新疆混合原油丁脱沥青制取重交沥青的研究

　　以减渣为原料的丁烷脱沥青装置，因其脱沥青油(馏分油)的收率大幅度提高，则塔底得到的脱油沥青就相当硬，通常称为硬沥青。这种硬沥青由于失去了正常的4组分匹配，其软化点很高，而针入度和延度则很小，给沥青产品的开发带来了诸多困难。当缺乏解决这些困难的手段时，硬沥青只好调入燃油中烧掉，但这样做无疑会降低经济效益。积极的办法应当是针对硬沥青存在的问题，找出恰当的解决措施，将其开发成市场短缺、有良好销售前景的重交或普通沥青产品。这不但有利于提高综合经济效益和社会效益，也给丁脱沥青生产工艺注入了新的活力。
　　基于上述认识，抚顺石油化工研究院开展了“新疆混合原油丁脱沥青制取重交及普通道路沥青的研究”工作。结果表明，用兰炼的丁脱硬沥青为基础原料，以富芳贫蜡组分为改性剂，可以制备出符合国标GB/T15180-94和交通部JTJ052-93指标要求的各种牌号的重交沥青，以及常用的100#道路沥青。本文系重交沥青的研究情况。

2.1　原料性质
　　试验原料均采自兰炼有关生产装置，计有丁烷脱油沥青(基础沥青)、改性剂D、改性剂Z、改性剂G、改性剂F。各原料的性质如表1所示。
　　从表1可以看出，作为基础沥青的丁脱沥青，蜡含量和饱和分较少，而胶质和沥青质较多，这对制备沥青产品较为有利。作为改性剂D、Z、G的蜡含量不算高，应当是较适合的改性剂。
2.2　试验及结果
2.2.1　丁脱沥青分别与改性剂Z、G、F的调合
　　丁脱沥青分别于改性剂Z、G、F调合，所得重交沥青的性质如表2、3、4所示。表2～4中，改性剂加入量与产品针入度和软化点间的关系曲线如图1～3所示。表2～4中改性剂加入量分别对产品25℃针入度和软化点进行线性回归，所得数学模型如表5所示。

原料名称	针入度 (25℃) 1/10mm	软化点 ℃	延度 (25℃) cm	蜡含量 (蒸馏法) m%	族组成　m%
原料名称	针入度 (25℃) 1/10mm	软化点 ℃	延度 (25℃) cm	蜡含量 (蒸馏法) m%	饱和分	芳香分	胶质	沥青质
丁脱沥青	8	76.3	6	2.35	13.56	34.82	41.41	10.21
改性剂D	210	38.8	＞140(15℃)	2.96	27.09	35.28	32.52	5.11
改性剂Z	-	-	-	3.59	51.07	39.02	9.07	0.84
改性剂G	-	-	-	4.73	37.36	47.77	14.26	0.61
改性剂F	-	-	-	5.02	51.02	39.83	9.15

编　　　号	Z-1	Z-2	Z-3	Z-4	Z-5
牌　　　号	AH-50	AH-70	AH-90	AH-110	AH-130
改性剂Z调入量，m%	23	26.5	30	32	33
针入度(25℃)，1/10mm	55	71	93	119	126
软化点，℃	51.8	47.5	44.8	42.7	42.0
延度(15℃)，cm	92	＞140	＞140	＞140	＞140
薄膜加热(163℃，5h) 损失，m% 针入度比，% 延度，(25℃)，cm 　　　(15℃)，cm	0.125 67 ＞140 10	0.167 61 ＞140 20	0.240 68 ＞140 46	0.179 61 ＞140 83	0.250 67 ＞140 98
溶解度，m%	＞99.00	99.99	99.96	＞99.00	＞99.00
闪点，℃	＞260	＞260	＞260	＞260	＞260
密度(25℃)，g/cm3	-	0.997	0.997	-	-
蜡含量(蒸馏法)，m%	-	-	2.69	2.84	-

　　由表2～4、图1～3和表5中的数学模型可以看出，随改性剂加入量的增加，产品沥青的针入度逐步上升，软化点逐步下降。丁脱沥青分别与改性剂Z、G调合，制备的5个牌号的重交沥青性质，全部符合国标GB/T15180-94和交通部JTJ052-93技术指标的要求；丁脱沥青与改性剂F调合，可以制备符合GB/T15180-94指标要求的AH-50、AH-70、AH-90三个牌号的重交沥青，其余两个牌号的产品，因薄膜加热后的针入度比小而不合格。

编　　　号	G-1	G-2	G-3	G-4	G-5
牌　　　号	AH-50	AH-70	AH-90	AH-110	AH-130
改性剂G调入量，m%	21	25	28.5	31	32.5
针入度(25℃)，1/10mm	50	68	93	117	127
软化点，℃	48.8	46.8	44.1	42.3	42.5
延度(15℃)，cm	135	＞140	＞140	＞140	＞140ｑ
薄膜加热(163℃，5h) 损失，m% 针入度比，% 延度，(25℃)，cm 　　　(15℃)，cm	0.106 68 ＞140 17	0.117 66 ＞140 46	0.128 61 ＞140 115	0.200 59 ＞140 130	0.178 61 ＞140 107
溶解度，m%	＞99.00	100.00	100.00	＞99.00	＞99.00
闪点，℃	＞260	＞260	＞260	＞260	＞260
密度(25℃)，g/cm3	-	1.009	1.010	-	-
蜡含量(蒸馏法)，m%	-	-	2.58	2.63	-

编　　　号	F-1	F-2	F-3	F-4	F-5
牌　　　号	AH-50	AH-70	AH-90	AH-110	AH-130
改性剂F调入量，m%	27	30	34	35	37
针入度(25℃)，1/10mm	52	67	91	114	136
软化点，℃	47.5	46.3	44.4	43.7	41.8
延度(15℃)，cm	58	119	＞140	＞140	＞140
薄膜加热(163℃，5h) 损失，m% 针入度比，% 延度，(25℃)，cm 　　　(15℃)，cm	0.110 69 ＞140 6.5	0.198 66 ＞140 13.5	0.200 56 ＞140 26	0.143 46 ＞140 -	- - - -
溶解度，m%	＞99.00	100.00	＞99.00	＞99.00	＞99.00
闪点，℃	＞260	＞260	＞260	＞260	＞260
密度(25℃)，g/cm3	-	1.012	1.013	-	-
蜡含量(蒸馏法)，m%	-	-	3.31	-	-

改性剂	指标	数学模型	R	a
Z	针入度	P=-116.07+7.23X	0.982	0.01
Z	软化点	T=73.63-0.964X	-0.996	0.01
G	针入度	P=-99.05+6.98X	0.991	0.01
G	软化点	T=61.45-0.56X	-0.988	0.01
F	针入度	P=-175.00+8.19X	0.970	0.01
F	软化点	T=62.45-0.543X	-0.984	0.01

2.2.2　丁脱沥青与改性剂Z和D的调合
2.2.2.1　数学模型的建立
　　本组试验用改性剂Z和D对丁脱沥青进行复合改性。试验用正交表L9(3（4）)安排，改性剂的调入量及产品的主要物理性质如表6所示，用表6中改性剂的调入量，分别对产品的25℃针入度、软化点、15℃延度进行逐步回归，可得到相应的数学模型。数模及其方差分析见表7。
2.2.2.2数学模型对改性剂调入量的预报
　　建立数学模型的目的，在于用它对目的产品中改性剂的调入量进行较准确的预报，以期最大限度地减少试验次数，缩短科研周期。所谓预报，是让数模计算出能达到预期要求的物性指标时的改性剂调入量。当指标较多时，应选择较难达到的指标作计算依据。但指标值的确定须考虑如下两个因素：技术标准的取值范围；回归方程的标准差。这样，用预报值进行验证试验或生产时，才能得到合格产品。用表7的数模，对各牌号重交沥青中改性剂调入量的预报情况如下：

试验号	改性剂调入量，m%		针入度 (25℃) 1/10mm	软化点 ℃	延度 (15℃) cm
试验号	改性剂Z	改性剂D	针入度 (25℃) 1/10mm	软化点 ℃	延度 (15℃) cm
1	24.8	14.3	97	44.5	＞140
2	18.8	17.7	62	49.2	107
3	19.1	13.6	49	50.9	67
4	23.6	9.1	67	47.2	＞140
5	17.8	11.1	42	52.5	40
6	24.7	11.8	89	44.8	>140
7	26	20	133	41.3	>140
8	14.5	18.2	42	52.8	26
9	20	19.0	73	47.4	139


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