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1、硬质沥青的生产技术,2007年2月7日,汇 报 提 纲,炼油行业的基本概念 沥青的生产工艺 本研究内容和研究目标 沥青产品评价体系和评价方法 国内外沥青标准 硬沥青性质分析 下步工作和建议,石油沥青(asphalt) 焦油沥青（tar) 热解沥青(pitch) 天然沥青(natural bitumen),按来源 沥 青,基本概念,基本概念,按用途 沥青,道路沥青 建筑沥青 特种沥青,重交通道路沥青GB/T15180 道路沥青SH0522,GB494,防水防潮沥青 防腐沥青 电缆沥青 ,基本概念,按生产工艺 沥 青,直馏沥青 氧化沥青 调和沥青 改性沥青 乳化沥青,以原油为主要原料，根据产品用途
2、和原油的性质特点，经蒸馏、氧化、调和、改性等工艺过程，得到的符合一定技术规范的产品,道路沥青的来源,直馏沥青的生产原理和控制,氧化沥青的基本原理,氧化沥青的质量控制,调和沥青的基本原理,调和沥青的质量控制,软沥青和硬沥青的调和,直馏沥青和氧化沥青的调和,中海直馏沥青生产工艺流程,中海氧化道路沥青生产工艺流程,中海聚合物改性道路沥青生产工艺流程,典型产品结构之一： 代表原料：SZ36-1 0R CFD,典型产品结构之二： 代表原料：QHD OR PL19-3,沥青的生产,选择适宜的原油 是生产优质道路沥青最经济的手段 我国道路沥青产品标准的进步， 主要归功于稠油资源的开发,我国道路沥青产品标准沿
3、革,我国不同时期的代表性沥青,渣油 胜利100号(1978)（直馏） 单家寺稠油沥青(1986)（直馏） 克拉玛依沥青(七、五）（溶剂脱沥青-调和） 辽河沥青（八、五）（氧化） 中海沥青（九、五）（直馏，氧化） 奥里油生产的沥青（九、五）（直馏） 进口原油生产的沥青（九、五）（直馏）,SYB 1661-1977道路沥青质量指标,中轻道路用沥青现行标准,GB/T15180-1994 高等级道路沥青质量指标,GB/T15180-2000 高等级道路沥青质量指标,研究内容和研究目标,硬质沥青的生产与评价 以渤海重质原油为原料，分别采用直馏、氧化、调和三种工艺制备针入度为2535的沥青样品。 调查欧洲
4、和澳大利亚同类沥青的技术要求，按照欧洲、澳大利亚、美国的分级体系对沥青进行全面的评价。 提出硬沥青技术经济分析报告，选择能够覆盖三个国家标准两种沥青用于继续研究。 硬质沥青储运技术研究 对以上研究得到的技术可靠、性能合格、性价比好的两种沥青进行粘 度温度关系的测定 沥青使用过程中老化规律的研究 根据沥青的粘温性质，考察沥青在高温储存和运输过程中沥青性质的 变化规律，提出能够满足储运过程沥青变化程度的储运方法。,实施步骤和应获得的成果,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合工艺，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。根据原油的性质和产品质量的
5、要求，可以选择某种工艺或者几种工艺的组合进行生产。,石油沥青主要生产工艺,中海AH-50持续改进,沥青评价体系 和评价方法,一、石油沥青评价体系 目前，世界各国对道路石油沥青产品牌 号的划分主要有三种方法，即按针入度 分级、粘度分级和PG性能分级。 针入度分级体系中，沥青针入度试验是 测定沥青稠度的标准方法。 粘度分级体系是根据沥青或薄膜烘箱后 的沥青在60时的粘度值确定沥青的使 用环境和使用条件的。 PG分级体系的是美国联邦公路局历经5 年的研究所进行的美国战略公路计划 （简称SHRP）中有关沥青分级体系的研 究成果。,二、石油沥青评价方法,在习惯上，人们把长期延续的针入度分级和粘度分级的产
6、品标准体系中所涉及 的分析方法称为传统评价方法或常规分析方法，而把近期开发的性能分级标准 体系SUPERPAVE中所涉及的分析方法称为SHRP方法。,（一）常规评价方法,分级指标：针入度和60粘度,高温稳定性指标：软化点、60粘度,低温抗裂性能指标：延度、脆点,耐老化性能指标：沥青薄膜试验（TFOT）或旋转薄膜试 验（RTFOT）前后沥青常规性质的变化,施工及安全指标：135的粘度和闪点,综合指标：蜡含量、组分、密度、溶解度、灰分和针入度指数等,改性沥青特殊指标：弹性恢复、离析、粘韧性等,Superpave性能分级,（二）SHRP评价方法,高温指标,动态剪切流变仪对原样沥青及薄膜加热后残留沥青
7、试样分别进行两次动态剪切试验， 以G*/sin作为指标，试样在高温设计温度下进行，剪切频率为10rad/s，必须满足： 原样沥青的G*/sin不得小于1.0kPa； RTFOT后残留沥青的G*/sin不得小于2.2kPa,低温指标,弯曲梁流变仪(BBR)对经RTFOT及PAV试验的残留沥青进行低温弯曲试验，测定低温弯曲蠕变 劲度模量S和蠕变曲线斜率m为指标，要求劲度不大于300MPa，m不小于0.3。如果BBR劲度值 在300600MPa内，同时m值满足要求，则需要进行直接拉伸试验（DTT），测量沥青的得拉 伸应变，要求不小于1。,抗疲劳指标,采用动态剪切流变仪对RTFOT/PAV残留沥青测定
8、，要求G*sin不大于5000kPa。,抗老化指标,采用旋转薄膜烘箱试验后沥青的质量损失指标反映抗短期老化能力，要求不超过1；抗长期 老化性能是利用旋转薄膜烘箱和压力老化（PAV）后的残留沥青的物理老化指数h进行表征。,式中1、24表示沥青在试验温度下在压力老化罐中存放的时间， S为蠕变60s时的进度，m为60s加载时间的蠕变曲线斜率。,国内外道路沥青标准,GB/T15180-2000 高等级道路沥青质量指标,欧洲标准化委员会标准CEN,英国沥青标准BS,中海沥青产品性质,中海油气开发利用公司以渤海重质原油为原料，分别采用直馏、 氧化、调和三种工艺，通过不断摸索和优化工艺，分别制备了 三种25
9、针入度范围在2535的硬质沥青样品。并广泛调查欧 洲、北美、澳大利亚同类产品的技术要求，分别按照欧洲、北 美、澳大利亚等有代表性的国家的标准对三种沥青进行了全面 的评价和对比，同我国交通部的道路沥青施工规范进行了比较。,通过对比发现，中海沥青的产品性能指标同国外的沥青标准相比，基本能够覆盖欧洲（CEN）、 美国（AASHTO、PG）、澳大利亚和英国（BS）等同级别的硬质沥青标准，除个别样品的60粘 度略高于美国AASHTO和澳大利亚标准外，其他性能指标均在国外标准的范围内，部分指标还要 优于国外标准。说明中海沥青产品已满足至少覆盖三个国家和地区硬质沥青标准的目标，达到 了科研合同中对硬质沥青质
10、量的要求。,硬质沥青高低温性能难以兼备 中海沥青同交通部道路沥青标准相比较时，当硬质沥青的软化点和粘度等高温性能满足要求时， 沥青产品10和15的延度数值较低。 开发硬质沥青是为了提高路面抗车辙能力，提高路面寿命与减薄路面厚度，补强路面结构。硬 质沥青对高温性能的要求是主要的，沥青应具备高粘度，高抗剪切性能，这就必然会使低温性能 受到一些影响。 鉴于AH-30沥青国内外都没有大规模的生产应用和深入研究过，所能借鉴的经验有限，根据沥青 生产经验，考虑其应用地区并不涉及高寒区，并不主张过度强调低温延度对硬质沥青产品性能的 限制，可根据试验路段的使用情况进一步考察低温延度对沥青应用的影响。 筛选生产
11、工艺 对三种工艺生产的沥青样品分析和工艺对比可以得出，调和工艺的硬质沥青高温性能略差，软化 点较低，针入度较高，因此推荐使用直馏和氧化工艺，并优先考虑氧化工艺。氧化工艺的沥青高温 性能好，粘度高，针入度和延度指标要优于直馏工艺，而且工艺参数调整容易，生产灵活。,与Australian 沥青标准比较,与AASHTO针入度级沥青比较,与国外相关标准比较,与AASHTO粘度级沥青（基于原状沥青分级）比较,与AASHTO粘度级沥青（基于老化后的沥青分级）比较,与CEN针入度沥青标准比较,与PG分级比较,与PG分级比较,沥青的粘-温性质,针入度34,对课题组工作的建议,建议课题组将AH-30沥青更名为“重载交通路面专用沥青”，参考有实践经验的沥青标准提出专用沥青的“暂行标准”。建议参照澳大利亚的标准或欧盟标准的框架。 根据推荐的暂行标准，制备批量样品，进行配合比设计和混合料评价。确定沥青标准能否符合混合料性能要求。 按照暂行标准生产试验路所需要的沥青，按照路面设计铺筑试验路。 总结混合料性能和试验路情况，验证暂行标准的正确性，完善标准体系，提出专用沥青技术要求 。,实施步骤,专用沥青标准 混合料配合比设计 施工指南,
