石油瀝青

石油瀝青

英文名: Petroleum asphalt 石油瀝青是原油加工過程的一種產品,在常溫下是黑色或黑褐色的粘稠的液體、半固體或固體,主要含有可溶于三氯乙烯的烴類及非烴類衍生物,其性質和組成隨原油來源和生產方法的不同而變化。

  • 中文名稱
    石油瀝青
  • 外文名稱
    petroleum asphalt
  • 主編
    張萬選、張厚福
  • 出自
    北京
  • 性質
    粘稠的液體、半固體或固體

組成

因為瀝青的化學組成復雜,對組成進行分析很困難,且其化學組成也不能反映出瀝青性質的差異,所以一般不作瀝青的化學分析。通常從使用角度出發,將瀝青中按化學成分和物理力學性質相近的成分劃分為若幹個組,這些組就稱為"組分"。石油瀝青的組分及其主要物性如下:油分、樹脂、地瀝青質

油分

油分為淡黃色至紅褐色的油狀液體,其分子量為100~500,密度為0.71~1.00g/cm^3,能溶于大多數有機溶劑,但不溶于酒精。在石油瀝青中,油分的含量為40%~60%。油分賦予瀝青以流動性。

樹脂

樹脂又稱脂膠,為黃色至黑褐色半固體粘稠物質,分子量600~1000,密度為1.0~1.1g/cm^3。瀝青脂膠中絕大部分屬于中性樹脂。中性樹脂能溶于三氯甲烷、汽油和有機溶劑,但在酒精和丙酮中難溶解或溶解度很低。中性樹脂含量增加,石油瀝青的 延度和粘結力等性能愈好。在石油瀝青中,樹脂的含量為15%~30%,它使石油瀝青具有良好的塑性和粘結性。

地瀝青質

地瀝青質為深褐色至黑色固態無定性的超細顆粒固體粉末,分子量為2000~6000,密度大于1.0g/cm^3,不溶于汽油,但能溶于二硫化碳和四氯化碳中。地瀝青質是決定石油瀝青溫度敏感性和黏性的重要組分。瀝青中地瀝青質含量在10%~30%之間,其含量愈多,則軟化點愈高,黏性越大,也愈硬脆。

石油瀝青中還含2%~3%的瀝青碳和似碳物(黑色固體粉末),是石油瀝青中分子量最大的,它會降低石油瀝青的粘結力。石油瀝青中還含有蠟,它會降低石油瀝青的粘結性和塑性。同時對溫度特別敏感(即溫度穩定性差)。

產品性能

石油瀝青原油蒸餾後的殘渣。根據提煉程度的不同,在常溫下成液體、半固體或固體。石油瀝青色黑而有光澤,具有較高的感溫性。

對石油瀝青可以按以下體系加以分類:

按生產方法分為:直餾瀝青溶劑脫油瀝青、氧化瀝青、調合瀝青、乳化瀝青改性瀝青等;

按面板形態分為:液體瀝青固體瀝青、稀釋液、乳化液、改性體等;

按用途分為:道路瀝青、建築瀝青、防水防潮瀝青、以用途或功能命名的各種專用瀝青等。

生產方法

蒸餾法

是將原油經常壓蒸餾分出汽油、煤油、柴油等輕質餾分,再經減壓蒸餾(殘壓10~100mmHg)分出減壓餾分油,餘下的殘渣符合道路瀝青規格時就可以直接生產出瀝青產品,所得瀝青也稱直餾瀝青,是生產道路瀝青的主要方法。

溶劑沉淀

非極性的低分子烷烴溶劑對減壓渣油中的各組分具有不同的溶解度,利用溶解度的差異可以實現組分分離,因而可以從減壓渣油中除去對瀝青性質不利的組分,生產出符合規格要求的瀝青產品,這就是溶劑沉淀法。

氧化法

是在一定範圍的高溫下向減壓渣油或脫油瀝青吹入空氣,使其組成和性能發生變化,所得的產品稱為氧化瀝青。減壓渣油在高溫和吹空氣的作用下會產生汽化蒸發,同時會發生脫氫、氧化、聚合縮合等一系列反應。這是一個多組分相互影響的十分復雜的綜合反應過程,而不僅僅是發生氧化反應,但習慣上稱為氧化法和氧化瀝青,也有稱為空氣吹製法和空氣吹製瀝青。

調合法

調合法生產瀝青最初指由同一原油構成瀝青的4組分按質量要求所需的比例重新調合,所得的產品稱為合成瀝青或重構瀝青。隨著工藝技術的發展,調合組分的來源得到擴大。例如可以從同一原油或不同原油的一、二次加工的殘渣或組分以及各種工業廢油等作為調合組分,這就降低了瀝青生產中對油源選擇的依賴性。隨著適宜製造瀝青的原油日益短缺,調合法顯示出的彈性和經濟性正在日益受到重視和普遍套用。

乳化法

瀝青和水的表面張力差別很大,在常溫或高溫下都不會互相混溶。但是當瀝青經高速離心、剪下、從擊等機械作用,使其成為粒徑0.1~5μm的微粒,並分散到含有表面活性劑(乳化劑--穩定劑)的水介質中,由于乳化劑能定向吸附在瀝青微粒表面,因而降低了水與瀝青的介面張力,使瀝青微粒能在水中形成穩定的分散體系,這就是水包油的乳狀液。這種分散體系呈茶褐色,瀝青為分散相,水為連續相,常溫下具有良好流動性。從某種意義上說乳化瀝青是用水來"稀釋"瀝青,因而改善了瀝青的流動性。

改性瀝青

現代公路和道路發生許多變化:交通流量和行駛頻度急劇成長,貨運車的軸重不斷增加,普遍實行分車道單向行駛,要求進一步提高路面抗流動性,即高溫下抗車轍的能力;提高柔性和彈性,即低溫下抗開裂的能力;提高耐磨耗能力和延長使用壽命。現代建築物普遍採用大跨度預應力屋面板,要求屋面防水材料適應大位移,更耐受嚴酷的高低溫氣候條件,耐久性更好,有自粘性,方便施工,減少維修工作量。使用環境發生的這些變化對石油瀝青的性能提出了嚴峻的挑戰。對石油瀝青改性,使其適應上述苛刻使用要求,引起了人們的重視。經過數十年研究開發,已出現品種繁多的改性道路瀝青、防水卷材和塗料,表現出一定的工程實用效果。但鑒于改性後的材料價格通常比普通石油瀝青高2~7倍,使用者對材料工程性能尚未能充分把握,改性瀝青產量成長緩慢。目前改性道路瀝青主要用于機場跑道、防水橋面、停車場、運動場、重交通路面、交叉路口和路面轉彎處等特殊場合的鋪裝套用。近來歐洲改性瀝青套用到公路網的養護和補強,較大地推動了改性道路瀝青的普遍套用。改性瀝青防水卷材塗料主要用于高檔建築物的防水工程。隨著科學技術進步和經濟建設事業的發展,將進一步推動改性瀝青的品種開發和生產技術的發展。改性瀝青的品種和製備技術取決于改性劑的類型、加入量和基質瀝青(即原料瀝青)的組成和性質。由于改性劑品種繁多,形態各異,為了使其與石油瀝青形成均勻的可供工程實用的材料,多年來評價了各種類型改性劑,並開發出相應的配方和製備方法,但多數已工程實用的改性瀝青屬于專利技術和專利產品。

主要用途

主要用途是作為基礎建設材料、原料和燃料,套用範圍如交通運輸(道路、鐵路、航空等)、建築業、農業、水利工程、工業(採掘業、製造業)、民用等各部門。

包裝貯存

瀝青在生產和使用過程中可能需要在貯罐內保溫貯存,如果處理適當,瀝青可以重復加熱即可在較高溫度保持相當長的時間而不會使其性能受到嚴重損害。但是如果接觸氧、光和過熱就會引起瀝青的硬化,最顯著的標志是瀝青的軟化點上升,針入度下降,延度變差,使瀝青的使用性能受到損失。

技術性質

黏滯性

石油瀝青的粘滯性又稱黏性或黏度,它是反映瀝青材料內部阻礙其相對流動的一種特徵。是瀝青材料軟硬、稀稠程度的反映。

對黏稠(半固體或固體)的石油瀝青用針入度表示,對液體石油瀝青則用黏滯度表示。

塑性

塑性指石油瀝青在外力作用下產生變形而不破壞,除去外力後,仍能保持變形後的形狀的性質。瀝青之所以能配製成性能良好的柔性防水材料,很大程度上決定于瀝青的塑性。瀝青的塑性對沖擊振動荷載有一定的吸收能力,並能減少摩擦時的噪聲,故瀝青是一種優良的道路路面材料。

石油瀝青的塑性用延度表示。

溫度敏感

溫度敏感性(感溫性)指石油瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

溫度敏感性以軟化點指標表示。由于瀝青材料從固態至液態有一定的變態間隔,故規定以其中某一狀態作為從固態轉變到黏流態的起點,相應的溫度則稱為瀝青的軟化點

大氣穩定

大氣穩定性指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等大氣因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能,也是瀝青材料的耐久性。大氣穩定性即為瀝青抵抗老化的性能。

石油瀝青的大氣穩定性一加熱蒸發損失百分率和加熱前後針入度比來評定。

彩色瀝青

石油基彩色瀝青系列,具有色彩鮮艷細膩,粘附性能優異,回彈性能優異,回彈性能好等特點,可以滿足不同氣候條件下對彩色瀝青鋪面的技術要求。因其豐富的色彩選擇,優良的理化及路用性能,可廣泛套用于公園、廣場、操場和景觀區等場所,用于美化環境,盡顯自然情趣;亦可用于十字路口、人行橫道及事故多發地段,方便運行管理,維護交通安全,具有美觀和實用的雙重功效。

其產品性能與特點:其有很好的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗水害及耐久性,粘附性優異、彈性恢復率高。並具有優越的性能價格比,色彩鮮艷、耐用、易修、健康。

使用方法:拌和溫度一般不超過180℃,選用和石油基彩色瀝青顏色相近或淺色的拌合石料,拌合時攤鋪設備要求清潔幹凈,其它施工方法與重交通道路瀝青的條件相同。

發展現狀

2008年中國石化行業經濟運行呈現先高後低的態勢:前8個月經濟運行保持兩位數成長,9月開始,受金融危機的影響,增速大幅下滑,11月份成長接近零點,12月份出現了多年罕見的負成長,全行業景氣周期由10年來的高成長轉為下行通道。

2009年,國內外石化市場不確定因素增多。全球金融危機從虛擬經濟向實體經濟、從發達國家向新興經濟體和開發中國家蔓延,波及範圍之廣、影響程度之深、擴散速度之快超出人們預料,對中國經濟影響在2009年將進一步顯現。但是國家實施的促進消費等一系列拉動內需政策,為石油化工行業提供了新的發展空間。特別是國家支持支柱產業的振興規劃,減輕企業稅費負擔,啓動一批技術改造項目,保護骨幹企業、重要產品和生產能力,石油、煤炭、鋼鐵等基礎原材料價格的下降,為降低煉油成本和項目建設成本,提高盈利空間,為石化行業應對挑戰又提供了強有力支撐和有利機遇。

歷史經驗表明,每次危機過後,都會出現大的利益調整,大的格局變動。而每一次大的外部沖擊,都會演化為中國經濟邁上新台階的促動力。預計,未來3-5年,中國石化行業將迎來新一輪的大發展。未來時期內,石化產業成長速度將與國民經濟整體發展速度相協調,增加值年均成長15%左右,到2011年增加值達到1.75萬億元,產業結構和布局調整基本達成,工業增加值增速達到20%,石化行業將進入新一輪產業發展周期。

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