沥青生产工艺介绍

1 改性沥青生产工艺 1 改性沥青相溶性机理改性沥青相溶性机理 改性沥青是由高分子聚合物改性剂作为分散相溶物理的方 法以一定的粒 径均匀地分散到粒径连续相重新构成的体系 聚合 物之间存在部分的吸附 极 易发生两相之间的离析造成离析现 象 相溶性好是指作为分散相的聚合物以一 定的径粒 均匀分布 在沥青相 改性效果显著 所以 SBS 改性沥青的生产问 题就是沥 青与 SBS 的相溶性问题 如果两者的相溶性不好 则沥青与会发生 分离 使改性沥青的技术指标受到很大的影响 2 生产的三大原料生产的三大原料 2 1 基质沥青的选择基质沥青的选择 SBS 改性沥青是在基质沥青中掺加少量的热塑性橡胶 通 过一定的工艺 加工而成 因此 要生产符合规范要求的改性沥 青 如何选择基质沥青就成为 关键 通常选择基质沥青一般从以 下三方面考虑 1 要考虑基质沥青与改性剂 SBS 的伍配性 石油沥青是由原油经过常温减压蒸馏 溶剂脱沥青和吹气 氧化等工艺方 法生产的 石油沥青的组成和性质差异 归根到底 是由原油的组成和性质差异 研究表明 沥青是复杂的混合物 它可以在分成同类相同结构的分子团 饱和 烃类 芳香烃类 胶 质类 沥青质类 极性芳香族使沥青在环境温度时呈现弹 性型 优质沥青由于其含有适宜的饱和烃 芳香烃 胶质 沥青质组成 比例 当掺入改性剂时 由足够的软相沥青质 芳香族溶解 形 成沥青 体系均匀结 构的混合物 但是机制沥青通常所说的三 大指标并不能完全反映沥青功能的组 分性质 因此我们在生产实践中采用试验用高速剪切机 对机制沥青取样改性 考察不同改 性剂品种 最终选定合适的配比及工艺 2 选用合适的机制沥青标号 改性沥青等级是按 25 针入度区分的 因此根据工程设计 中要求的改性 沥青等级来选择合适的机制沥青标号 一般来说 基质沥青用通常工艺手段改 性后 其针入度要下降 20 25 如 70 号重交沥青改性后针入度一般在 45 50 左 右 故只能符合 I D 级要求 所以 加了 I D 级一般选用 70 号沥青 I C 级一 般选 用 90 号沥青 I B 级一般选用 110 号沥青 2 3 所选基质沥青要符合重交沥青的技术标准要求 目前主要使用的路用沥青有普通道路沥青和重交沥青 通过对比两者的性 能发现 重交沥青强调了 15 延度及含蜡量的 要求 SBS 改性沥青的突出优 点是低温延伸性能的大幅度提高 因而对基质沥青的低温延度也有较高要求 同时基质沥青中含蜡 量高低跟改性沥青的感温性能相溶性也有直接关系 含蜡 量高 基质沥青与 SBS 的相溶性差 改性效果不理想 其感温性能指标 PI 值 也越小 因此 公路改性沥青路面施工技术规范 JTJ036 98 明确规定了加 工改性沥青的基质沥青必须符合重交沥青的要 求 2 2 SBS 改性剂改性剂 SBS 是苯乙烯与丁二烯单体以丁基锂为引发剂 采用溶液 聚合方法制成 的苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物 它兼有橡胶和塑料两种性能 常温下具有橡胶 的弹性 高温下能象热塑料般熔融流 动成为可塑性材料 因而称热塑弹性体 SBS 在改性沥青方面应 用效果最理想 其主要特点是 1 改变了沥青流变学性质 粘弹性和延性提高 路面的抗冲 击能力 抗 开裂能力 耐磨耗能力都大大增加 延长了道路使用 寿命 2 增大了沥青的粘附性和粘韧度 提高了沥青与沙石料的结 合力 改善 了道路的强度和防水能力 增强了路面的耐久性 3 降低了沥青的温度敏感性 改善后针入度下降 软化点 下降 弹塑范 围扩大 耐流动变形性能力得到改善 路面平坦性 能和抗车辙性能得到提高 使行车速度提高 路面维护减少 根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异 SBS 分为线型 结构和星型结构两种 每种结构 SBS 又有几种牌 号 如岳阳石化巴陵牌 SBS 常用的牌号有 SBS1301 YH791 SBS1401 YH792 SBS4303 YH801 SBS4402 YH802 等 通过实验表明 SBS 星型的改性效果最好 但在加工 性能方面 线型要比星型加工容易得多 在生产加工过程中应根据基质沥 青 加工工艺选择合适的 SBS 我单位经过实验 根据胶体磨的 研磨效果结合自己 的生产工艺 选用岳阳石化巴陵牌 SBS791 和 SBS898 混合料 改性效果显著 2 3 稳定剂的选用稳定剂的选用 3 改性沥青生产方式有现场加工和成品生产两种工艺 现场 生产加工一般 是改性沥青设备与拌和楼配合使用 生产出的改性沥青在储存罐中稍作保温存 放即 输入拌和楼 这种工艺一般不需加入稳定剂 只要保温搅拌即 可 而生 产成品改性沥青需要存储 运输 放置时间长 由于沥 青中含有较多的极性化 合物 SBS 则属于非极性化合物 SBS 的粘度大 易集中在上部 而沥青则沉 在下部 即产生离析现 象 这种不稳定性对生产成品 SBS 改性沥青的存储是 不利的 尤其在长途运输时更不容易解决 加入稳定剂可以降低沥青相 与 SBS 之间的界面能 SBS 相的分散 阻止 SBS 相的凝聚 强化 相间的粘和 同样 稳定剂的选用也需根据沥青的型号而选择 在生产前必须进行实验 选用合适的稳定剂 2 4 设备的选用设备的选用 SBS 改性沥青生产设备选择的依据是成套设备的设计生产 能力 而设计 生产能力首先要确定成套设备中主导设备的设计生 产能力 然后以此为基础来 匹配其他设备的生产能力 对于 SBS 改性沥青成套设备来说 研磨机是其核心 设备 而各溶胀反应釜 则是它的主导设备 以上两项的基本参数确定以后 其 他设备应 以此为依据进行匹配 我公司引进法国埃尔蒙特改性沥青生产设 备 其研磨机为德国 SIEFER 生产的 TRIG O NAL 胶体磨 三个 最大容积为 4 5T 的反应釜 生产能力为 10 12T h 需要指出的是 研磨机是整个工艺流程中最关键的设备 其 工作原理是 由电机驱动 依靠两个齿形面的相对运动 其中一个高速旋转 一个静止 使 通过二齿面极度小间隙 SBS 混合料受 到强大的剪切力 摩擦力 离心力 涡 流等综合复杂力的作用 使大颗粒混合料经研磨变成小粒度 当混合料达到一 定的细度 时 SBS 与沥青之间便形成连续相的网状结构 目前用于 SBS 改 性 沥青生产的研磨机和高速剪切磨机 无论哪种类型 要确保混 合料的研磨质量 磨盘之间的间隙必须调准确 间隙过大 SBS 混合料粒径不够小 SBS 与沥青 混合不充分不均匀 从而影响质 量 间隙过小 1mm 以下 这种强力的摩擦 力会使 SBS 改性沥青 的温度上升 有可能使沥青老化 此外 齿面间隙的大 小还会 影响研磨机进出口压差 电能消耗等其他因素 3 温度控制温度控制 4 在改性沥青生产工艺中 除原料 设备外 最重要的就是温度 SBS 的熔 点在 180 左右 基质沥青的温度越高 SBS 越容易被溶化 并能加快沥青的 溶解速度 但是 沥青的温度越高 沥 青自身也容易老化 所以基质沥青的温 度控制一方面要考虑其自 身老化问题 另一方面 SBS 的溶化 一般温度应控 制在 165 180 之间 SBS 具有较好的柔韧性 并易于加工 如果 SBS 加 热温度超过 190 时 SBS 就会被不同程度的氧化 焦化 分解 降解 造成 使用性能下降 另外改性沥青存储时的温度也要重视 根据现场应用表明 SBS 改性沥青长时间的在高温条件下存储时 使用性能会有所下降 在 150 160 时存储 则各项指 标变化量不大 4 成品改性沥青的存储成品改性沥青的存储 成品改性沥青的优点在于 一可以随时监测 检查质量 保 证使用性能 二供应及时 要做到及时供应 除了提高生产能力 外还要有一定的存储能力 即存储一定量的成品改性沥青 这就 需要相应的存储罐 存储罐有立式和卧式 两种 改性沥青在存储 罐中需要搅拌或循环 因为改性沥青中含有较多的极性 化合物 SBS 则属于非极性化合物 并且 SBS 的粘度大 易聚集在上部 而 沥青则沉在下部 产生离析现象 虽然 SBS 改性沥青中已加入 一定比例的稳 定剂 但还是有必要定期搅拌或循环以达到上下均 匀不产生离析的目的 另外 SBS 改性沥青的存储温度也需 要严格控制 如前面所提到的 一般在 150 160 之间 当然 也可以根据存储时间来确定搅拌或循环的间隔和温度 在 供应紧 张时 存储温度可设定 165 170 之间 在 SBS 改性沥青进 出存储 罐时各搅拌或循环一定时间 如存储时间较长 存储温度 可设定到 150 160 之间 每天搅拌或循环一定时间 搅拌或 循环也不能太频繁 因为 1 由于受热使沥青中的轻质油分不断 挥发 使沥青变硬变脆 降低黏结性 2 高温下沥青过多的与空 气接触 与空气中的氧气会发生一些聚合反应 沥青也会发生一 定程度的老化 3 沥青在管道内不断运行并由储存罐顶处 洒落到罐内时 沥青的表面积增大 沥 青将发生氧化反应 4 频繁搅拌或循 环还会降低沥青自身温度 这样沥青温度反复升高降低既加大