CN106350087A - 一种再生改性乳化沥青生产装置及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，装置包括废旧沥青罐、基质沥青罐、成品罐、改性沥青罐和皂液罐。生产方法为：废旧沥青、再生剂在废旧沥青罐加热到120~130℃后泵入改性沥青罐，基质沥青在基质沥青罐加热到120~130℃泵入改性沥青罐后加入改性剂；皂液罐中的乳化液和改性沥青罐中的改性沥青一起泵入胶体磨，然后经述胶体磨剪切研磨，然后再经所述换热器冷却至70~80℃泵入所述成品罐，即得再生改性乳化沥青。该再生改性乳化沥青生产装置集再生、改性与乳化于一体，提高了设备的通用性和适用性；实现了路面沥青再生过程的自动化，提高了生产效率；充分利用废旧沥青，再生利用节约了资源，节省了投资。

Description

一种再生改性乳化沥青生产装置及生产方法

技术领域

本发明涉及沥青加工领域，特别是涉及一种再生改性乳化沥青生产装置及生产方法。

背景技术

1984年我国第一条高速公路始建以来，2015年底高速公路总里程数达12.5万公里。4车道的高速公路沥青用量在650吨/公里左右，6车道的高速公路用量在950吨/公里左右，因此沥青的需求量巨大。沥青路面的设计年限一般在15~20年，由于超载等因素影响，一般在10年左右。据统计，目前我国每年约有12%的路面需要维修，废旧沥青路面产生量将达1000万吨/年，数量惊人，急需进行资源化再生利用。

高速公路路面从下到上依次是路基层、水泥混凝土层、沥青层。沥青层使用改性乳化沥青（中、上层）、普通沥青（下）铺筑3层，因此对高速公路路面沥青的再生工艺及装置提出了更多更高的要求。

国外在20世纪30年代便开始对沥青路面进行再生利用研究，到80年代末美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半，在再生剂使用、再生混合料设计、施工设备等方面的研究也日趋深入。日本目前路面废料再生利用率已超过70%。我国沥青路面再生技术的相关研究起步比较晚，进入21世纪后才逐渐得到广泛关注，引进国外沥青路面再生设备进行沥青再生，价格昂贵，也存在一些弊端。现有的废旧沥青再生装置再生能力小且分散，单台占地面积大，生产效率低，自动化控制水平低；再生时间长；热量利用率低；再生的沥青基本上只能用于高速公路普通沥青层的铺筑，不能应用于改性乳化沥青层（即沥青中上层）的铺筑。

鉴于我国高速公路于2000年初陆续进入大、中维修期，目前国内废旧沥青混合料的再生利用技术在我国尚未被广泛和大规模应用，需要大量的再生设备和相应生产方法，利用废旧路面沥青进行沥青的再生改性，提高再生利用装置的自动控制水平，对节约资源、降低能耗、保护环境具有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种再生改性乳化沥青生产方法及装置。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种再生改性乳化沥青生产方法及装置，所述装置包括：包括废旧沥青罐、基质沥青罐、成品罐、皂液罐、改性沥青罐，其中：所述废旧沥青罐和所述基质沥青罐通过管道与改性沥青罐相连；所述改性沥青罐和皂液罐通过管道与胶体磨相连；所述胶体磨通过管道与换热器相连；所述换热器通过管道与所述成品罐相连，所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述成品罐、所述改性沥青罐和所述皂液罐通过导热油加热。

所述生产方法包括如下步骤：

（1）所述第一称量罐称取40~50重量份的废旧沥青，通过所述第一螺旋输料机输送到所述废旧沥青罐，开启搅拌并加热到120~130℃；

（2）所述第一称量罐称取2~4重量份的再生剂，通过所述第一螺旋输料机输送到所述废旧沥青罐，120~130℃下混合均匀；

（3）所述流量计计量5~10重量份的基质沥青泵送到所述基质沥青罐，开启搅拌并加热到120~130℃；

（4）将步骤（2）和（3）加热的废旧沥青和基质沥青分别泵送到所述改性沥青罐，所述流量计计量流量，搅拌并加热到140~150℃；

（5）所述第二称量罐称取5~7重量份的改性剂，通过所述第二螺旋输料机输送到所述改性沥青罐，搅拌并加热到140~150℃，得到再生改性沥青；

（6）向所述皂液罐中泵入40~50重量份的乳化液，乳化液中乳化剂占水的重量比为0.5~1%，搅拌加热到50~60℃，泵入0.5~3重量份盐酸，调节pH到2~3，进行皂化；

（7）所述皂液罐中的乳化液和所述改性沥青罐中的再生改性沥青按4:5~5:5的比例泵入所述胶体磨；

（8）经所述胶体磨剪切、研磨的沥青通过所述换热器冷却至70~80℃后泵入所述成品罐，即得再生改性乳化沥青。

作为对本发明的进一步限定，所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述成品罐、所述改性沥青罐和所述皂液罐均设置搅拌器、高低液位报警装置和热电偶；所述搅拌器通过搅拌器电机传动。

所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述改性沥青罐和所述皂液罐底部出口均设置有泵、流量计、温度传感器和压力传感器。

通过第一称量罐和第一螺旋输料机向所述废旧沥青罐中投入废旧沥青和再生剂；通过第二称量罐和第二螺旋输料机向所述改性沥青罐中投入改性剂。

所述换热器优选为板式换热器，选用的冷却介质优选为冷凝水。

作为对本发明的进一步限定，所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐和所述改性沥青罐底部出口的流量计优选为椭圆齿轮流量计。

所述胶体磨通过胶体磨电机传动，所述胶体磨出口处设置温度传感器和压力传感器。

作为对本发明的进一步限定，装置设置PLC自动控制系统对装置的温度、压力、流量与液位进行自动控制和调节，具体地，所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述皂液罐、所述改性沥青罐、所述成品罐的温度自动控制，自动控制罐内物料温度；所述改性沥青罐底部的泵、所述皂液罐底部的泵的流量远传自动控制，自动控制泵入胶体磨物料的流量比；所述胶体磨出口所述换热器出口沥青温度控制，使沥青的温度自动控制在70~80℃；流量、温度、压力设置联锁，超出设定范围时，自动控制调节；电器设备均设置有过载保护，所有电机设置运行电流测量表，当电机运行异常时自动停电机。

作为对本发明的进一步限定，所述再生剂为RA25热伴沥青再生剂、RA75热伴沥青再生剂中的一种。

作为对本发明的进一步限定，所述改性剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）、丁苯橡胶（SBR）中的一种。

本发明的有益效果：

（1）装置再生的改性乳化沥青可用于高速公路沥青层中上层的铺筑；

（2）装置自动化控制，实现了路面沥青再生过程的自动化，提高了生产效率及安全性能，可实现连续化生产；

（3）废料循环使用，充分利用废旧沥青，有助于解决废料对环境的污染问题；再生利用节约了资源，节省了投资，符合我国可持续发展战略；

（4）基于对该装置工艺流程、设备的紧凑设计及优化，相比现有再生设备，简化了再生工艺流程，设备投资少，设备占地面积小；再生时间短，提高了生产效率；可节约电能和热能约30%左右。

附图说明

图1为再生改性乳化沥青生产装置整体结构示意图。

图中：1、第一称量罐，2、第一螺旋输料机，1A、第二称量罐，2A、第二螺旋输料机，3、搅拌器电机，4、高低液位报警装置，5、泵，6、流量计，7、皂液罐，8、换热器，9、成品罐，10、胶体磨，11、胶体磨电机，12、压力传感器，13、温度传感器，14、改性沥青罐，15、基质沥青罐,16、搅拌器，17、热电偶，18、废旧沥青罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

实施例1

如图1 所示，一种再生改性乳化沥青生产装置，包括废旧沥青罐18、基质沥青罐15和成品罐9，废旧沥青罐18和基质沥青罐15通过管道与改性沥青罐14相连；改性沥青罐14和皂液罐7通过管道与胶体磨10相连；胶体磨10通过管道与换热器8相连；换热器8通过管道与成品罐9相连，废旧沥青罐18、基质沥青罐15、成品罐9、改性沥青罐14和皂液罐7通过导热油加热。

通过废旧沥青罐18、基质沥青罐15、成品罐9、改性沥青罐14和皂液罐7、胶体磨10、换热器8的紧凑设计及物料流程的优化，一方面降低了设备的占地面积，另一方面能量利用率提高，相比现有设备可节约约30%的热能和电能。改性沥青罐14的设计，使废旧沥青与再生剂混合后增加油相的废旧沥青和加热的基质沥青更容易充分混合，加入改性剂后，可以很好的使增加油相的废旧沥青和基质沥青在较短的时间内完成改性。皂液罐7的设计，使水和乳化剂充分乳化形成乳化液即表面活性组分，为进入下一流程反应准备好乳化液，促使反应连续化，缩短反应时间。

废旧沥青罐18、基质沥青罐15、成品罐9、改性沥青罐14和皂液罐7均设置搅拌器16、高低液位报警装置4和热电偶17；搅拌器16通过搅拌器电机3传动，用于对罐内物料进行搅拌，受热均匀；高低液位报警装置4对罐体内的液位进行高液位/低液位报警，防止液位过高溢罐及液位过低过度加热；热电偶17检测罐体温度并将温度传输给控制器。

通过第一称量罐1和第一螺旋输料机2向废旧沥青罐18中投入废旧沥青和再生剂；通过第二称量罐1A和第二螺旋输料机2A向改性沥青罐14中投入改性剂。

第一称量罐1和第二称量罐1A分别用于准确称量废旧沥青、再生剂和改性剂；第一螺旋输料机2、第二螺旋输料机2A用于连续输送固体物料，提高物料输送的速度，缩短输送时间，使流程连续化。

废旧沥青罐18、基质沥青罐15、改性沥青罐14和皂液罐7底部出口均设置有泵5、流量计6、温度传感器13和压力传感器12；废旧沥青罐18、基质沥青罐15和改性沥青罐14底部出口的流量计为椭圆齿轮流量计。

选用的换热器8为板式换热器，冷却介质选为冷凝水。

换热器8优选为板式换热器其目的是提高再生改性乳化沥青的换热速率，相比其他换热器而言，板式换热器在沥青冷却中效率高，成本低。采用冷凝水进行冷却的原因在于冷凝水完全可以达到所需的冷却温度，而且容易控制换热温度、成本低，在实际再生中易操作。

胶体磨10通过胶体磨电机11传动，其作用是对进入胶体磨10的沥青进行剪切、研磨和均化，胶体磨10出口处设置温度传感器和压力传感器。

胶体磨10一方面将进入胶体磨10的沥青进行剪切和研磨，另一方面将进入胶体磨10的沥青和乳化液进行研磨、均化，混合均匀，使沥青与乳化液形成稳定的混合液。

整套装置设置PLC自动控制系统对装置的温度、压力、流量与液位进行自动控制和调节，具体地，废旧沥青罐18、基质沥青罐15、皂液罐7、改性沥青罐14、成品罐9的温度自动控制，自动控制罐内物料温度；改性沥青罐14底部的泵、皂液罐7底部的泵的流量远传自动控制，自动控制泵入胶体磨10物料的流量比；胶体磨10出口换热器8出口沥青温度控制，使沥青的温度自动控制在70~80℃；流量、温度、压力设置联锁，超出设定范围时，自动控制调节；电器设备均设置有过载保护，所有电机设置运行电流测量表，当电机运行异常时自动停电机。

PLC自动控制系统的设置，使整套装置可以实现自动化生产，流量、温度、压力实时监测、集中显示，根据设定值与检测值的偏差自行调整装置的运行状态。

实施例2

一种再生改性乳化沥青的生产方法，包括如下步骤：

（1）第一称量罐1称取40重量份的废旧沥青，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，开启搅拌并加热到120℃；

（2）第一称量罐1称取2重量份的RA25热伴沥青再生剂，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，120℃下混合均匀；

（3）流量计计量7.5重量份的基质沥青泵送到基质沥青罐15，开启搅拌并加热到120℃；

（4）将步骤（2）和（3）加热的废旧沥青和基质沥青分别泵送到改性沥青罐14，流量计计量流量，搅拌并加热到145℃；

（5）第二称量罐1A称取7重量份的SBS改性剂，通过第二螺旋输料机2A输送到改性沥青罐14，搅拌并加热到145℃，得到再生改性沥青；

（6）向皂液罐7中泵入40重量份的乳化液，乳化液中乳化剂占水的重量比为0.5%，搅拌加热到55℃，泵入0.5重量份盐酸，调节pH到2，进行皂化；

（7）皂液罐7中的乳化液和改性沥青罐14中的再生改性沥青按4:5的比例泵入胶体磨10；

（8）经胶体磨10剪切、研磨的沥青通过换热器8冷却至75℃后泵入成品罐9，即得再生改性乳化沥青。

实施例3

一种再生改性乳化沥青的生产方法，包括如下步骤：

（1）第一称量罐1称取45重量份的废旧沥青，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，开启搅拌并加热到130℃；

（2）第一称量罐1称取3重量份的RA25热伴沥青再生剂，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，130℃下混合均匀；

（3）流量计计量5重量份的基质沥青泵送到基质沥青罐15，开启搅拌并加热到130℃；

（4）将步骤（2）和（3）加热的废旧沥青和基质沥青分别泵送到改性沥青罐14，流量计计量流量，搅拌并加热到150℃；

（5）第二称量罐1A称取5重量份的SBS改性剂，通过第二螺旋输料机2A输送到改性沥青罐14，搅拌并加热到150℃，得到再生改性沥青；

（6）向皂液罐7中泵入50重量份的乳化液，乳化液中乳化剂占水的重量比为1%，搅拌加热到50℃，泵入1.5重量份盐酸，调节pH到3，进行皂化；

（7）皂液罐7中的乳化液和改性沥青罐14中的再生改性沥青按4.5:5的比例泵入胶体磨10；

（8）经胶体磨10剪切、研磨的沥青通过换热器8冷却至80℃后泵入成品罐9，即得再生改性乳化沥青。

实施例4

一种再生改性乳化沥青的生产方法，包括如下步骤：

（1）第一称量罐1称取50重量份的废旧沥青，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，开启搅拌并加热到125℃；

（2）第一称量罐1称取4重量份的RA75热伴沥青再生剂，通过第一螺旋输料机2输送到废旧沥青罐18，125℃下混合均匀；

（3）流量计计量10重量份的基质沥青泵送到基质沥青罐15，开启搅拌并加热到125℃；

（4）将步骤（2）和（3）加热的废旧沥青和基质沥青分别泵送到改性沥青罐14，流量计计量流量，搅拌并加热到140℃；

（5）第二称量罐1A称取6重量份的SBR改性剂，通过第二螺旋输料机2A输送到改性沥青罐14，搅拌并加热到125℃，得到再生改性沥青；

（6）向皂液罐7中泵入45重量份的乳化液，乳化液中乳化剂占水的重量比为0.75%，搅拌加热到60℃，泵入3重量份盐酸，调节pH到2.5，进行皂化；

（7）皂液罐7中的乳化液和改性沥青罐14中的再生改性沥青按5:5的比例泵入胶体磨10；

（8）经胶体磨10剪切、研磨的沥青通过换热器8冷却至70℃后泵入成品罐9，即得再生改性乳化沥青。

利用实施例2-4再生改性乳化沥青的生产方法再生的改性乳化沥青试验结果见表1-3：

表1 利用实施例2的生产方法再生的改性乳化沥青试验结果

表2 利用实施例3的生产方法再生的改性乳化沥青试验结果

表3 利用实施例4的生产方法再生的改性乳化沥青试验结果

从表1-3可以看出，利用实施例2-4的方法生产的再生改性乳化沥青各项技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求。

Claims (7)

1.一种再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：所述装置包括废旧沥青罐、基质沥青罐、成品罐、皂液罐、改性沥青罐、称量罐、螺旋输料机、连接管道与相应测量控制仪表；所述废旧沥青罐和基质沥青罐通过管道与改性沥青罐相连；所述改性沥青罐和皂液罐通过管道与胶体磨相连；所述胶体磨通过管道与换热器相连；所述换热器通过管道与所述成品罐相连，所述废旧沥青罐、基质沥青罐、成品罐、改性沥青罐和皂液罐通过导热油加热；

所述生产方法包括如下步骤：

（1）所述第一称量罐称取40~50重量份的废旧沥青，通过所述第一螺旋输料机输送到所述废旧沥青罐，开启搅拌并加热到120~130℃；

（2）所述第一称量罐称取2~4重量份的再生剂，通过所述第一螺旋输料机输送到所述废旧沥青罐，120~130℃下混合均匀；

（3）所述流量计计量5~10重量份的基质沥青泵送到所述基质沥青罐，开启搅拌并加热到120~130℃；

（4）将步骤（2）和（3）加热的废旧沥青和基质沥青分别泵送到所述改性沥青罐，所述流量计计量流量，搅拌并加热到140~150℃；

（5）所述第二称量罐称取5~7重量份的改性剂，通过所述第二螺旋输料机输送到所述改性沥青罐，搅拌并加热到140~150℃，得到再生改性沥青；

（6）向所述皂液罐中泵入40~50重量份的乳化液，乳化液中乳化剂占水的重量比为0.5~1%，搅拌加热到50~60℃，泵入0.5~3重量份盐酸，调节pH到2~3，进行皂化；

（7）所述皂液罐中的乳化液和所述改性沥青罐中的再生改性沥青按4:5~5:5的比例泵入所述胶体磨；

（8）经所述胶体磨剪切、研磨的沥青通过所述换热器冷却至70~80℃后泵入所述成品罐，即得再生改性乳化沥青。

2.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述成品罐、所述改性沥青罐和所述皂液罐均设置搅拌器、高低液位报警装置和热电偶；所述搅拌器通过搅拌器电机传动；所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述改性沥青罐和所述皂液罐底部出口均设置有泵、流量计、温度传感器和压力传感器。

3.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：通过第一称量罐和第一螺旋输料机向所述废旧沥青罐中投入废旧沥青和再生剂；通过第二称量罐和第二螺旋输料机向所述改性沥青罐中投入改性剂。

4.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：所述换热器优选为板式换热器，冷却介质优选为循环冷却水；所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐和所述改性沥青罐底部出口的流量计优选为椭圆齿轮流量计；所述胶体磨通过胶体磨电机传动，所述胶体磨出口处设置温度传感器和压力传感器。

5.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：装置设置PLC自动控制系统对装置的温度、压力、流量与液位进行自动控制和调节，具体地，所述废旧沥青罐、所述基质沥青罐、所述皂液罐、所述改性沥青罐、所述成品罐的温度自动控制，自动控制罐内物料温度；所述改性沥青罐底部的泵、所述皂液罐底部的泵的流量远传自动控制，自动控制泵入胶体磨物料的流量比；所述胶体磨出口所述换热器出口沥青温度控制，使沥青的温度自动控制在70~80℃；流量、温度、压力设置联锁，超出设定范围时，自动控制调节；电器设备均设置有过载保护，所有电机设置运行电流测量表，当电机运行异常时自动停电机。

6.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：所述再生剂为RA25热伴沥青再生剂、RA75热伴沥青再生剂中的一种。

7.根据权利要求1所述的再生改性乳化沥青生产装置及生产方法，其特征是：所述改性剂为SBS、SBR和橡胶粉中的一种或二种。