7.2.8 沥青生产工艺
沥青生产工艺的选择主要取决于原料的性质和目的产品的用途。生产沥青的工艺有多种,主要有常减压直馏沥青工艺、氧化法沥青工艺、溶剂法沥青工艺、调合法沥青工艺,以及这四种工艺之间的组合等。
1.常减压直馏沥青工艺
常减压蒸馏是原料加工过程中的第一道工序,是一般原油深加工所必须经历的一个过程。从常减压蒸馏装置可以分离出汽油、煤油及减压馏分油,余下的残渣符合沥青标准就可以直接作为产品出厂。用这种方法生产的沥青称为常减压直馏沥青,这种沥青主要用于铺路。这种方法是生产道路沥青的最主要方法和最经济方法,占沥青总产量的70%～80%。
生产优质常减压直馏沥青的关键在于选择合适的原油,不同原油加工后的沥青质量不同。蒸馏法生产沥青是根据油品的沸点随压力降低而降低的原理,通过减压蒸馏实现的。一般情况下,利用喷射式蒸汽抽空器和机械抽真空的方法使减压塔内保持负压状态。减压状态避免了温度过高造成的渣油热裂化和结焦,保证了油品质量和分馏效果。对于重质原油,其密度越大,减压要求的真空度就越大。为了实现高真空度,设计采用大塔径、三级抽真空、低速转油线、压降较小的大通量规整填料等。在操作上,根据加工原油的性质不同,采用在减压塔塔底和炉管中注入蒸汽(湿式)或不注蒸汽(干式)的操作方式,从而提高减压塔的加工深度,增加减压渣油的稠度,生产出符合规格要求的道路沥青。
根据相关数据,一般来说,含蜡较低的环烷基原料和中间基原料比较适宜生产沥青。环烷基原料生产的沥青具有密度大、黏度大、凝固点低、蜡含量低等特点,而且由环烷基原料生产的道路沥青延度大、流动性能好、低温抗变形能力大,路面不易开裂、不易拥包、耐高温性能好、抗车辙能力和抗老化能力好。因此,环烷基原料是生产道路沥青的首选原料。
2.氧化法沥青工艺(https://www.daowen.com)
氧化法沥青工艺是将软化点低、针入度和温度敏感性大的减压渣油或溶剂脱沥青油或它们的调和物,在一定温度条件下通入空气,通过氧化使其组成发生变化,使得软化点升高、针入度和温度敏感性减小,以达到沥青规格指标和使用性能要求。通过进一步调整氧化深度可生产符合指标和要求的道路沥青、建筑沥青及其他专用沥青。
渣油氧化法沥青工艺的主要原理如下。渣油通过氧化后改变了组成,饱和烃、芳烃和胶质减少,沥青质相应增多。在胶体分散体系的结构上,由于沥青质的增多,分散相相对增多,芳烃和胶质等分散介质减少,导致分散介质的溶解能力不足,或氧化使得分子聚集而形成网络结构,因此沥青由溶胶型逐步向溶胶凝胶型和凝胶型转化。制得的沥青软化点高、针入度小,由于正庚烷不溶物增加,流动性大为减小。
3.溶剂法沥青工艺
溶剂法沥青工艺也称溶剂法脱沥青工艺,主要是指炼油厂中广泛使用的丙烷脱沥青工艺。溶剂法沥青工艺是利用溶剂对渣油各组分的不同溶解能力,从渣油中分离出富含饱和烃和芳烃的脱沥青油,并得到含胶质和沥青质的浓缩物。前者的残炭值低、重金属含量小,可作为催化裂化或润滑油生产的原料;后者可直接或通过调和、氧化等方法生产出各种规格的道路沥青和建筑沥青。目前,溶剂法沥青工艺已成为中国生产交通道路沥青的重要工艺之一。常使用的溶剂主要是丙烷、丁烷和少数戊烷。溶剂的溶解能力随相对分子质量的增大而增大,但选择性却相应变差。若主要用于生产润滑油原料时,则多以丙烷作为溶剂来获得抽余沥青。由于受溶剂的溶解能力和操作条件的限制,丙烷脱沥青制得的沥青软化点不高、针入度偏大,质量达不到道路沥青的规格要求。若主要用于生产催化裂化或加氢裂化原料时,则以丁烷或戊烷为溶剂,不仅可以提高抽出油收率,而且可以提高沥青的软化点。
4.调和法沥青工艺
调和法沥青工艺是指按沥青质量或胶体结构的要求调整构成沥青组分的比例,以获得能够满足使用要求的产品。使用的原料组分既可以是采用同一种原油而由不同加工方法所得的中间产品,也可以是不同原油加工所得的中间产品。对于这种工艺,原料的质量对产品的影响较小,这样拓宽了原料的来源,提升了生产灵活性,更有利于提高沥青的质量。