脫油瀝青調(diào)合道路瀝青技術(shù)研究

（中石油燃料油有限責(zé)任公司研究院，北京 100195）

1 概述

溶劑脫瀝青技術(shù)在重油輕質(zhì)化領(lǐng)域具有重要的作用，此項技術(shù)可以使渣油中的瀝青質(zhì)、金屬等濃縮于瀝青中，得到脫油瀝青（DOA）及雜質(zhì)含量低、裂化性能好的脫瀝青油（DAO）[1]。DOA 的特點是相對分子質(zhì)量大，稠環(huán)芳烴含量高，主要成分為膠質(zhì)、瀝青質(zhì)，其軟化點高、黏度大、針入度低。我國首套溶劑脫瀝青裝置于1958年建成，經(jīng)過多年的發(fā)展我國對溶劑脫瀝青的研究取得了巨大進(jìn)步，逐步縮短了與國際先進(jìn)水平的差距。2001年，華東理工大學(xué)與中國石油大學(xué)重質(zhì)油加工國家實驗室合作對南陽脫油瀝青進(jìn)行了研究，得到了生產(chǎn)重質(zhì)燃料油的方法[2]。2010年，中國石油大學(xué)胡宏嬌等進(jìn)行了脫油瀝青制備活性炭方法的研究，得到大比表面積的中檔活性炭[3]。2012年，洛陽石化采用熔融造粒技術(shù)生產(chǎn)脫油硬質(zhì)瀝青母粒產(chǎn)品面市，因其抗高溫變形能力較強(qiáng)和抗低溫縮裂性能較好等優(yōu)點獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

溶劑脫瀝青工藝發(fā)展迅速，但由于DOA 的軟化點較高且針入度低，難以直接作為制備道路瀝青或建筑瀝青的生產(chǎn)原料，如作為燃料使用，不僅對環(huán)境造成了污染，且對燃燒裝置也有較高的要求，不是一條合理利用途徑[5]。因此，如何提高脫油瀝青的綜合利用價值已成為我國石化行業(yè)的重要研究課題。

本研究利用DOA 與其他軟組分調(diào)合生產(chǎn)道路瀝青，考察DOA 作為瀝青調(diào)合組分的可行性，探索制備合格的重交道路瀝青產(chǎn)品，為DOA 的利用提供新的思路。

2 試驗部分

2.1 主要原料

調(diào)合瀝青主要原料為DOA、油漿、抽出油、重脫油，主要性能如表1所示。

由表1可以看出DOA 的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量較高，飽和分和芳香分含量較低，不能起到很好的膠溶、分散膠質(zhì)瀝青質(zhì)的作用，而油漿、抽出油、重脫油含有大量的飽和分和芳香分，因此將DOA與其進(jìn)行調(diào)合以改善性質(zhì)。

2.2 DOA 與油漿二元調(diào)合

不同調(diào)合比例下瀝青的物理性能見圖1。

由圖1可知，隨著華北DOA 摻入量增加，瀝青針入度和延度逐漸減小，軟化點和動力黏度逐漸增加。當(dāng)油漿與DOA 的比例為43 ∶57和42 ∶58 時，針入度分別為75 1/10 mm 和64 1/10 mm，軟化點分別為48.9 ℃和50.2 ℃，可制備滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)技術(shù)要求的70#A 級重交道路瀝青。然而通過比較，DOA 摻入比例越大瀝青的延度越差，綜合考慮油漿與DOA 為43 ∶57 時調(diào)合的70#瀝青性質(zhì)最優(yōu)。當(dāng)油漿與DOA 的比例為44 ∶56 時，可制備滿足JTG F40—2004 相關(guān)技術(shù)要求的90#A 級重交道路瀝青。

圖1 不同調(diào)合比例下瀝青的物理性能

2.3 DOA、油漿、抽出油三元調(diào)合

隨著華北DOA 摻量增加，調(diào)合的瀝青性質(zhì)變差，僅采用DOA 調(diào)合出的70#、90#瀝青低溫性能較差，故采用DOA、油漿、抽出油三組分調(diào)合，試驗結(jié)果見表2。

由表2可知，當(dāng)DOA 與油漿、抽出油得比例為56 ∶33 ∶11 時，針入度、軟化點和10 ℃延度分別為70 1/10 mm、48.9 ℃和65 cm，可制備滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相關(guān)技術(shù)要求的70#A 級重交道路瀝青。當(dāng)DOA與油漿、抽出油得比例為51 ∶38 ∶11 時，針入度、軟化點和10 ℃延度分別為85 1/10 mm、46 ℃和＞100 cm，可制備滿足JTG F4—2004 相關(guān)技術(shù)要求的90#A 級重交道路瀝瀝青。且延度較華北DOA 與長慶拔頭油漿調(diào)合時均有明顯改善。

2.4 DOA 與抽出油、重脫油三元調(diào)合

將華北DOA、重脫油、糠醛抽出油按照一定比列混合在165 ℃下攪拌1 h。產(chǎn)品參照現(xiàn)行規(guī)范[6]進(jìn)行性質(zhì)分析（見表3）。

由3 表可知，以華北DOA、重脫油和減三線抽出油為原料，當(dāng)比例分別為63 ∶18 ∶19 和60 ∶20 ∶20 時，可制備滿足JTG F40—2004 相關(guān)技術(shù)要求的70#、90#A 級重交道路瀝青。

2.5 調(diào)合瀝青改性技術(shù)研究

SBS（6302-H）改性瀝青加工工藝分為高速剪切階段與發(fā)育階段。將調(diào)合原料加熱至185 ℃，加入4%SBS（外摻法），使用高速剪切機(jī)剪切40 min，轉(zhuǎn)速4 000 r/min，之后轉(zhuǎn)入普通攪拌器，185 ℃條件下發(fā)育3 h 的方案制備SBS 改性瀝青。改性瀝青條件見表4，改性瀝青性質(zhì)見表5。

表2 DOA、油漿、抽出油調(diào)合70#、90# 瀝青

表3 DOA、重脫油、抽出油調(diào)合70#、90#瀝青

表4 改性瀝青條件

表5 改性瀝青性質(zhì)

以DOA 為原料調(diào)合的70#改性瀝青，符合JTG F40—2004 改性瀝青I-D 要求。

3 結(jié)論

通過對溶劑脫瀝青的開發(fā)與研究，得到以下結(jié)論：

（1）采用DOA 與油漿調(diào)合，當(dāng)比例分別為57 ∶43、56 ∶44 時可制備滿足JTG F40—2004相關(guān)技術(shù)要求的70#、90#A 級重交道路瀝青。

（2）采用DOA、油漿和抽出油調(diào)合，當(dāng)比例分別為56 ∶33 ∶11、51 ∶38 ∶11 時可制備滿足JTG F40—2004 相關(guān)技術(shù)要求的70#、90#A級重交道路瀝青。

（3）采用DOA、重脫油和抽出油調(diào)合，當(dāng)比例分別為63 ∶18 ∶19、60 ∶20 ∶20 時可制備滿足JTG F40—2004 相關(guān)技術(shù)要求的70#、90#A 級重交道路瀝青。