从年我国在公路建设中开始大量使用SBS改性沥青,目前每年全国的SBS改性沥青用量在-万吨。不同的企业生产改性沥青的方法都不一样,生产改性沥青最大的问题是配方的制定,工艺的选择,以及生产温度高,能耗大,有的企业可以很好地控制生产成本,而有的企业生产成本居高不下。目前改性沥青的成本几乎是透明的,业主就能够算出改性沥青的原料成本和加工成本,企业投标价格过高肯定不能中标,所以有效降低改性沥青的生产成本对企业的生产和盈利是非常重要的。
以下从生产温度、工艺选择、原材料选择、使用助剂等几个方面论述改性沥青生产成本的控制。
一、生产温度控制
如果采用大罐贮存基质沥青,不可能把大罐所有基质沥青都加热到生产温度,因此要设置高温罐,根据生产量按需加温。从多年的生产统计及经验看,对于常用的基质沥青和SBS,首先将基质沥青加温至℃,然后投入SBS较为合适;温度过高,可加速SBS溶胀,但沥青老化及破坏SBS性能非常厉害,而且影响改性沥青性能;基质沥青温度过低,表面上节约燃料成本,防止沥青老化,但温度过低溶胀SBS的时间加长;以基质沥青℃为例,SBS的溶胀时间为℃时的3倍,同样会造成燃料浪费和沥青老化。所以生产温度的控制是非常重要的。
在合同中约定产品发货温度同样非常重要,发货温度直接影响生产温度。如果发货温度能降低15℃,至少节约燃料费5元/吨以上,对于年生产5万吨的企业来说可节约25万元。
生产改性沥青大多采用导热油炉加热,燃料有柴油、重油或煤,柴油或重油热值大约为Kcal/kg,而煤的热值大约为Kcal/kg,3吨煤的热值与1吨柴油的热值相当,而3吨煤的价格仅为1吨柴油的1/2,因此在环保允许的情况下首选煤作燃料,其次选重油,最后选柴油。
二、生产工艺控制
1、助溶剂添加时机
改性沥青助溶剂对SBS的溶胀起到很重要的作用,合理的生产工艺可有效提高生产能力,降低能耗。如果需要添加助溶剂,应在加SBS前先把助溶剂与沥青混合,有利于SBS与助溶剂互溶,促进SBS更好的溶胀,提高产品质量,同时缩短生产时间。
2、高浓度剪切加稀释生产工艺
该工艺的前提是胶体磨具备高浓度SBS的生产能力。假设改性沥青SBS含量为5%,常规生产方法是把基质沥青加热至℃,然后加入SBS,待SBS完全溶胀后,等待半成品改性沥青降温至℃左右添加稳定剂,但保温罐的沥青降温速度非常缓慢,需要相当长的时间,占用成品罐,影响装置产量。如果采用高浓度过磨方法,只需将80%的基质沥青加温至℃,另外20%的基质沥青控制在℃左右,过磨时SBS含量可达到6.25%或更高,最后再混入20%的低温沥青,混合后的沥青温度为:(×80+×20)÷=℃,既符合稳定剂的添加温度,又降低能耗,提高生产效率。
3、换热器加热工艺
大多数企业生产改性沥青时是将基质沥青在一个或两个高温罐中集中加热至生产温度,然后进行生产;该工艺加热时间长,浪费时间,另外高温沥青散热快,加大燃料浪费;如果有其他原因导致不能生产,会增加基质沥青老化,能源浪费更大。
换热器在石油炼制过程中大量使用,可以将原料换热至需要的任何温度,而且原料在1min左右即可达到生产温度。采用换热器加热生产工艺可以避免传统改性沥青生产工艺的缺点,同时提高生产效率。该工艺生产改性沥青,只需将基质沥青保持在℃左右,接到生产通知后,2h内即可开始生产,同时可以兼具高浓度剪切加稀释生产工艺,是目前最先进的生产工艺。
三、选择合适的基质沥青和改性剂
首先基质沥青指标好,不代表生产的改性沥青指标就好。例如:克石化的重交沥青比其他任何品牌的重交沥青性能都好,但是使用克石化重交沥青生产的改性沥青性能很差,非常容易离析,所以好的重交沥青不一定适合生产改性沥青。基质沥青与SBS的相容性好才能生产出品质优良的改性沥青。
基质沥青的四组分比例对生产改性沥青影响很大,所以选择四组分比例合适的基质沥青生产改性沥青很关键。如果要求改性沥青产品高温性能较好,可选四组分中沥青质及饱合分含量稍高的基质沥青;如果要求改性沥青产品低温性能较好,可选四组分中芳香分及胶质含量稍高的基质沥青。
环烷基原油炼制的沥青适合于生产改性沥青,韩国SK、佳德士、COSMO、台湾CPC、韩国双龙、壳牌,国产镇海沥青、辽河沥青等都是很好的改性沥青原料,产品高低性能均衡。
SBS改性剂的选择也很重要,星型的SBS对产品高温性能较好,线型的SBS对产品低温性能较好。可根据改性沥青技术指标要求选用不同的SBS或几种SBS复配的形式,既能满足指标要求,又可以降低SBS用量,从而降低成本,增加利润。
表1沥青四组分比例及作用
成分
外形
比例
主要作用
四组分含量
SK-90#
SK-70#
饱和份
无色液体
3-15%
提高施工性能,改善低温性能;分散胶质和沥青质。
5.95
5.11
芳香份
黄色液体
35-65%
66.15
62.94
胶质
黑褐色半固体
10-30%
提高沥青粘结力、裹附性能和延度。
17.62
18.63
沥青质
黑色固体
5-30%
改善沥青感温性,提高沥青粘度和软化点。
10.28
13.32
四、适当添加其它助剂
有些工程项目对改性沥青产品的个别指标要求比较高,有人认为增加SBS用量就能满足技术要求,这是错误的概念。首先应当分析客户的技术指标要求,然后制订合理配方和生产工艺。但有时基质沥青或SBS是现有库存,只能使用这些原料,特别是基质沥青,往往由业主指定或直接提供,我们根本就无法选择,生产时遇到产品个别指标无论怎么调整配方也不能满足要求,单纯提高SBS用量不但增加成本,而且影响其他指标,这时可考虑适当添加胶粉或树脂类改性剂,对高温性能、抗老化能力会有较大提高。也可以采用化学改性的方法,少量的化学试剂就能改善改性沥青指标,但化学改性沥青路面缺少实际路用性能数据,而且存在腐蚀设备等其他负作用,建议慎用。
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