CN106592385A - 一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产sbs改性沥青的设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明所述用委内瑞拉国产出的重质环烷基原油直馏沥青(品种包括Merey‑16、Patos、Boscan、巴查克罗等)生产SBS改性沥青的设备及工艺，利用委减压蒸馏装置直馏深拔，获得指定针入度范围的基质沥青作为生产改性沥青原料。将130～140℃沥青原料采用泵送方式，经高效沥青换热设备升温至180～195℃，通过高浓度预混、四罐三磨、高温剪切、低温成化、母液法添加稳定剂方式，可生产满足交通部规范要求以及其它有特殊指标要求的SBS改性沥青产品。

Description

一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的 设备及工艺

技术领域

本发明属于沥青生产技术领域，具体地说，涉及一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备及工艺。

背景技术

随着道路交通量的不断增加，路面承受的荷载也不断增大，对路面性能的要求也越来越高。由于SBS改性沥青具有良好的高温抗车辙、低改温抗开裂、水稳性能、抗疲劳性能以及耐老化性。因此大多数高等级公路沥青路面材料均采用SBS改性沥青。

改性沥青良好的路用性能与其生产工艺密不可分，生产过程中涉及到基质沥青、生产设备、生产工艺等诸多影响因素，其中剪切时间、剪切温度以及剪切速率是决定改性效果的三个关键因素。在生产工艺过程中剪切时间影响SBS改性剂的剪切效果，如果剪切时间过短，SBS改性剂不够细，改性剂效果不佳；剪切温度也是影响改性效果的重要因素，温度太高，沥青会发生老化，改性剂也可能裂解；温度太低，稠度太大；剪切速率则直接影响生产效率。因此，为了较好的改性效果，如何控制改性沥青在生产工艺过程中的剪切时间、剪切温度、剪切速率显得尤为重要。

目前市场上利用委内瑞拉重质环烷基原油深拔直馏的基质沥青作为SBS改性沥青生产原料，采用单台胶体磨生产，存在生产效率低，无法完全发挥SBS改性沥青高低温性能，成品改性沥青稳定性差，离析指标难以合格等现状。专利申请号CN201210131205.4公布了一种SBS改性沥青生产工艺，但该工艺采用SBS改性剂高浓度剪切，稳定剂在中间过程添加，后期采用基质沥青稀释的生产模式，该生产模式初期SBS改性剂添加浓度高，稳定剂添加后，易造成前期与SBS改性剂反应过度，出现凝胶风险，后期采用基质沥青稀释发育手段时，与储罐搅拌效果关联较大，改性沥青成品离析指标合格时间长，无法满足工地施工高峰期产品供货。

缺点是：

地方炼厂、工地现场改性沥青装置利用委油直馏深拔的基质沥青作为改性沥青原料，无法有效的将SBS改性剂达到理想的研磨效果，造成成品改性沥青高低温性能偏低，稳定性下降。

由于委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青的沥青质含量偏高，SBS改性剂在沥青中分散效果不佳，加入稳定剂进行交联反应后，形成的网状结构空间布局不合理，结构不稳定，从而影响成品SBS改性沥青高低温性能指标的提升，整个分散体系稳定性降低，在储存及长距离运输过程中，易出现离析。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备及工艺，可确保日产SBS改性沥青700～800吨，高低温性能指标与现行交通部JTG F40规范相比，有较大幅度的提升，离析指标合格时间短，可满足施工现场高峰期快速供货需求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，包括基质沥青输入管，所述基质沥青输入管设有基质沥青泵，所述基质沥青输入管的一端连通至少两个预混罐，所述预混罐设有SBS加料装置和添加剂添加管，所述预混罐连通预混沥青泵，所述预混沥青泵连通第一胶体磨，所述第一胶体磨连通溶胀罐，所述溶胀罐连通第二胶体磨，所述第二胶体磨连通反应罐，所述反应罐连通第二胶体磨，所述第二胶体磨连接螺杆泵，所述螺杆泵连接成品罐。

进一步，所述基质沥青输入管设有加热装置，所述加热装置包括沥青换热器，所述沥青换热器内容置导热油。

进一步，所述SBS加料装置为SBS改性剂提升机。

进一步，所述预混罐、溶胀罐和反应罐均通过尾气回收线连接防爆离心风机，所述防爆离心风机连接水吸附塔，所述水吸附塔连接尾气处理设施，所述水吸附塔外部还设有循环水泵。

进一步，所述预混罐设有称重传感器。

进一步，所述反应罐设有稳定剂添加管。

一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的工艺，包括以下步骤：

1)利用委内瑞拉重质环烷基原油制备基质沥青，经常减压蒸馏装置深拔直馏，基质沥青在25℃针入度控制为45～55(0.1mm)；

2)加热装置将基质沥青加温到185～195℃，然后预混罐加入SBS改性剂、添加剂和抽出油，反应罐内加入稳定剂，并在一定工艺条件下进行反应，得到所述的SBS改性沥青产品。

进一步，所述工艺条件为：

A、剪切温度为185℃-195℃；

B、发育温度为180℃～185℃；

C、储存温度为155℃～160℃。

进一步，所述添加剂为增溶剂，其配方包括：85～90质量份数的基质沥青，4～9质量份数的SBS改性剂，1～3质量份数的增溶剂，1～3质量份数的抽出油，0.1～0.3质量份数的稳定剂。

进一步，所述委内瑞拉重质环烷基原油包括Merey-16、Patos、Boscan、巴查克罗。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备及工艺，利用委内瑞拉重质环烷基原油经常减压蒸馏装置直馏深拔，获得指定针入度范围的基质沥青作为生产改性沥青原料。将130～140℃沥青原料采用泵送方式，经高效沥青换热设备升温至180～195℃，通过高浓度预混、四罐三磨、高温剪切、低温成化、母液法添加稳定剂方式，可生产满足交通部规范要求以及其它有特殊指标要求的的SBS改性沥青产品。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：

图1是本发明所述一种委油生产SBS改性沥青的设备结构示意图。

图中，1——基质沥青泵； 2——基质沥青输入管；

3——沥青换热器； 4——SBS改性剂提升机；

5——预混罐； 6——溶胀罐；

7——反应罐； 8——第一胶体磨；

9——第二胶体磨； 10——预混沥青泵；

11——成品罐； 12——稳定剂添加管；

13——防爆离心风机； 14——水吸附塔；

15——尾气处理设施； 16——循环水泵；

17——螺杆泵； 18——添加剂添加管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如发明1所示，本发明的实施提供了一种SBS改性沥青的生产工艺，包括生产装置、添加调合工艺、基质沥青原料和添加剂，

本发明所提供的一种SBS改性沥青产品的生产装置包括基质沥青原料加热系统、预混系统、反应系统、尾气吸收系统、计量称重系统。

基质沥青原料加热系统包括基质沥青泵1、配套管线阀门、管壳式沥青换热器3构成，该系统主要功能为将130～140℃基质沥青原料通过基质沥青输入管2，基质沥青输入管2设有基质沥青泵12，沥青换热器3热交换后，快速升温至185～195℃，提高生产速度，避免基质沥青原料长时间高温储存，浪费热源。

预混系统由两台SBS改性剂提升机4、两台10吨预混罐5配套大桨叶高效搅拌器构成，该系统主要是将SBS改性剂输送至预混罐5内，并加以搅拌混合均匀，预混罐5还设有添加剂添加管18。

反应系统由一台30吨溶胀罐6、两台10吨预混罐5、两台第一胶体磨8和一台第二胶体磨9及配套管线阀门构成，该系统主要功能为将高温预混后的沥青混合料按顺序经过研磨、溶胀、再研磨工序，得到研磨细度符合要求、分散均匀的SBS改性沥青和稳定剂母液一起进入成品罐11进行成化发育。

其中，预混罐5连通预混沥青泵10，预混沥青泵10连通第一胶体磨8，第一胶体磨8连通溶胀罐6，溶胀罐6连通第二胶体磨9，第二胶体磨9连通反应罐7，反应罐7连通第二胶体磨9，第二胶体磨9连接螺杆泵17，螺杆泵17连接成品罐11。

尾气系统由防爆离心风机13、水吸附塔14及配套水泵、管线、阀门构成，水吸附塔14连接尾气处理设施15，水吸附塔14外部还设有循环水泵16。该系统主要功能为将SBS改性沥青装置生产过程中产生的沥青烟气统一回收至水吸附塔14，经水循环吸附有毒有害物质后，排入大气。

计量称重系统指的是两台预混罐5配备高精度称重传感器，配合定制开发的PLC集成控制系统，实现自动控制，添加重量达设定值后，自动停止上料泵。

本发明还提供一种SBS改性沥青的生产工艺控制方式，包括高温预混剪切、降温成化、稳定剂母液法添加。

高温预混剪切指的是，基质沥青原料在130～140℃储存温度下，经基质沥青泵1加压，快速通过沥青管壳式沥青换热器3，升温至185～195℃进入两台预混罐5，在高温状态下与SBS改性剂完成预混，混合均匀的沥青混合料经喂料泵加压后进入第一胶体磨8研磨。

降温成化指的是研磨分散均匀的沥青混合料与稳定剂母液在反应罐7混合，然后进入成品罐11，通过成品罐11立式高效大桨叶搅拌器的搅拌作用下，进行成化发育，无需再次对储罐进行加温作业，一方面节约装置能耗，另一方面避免成品SBS改性沥青在长期高温下出现产品老化，指标衰减过快的不良影响。

稳定剂母液添加指的是粉状的稳定剂先与预先计量称重好的基质沥青原料在反应罐7进行预混搅拌，反应罐7设有稳定剂添加管12，已液态的形式经螺杆泵17加压后转入成品罐11，有效避免因粉状稳定剂直接添加而导致的局部过度反应产生凝胶或产品不合格情况发生。

本发明也提供一种SBS改性沥青的生产配方，由下述部分组成88质量份数的基质沥青，7.8质量份数的SBS改性剂，2质量份数的增溶剂，2质量份数的抽出油，0.2质量份数的稳定剂。稳定剂以硫类交联剂和特种改性树脂类稳定剂为主，并添加丁苯类交联助剂和无机盐。

SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯含量为28～30％，分子量8～15万。

基质沥青由委内瑞拉重质环烷基原油(包括Merey-16、Patos、Boscan、巴查克罗)经常减压蒸馏装置直馏深拔所得，基质沥青针入度在25℃时为45～55(0.1mm)

增溶剂是一种以酯类、醇类、脂肪酸类化合物为主要成分的混合物，常温下为黑褐色粘稠状液体，100℃运动粘度为10～30mm2/s(平均分子量越低，粘度越低，耐低温性越好，但耐热性越差，闪点越低；平均分子量越高，粘度越高，耐低温性越较差)。原理主要为以下几点：1、该混合物分子中含有大量羟基、酯基、羧基，这些官能团本身有抗热氧老化的功能；2、该混合物可以提高沥青的低温塑性，因而提高沥青的低温延度；3、该混合物中的羟基、羧基等官能团可以与沥青中沥青质、胶质中羧基或羟基发生酯化反应，生成的酯化物也有提高沥青低温塑性的作用。

生产过程中的选用的装置：

设置沥青管壳式换热器，可将基质沥青原料在正常储存温度条件下快速升温至生产所需温度185～195℃，减少因长期高温储存沥青原料而导致的原料老化问题。设置双预混罐5交替上料，确保装置连续生产。

设置三台胶体磨串联流程，主磨采用进口道维斯专业胶体磨，确保SBS改性剂研磨细度、改善SBS改性剂在基质沥青中的分散均匀程度。

中间设置大容量30吨溶胀罐6，可确保SBS改性剂经一次剪切研磨后，再次吸油溶胀，溶胀后的SBS改性剂经两遍胶体磨再次剪切研磨，可有效提升SBS改性沥青高低温性能指标，形成的网状体系结构稳定，满足长距离运输需求。

设置高精度称重传感器，配套定制PLC集成控制系统，可精确计量各添加剂的添加比例，降低工人劳动强度。

工艺特点：高温剪切、高浓度预混，可改善SBS改性剂剪切效果，避免因SBS改性剂长期处于高温沥青中，高分子结构出现断链、降解，从而影响SBS改性沥青整体性能指标。

生产工艺配方：

采用委内瑞拉重质环烷基原油(包括Merey-16、Patos、Boscan、巴查克罗)经蒸馏装置深拔直馏，获得定制基质沥青原料。然后加入添加剂进行改性，其中，添加剂中包含有线型SBS改性剂质量份数为7.8份、抽出油的质量份数为2份、增溶剂的质量份数为2份和稳定剂的质量份数为0.2份。然后，将基质沥青和添加剂在剪切温度185～195℃，发育温度为180～185℃，储存温度为155～165℃下采用高浓度预混法进行反应制得SBS改性沥青。

稳定剂母液法配置添加，使成化发育过程更加均匀充分，SBS改性沥青产品性能稳定，可确保长距离运输过程不发生离析。

本发明中的装置设置的基质沥青原料加热系统、预混系统、反应系统、尾气吸收系统、计量称重系统。可以有效确保在SBS改性沥青生产期间，过程连续、各添加剂物料比例计量精准，定制PLC集成控制系统可实现自动控制，降低操作人员劳动强度，设计合理的尾气吸收系统，可有效吸附生产过程中有毒有害物质，确保生产现场环境安全。

本发明中的高温预混、三磨串联研磨、设置大容量中间溶胀罐6，可保证SBS改性剂在沥青中有足够的溶胀时间，剪切研磨更加充分。

本发明中加入的的增溶剂能有效的提升沥青的低温延度，并可替代同比例的相容剂添加量，对于生产助剂成本的影响极小。

本发明中的稳定剂母液法添加，将粉状稳定剂预先与基质沥青混合均匀，以液态形式进入到成品罐11，加以搅拌的辅助手段，增加反应强度，确保成品在发育6小时内指标合格，体系稳定，满足长距离运输需求。

上述实施例得到的SBS改性沥青产品，依据中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)进行性能检测，主要性能指标见表1。

表1SBS改性沥青分析数据

通过表1得知，本发明的SBS改性沥青的性能完全满足中华人民共和国交通部JTGF40规范要求。

此外，通过调整SBS改性剂、增溶剂、抽出油的添加质量份数，可以生产出JTG F40规范要求的I-A、I-B、I-C以及其它高于规范要求，有特殊指标要求的特种SBS改性沥青。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，包括基质沥青输入管，所述基质沥青输入管设有基质沥青泵，所述基质沥青输入管的一端连通至少两个预混罐，所述预混罐设有SBS加料装置和添加剂添加管，所述预混罐连通预混沥青泵，所述预混沥青泵连通第一胶体磨，所述第一胶体磨连通溶胀罐，所述溶胀罐连通第二胶体磨，所述第二胶体磨连通反应罐，所述反应罐连通第二胶体磨，所述第二胶体磨连接螺杆泵，所述螺杆泵连接成品罐。

2.根据权利要求1所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，所述基质沥青输入管设有加热装置，所述加热装置包括沥青换热器，所述沥青换热器内容置导热油。

3.根据权利要求1所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，所述SBS加料装置为SBS改性剂提升机。

4.根据权利要求1所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，所述预混罐、溶胀罐和反应罐均通过尾气回收线连接防爆离心风机，所述防爆离心风机连接水吸附塔，所述水吸附塔连接尾气处理设施，所述水吸附塔外部还设有循环水泵。

5.根据权利要求1所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，所述预混罐设有称重传感器。

6.根据权利要求1所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的设备，其特征在于，所述反应罐设有稳定剂添加管。

7.一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)利用委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青制备基质沥青，经常减压蒸馏装置深拔直馏，基质沥青在25℃针入度控制为45～55(0.1mm)；

2)加热装置将基质沥青加温到185～195℃，然后预混罐加入SBS改性剂、添加剂和抽出油，反应罐内加入稳定剂，并在一定工艺条件下进行反应，得到所述的SBS改性沥青产品。

8.根据权利要求7所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的工艺，其特征在于，所述工艺条件为：

A、剪切温度为185℃-195℃；

B、发育温度为180℃～185℃；

C、储存温度为155℃～160℃。

9.根据权利要求7所述一种委内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的工艺，其特征在于，所述添加剂为增溶剂，其配方包括：委油生产的基质沥青,YH791H或T6302HSBS改性剂，增溶剂、相容剂、稳定剂。

10.根据权利要求7所述一种内瑞拉重质环烷基原油直馏沥青生产SBS改性沥青的工艺，其特征在于，所述委内瑞拉重质环烷基原油品种包括Merey-16、Patos、Boscan、巴查克罗。