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南美重油生产供西藏SBR改性沥青技术研究
[2018/8/15]

 

引言

西藏地区有着特殊的自然条件,高海拔、高寒、空气稀薄、氧气含量少、气压低、昼夜温差大、日照时间长、紫外线强烈、气候类型复杂、施工周期短,这些特点给西藏公路的修筑技术和筑路材料的性能提出了特殊要求。对于西藏地区首选的改性沥青筑路材料是SBR改性沥青。SBR改性沥青所用的主要改性剂是丁苯橡胶,英文名SBR,是Styrene(苯乙烯)Butadiene(丁二烯)Rubber(橡胶)首字母的缩写。SBR改性沥青具有两大特点。

其一、具有非常好的低温抗裂性能,原样沥青的延度(5)能够达到100cm,经老化实验后残留物的延度(5)同样能够达到100cm,这是其他沥青所不能达到的。其二、具有较好的粘韧性以及韧性,能够有效应对由于温差较大所造成的沥青收缩裂缝和抵抗车辙问题,是很好的筑路选择材料。SBR改性沥青因其具有良好的路用使用性能,能够适应西藏等条件相对恶劣的地方使用。但并不是简单的用基质沥青添加SBR改性剂就能够生产出合格的SBR改性沥青,对基质沥青的性能、SBR改性剂的适应性以及各项添加剂的比例都有要求。为此,我们有必要对SBR改性沥青做出一系列的分析和研究。

 

一、原料性质分析

南美MR-16BSK属于环烷基原油,是生产道路石油沥青的优质原料,两种原油的性质见表1

 

从表1数据可以看出,MR-16BSK两种原油具有密度大、胶质、沥青质含量高、蜡含量低等特点,是生产基质沥青的优质原料。经MR-16BSK经常减压蒸馏工艺混炼生产即可得到不同牌号的道路沥青产品,流程简单,成本较低,且质量优异。两种原油混炼得到的基质沥青数据见表2

 

二、SBR改性剂的选择

选择不同厂家生产的3SBR改性剂。首先摸拟装置进行小试实验,在完全相同的实验条件下,每次更换1SBR改性剂,分别是GS-BSBR改性剂为第1组,XY-ASBR改性剂为第2组,DS-ASBR改性剂为第3组。然后将3组样品进行检验分析。得到分析结果见表3

 

从表3可以看出,第1组试样得到的分析结果全部合格,且质量数据较交通部JTGF40-2004SBR改性沥青-A产品标准有较高的富余量,推荐选择第一组所用的GS-B型号SBR改性剂进行后续实验和试生产。

三、基质沥青原料的优化

以南美MR-16BSK经蒸馏工艺混炼生产得到的不同牌号的直馏沥青做为基质沥青,将其加热到170度,并添加一定量的橡胶油,随即加入一定比例的GS-BSBR改性剂,剪切速度4000r/min,剪切30分钟,控制温度170度。然后,搅拌发育,搅拌速度300r/min,搅拌1个小时,控温170度。得到的试样分析数据见表4

 

从表4中的数据分析对比可以看出,用MR-16BSK混炼生产得到的90号、110号沥青改性后均能得到合格的SBR改性沥青产品。但用90号沥青作为基质沥青原料,需要添加较高比例的相容剂油,才能满足SBR改性沥青针入度大于100的特殊要求,而用110号沥青作为基质沥青原料,可使相容剂油的添加比例减少到一半。从理论上分析,高针入度的基质沥青残留一部分的高芳香烃组分,能够代替一部分橡胶油。因此,采用较高针入度的基质沥青将促进成本的降低,更具经济性。

四、工业试生产方案

将南美MR-16BSK原油混炼生产的高针入度指标的110号沥青引入反应釜中,分别加入一定量的橡胶油和一定比例的GS-BSBR改性剂,加热至适宜的温度并进行搅拌,通过胶体磨高速剪切,然后用胶体输送泵将其打入成品罐,搅拌发育2个小时,最终得到符合交通部JTGF40-2004标准的SBRII-ASBRII-B等产品。

五、包装储存及运输条件的优化

SBR改性沥青长期高温储存运输,将造成SBR改性沥青质量的严重衰减变质,且因其粘度大,不适合油槽车长距离运输。特别是针对高寒高海拔的西藏地区来讲,特殊的环境会加速沥青的老化。为了解决这一难题,我们考虑到了SBR改性沥青的特殊性能,即在常温储存情况下,SBR改性沥青的性能稳定,产品指标几乎不变,而且能够长期储存。为此,在产品产出后立即采用软包装的形式进行包装储存,降至常温形成固体后,分批次运往西藏。最终满足了从东部生产到西部使用的运输条件。

 

从表5出厂指标和入库指标两组数据来看,经软包装长距离运输后,SBR改性沥青产品的指标变化不大。由此可见,降低SBR改性沥青的储存温度,可以抑制SBR改性沥青的老化或衰减,从而有效确保SBR改性沥青长距离运输后产品质量的合格稳定。

六、结论

1)南美MR-16BSK原油,因蜡含量低、密度大、胶质和沥青质含量较高,通过常减压工艺得到的直馏沥青,能够生产出满足交通部JTGF40-2004SBR改性沥青-A标准要求的SBR改性沥青产品。

2)通过实验室筛选,可以优选出适宜的SBR改性剂。

3)通过提高基质沥青的针入度指标,可以适当降低相容剂油的添加比例,从而降低SBR改性沥青的生产成本。

4)常温软包装的储存运输方式,有效抑制了SBR改性沥青产品的老化和指标衰减问题,确保了长距离运输后SBR改性沥青产品质量的合格稳定。

 (文章来自:《中国石油石化》)

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