石油沥青生产工艺及用途

石油沥青是原油加工过程中制得的一种沥青产品，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类和非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。按胶体理论，石油沥青主要由油分、胶质、沥青质三种物质组成。生产沥青的原油主要是选择环烷基原油和蜡含量较低的中间基原油或稠油。世界各地生产的1500种原油中，只有260种适合用于制造石油沥青，在调和与氧化生产工艺的配合下可以扩大到600多种，这些原油的产地主要集中在美国、中东、加勒比海周围和俄罗斯。我国的石油资源比较丰富，目前我国适合于生产优质道路沥青的原油有辽河油田欢喜岭稠油、新疆克拉玛依稠油、胜利油田单家寺稠油、塔河稠油和渤海绥中36-1稠油等。

石油沥青按其生产加工方法可分为：直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青、调合沥青、乳化沥青、改性沥青等，其生产工艺流程如下图所示：

直馏沥青：直馏沥青通过原油直接蒸馏获得，原油在初馏塔、常压塔和减压塔中分别分离不同的石油产品，如常压塔分离出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，常压塔底的常压渣油经加热炉加热进入减压塔进入蒸馏塔，侧线得到相对较重的减压馏分，减压塔底的减压渣油若符合道路沥青质量标准时就是沥青产品，称为直馏沥青。目前国内最常用的直镏沥青技术是减压深拔技术，原油经常压蒸馏后的常压渣油，进入减压炉进行加热，通过对减压炉温和减压塔真空度进行相应控制就可以得到直馏的重交通道路石油沥青产品。利用蒸馏工艺生产的石油沥青，其流程较短、较经济、产品质量相对稳定，但对原油性质提出了更高的要求，首选环烷基原油，中间基原油要进行选择才能生产高品质石油沥青产品。

溶剂脱沥青：溶剂脱沥青工艺是利用溶剂对渣油中各组分溶解能力不同，从渣油中分离出富含饱和烃和芳香烃的脱沥青油，同时得到含胶质和沥青质很高的脱油沥青。溶剂脱沥青常用的溶剂为丙烷和丁烷。丙烷脱沥青装置主要是为生产润滑产品设计，丙烷脱油沥青产品具有软化点较低、蜡含量相对偏高等特点。丁烷脱沥青装置主要用来改善催化裂化和加氢裂化的原料性质而设计的，丁烷脱油沥青产品具有软化点高、针入度低、延度低等特点。无论是丙烷脱沥青还是丁烷脱沥青，所得到的脱油沥青产品一般都不符合道路沥青的标准要求，通常炼油厂所得脱油沥青或全部作为焦化装置原料，或一部分作为焦化装置的原料，另一部分作为沥青调合硬组分，或全部作为沥青调合硬组分。

氧化沥青：氧化沥青制备方法是将软化点低、针入度大及温度敏感性大的减压渣油、溶剂脱沥青、针入度不合适的沥青等在一定高温下吹入空气，使其组成发生氧化反应，氧化后的沥青产品软化点升高、针入度降低、沥青产品温度敏感性降低，以达到沥青规范指标和使用性能要求，采用此工艺所得产品称为氧化沥青。由于沥青氧化会产生苯并芘等毒性非常大的物质，对操作人员和周围环境造成严重影响，不符合我国环保要求，氧化沥青生产能力快速下降。

调合沥青：沥青调合工艺是将调合软组分和调合硬组分按照一定比例在一定温度下搅拌混合均匀而制得沥青产品的技术工艺。调合沥青软、硬组分选择必须要有互补性，调合比例要通过试验来确定。调合沥青的软组分可以是高针入度沥青、糠醛精制的抽出油、拔头的催化油浆、煤焦油等。调合沥青的硬组分可以是低针入度的沥青、脱油沥青、颗粒状沥青、建筑沥青、煤沥青等。调合软、硬组分的选择应根据实际情况而定，两种沥青组分的选择，质量指标上要求有互补性，要有稳定原料来源，要具备调合设施等，通过沥青调合技术可得到高品质的道路石油沥青。

由上述生产方法得到的沥青再加入溶剂稀释，或用水和乳化剂进行乳化，或加入改性剂进行改性，就可以分别得到：稀释沥青、乳化沥青和改性沥青。前两种在常温下是液体，可流动，主要便于应用；后一种沥青改性剂类型和生产方法可以是液体或半固体。由于稀释沥青使用过程中释放溶剂，污染环境，现在很少使用。

石油沥青产品已经广泛应用于道路工程、建筑工程、水利水电工程及其他领域。与水泥路面等其他路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨性好、振动小、噪声低、施工期短、养护维修简便、适宜分期修建等优点，因而获得了越来越广泛的应用。随着国民经济的高速发展，公路建设投资规模不断扩大，道路沥青用量持续增长。石油沥青按用途分类，可以分为道路沥青、建筑沥青、水工沥青以及其它按用途分类的各种专用沥青，其主要用途是各级公路建设、屋面防水、城市基础建设以及机场、拦水大坝、蓄能电站等应用领域。在以上几个方面的应用中，各级公路建设石油沥青的消费占有举足轻重的地位。当今世界各国的高等级公路大多采用沥青路面，美国的高等级公路90%以上是沥青路面，而我国万余里高速公路中，大约95%的里程采用了半刚性基层沥青路面，所以石油沥青在道路建设中有着十分重要的作用。

道路沥青包括重交通量道路沥青和中、轻交通道路沥青。重交通道路沥青主要指高速公路、一级公路路面、机场道面及重要的城市道路路面，主要有针入度为130、110、90、70、50五个标号应用；中、轻交通量道路主要指一般道路路面、车间地面等，主要有200、180、140、100、60等标号的普通道路沥青应用。气温高的地区，交通量大的道路选用牌号较小的沥青。70号A级沥青为优质沥青，应用于重交通道路。