CN102775801A - 改性沥青生产方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性沥青生产方法及系统。所述方法包括：将基质沥青加热至120℃-140℃，并将SBS加热至熔融状态；将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机中进行剪切、混合，得到改性沥青；或者，将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到胶体磨中进行研磨、混合，得到改性沥青。由于将SBS加热至熔融状态再与基质沥青混合，则不需要将基质沥青加热至180℃，也可达到让SBS与基质沥青混合生成改性沥青的目的，从而节约了将基质沥青加热至180℃的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及改进沥青生产技术，尤其涉及提高改性沥青质量的生产技术。
背景技术
聚合物改性沥青是一种技术含量和附加值较高的新型优质筑路材料。SBS（Styrene-butadiene block copolymer，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。它通过把聚合物掺入到道路沥青中而改善使用性能：改性沥青能显著延长路面寿命、提高路面的抗疲劳能力；有较好的抗车辙能力；有很好的耐高温、抗低温能力；能明显改善路面遇水后的抗拉能力；粘结能力强，提高了路面的抗滑能力；增强了路面的承载能力等。
现有技术的用于生产改性沥青的系统如图1所示包括：原料罐、高温罐、配料罐、溶胀罐、剪切机（或胶体磨）。生产改性沥青的具体方法流程，如图2所示包括如下步骤：
S201：在原料罐中将基质沥青加热至120℃-140℃。通常原料罐中设置有导热油盘管，盘管中通入导热油将基质沥青加热到120℃-140℃。
S202：用高粘的泵将原料罐中的基质沥青泵入到高温罐。
S203：在高温罐中基质沥青被快速加热到180℃左右。
S204：180℃左右的基质沥青和固态的SBS同时输入到配料罐，并采用搅拌器进行混合搅拌。或者，也可采用桨叶式搅拌加高速分散机组成复合搅拌，目的是让SBS与沥青充分混合搅拌。搅拌后输出沥青和SBS的混合料。固态的SBS通常为颗粒状或条状的，直径大约2-3mm。
S205：沥青和SBS的混合料进入溶胀罐进行溶胀。溶胀之前还可通过预剪切机使固态SBS颗粒或者SBS条状物被初步剪细后进入溶胀罐进行溶胀。SBS在沥青中进行溶胀，使得体系与沥青相容。随着温度升高，SBS溶胀速度明显加快。
S206：将溶胀后的混合料输入到剪切机或胶体磨。
通过剪切机或胶体磨，使得SBS在沥青中的分散程度越高，从而使得改性沥青的性能越好。剪切机或胶体磨处于高温、高速运转的环境下用于使SBS在沥青中分散，达到充分混合的目的。例如，胶体磨的动盘高速旋转，SBS受到强大的剪切和碰撞而不断分散，将颗粒磨细，与沥青形成混溶的稳定体系，达到均匀共混的目的。经过剪切或研磨的SBS可以粉碎至小于5μm。
从剪切机或胶体磨输出的即为改性沥青了。为了进一步提高改性沥青的质量和稳定性，还可以对其进行发育：
S207：将从剪切机或胶体磨输出的改性沥青进行发育。通常在搅拌器的作用下，将改性沥青的温度控制在170-190℃，经过1-2小时的发育过程，使改性沥青指标稳定。
本发明的发明人发现，现有技术的生产改性沥青的方法由于需要将大量的沥青加热到180℃左右，需要耗费大量的能量；而且，将沥青加热到180℃容易导致沥青的老化，从而降低最终产品改性沥青的质量。
发明内容
本发明实施例提供了一种改性沥青生产方法及系统，用以在生产改性沥青过程中减少能耗，并提高改性沥青的质量。
根据本发明的一个方面，提供了一种改性沥青生产方法，包括：
将基质沥青加热至120℃-140℃，并将SBS加热至熔融状态；
将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机中进行剪切、混合，得到改性沥青；或者，将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到胶体磨中进行研磨、混合，得到改性沥青。
其中，所述将SBS加热至熔融状态具体为：
当SBS经螺杆挤出机输出时，通过所述螺杆挤出机上设置的加热装置将SBS加热至熔融状态。
所述加热装置具体为电加热装置、导热油加热装置、微波加热装置或电磁加热装置。
在将所述熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机或胶体磨之前还包括：
将所述熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青在搅拌器中进行搅拌。
在所述得到改性沥青之后还包括：
将所述改性沥青放入到成品罐或发育罐，温度保持在120℃-150℃，并在搅拌器的作用下进行发育。
根据本发明的另一个方面，提供了一种改性沥青生产系统，包括：原料罐、螺杆挤出机和剪切机；所述原料罐中设置有导热油管，用以将基质沥青加热至120℃-140℃；所述螺杆挤出机上设置有加热装置，用以在SBS经螺杆挤出机输出时，将SBS加热至熔融状态；所述剪切机用以将从所述原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行剪切、混合，得到改性沥青。
进一步，所述系统还包括：
搅拌器，用以将从所述原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行搅拌、混合；以及，搅拌、混合后的SBS和基质沥青被输出到所述剪切机。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种改性沥青生产系统，包括：原料罐、螺杆挤出机和胶体磨；
所述原料罐中设置有导热油管，用以将基质沥青加热至120℃-140℃；
所述螺杆挤出机上设置有加热装置，用以在SBS经螺杆挤出机输出时，将SBS加热至熔融状态；
所述胶体磨用以将从所述原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行研磨、混合，得到改性沥青。
其中，所述加热装置具体为电加热装置、导热油加热装置、微波加热装置或电磁加热装置。
进一步，所述系统还包括：
发育罐，用以将所述改性沥青保持在120-150℃，并在搅拌器的作用下进行发育。
本发明实施例的技术方案由于将SBS加热至熔融状态再与基质沥青混合，则不需要将基质沥青加热至180℃，也可达到让SBS与基质沥青混合生成改性沥青的目的，从而节约了将基质沥青加热至180℃的能耗。
由于避免将基质沥青加热至180℃，不容易导致沥青老化，从而提高了改性沥青的质量。
由于熔融状态的SBS更易于与沥青混合、相容，则可以节省溶胀、搅拌等生产环节，进一步节约了能耗。
由于熔融状态的SBS与基质沥青能更好地相容，可以减少改性剂的用量，从而进一步降低改性沥青的生产成本。
附图说明
图1为现有技术的改性沥青生产系统示意图；
图2为现有技术的改性沥青生产方法流程图；
图3为本发明实施例的改性沥青生产方法流程图；
图4a、4b、4c、4d为本发明实施例的改性沥青生产系统示意图。
具体实施方式
本发明实施例的技术方案采用对SBS进行加热的方法，使得SBS与沥青更易于混合，而不必将沥青加热到180℃，从而大大节约了生产改性沥青过程中所耗费的能量；并且，由于沥青不用加热到180℃，也提高了改性沥青的质量。
下面结合附图详细说明本发明实施例的技术方案。本发明实施例的改性沥青生产方法流程，如图3所示，主要包括如下步骤：
S301：将基质沥青加热至120℃-140℃。加热基质沥青至120℃-140℃的方法与现有技术的方法相同，此处不再赘述。
S302：将SBS加热至熔融状态。
上述步骤S301与S302并无严格的执行顺序。也就是说，可以先执行S301、或者先执行S302、或者同时执行S301与S302。
S303：将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机中进行剪切、混合，得到改性沥青；或者，将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到胶体磨中进行研磨、混合，得到改性沥青。
熔融状态的SBS介于固态与液态之间，更易于SBS与沥青的混合。由于熔融状态的SBS更易于与沥青混合，因此，不必将沥青加热到180℃，采用120℃-140℃的沥青就可以达到很好的混合效果。事实上，由于沥青占改性沥青中的百分比96%左右，因此现有技术中将沥青加热到180℃需要耗费的能量要远大于将SBS加热至熔融状态（大概170℃-185℃）。按生产的改性沥青量来计算，采用现有技术的方法每生产一吨改性沥青耗能大约33.3wh（瓦每小时），而采用本发明实施例的方法每生产一吨改性沥青耗能大约11.1h。
另外，由于熔融状态的SBS更易于与沥青混合，也可省去如现有技术中的搅拌（S204步骤）和溶胀（S205步骤）步骤，从而减少了生产环节，进一步节约了生产过程中的能耗。
较佳地，为了使熔融状态的SBS更好地与沥青混合，在步骤S303之前，还可以先用预混合器，将从所述原料罐输出的加热至140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行搅拌、混合之后，再输入到剪切机或胶体磨中。
为进一步提高改性沥青的质量和稳定性，还可以对其进行发育：
S304：将从剪切机或胶体磨输出的改性沥青进行发育。发育的方法与现有技术的发育方法相同，此处不再赘述。
上述的改性沥青生产方法可通过如图4a所示的改性沥青生产系统来实现。本发明实施例提供的一种改性沥青生产系统包括：原料罐401、螺杆挤出机402、剪切机403。
原料罐401中设置有导热油管，用以将原料罐401中的基质沥青加热至120℃-140℃。
螺杆挤出机402上设置有加热装置，用以在固态的SBS经螺杆挤出机输出时，被加热装置加热至熔融状态。加热装置具体可以是电加热装置、微波加热装置、电磁加热装置、导热油加热装置等。
原料罐401通过高粘度泵将加热至120℃-140℃的基质沥青输出到剪切机403。剪切机403用以将从原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从螺杆挤出机402输出的熔融状态的SBS进行剪切、混合。
进一步，如图4b所示，本发明实施例的改性沥青生产系统还可以包括：预混合器404。
预混合器404设置在剪切机303之前，预混合器404的出料口与剪切机303的进料口相连。为了使SBS与沥青更好地混合，从原料罐输出的加热至120℃-140℃左右的基质沥青与从螺杆挤出机402输出的熔融状态的SBS先进入预混合器404进行预混合。预混合器404具体可以是通用的配料罐中配以搅拌器进行预混合；也可以是本领域技术人员常用的其它可用于材料混合的装置。此外，本领域技术人员还可根据实际情况，在预混合器404中添加一些其它添加剂进行混合。之后，熔融状态的SBS与基质沥青从预混合器404再进入到剪切机303进行剪切、混合。
进一步，本发明实施例的改性沥青生产系统还可以包括：发育罐405。
改性沥青从剪切机403输出后，进入到发育罐405保持在120℃-150℃，并在搅拌器的作用下发育1-2小时，可进一步稳定改性沥青。
上述的改性沥青生产系统中的剪切机403也可用胶体磨406代替，如图4c所示的改性沥青生产系统中包括：原料罐401、螺杆挤出机402和胶体磨406。如图4d所示的改性沥青生产系统中包括：原料罐401、螺杆挤出机402、搅拌器404、胶体磨406和发育罐405。在胶体磨406中将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青进行研磨、混合，也可得到改性沥青。原料罐401、螺杆挤出机402、搅拌器404和发育罐405的功能均在上述介绍，此处不再赘述。
本发明实施例的技术方案由于将SBS加热至熔融状态再与基质沥青混合，则不需要将基质沥青加热至180℃，也可达到让SBS与基质沥青混合生成改性沥青的目的，从而节约了将基质沥青加热至180℃的能耗。
由于避免将基质沥青加热至180℃，不容易导致沥青老化，从而提高了改性沥青的质量。
由于熔融状态的SBS更易于与沥青混合、相容，则可以节省溶胀、搅拌等生产环节，进一步节约了能耗。
由于熔融状态的SBS与基质沥青能更好地相容，可以减少改性剂的用量，从而进一步降低改性沥青的生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种改性沥青生产方法，包括：
将基质沥青加热至120℃-140℃，并将SBS加热至熔融状态；
将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机中进行剪切、混合，得到改性沥青；或者，将熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到胶体磨中进行研磨、混合，得到改性沥青。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将SBS加热至熔融状态具体为：
当SBS经螺杆挤出机输出时，通过所述螺杆挤出机上设置的加热装置将SBS加热至熔融状态。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热装置具体为电加热装置、导热油加热装置、微波加热装置或电磁加热装置。
4.如权利要求1-3所述的方法，其特征在于，在将所述熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青输入到剪切机或胶体磨之前还包括：
将所述熔融状态的SBS与120℃-140℃的基质沥青在预混合器中进行混合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述得到改性沥青之后还包括：
将所述改性沥青输送到成品罐或发育罐，温度保持在120℃-150℃，并在搅拌器的作用下进行发育。
6.一种改性沥青生产系统，包括：原料罐、螺杆挤出机和剪切机；
所述原料罐中设置有导热油管，用以将基质沥青加热至120℃-140℃；
所述螺杆挤出机上设置有加热装置，用以在SBS经螺杆挤出机输出时，将SBS加热至熔融状态；
所述剪切机用以将从所述原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行剪切、混合，得到改性沥青。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
预混合器，用以将从所述原料罐输出的加热至140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行搅拌、混合；以及，搅拌、混合后的SBS和基质沥青被输出到所述剪切机中。
8.一种改性沥青生产系统，包括：原料罐、螺杆挤出机和胶体磨；
所述原料罐中设置有导热油管，用以将基质沥青加热至120℃-140℃；
所述螺杆挤出机上设置有加热装置，用以在SBS经螺杆挤出机输出时，将SBS加热至熔融状态；
所述胶体磨用以将从所述原料罐输出的加热至120℃-140℃的基质沥青与从所述螺杆挤出机输出的熔融状态的SBS进行研磨、混合，得到改性沥青。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述加热装置具体为电加热装置、导热油加热装置、微波加热装置或电磁加热装置。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：
发育罐，用以将所述改性沥青保持在120-150℃，并在搅拌器的作用下进行发育。
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