺——适合用蒸馏法性能——含蜡量少、延度高、与石料的结合力强、感温性、高低温性能和抗老化性能好，是生产道路沥青的首选原油。2、中间基原油：工艺——适合用蒸馏、溶剂脱沥青、调和等方法性能——含有一定数量的蜡、沥青收率低、延度较小，比较适合生产道路沥青三、选择适合生产沥青的原油方法：一、用经验方法预测：（A+R）/W0.5不适合生产沥青（A+R）/W=0.5-1.5可生产普通道路沥青（A+R）/W1.5可生产重交通道路沥青（A：表示沥青质R：表示胶质W：表示蜡含量）A+R-2.5W0不适合生产沥青A+R-2.5W0—8、A+R6可生产普通道路沥青A+R-2.5W8最适合生产道路沥青（A：表示沥青质R：表示胶质W：表示蜡含量二、通过实验室评价来选择：将原油在实沸点蒸馏装置上进行常压和减压蒸馏，可得到不同的窄馏分以及釜底残渣（减压渣油）。并计算收率，测试各馏分的性质。由渣油的针入度、软化点、延度、蜡含量、组成等数据可初步判断原油生产沥青的适宜性（必要时也可采用其它方法进一步进行评价，如：氧化、溶剂脱沥青等手段）四、沥青的基础知识1、沥青的定义：暗褐色至黑色的，可溶于笨或二硫化碳等溶剂的固体或半固体有机物，是自然界存在或是从原油经蒸馏得到的残渣。2、沥青的分类：按用途沥青道路沥青建筑沥青特种沥青重交通道路沥青道路沥青防水防潮沥青防腐沥青电缆沥青‥‥‥按生产工艺沥青直馏沥青氧化沥青调和沥青改性沥青乳化沥青3、常用的道路沥青石油沥青50号沥青70号沥青90号沥青110号沥青改沥青沥青I-B级I-C级I-D级4、国内沥青产品的现行标准（1）行业标准(NBSH/T0522-2010)适用于中、低等级道路及城市道路主干道的道路沥青路面，也可作为乳化沥青和稀释沥青的原料（2）国家标准(GB/T15180-2010适用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路重交通道路石油沥青路面，也适用于其他各各等公路、城市道路、机场道面等以及作为乳化沥青、稀释沥青和改性沥青的原料（3）交通部标准(JTGF40-2004)适用于所有路面，根据气候分区与不同等级(A、B、C级)进行选择使用。五、沥青最常见的生产工艺1、常减压蒸馏2、常减压蒸馏-氧化工艺3、常减压蒸馏-溶剂脱沥青-调合工艺常减压蒸馏工艺常减压蒸馏工艺常减压蒸馏工艺生产道路沥青是利用蒸馏原理得到沥青的一中方式。正确选择原油是采用蒸馏法生产优质道路沥青的先决条件。原油经过电脱盐系统进行必要的脱水脱盐以及换热后，进入初馏塔进行初步蒸馏，初馏塔塔顶蒸出石脑油以及瓦斯气等轻组分，塔底部分经过常压加热炉加热进入常压塔进行进一步蒸馏。从常压塔中得到不同切割馏分的侧线产品，根据性质的不同，可作为直馏柴油、轻质燃料油等产品。常减压蒸馏工艺经过常压塔将轻组分分离后，常压塔底油经过减压加热炉进一步加热后进入减压塔进行进一步蒸馏分离。由于减压塔内属于真空状态，分离能力得到进一步加强，进一步分离出较轻的侧线组分后，在减压塔底最终得到减压渣油，减压塔底渣油通过温度的控制，最终得到符合特定要求的沥青产品。常减压蒸馏工艺最主要的是通过蒸馏方法将轻组分与沥青分离切割，切割温度的控制是保证沥青产品达到标准要求的关键。用蒸馏法直接得到道路沥青，是沥青生产中工艺最简单、生产成本最低的方法。沥青总产量中，70%~80%都是蒸馏法生产的。常减压蒸馏-氧化生产工艺常压炉减压炉常压塔减压塔氧化塔汽油、柴油馏分油沥青原油常减压蒸馏-氧化生产工艺沥青氧化的目的是改变其组成，使软化点提高，针入度及温度敏感性减小。虽然很多适合生产道路沥青的重质原油（如南美原油等）可以采用蒸馏法直接生产出合格的道路沥青，但有些原油难以用蒸馏法直接得到。有些轻质原油经过常减压蒸馏后得到的减压渣油，软化点较低、针入度大、温度敏感性大。这时，通过氧化法将其在一定温度下通入空气，使其组成发生变化，提高其沥青质含量，使其软化点升高，针入度减少，改善其温度敏感性，以达到沥青产品规格要求。常减压蒸馏—溶剂脱沥青—调和工艺溶剂脱沥青调和罐常减压塔渣油汽油、柴油、馏分油脱沥青油沥青或重芳烃油原油常减压蒸馏—溶剂脱沥青—调和工艺溶剂脱沥青是加工重质油的一种石油炼制工艺，其过程是以减压渣油等重质油为原料，利用丙烷、丁烷等烃类作为溶剂进行萃取，萃取物即脱沥青油可做重质润滑油原料或裂化原料，萃余物脱油沥青可做道路沥青或其他用途。利用溶剂对渣油各组分的不同溶解能力，从渣油中分离出富含饱和分和芳烃分的脱沥青油，同时得到含胶质和沥青质的浓缩物。前者的残炭值低，重金属含量小，可以作为催化裂化或生产润滑油的原料，后者可直接或通过氧化、调和等方法，生产出各种规格的石油沥青。六、沥青的评价1、国内石油沥青评价标准国内道路石油沥青评价主要有三个标准：NBSH/0522-2010行业标准GB/T15180-2010国家标准JTGF40-2004交通部标准项目质量指标试验方法200号180号140号100号60号针入度（25℃，100g，5s）（1/10mm）200-300150-200110-15080-11050-80GB/T4509延度（25℃）/cm不小于201001009070GB/T4508软化点/℃30-4835-4838-5142-5545-58GB/T4507溶解度/%不小于99.0GB/T11148闪点（开口）/℃不低于180200230GB/T267密度（25℃）/（g/m3）报告GB/T8928蜡含量%不大于4.5SH/T0425薄膜烘箱试验（163℃，5h）质量变化%不大于1.31.31.31.21.0GB/T5304针入度比/%报告GB/T4509延度（25℃）/cm报告GB/T4508注：如25℃延度达不到时，15℃延度达到时，也认为是合格的，指标要求与25℃延度一致。NB/SH/T0522-2010指标单位等级沥青标号试验方法[1]160号[4]130号[4]110号90号70号[3]50号30号[4]针入度(25℃,5s,100g)dmm140～200120～140100～12080～10060～8040～6020～40T0604适用的气候分区[6]注[4]注[4]2-12-23-21-11-21-32-22-31-31-42-22-32-41-4注[4]附录A[5]针入度指数PI[2]A-1.5～＋1.0T0604B-1.8～＋1.0软化点(R&B)不小于℃A384043454446454955T0606B363942434244434653C3537414243455060℃动力粘度[2]不小于Pa.sA-60120160140180160200260T062010℃延度[2]不小于cmA505040453020302020152520151510T0605B3030303020152015151020151010815℃延度不小于cmA、B1008050C80806050403020蜡含量(蒸馏法)不大于％A2.2T0615B3.0C4.5闪点不小于℃230245260T0611溶解度不小于％99.5T0607密度(15℃)g/cm3实测记录T0603TFOT(或RTFOT)后[5]T0610或T0609质量变化不大于％0.8残留针入度比不小于%A48545557616365T0604B45505254586062C40454850545860残留延度(10℃)不小于cmA121210864－T0605B10108642－残留延度(15℃)不小于cmC403530201510－T0605JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》聚合物改性沥青技术要求指标单位SBS类(I类)SBR类(II类)EVA、PE类(III类)试验方法[1]I-AI-BI-CI-DII-AII-BII-CIII-AIII-BIII-CIII-D针入度25℃,100g,5sdmm10080-10060-8030-6010080-10060-808060-8040-6030-40T0604针入度指数PI不小于-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4T0604延度5℃,5cm/min不小于cm50403020605040－T0605软化点TR&B不小于℃4550556045485048525660T0606运动粘度[1]135℃,不大于Pas3T0625T0619闪点不小于℃230230230T0611溶解度不小于％9999－T0607弹性恢复25℃不小于％55606575－－T0662粘韧性不小于N·m－5－T0624韧性不小于N·m－2.5－T0624贮存稳定性[2]离析,48h软化点差,不大于℃2.5－无改性剂明显析出、凝聚T0661TFOT(或RTFOT)后残留物质量变化不大于％1.0T0610或T0609针入度比25℃不小于％5055606550556050555860T0604延度5℃不小于cm30252015302010－T0605注：[1]表中135℃运动粘度可采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）中的“沥青布氏旋转粘度试验方法（布洛克菲尔德粘度计法）”进行测定。若在不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和，或经证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施工，可不要求测定。[2]贮存稳定性指标适用于工厂生产的成品改性沥青。现场制作的改性沥青对贮存稳定性指标可不作要求，但必须在制作后，保持不间断的搅拌或泵送循环，保证使用前没有明显的离析。2、高温稳定性能目前除了传统的“环球法”实测软化点TR&B外，用来表征高温性能的还有当量软化点T800、60℃粘度及针入度指数PI。3、低温抗裂性能常规方法：一般用低温延度、脆点和当量脆点（T1.2）来评价沥青的低温塑性。延度越大，脆点或当量脆点数值越低，则沥青的低温抗裂性能越好。4、感温性感温性即沥青稠度随温度改变而变化的性能，针入度指数PI是国内个普遍采用的评价沥青感温性的指标，PI越大则感温性越小，沥青筑路后在夏季高温时不易软化而出现车辙和拥包现象，在冬季低温时不易硬化而出现开裂现象。