随着我国国民经济的又快又好的可持续发展,对交通运输尤其公路运输提出了更高的要求。国家加大了对高等级公路建设的投入,对道路沥青尤其是优质改性沥青的需求量进一步增加。改性沥青是国内外都在大力发展的优质道路沥青的新产品,其主要特点是显著改善路面高温抗车辙性能和低温抗开裂性能,大大延长沥青路面的使用寿命,在国外尤其在西欧一些发达国家已得到广泛应用,通过使用还可以降低噪音,降低里程油耗,符合保护环境科学发展的要求。其中向基质沥青中添加SBS改性剂已作为生产改性沥青的主要手段;目前SBS改性沥青在道路改性沥青市场中已占有很大比例,具有广阔的发展前景。因此,SBS改性沥青产品是国内公路建设中使用的一种新型节能环保材料。通过技术经济分析,SBS改姓沥青技改项目采用成熟先进工艺技术,降低能耗物耗,保证环保、消防、职业卫生符合国家和行业规范,产品质量先进、稳定、可靠,还具有一定的延展性,具有较强的市场竞争能力和抗风险能力,项目建设可实现当年建设、当年产、当年收回投资,是一个较为合理的技改项目。
1、装置工艺路线:自产或外购的原料基质沥青经过运输-管输进入原料罐,小试中试制定生产配方及工艺方案。基质沥青根据生产指令泵送进入高温罐加热到工艺温度,进入配料罐加入SBS后再经均质机(预剪切)后,用泵送进溶胀系统加入稳定剂浸泡溶胀,经沥青调节泵,送进胶体磨或高速剪切机剪切研磨,一次剪切研磨合格后用泵输进成品罐发往用户。
2、工艺技术特点:选用SBS改性沥青装置工艺成熟、先进、平面布置合理,安全、环保、消防、能耗等均符合国家和相关行业标准规范。生产系统由基质沥青溶胀系统、改性沥青加工站、改性沥青发育系统、导热油系统、原料和成品贮存及计量发货系统、工艺控制(PLC)和产品质量分析化验中心等部分组成,形成了比较完整的SBS改性沥青生产工艺技术路线。
3、关键主机选型:生产工艺选择关键在于SBS改性沥青的核心设备的选择,现有改性沥青设备主要有两种:高速剪切机、高剪切胶体磨。选用合适的设备,对生产工艺、产品的质量及装置建设投资都有好处,高速剪切机、高剪切胶体磨上海依路都自行生产;如业主需要进口主机,上海依路代理德国SIFFER、德国BWS二个品牌的高剪切胶体磨。
4、原辅材料选择
4.1 基质沥青的选择: SBS改性沥青的突出优点就是低温延伸性能的大幅度提高,因而对基质沥青的低温延度也有较高要求。同时,基质沥青中含蜡量的高低,与改性沥青的感温性能相溶性也有直接关系。另外,改性沥青的等级是按25℃针入度来区分的,一般来说,基质沥青用通常工艺手段改性后其针入度要下降20~25。如70号道路石油沥青改性后针入度一般在45~50左右,只能符合f—D级要求。所以,加工I—D级一般选用70号沥青,I—C级一般选用90号沥青,I—B级一般选用110号沥青,I-A级则可选用130号沥青。
4.2 SBS改性剂:SBS改性剂兼有橡胶和塑料两种性能,常温下具有橡胶的弹性,高温下能像热塑料般成为可塑性材料,因而称热塑弹性体。SBS改性剂在改性沥青生产中的应用效果最理想,其主要特点是:① 改变了沥青流变学性质,黏弹性和延性提高,路面的抗冲击能力、抗开裂能力、耐磨耗能力都大大增加,可延长沥青路面的使用寿命:②增大了沥青的黏附性和黏韧度,提高了沥青与砂石料的结合力,改善了沥青混合料的强度和防水能力,增强了沥青路面的耐久性:③ 降低了沥青的温度敏感性,使沥青的针入度和软化点下降、弹塑范围扩大,耐流动变形性能力得到改善,使沥青路面平坦性能和抗车辙性能得到提高,使行车速度提高,路面维护减少。根据苯乙烯和丁二烯所含比例的不同和分子结构的差异,SBS改性剂分为线形结构和星形结构两种。试验表明,星形SBS改性剂效果最好。但在加工性能方面,线形的要比星形的加工容易得多,在生产过程中应根据基质沥青、加工工艺选择合适的SBS改性剂。目前一般选用进口LG501、LG411或国产岳阳石化生产的791-h。
4.3稳定剂的选用:改性沥青生产方式有现场加工和成品生产两种工艺。现场加工一般是改性沥青设备与拌和楼配合使用,生产出的改性沥青在储存罐中稍作保温存放即输入拌和楼。这种工艺不需要加入稳定剂,只要保温搅拌即可。成品生产改性沥青的存储、运输,放置时间长,由于沥青中含有较多的极性化合物,而SBS改性剂是属于非极性化合物,黏度大,易集中在上部,因此沥青则容易沉在下部,即产生离析现象。这种不稳定性对生产成品SBS改性沥青的存储是不利的,尤其在长途运输时更不容易解决。加入稳定剂可以降低沥青相与SBS相之间的界面能,SBS相的分散,强化了两相问的黏和。同样,稳定剂的选用也需要根据沥青型号来选择 在生产前必须进行实验,选用合适的稳定剂。
5、生产温度的控制:在改性沥青生产工艺中,除原料、设备外,最重要的是温度控制。SBS改性剂的熔点在180℃左右,基质沥青的加热温度越高,SBS改性剂越容易被熔化、并能加快沥青的溶解速度。但是,沥青的温度过高,沥青容易老化:SBS改性剂会被氧他、焦化、分解、降解,造成使用性能下降。所以基质沥青的温度应控制在165-180℃之间。另外,改性沥青存储时的温度也要重视。使用表明,SBS改性沥青长时间在高温条件下存储时使用性能会有所下降,在1 50-160℃存储时,其各项指标变化不大。
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