新疆混合原油丁脱沥青制取重交沥青的研究

新疆混合原油丁脱沥青制取重交沥青的研究

1前言以减渣为原料的丁烷脱沥青装置，因其脱沥青油(馏分油)的收率大幅度提高，则塔底得到的脱油沥青就相当硬，通常称为硬沥青。这种硬沥青由于失去了正常的4组分匹配，其软化点很高，而针入度和延度则很小，给沥青产品的开发带来了诸多困难。当缺乏解决这些困难的手段时，硬沥青只好调入燃油中烧掉，但这样做无疑会降低经济效益。积极的办法应当是针对硬沥青存在的问题，找出恰当的解决措施，将其开发成市场短缺、有良好销售前景的重交或普通沥青产品。这不但有利于提高综合经济效益和社会效益，也给丁脱沥青生产工艺注入了新的活力。

基于上述认识，抚顺石油化工研究院开展了“新疆混合原油丁脱沥青制取重交及普通道路沥青的研究”工作。结果表明，用兰炼的丁脱硬沥青为基础原料，以富芳贫蜡组分为改性剂，可以制备出符合国标GB/T15180-94和交通部JTJ052-93指标要求的各种牌号的重交沥青，以及常用的100#道路沥青。本文系重交沥青的研究情况。2试验部分2.1原料性质

试验原料均采自兰炼有关生产装置，计有丁烷脱油沥青(基础沥青)、改性剂D、改性剂Z、改性剂G、改性剂F。各原料的性质如表1所示。

从表1可以看出，作为基础沥青的丁脱沥青，蜡含量和饱和分较少，而胶质和沥青质较多，这对制备沥青产品较为有利。作为改性剂D、Z、G的蜡含量不算高，应当是较适合的改性剂。

2.2试验及结果

2.2.1丁脱沥青分别与改性剂Z、G、F的调合

丁脱沥青分别于改性剂Z、G、F调合，所得重交沥青的性质如表2、3、4所示。表2～4中，改性剂加入量与产品针入度和软化点间的关系曲线如图1～3所示。表2～4中改性剂加入量分别对产品25℃针入度和软化点进行线性回归2.2.2丁脱沥青与改性剂Z和D的调合

2.2.2.1数学模型的建立

本组试验用改性剂Z和D对丁脱沥青进行复合改性。试验用正交表L9(3（4）)安排，改性剂的调入量及产品的主要物理性质如表6所示，用表6中改性剂的调入量，分别对产品的25℃针入度、软化点、15℃延度进行逐步回归，可得到相应的数学模型。2.2.2.2数学模型对改性剂调入量的预报

建立数学模型的目的，在于用它对目的产品中改性剂的调入量进行较准确的预报，以期最大限度地减少试验次数，缩短科研周期。所谓预报，是让数模计算出能达到预期要求的物性指标时的改性剂调入量。当指标较多时，应选择较难达到的指标作计算依据。但指标值的确定须考虑如下两个因素：技术标准的取值范围；回归方程的标准差。这样，用预报值进行验证试验或生产时，才能得到合格产品。F0.01是置信度为99%时的复相关系数。AH-50：要求产品的P=43-57，T=46-54时，得到37组预报值；AH-70：要求产品的P=63-77，T=45-53时，得到19组预报值，AH-90：要求产品的P=83-97，T=43-51时，得到33组预报值；AH-110：要求产品的P=103-117，T=41-49时，得到20组预报值；AH-130：要求产品的P=123-137，T=39-47时得到15组预报值(预报值从略)。2.2.2.3对数模预报值的检验

数学模型的预报值是否准确可靠，须用试验进行验证。对各牌号的重交沥青，分别选取较适的预报值进行了验证试验。5个牌号的重交沥青，各项指标完全符合标准要求。此外，针入度和软化点的验证值与预报值也比较接近，3开发产品基本性能评价就道路沥青的研制而言，产品的感温性、高温性能、低温性能、抗老化性能是首先应予关注的。对于前三种性能，我们采用交通部公路科学研究所等推荐的方法［1］进行评价。该方法建议在5℃(或30℃)、15℃、25℃下测定沥青的针入度，然后用温度(T)对针入度(P)的对数值进行关联，即LogP=K+AT。式中K为截距，A为斜率，它表征针入度随温度变化的改变程度。求出K、A之后，再用下式计算当量软化点T800和当量脆点T1.2：

T800=(Log800-K)/AT1.2=(Log1.2-K)/A

T800、T1.2分别表征沥青的高、低温性能。不言而喻，T800越高，T1.2越低，则沥青的性能就越好。

我们选取上述几种改性剂与丁脱沥青调合产品(分别见表2、3、4、8)中常用的70#、90#、110#沥青，分别测定它们在5℃、25℃、30℃下的针入度，然后用上述方法进行线性回归，并算出T800、T1.2、P1。其回归情况及计算值如表9所示。

3.1感温性

从对表9各种沥青A值的比较可以看出，对同一牌号的沥青而言，改性剂不同时其值也各不相同。A值排列顺序是(Z+D)＜Z＜G＜F，即改性剂(Z+D)调制沥青的感温性最低、性能最好。对同一改性剂调制的沥青而言，A值随牌号标号的提高而增大，性能逐渐变差。3.2高温性能

从对表9各种沥青T800的比较不难看出，沥青针入度级相同时，其排列顺序是(Z+D)＞Z＞G＞F，即改性剂(Z+D)调制沥青的高温稳定性最好。对于同一改性剂调制的沥青，其T800随牌号标号的提高而降低，高温稳定性逐渐变差。

3.3低温性能

各种沥青T1.2的分析可知，沥青针入度级相同时，其排列顺序是(Z+D)＜Z＜G＜F，即改性剂(Z+D)调制沥青的低温抗裂性最好。而当改性剂相同时，调合沥青T1.2随牌号标号的提高而降低，低温抗裂性逐渐变好。

所有改性剂调制的各牌号的沥青产品，其相关系数R值都很高。因此，以上分析的沥青的感温性、高温性能、低温性能的基本规律应当是可信的。

3.4抗老化性能

众所周知，在沥青的各种老化过程中，以热拌合时的老化最为严重。因此对沥青的抗老化性能国内外普遍用薄膜加热前后沥青性质的变化来评价。本研究以沥青薄膜加热后针入度比，和加热前后15℃延度来评价其抗老化性能。薄膜加热前后调合沥青的性质见表10。

数据表明，对于各种牌号沥青的针入度比，由大到小的顺序大致为：(Z+D)＞Z＞G＞F。对于薄膜加热后15℃延度大小顺序为：G＞Z＞(Z+D)＞F。综合而言，不同改性剂调合的重交沥青抗老化性能的优劣顺序大致为：Z＞(Z+D)＞G＞F。

综上所述，不同的改性剂对调合沥青的使用性能有不同程度的影响。综合比较各种使用性能，改性剂(Z+D)及改性剂Z的影响较佳，其次为改性剂G，改性剂F最差。因此，实际生产时选择前两种改性剂制备重交沥青较适宜。4结论(1)兰炼提供的新疆混合油丁脱沥青，分别与改性剂Z、G、(Z+D)调合，均可制备出符合GB/T15180-94和交通部JTJ052-93指标要求的五个牌号的重交沥青。丁脱沥青与改性剂F调合，可生产符合GB/T15180-94要求的AH-50、AH-70、AH-90三个牌号的重交沥