石油瀝青-當代石油和石化工業(yè)技術(shù)普及讀本

基本簡介

石油瀝青是原油加工過程的一種產(chǎn)品，在常溫下是黑色或黑褐色的粘稠的液體、半固體或固體，主要含有可溶于氯仿的烴類及非烴類衍生物，其性質(zhì)和組成隨原油來源和生產(chǎn)方法的不同而變化。石油瀝青的主要組分是油分、樹脂和地瀝青質(zhì)。還含2%~3%的瀝青碳和似碳物，還含有蠟。瀝青中的油分和樹脂能浸潤瀝青質(zhì)。瀝青的結(jié)構(gòu)以地瀝青質(zhì)為核心，吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成膠團。

在國家的公路建設(shè)“十二五”規(guī)劃中，計劃到“十二五”期末公路總里程達到450萬公里，高速公路達到10.80萬公里。總體來看，公路建設(shè)的不斷推進給我國的瀝青行業(yè)帶來了較大的發(fā)展空間，尤其是在西部地區(qū)，“十二五”期間，西部將成為主要的高速公路鋪設(shè)地區(qū)。目前，我國東部的高速公路網(wǎng)絡(luò)建設(shè)基本已經(jīng)完成，今后增速將明顯放緩，其新建高速公路的年復合增速分別為4%。中部仍將維持11%左右的增長，而西部地區(qū)是“十二五”的經(jīng)濟發(fā)展重心區(qū)域，其里程數(shù)幾乎要翻一倍。按照規(guī)劃，到2015年，我國西部地區(qū)將完成2.2萬公里的高速公路建造，同比增長90%，占據(jù)了全國新建高速的40%份額，分別是東部和中部地區(qū)的1.7倍和1.1倍，是名副其實的增長重心。西部高速公路建設(shè)高潮的到來將給我國改性瀝青行業(yè)的發(fā)展帶來新的機遇，預計“十二五”期間用于西部高速公路建設(shè)和維護的改性瀝青的需求量有望接近800萬噸，為我國改性瀝青行業(yè)的發(fā)展蘊育了龐大的市場需求和強大的增長后勁。

產(chǎn)品性能

石油瀝青是原油蒸餾后的殘渣。根據(jù)提煉程度的不同，在常溫下成液體、半固體或固體。石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。

對石油瀝青可以按以下體系加以分類：

按生產(chǎn)方法分為：直餾瀝青、溶劑脫油瀝青、氧化瀝青、調(diào)合瀝青、乳化瀝青、改性瀝青等；

按外觀形態(tài)分為：液體瀝青、固體瀝青、稀釋液、乳化液、改性體等；

按用途分為：道路瀝青、建筑瀝青、防水防潮瀝青、以用途或功能命名的各種專用瀝青等。

生產(chǎn)方法

（1）蒸餾法：是將原油經(jīng)常壓蒸餾分出汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)餾分，再經(jīng)減壓蒸餾（殘壓10~100mmHg）分出減壓餾分油，余下的殘渣符合道路瀝青規(guī)格時就可以直接生產(chǎn)出瀝青產(chǎn)品，所得瀝青也 稱直餾瀝青，是生產(chǎn)道路瀝青的主要方法。

（2）溶劑沉淀法：非極性的低分子烷烴溶劑對減壓渣油中的各組分具有不同的溶解度，利用溶解度的差異可以實現(xiàn)組分分離，因而可以從減壓渣油中除去對瀝青性質(zhì)不利的組分，生產(chǎn)出符合規(guī)格要求的瀝青產(chǎn)品，這就是溶劑沉淀法。

（3）氧化法：是在一定范圍的高溫下向減壓渣油或脫油瀝青吹入空氣，使其組成和性能發(fā)生變化，所得的產(chǎn)品稱為氧化瀝青。減壓渣油在高溫和吹空氣的作用下會產(chǎn)生汽化蒸發(fā)，同時會發(fā)生脫氫、氧化、聚合縮合等一系列反應。這是一個多組分相互影響的十分復雜的綜合反應過程，而不僅僅是發(fā)生氧化反應，但習慣上稱為氧化法和氧化瀝青，也有稱為空氣吹制法和空氣吹制瀝青。

（4）調(diào)合法：調(diào)合法生產(chǎn)瀝青最初指由同一原油構(gòu)成瀝青的4組分按質(zhì)量要求所需的比例重新調(diào)合，所得的產(chǎn)品稱為合成瀝青或重構(gòu)瀝青。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，調(diào)合組分的來源得到擴大。例如可以從同一原油或不同原油的一、二次加工的殘渣或組分以及各種工業(yè)廢油等作為調(diào)合組分，這就降低了瀝青生產(chǎn)中對油源選擇的依賴性。隨著適宜制造瀝青的原油日益短缺，調(diào)合法顯示出的靈活性和經(jīng)濟性正在日益受到重視和普遍應用。

（5）乳化法：瀝青和水的表面張力差別很大，在常溫或高溫下都不會互相混溶。但是當瀝青經(jīng)高速離心、剪切、重擊等機械作用，使其成為粒徑0.1~5微米的微粒，并分散到含有表面活性劑（乳化劑——穩(wěn)定劑）的水介質(zhì)中，由于乳化劑能定向吸附在瀝青微粒表面，因而降低了水與瀝青的界面張力，使瀝青微粒能在水中形成穩(wěn)定的分散體系，這就是水包油的乳狀液。這種分散體系呈茶褐色，瀝青為分散相，水為連續(xù)相，常溫下具有良好流動性。從某種意義上說乳化瀝青是用水來“稀釋”瀝青，因而改善了瀝青的流動性。

（6）改性瀝青：現(xiàn)代公路和道路發(fā)生許多變化：交通流量和行駛頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力和延長使用壽命?，F(xiàn)代建筑物普遍采用大跨度預應力屋面板，要求屋面防水材料適應大位移，更耐受嚴酷的高低溫氣候條件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，減少維修工作量。使用環(huán)境發(fā)生的這些變化對石油瀝青的性能提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。對石油瀝青改性，使其適應上述苛刻使用要求，引起了人們的重視。經(jīng)過數(shù)十年研究開發(fā)，已出現(xiàn)品種繁多的改性道路瀝青、防水卷材和涂料，表現(xiàn)出一定的工程實用效果。但鑒于改性后的材料價格通常比普通石油瀝青高2~7倍，用戶對材料工程性能尚未能充分把握，改性瀝青產(chǎn)量增長緩慢。目前改性道路瀝青主要用于機場跑道、防水橋面、停車場、運動場、重交通路面、交叉路口和路面轉(zhuǎn)彎處等特殊場合的鋪裝應用。近來歐洲將改性瀝青應用到公路網(wǎng)的養(yǎng)護和補強，較大地推動了改性道路瀝青的普遍應用。改性瀝青防水卷材和涂料主要用于高檔建筑物的防水工程。隨著科學技術(shù)進步和經(jīng)濟建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，將進一步推動改性瀝青的品種開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。改性瀝青的品種和制備技術(shù)取決于改性劑的類型、加入量和基質(zhì)瀝青（即原料瀝青）的組成和性質(zhì)。由于改性劑品種繁多，形態(tài)各異，為了使其與石油瀝青形成均勻的可供工程實用的材料，多年來評價了各種類型改性劑，并開發(fā)出相應的配方和制備方法，但多數(shù)已工程實用的改性瀝青屬于專利技術(shù)和專利產(chǎn)品。

主要用途

主要用途是作為基礎(chǔ)建設(shè)材料、原料和燃料，應用范圍如交通運輸（道路、鐵路、航空等）、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利工程、工業(yè)（采掘業(yè)、制造業(yè)）、民用等各部門。

包裝與貯存

瀝青在生產(chǎn)和使用過程中可能需要在貯罐內(nèi)保溫貯存，如果處理適當，瀝青可以重復加熱即可在較高溫度保持相當長的時間而不會使其性能受到嚴重損害。但是如果接觸氧、光和過熱就會引起瀝青的硬化，最顯著的標志是瀝青的軟化點上升，針入度下降，延度變差，使瀝青的使用性能受到損失 ? ?