石油沥青产品生产工艺

石油沥青产品按其用途可分为道路石油沥青、建筑防水石油沥青、各种专用石油沥青。目前在炼厂中沥青的生产方法主要有蒸馏工艺、氧化工艺、溶剂脱沥青工艺和调和工艺，同时还有针对生产乳化沥青和改性沥青的乳化工艺和改性工艺。

一、沥青生产工艺

（1）蒸馏工艺

蒸馏工艺是在炼油厂内采用塔式蒸馏法将原油经过加热汽化、冷凝、精馏使之按沸点范围分为汽油、煤油、柴油和蜡油等轻质产品馏分，从分馏塔顶和侧线分别抽出，同时原油中所含高沸点组分浓缩而得到石油沥青。用蒸馏法直接得到的沥青大部分都是用于道路沥青，它是道路沥青生产中加工最简便、生产成本最低的一种方法，沥青总产量的70%~80%都是用蒸馏法生产的。正确选择原油是采用蒸馏法生产优质道路沥青的先决条件。一般而言，环烷基原油和蜡含量低的中间基原油或稠油是生产道路沥青的适合原料，用这类原油生产的道路沥青具有延度高、理想的流变性能、与石料结合能力强、低温时抗变形能力大、路面不易开裂、高温时不易流淌、不易出现拥包和车辙，具有好的抗老化性能等优点；而石蜡基原油和蜡含量较高的中间基原油则不适合用蒸馏法生产道路沥青。

（2）氧化工艺

沥青生产的氧化工艺是在一定温度条件下向软化点低、针入度及温度敏感性大的减压渣油和溶剂脱油沥青或二者的混合物中吹入空气，使其组成发生变化，宏观变现为软化点升高，针入度和温度敏感性变小，以达到沥青的规格指标和使用性能要求。该过程通过改变原料的组成和氧化条件可以生产道路沥青、建筑沥青和其他专用沥青。沥青氧化的影响因素主要是氧化温度、氧化风量和氧化时间。当生产高软化点专用沥青时则采用高的反应温度或延长氧化时间的方法来生产。

对于某些要求要求针入度指数较高或要求弹塑性较大的沥青，则可采用调整原料油中调和组分的比例或催化氧化的方法来生产。

氧化沥青工艺流程如图

塔式氧化沥青装置的工艺流程

（3）溶剂脱沥青工艺

溶剂脱沥青是利用轻烃对渣油中各组分的不同溶解能力将渣油分离，得到不含沥青质的脱沥青质和沥青质的脱油沥青。溶剂脱沥青是调节渣油组成的有效手段，它在道路沥青生产中，尤其是从不能通过蒸馏生产合格道路沥青的原油中生产合格道路沥青具有重要作用。研究表明，大部分原油通过溶剂脱沥青都可以生产合格道路沥青，并且该工艺的脱蜡效果也很明显。溶剂脱沥青的原理是利用非极性的低分子烷烃溶剂对于渣油中各个组分的溶解度不同，从渣油中分离出富含饱和烃和芳烃的脱沥青油，同时得到含胶质和沥青质的浓缩物。中国目前使用的溶剂主要是丙烷、丁烷，也有少数用戊烷的。溶剂脱沥青装置用于制取润滑油料时，多以丙烷为溶剂，同时得到抽于沥青。用于生产催化裂化或加氢裂化原料时，以丁烷或戊烷为溶剂，既可提高抽出油收率，也相应提高了沥青的软化点。

下图是以丙烷为溶剂的脱沥青基本流程

（4）调合工艺

调合法生产沥青是指按沥青质量或胶体结构的要求调整构成沥青组分之间的比例，得到能够满足使用要求的产品。使用的原料组分既可以是采用同一种原油而由不同加工方法所得的中间产品，也可以是不同原油加工所得的中间产品，因而使生产受油源约束的程度降低，扩大了原料来源，增加了生产灵活性，更有利于提高沥青的质量。

当两种沥青调和时，对于同一油源的沥青，调合沥青的针入度对数是调合比与组分的针入度对数的线性函数，计算公式如下：

B A a P lg a 1lg lg ）—（+=

式中 P —调合沥青的针入度，1／10毫米；

A,B —分别为软硬沥青组分的针入度，1／10毫米；

a —调合比，为表述不合理组分在调合沥青中的质量分数，%。

对于同基属的不同原油采用相同或近似生产方法得到的两种沥青，经调合得到的沥青的针入度可按下式计算：

])1([94.0B a aA P -+=

调合均匀并且调合配比精确是保证调合沥青质量的关键。最简单的办法

是罐式调合，如下图，另一种方法是在线调合，也可以将此两种方案结合使用。

罐式调合流程示意图

1— 离心泵；2—调合罐；3—电动往复泵

（5）乳化工艺

乳化沥青是将沥青热融，经过机械剪切作用，以细小的微粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，由于乳化剂能定向吸附于沥青微粒表面，因而降低了水与沥青的界面张力，所以沥青微粒能在水中形成稳定的分散体系，形成水包油状乳液。使用乳化沥青时可以冷施工，节约能源，还可扩大施工范围，并且环保，改善施工条件，还可延长施工季节。沥青的乳化剂是一种表面活性剂，分子结构中含有亲油基团，在水中离解时会产生带正电或负电的粒子，或同时含有正负电荷的粒子。一般根据乳化剂离子类型将其分为阳离子、阴离子、两性离子和非离子乳化剂四类。

（6）、改性沥青

改性沥青是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成的沥青结合料。而改性剂则是指在沥青或沥青混

合料中加入的天然或人工的有机或无机材料，它应可熔融、分散在沥青中，，能够改善或提高沥青路面材料性能，与沥青发生反应或裹复在集料表面上。改性沥青从开始使用到如今发生了惊人的变化，由于现代道路交通流量的迅猛增长，货车的轴载大大增加和交通渠化行驶等因素影响，要求沥青路面的高温抗车辙能力、低温抗裂能力、抗水损害能力进一步加强，因此，对沥青路面材料沥青的性能提出更高的要求。目前，改性沥青还在不停地进化着，对以后土木发展有着极为重要的作用。

二、沥青生产工艺的选择

根据原油类型和不同过程的加工能力，可选择合适的沥青生产工艺。直馏工艺生产沥青是最直接和最普通的工艺，一般经常将两种或两种以上的原油混合加工，但也可以分别加工，以得到低粘度渣油和高粘度渣油，然后以适的比例调合得到符合规范要求的沥青产品。另外，低粘度渣油可以与硬沥青或氧化沥青调合。而炼油厂选择沥青生产工艺时主要取决于原油的性质和所要生产的沥青的性质。软沥青和硬沥青还可以在中转站调合，以生产符合规范要求的产品。

对于改性沥青的生产而言，由于其影响因素较多，所以一般根据市场需要在工厂内用专用设备专门制作，然后运输到现场使用；也可以将改性沥青设备安装到现场，制作时与用户可随时取得联系，边制作边使用，而且可防止改性沥青的离析，使改性沥青的质量有保证。