CN114479187B - 一种低烟70a沥青及其制备方法 - Google Patents

一种低烟70a沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种低烟70A沥青，包括以下重量份数的原料：科威特原油0～90份，卡夫基原油10～100份，抗氧剂0.5～1.0份，表面活性剂0.5～1.0份，其中科威特原油和卡夫基原油重量份之和为100份，抗氧剂和表面活性剂以原油总重量为基准计算。该低烟70A沥青具有优良抗老化性能优异、与混合料拌合流动性好的优点，且其制备方法节省能源、生产操作难度低。

Description

一种低烟70A沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种道路沥青，属于道路材料技术领域，具体涉及一种烟气排放量低、耐老化的70A沥青及其制备方法。
背景技术
我国沥青主要来源于中石化、中石油、中海油、地炼和从国外进口。大部分国产原油因含蜡量高或芳烃组分含量低等原因，无法生产高等级道路沥青，因此中石化、地炼全部依靠进口原油来生产优质道路沥青，中石油大部分依靠进口原油，只有中海油主要以国产原油为主。
目前，普通70A沥青在铺筑路面时，因沥青混合料热拌合温度较高，会释放出大量烟气，不仅对施工人员身体健康造成伤害和污染环境，而且会导致沥青老化，性能下降，铺筑的路面在长期的光、热影响下，沥青也会变硬变脆，造成路面损坏，影响路面使用寿命。
因此，亟需一种新的低烟气排放量70A沥青及其制备方法。
发明内容
本发明旨在提供一种节省能源、生产操作难度低、具有优良抗老化性能、与混合料拌合流动性好的低烟70A沥青及其制备方法。
本发明所述70A沥青，包括以下重量份数的原料：科威特原油0～90份，卡夫基原油10～100份，抗氧剂0.5～1.0份，表面活性剂0.5～1.0份。
其中，所述科威特原油具有0.85～0.88g·cm-3(20℃)的密度和1.6～3.2％(m)的S元素含量。
其中，所述卡夫基原油具有0.85～0.90g·cm-3(20℃)的密度和1.6～2.8％(m)的S元素含量。
其中，所述抗氧剂为N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺。其沸点高，不易挥发，与沥青相容性好，能稳定存在沥青中，因此在沥青受到热、光、臭氧等作用时，能减缓氧化反应的速度，有效降低沥青的老化现象。
其中，所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯。其熔点在78～81℃，既能大幅降低沥青高温时黏度，降低沥青混合料拌合温度，有利于沥青混合料施工，降低沥青烟气排放，又能增加沥青60℃黏度，避免夏季高温时路面出现车辙等病害现象。
本发明还提供了所述70A沥青的制备方法，包括：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏，具体为依次进行常压蒸馏-减压蒸馏-深拔塔蒸馏；
(2)实沸点蒸馏工艺条件为：
①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2～4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差10～30℃，常压终馏温度为210℃；
②减压蒸馏时，回流比为2～4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20～40℃，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为350～400℃；
③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50～200Pa，加热速率为控制釜内外温差20～40℃，终馏点温度为585～600℃。(3)向蒸馏后的渣油中加入0.5～1.0份的抗氧剂和0.5～1.0份的表面活性剂，混合均匀。
本发明所述70A沥青及其制备方法具有以下优点：
(1)科威特原油密度比较轻，轻油收率高，沥青质含量比较高，蜡含量低，是生产高等级道路沥青的优质原料。但是因其密度轻，对生产工艺条件要求比较苛刻，操作难度较大，同时渣油馏分高温易裂解产生气泡，容易导致渣油针入度偏大，无法满足70A沥青技术指标要求。本发明将科威特原油与卡夫基原油混炼，降低渣油的蒸馏温度，从而降低装置的操作难度，保障渣油满足70A沥青技术指标要求。
(2)本发明所述制备方法不仅解决了单独科威特原油生产70A沥青时存在的问题，而且降低了沥青的高温黏度，提高了沥青的流动性，降低了沥青与混合料的拌合温度，增强了沥青的抗老化性能，降低了沥青烟气的排放，延长了沥青路面的使用寿命。
(3)本发明70A沥青与混合料拌合时，在抗氧剂的作用下，沥青的氧化速度减缓，裂化和缩合反应减少；在单硬脂酸甘油脂的作用下，沥青自身黏度降低，流动性增强，可以降低混合料拌合温度。通过两种添加剂的协同作用，沥青烟气的排放显著降低，大幅提高了沥青的抗老化性，延长了沥青路面的使用寿命。
(4)本发明的70A沥青制备方法对工艺条件要求降低，扩大了生产操作范围，同时原油中硫含量较低，减少了对设备的腐蚀，生产的70A沥青达到JTG F40-2004标准要求。
(5)用本发明制备的沥青热拌合施工时，可以降低拌合温度，沥青烟气排放明显降低，提高了沥青的热稳定性，同时还提高了沥青路面的抗光、热老化性能，延长了路面的使用寿命。用本发明制备的沥青制备橡胶改性沥青时，抗老化性能更加优异。
具体实施方式
为了能更清楚地理解本发明的技术实质，申请人在下面对本发明的具体实施方式作详细说明，并通过对比例来说明本发明的效果。
以下份均数为重量份。
实施例1
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：科威特原油90份，卡夫基原油10份，0.5份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.5份单硬脂酸甘油酯。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2，加热速率为控制蒸馏釜内外温差10℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为2，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为200Pa，加热速率为控制釜内外温差20℃，终馏点温度为600℃。
(3)向蒸馏后的渣油中加入0.5份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.5份单硬脂酸甘油酯，混合均匀即可。性能测试结果见表1。
实施例2
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：科威特原油50份，卡夫基原油50份，0.75份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.75份单硬脂酸甘油酯。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为3，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为3，加热速率为控制蒸馏釜内外温差30℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为375℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为50Pa，加热速率为控制釜内外温差30℃，终馏点温度为592℃。
(3)向蒸馏后的渣油中加入0.75份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.75份单硬脂酸甘油酯混合均匀即可。性能测试结果见表1。
实施例3
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：卡夫基原油100份，1.0份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，1.0份单硬脂酸甘油酯。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差30℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差40℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为125Pa，加热速率为控制釜内外温差40℃，终馏点温度为585℃。
(3)向蒸馏后的渣油中加入1.0份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，1.0份单硬脂酸甘油酯混合均匀即可。性能测试结果见表1。
对比例1-未添加卡夫基原油
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：科威特原油100份，0.5份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.5份单硬脂酸甘油酯。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为3，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为3，加热速率为控制蒸馏釜内外温差30℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为375℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为50Pa，加热速率为控制釜内外温差30℃，终馏点温度为592℃。
(3)向蒸馏后的渣油中加入0.5份的N,N′-二(1-甲基庚基)对苯二胺，0.5份单硬脂酸甘油酯，混合均匀即可。
结果见表2。
对比例2-未添加抗氧剂和表面活性剂
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：科威特原油90份，卡夫基原油10份。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2，加热速率为控制蒸馏釜内外温差10℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为2，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为200Pa，加热速率为控制釜内外温差20℃，终馏点温度为600℃。蒸馏结果见表2。
对比例3-未添加卡夫基原油、抗氧剂、表面活性剂
一种70A沥青的制备，按重量份数计包括如下组分：科威特原油100份。
制备方法：
(1)按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏；
(2)实沸点蒸馏装置蒸馏工艺条件为：①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差30℃，常压终馏温度为210℃。②减压蒸馏时，常减压塔回流比为4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差40℃，真空压力值为1330Pa，终馏温度为350℃。③深拔塔蒸馏时，真空压力值为125Pa，加热速率为控制釜内外温差40℃，终馏点温度为585℃。蒸馏结果见表2。
根据JTG F40-2004标准，对本发明制备的70A沥青和对比例制得的沥青进行检测，结果见表1和表2。
表1本发明制得的70A沥青性能测试结果
表2对比例制得的沥青检测结果
通过以上由实施例和对比例检测结果可以看出：
(1)在相同工艺条件下，本发明实施例1-3制备的沥青满足70A沥青技术指标要求。
(2)本发明实施例1-3制备的70A沥青，在温度不低于135℃时，布氏黏度明显降低，常规沥青混合料热拌合温度是150～180℃，本发明的沥青可以降低热拌合温度10～20℃，从质量变化、残留针入度比和发烟量也可以看出，本发明制备的70A沥青抗老化性能较好。
(3)对比例1-3所制备的沥青不能全部满足技术指标要求，并且其发烟量明显较多，不适用于路面铺筑。
(4)本发明的工艺操作条件范围相对要大，降低了生产难度，同时可以节省能源。

Claims (4)

1.一种低烟70A沥青，包括以下重量份数的原料：科威特原油50~90份，卡夫基原油10~50份，抗氧剂0.5~1.0份，表面活性剂0.5~1.0份，其中科威特原油和卡夫基原油重量份之和为100份，抗氧剂和表面活性剂以原油总重量为基准计算；
其中，所述抗氧剂为N,N´-二（1-甲基庚基）对苯二胺；所述表面活性剂为单硬脂酸甘油酯；
所述低烟70A沥青的制备方法，包括：按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏，所述实沸点蒸馏为依次进行常压蒸馏-减压蒸馏-深拔塔蒸馏；然后向蒸馏后的渣油中加入0.5~1.0份的抗氧剂和0.5~1.0份的表面活性剂，混合均匀。
2.如权利要求1所述的低烟70A沥青，其中，所述科威特原油具有0.85~0.88g·cm-3（20℃）的密度和1.6~3.2%（m）的S元素含量。
3.如权利要求1所述的低烟70A沥青，其中，所述卡夫基原油具有0.85~0.90g·cm-3（20℃）的密度和1.6~2.8%（m）的S元素含量。
4.如权利要求1-3任一项所述的低烟70A沥青的制备方法，包括：
（1）按重量份数称取相应原油混合，然后加入蒸馏釜中，进行实沸点蒸馏，所述实沸点蒸馏为依次进行常压蒸馏-减压蒸馏-深拔塔蒸馏；
（2）实沸点蒸馏工艺条件为：
①常压蒸馏时，常减压塔的回流比为2~4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差10~30℃，常压终馏温度为210℃；
②减压蒸馏时，回流比为2~4，加热速率为控制蒸馏釜内外温差20~40℃，真空压力设定值为1330Pa，终馏温度为350~400℃；
③深拔塔蒸馏时，真空压力设定值为50~200Pa，加热速率为控制釜内外温差20~40℃，终馏点温度为585~600℃；
（3）向蒸馏后的渣油中加入0.5~1.0份的抗氧剂和0.5~1.0份的表面活性剂，混合均匀。
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