炼油厂油浆生产沥青再生剂技术

炼油厂油浆生产沥青再生剂技术

摘要：催化油浆经拔头装置生产得到拔头油浆，由于其富含芳香分而贫饱和分，可开发生产沥青再生剂。沥青再生剂能用于废旧沥青混合料的热拌再生利用、沥青路面的预防性养护等，与氧化沥青一起调合后也能用于防水卷材生产。

关键词：拔头油浆；沥青再生剂；调合；应用

沥青柔性路面在长期交通荷载和自然因素作用下发生多种物理和化学变化，导致了路面的损坏，如龟裂、松散、车辙等。在维护或翻修过程中产生了大量的沥青刨除料，沥青刨除料处置不当会带来环境污染问题。沥青路面热拌再生利用技术是将沥青刨除料和再生剂、新沥青、新集料适当配合，拌合成品质优良的再生沥青混合料，铺筑成再生沥青路面【1】。其中沥青再生剂的研制是沥青路面热拌再生利用技术的核心技术之一。目前，沥青再生剂的研究较多，如使用芳烃油和树脂混合作为再生剂、废机油处理后作为再生剂、渣油和焦化蜡油制备再生剂等。但是，使用催化油浆制备再生剂尚未见报道。中石化长岭分公司每年外甩大量的催化油浆，作为燃料油直接销售不利于环保要求，经济效益低。由于催化油浆中含有大量的稠环芳烃，可尝试研究制备沥青再生剂，以扩展催化油浆利用途径。

1 沥青再生剂的技术要求

沥青再生剂是添加到老化沥青中，改善其性能，需具备以下功能：（1）调节老化沥青的表1 热拌用沥青再生剂的技术要求（NB/SH/T 0819-2010）指标名称RA1 RA5 RA25 RA75 RA250 RA500 试验方法

60℃运动粘度/（mm2/s）50-175

176-

900

901-

4500

4501-

12500

12501-

37500

37501-

60000

SH/T 0654

闪点（开口）/ ℃≥220 ≥220 ≥220 ≥220 ≥220 ≥220 GB/T 267 饱和分/% ≤30 ≤30 ≤30 ≤30 ≤30 ≤30 SH/T 0509 25℃密度/（g/cm3）实测GB/T 8928 外观表观均匀、无分层现象观察

薄膜烘箱（TFOT）试验

粘度比≤3 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 ≤3 SH/T 0654 质量变化（％）≤3 ≤4 ≤4 ≤3 ≤3 ≤3 GB/T 5304

组分，使沥青四组分合理匹配；（2）降低老化沥青的粘度，提高其低温性能；（3）能与老化沥青充分互溶，稳定不分层。目前，国内热拌用沥青再生剂的技术要求（NB/SH/T 0819-2010）,见表1。

从表1中可知，国内沥青再生剂按照粘度的范围分为6个等级，分别对再生剂的运动粘度、闪点、饱和分含量、抗老化性能提出了要求。这些指标要求主要是基于以下几个方面考量【2】：

（1）富含芳香分而贫饱和分——再生剂应具有足够溶解和分散沥青质的能力。芳香分对沥青质有较好的溶解和分散的能力。而饱和分则相反，是沥青质的促凝剂。因此，油浆性质要富含芳香分而贫饱和分。

（2）适当的粘度——再生剂必须具有很强的渗透、亲和能力。实际工程中，一般都是将再生剂喷洒到旧沥青混合料中，使之渗透，与旧沥青融合。

（3）有一定的耐热性和耐候性——再生剂本身的抗老化能力对再生沥青的抗老化能力影响很大，要求再生剂具有良好的抗老化能力，采用薄膜烘箱试验前后的粘度比和质量损失率来衡量。因为同沥青材料一样，再生剂也要经过拌和过程的短期老化以及使用过程的长期老化。

（4）施工安全性——从施工安全的角度考虑，再生剂应具有较高的闪点和燃点。在施工喷洒和加热拌和过程中，不能产生闪火或烟雾现象。

2 实验部分

2.1原料

原料主要有拔头油浆、70A沥青、氧化沥青。拔头油浆为长岭3#催化油浆经过拔头装置生产，为沥青再生剂的主要调合组分，其性质见表2。70A沥青用于调合再生剂粘度、改善再生剂性能，也作为再生沥青的性质对比。氧化沥青作为模拟再生的老化沥青，性质见表3。

表2 拔头油浆的性质

项目指标检测结果

60℃运动粘度 /（mm2/s）509

闪点（开口）/ ℃210

灰分，% 0.258

残炭，% 19.2

饱和分/% 6.2

芳香分/% 73

胶质/% 14

沥青质/% 4.1

项目指标70A 氧化沥青

针入度，1/10mm 75 23

软化点，℃46.5 60.5

15℃延度/cm ＞150 --

60℃动力粘度 /（Pa.s）204 1467

针入度比/% 67 --

质量损失，% -0.05 --

2.2 样品制备

调合法是指按沥青质量或胶体结构的要求来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【3】。实验采用调合法制备沥青再生剂和再生沥青样品。沥青再生剂的制备如图1所示：将拔头油浆和70A沥青分别加热融化，按一定的质量比例混合，在一定温度条件下搅拌一定时间，确保样品均匀后得到沥青再生剂，并检测分析。再生沥青的制备如图2所示：将沥青再生剂和氧化沥青分别加热融化，按一定的质量比例混合，在一定温度条件下搅拌一定时间，确保样品均匀后得到再生沥青，并检测分析。

2.3 结果与讨论

2.3.1沥青再生剂RA25的调合

拔头油浆与70A沥青按一定比例（70A加入质量分数依次为5%、10%、20%、30%、40%）

混合搅拌，确保均匀后检测混合物的60℃运动粘度，结果见表4。

表4 60℃运动粘度随70A沥青掺量的变化

样品编号R-1 R-2 R-3 R-4 R-5 ω（拔头油浆）/%95 90 80 70 60 ω（70A）/% 5 10 20 30 40 60℃运动粘度 /（mm2/s）687 1100 4609 15897 45684

将表4中运动粘度数据对应表1中的沥青再生剂技术标准可知，R-1在RA5的运动粘度范围内，R-2符合RA25的标准，R-3符合RA75的标准，R-4符合RA250的标准，R-5符合RA500的标准。根据表4中的运动粘度与70A比例的数据，可得到运动粘度的对数随70A掺量的线性关系（见图3），采用内插法，可以得到符合RA25标准的沥青再生剂中70A的掺量范围。

图3 再生剂运动粘度与70A沥青的比例关系曲线

由图3曲线可知，RA25标准的运动粘度范围为901-4500 mm2/s，对应70A掺量范围为7.2%-20.3%。为了制备出RA25，将拔头油浆与70A沥青按一定比例（70A加入质量分数依次为A、B、C、D、E）混合搅拌，确保均匀后检测性质，结果见表5。

表5 RA25的调合实验情况

样品编号R-6 R-7 R-8 R-9 R-3 ω（拔头油浆）/%100-1 100-B 100-C 100-D 100-E ω（70A）/% A B C D E 60℃运动粘度 /（mm2/s）981 1453 2127 3085 4609