维普资讯 http://www.cqvip.com 精ｌ８ 细石油化工进展 第４卷第８期 ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ ＦＩＮＥ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＳ 废旧沥青再生剂的开发＊ 王永刚 廖克俭 闫 锋 魏 毅 （辽宁石油化工大学石油化工学院应用化学系，抚顺１１３００１） 擅要通过对废旧沥青再生机理的分析，以炼油厂的废料为原料开发出废旧沥青用复合再 生剂。讨论了复合再生剂自身的抗老化性能，并考察了复合再生剂在老化过程中化学组成的变化 及其再生效果。结果表明，开发的复合再生剂自身抗老化性能较传统的轻油型再生剂好。 关键词 复合再生剂 废旧沥青 再生沥青 老化 由于交通荷载及自然因素的综合作用，已修 筑好的高等级沥青道路路面必须定期进行路网的 养护及改造，这样会产生相当数量的沥青混合料 废弃物。这些废弃物不仅占用场地，而且会造成 永久性环境污染ｕ］。有效利用废旧沥青混合料的 ２废旧沥青再生剂的开发 ２．１废旧沥青再生机理分析 有文献报道，只有沥青中所含油分（饱和分与 芳香分之和）、胶质、沥青质的含量符合一定比例 时，沥青才具有很好的性能。废旧沥青之所以失 再生技术成为当今世界环境保护的一大课题。这 项技术的关键在于开发出合适的再生剂，以恢复 去使用性能正是因为在交通荷载与自然因素的综 合作用下，其饱和分、芳香分含量减少，胶质、沥青 质含量增加，使沥青的化学组成失去了原有的配 伍性。如果在废旧沥青中加入部分缩合度高的芳 烃，可使废旧沥青中沥青质、胶质对它们的吸附溶 解趋势大于小分子芳烃和饱和烃，由此削弱了小 分子芳烃和饱和烃所受引力场的影响，使废旧沥 青的化学组分比例改变，从而改善沥青４组分间 的配伍关系Ｌ３Ｉ４ Ｊ。 废旧沥青的各项使用性能。 １废旧沥青再生剂的开发思路 我国在上世纪８０年代初使用的废旧沥青再 生剂通常是轻质油如润滑油、柴油、机油、减五油 或它们的混合物，但实践证明再生效果不是很好。 由于采用的再生剂大多数是共聚树脂与轻质油的 混合物，这样必然存在２个问题。首先是再生剂 由此可知，废旧沥青的再生就是把富含芳烃 的软组分按一定比例调和到废旧沥青中，使沥青 各组分的比例更合理。即将沥青质借助于胶质更 好地分散在芳香分、饱和分中，形成稳定的胶体结 构，从而改变沥青的流变性能，使沥青性能达到质 量指标的要求。 ２．２废旧沥青再生剂的选择 成本太高，人们宁愿采用新的沥青重新铺筑，也不 愿使用再生剂进行回收利用，这也是我国废旧沥 青混合料再生技术落后的原因之一。其次是由于 再生剂中含有轻质油组分，这样就缺乏必要的稳 定性，致使再生后的沥青感温性及抗老化性差 ］。 由于废旧沥青再生属废物重新利用，因此必 须考虑再生剂的成本。如果按常规方法采用树脂 与轻油的混溶物作为再生剂，虽然再生效果较理 想，但增粘树脂的合成需要专门的设备与工艺，成 本太高。我国石化工业每年会产生大量的废料， 这些废料大多经简单处理排放掉或燃烧掉，这样 不仅造成严重的环境污染，同时由于这些废料中 从降低成本、保护环境以及废物利用考虑，我 们初步挑选出几种富含芳烃的炼油厂废料作为备 选再生剂。回收的废旧沥青与几种备选再生剂组 成分析比较结果见表１。表１中所列几种废旧沥 青是沈阳到大连等几条高速公路上挖取的废旧沥 仍含有大量有用物质而造成巨大浪费。因此，从 降低成本、保护环境以及废物利用考虑，我们以炼 油厂废料为原料，开发出废旧沥青再生剂，真正做 到“以废养废”。 收稿日期：２００３．０６—１６。 作者简介：王永刚，在读硕士，主要从事高等级道路沥青 的科研开发工作。 ＊辽宁省交通科学研究院资助项目（合同号：０２０４９８５）。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００３年８月 王永刚等．废旧沥青再生剂的开发 ｌ９ 青混合料。备选再生剂Ａ剂由抚顺石油一厂提 经分析比较，Ａ剂和Ｂ剂在化学组成上（尤其 供，Ｂ剂由锦西石油六厂提供，Ｃ剂由安庆石化总 是饱和分）具有互补性，因此，我们尝试将Ａ剂和 厂提供，Ｄ剂由大连石油七厂提供。 Ｂ剂按一定比例混合作为复合再生剂。复合再生 表１沥青与备选再生剂的组成分析 ％ 剂的组成为饱和分３２．１３％，芳香分５１．１６％，胶 质ｌ５．３４％，沥青质１．３７％。 表２列举了Ａ剂和Ｂ剂的表观物理性能。 从表２可看出，Ａ剂与Ｂ剂的颜色与沥青接近，粘 度较小。因此，在大批量废旧沥青混合料再生过 程中，此再生剂可直接向旧料进行喷洒搅拌，易于 施工。 表２选用再生剂的表观物理性能 项 目 再生剂 Ａ剂 Ｂ剂 从表１可看出，与优质沥青相比，５种废旧道 路沥青中的沥青质含量过高，芳香分含量偏低，饱 ２．３再生剂自身的抗老化性能 和分和胶质含量基本上在配伍性要求的范围之 沥青再生后的抗老化性能在很大程度上受再 内。由于沥青质是液态组分的增稠剂，因此，沥青 生剂自身抗老化性能的影响，如果再生剂自身抗 质含量过高是废旧沥青的针人度、延度偏低以及 老化性能差，则再生沥青就很难有好的抗老化性 软化点偏高的主要原因。废旧沥青的芳香分含量 能。我们用薄膜烘箱进行再生剂的加速模拟老化 偏低造成沥青塑性降低。因此，为改善废旧沥青 实验。由于再生剂中的轻组分容易挥发，同时也 的理化性质，再生剂应含沥青质低、含芳香分高。 会发生一定程度的组分迁移。老化程度不同，老 对表１的数据分析可知： 化后再生剂的粘度增大和质量减少的程度也不 （１）Ｃ剂芳香分含量（６６．６３％）最高，但饱和 同。因此，通过实验前后再生剂的粘度比及质量 分含量（１３．７８％）偏低，沥青质含量（８．２８％）稍 损失率来评价再生剂的抗老化性能，实验结果见 高，由于饱和分增塑性较芳香分强，故调和效果不 表３和图１。 会理想。 （２）虽然Ｄ剂饱和分、芳香分含量（分别为 表３再生剂薄膜烘箱老化实验结果 ４４．１６％与４０．０９％）都较高，但胶质含量 （１２．１４％）稍低，且其中轻组分多，调入量对调和 沥青的针人度、软化点影响过于敏感，操作上难掌 握。另外，Ｄ剂的热稳定性差，要用作再生剂，需 经改质处理。 （３）Ａ剂沥青质含量（１．７１％）在４种备选再 从表３可以看出，虽然轻油型再生剂６０℃时 生剂中最低，饱和分与芳香分等软组分含量（分别 动力粘度比复合再生剂小，但老化前后粘度比 为４１．３３％与４６．８０％）最大，可选作再生剂。不 （后／前）却比复合再生剂大得多。复合再生剂老 足的是Ａ剂胶质含量（１０．１６％）偏低。虽然Ｂ剂 化前后粘度比仅为１．１７，这说明复合再生剂老化 饱和分含量（１４．９４％）偏低，但芳香分含量 后的流变性能仍较好。即从流变性角度来讲，复 （５９．３５％）较高。Ｂ剂最显著的优点是胶质含量 合再生剂比传统的轻油型再生剂有更好的抗老化 （２３．６ｌ％）较高。 性能。从复合再生剂老化后质量损失率比轻油型 维普资讯 http://www.cqvip.com ｓ．日ｄＩｌｌ＼巡 Ｏ Ｏ 精Ｈ Ｏ 细Ｏ Ｏ Ｏ 石油化工进展 第４卷第８期 ２０ ＡＤＶＡＮＣＥＳ ＩＮ兀ＮＥ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＩ５ 再生剂小说明，复合再生剂的抗老化性能较好。 即５ ｈ后骤减，但在随后的老化时间内呈微弱减 由图１可以看出，随着老化时间的延长，复合再生 小趋势。这是因为在老化初期，饱和分中轻组分 剂的动力粘度与质量损失率均近似呈线性增加。 受热严重挥发，其含量减少速度较快，但由于饱和 分较为稳定，随着老化时间的延长，只有极少量饱 和分受热缩合转化为胶质和芳香分，因而减少趋 缓。（２）芳香分含量总的趋势是下降，但下降速度 缓慢，在图中近似为一条水平线，这说明芳香分继 ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ Ｏ ９６ 脚 嘲峰 续缩合生成胶质的速率较小。从这个角度讲，复 合再生剂具有较好的抗老化性能。（３）由于大量 饱和分的挥发及少量芳香分转化生成胶质，使胶 老化时间／ｈ 质含量在前５ ｈ剧增，但老化后期变化趋势很小。 图１复合再生剂粘度及质量损失率 （４）沥青质的含量总是随老化时间的延长缓慢增 随老化时间变化曲线 加。 ２．４复合再生剂老化过程中组成的变化 从以上分析来看，除老化初期的饱和分和胶 为了进一步研究复合再生剂自身抗老化性 质含量变化较大外，其余老化时间内复合再生剂 能，考察了复合再生剂在１６３℃下的老化过程中 的化学组成稳定，尤其是在再生过程中起主要作 化学组成的变化，实验结果见图２。 用的芳香分含量减少缓慢，这说明复合再生剂的 抗老化性能良好。 ５ ４ ３复合再生剂的再生效果 。 实验考察了复合再生剂对５种废旧沥青的再 ｚ 生效果。在分别装有５种废旧沥青的烧杯中加入 ｌ 不同量的复合再生剂，在１２０～１３０℃下加热熔 融，搅拌均匀，然后测其基本理化性质，对实验数 ０ ２ ４ ６ ８ ｌ０ ｌ２ ｌ４ ｌ６ ｌ８ ２Ｏ 老化时间／ｈ 据进行回归分析，得到复合再生剂用量与再生沥 图２复合再生剂４组分随老化时间变化曲线 青性能的关系方程，从而确定复合再生剂用量【７】。 按此用量对废旧沥青进行再生，再生后沥青的理 从图２可以看出：（１）饱和分含量在老化初期 化性质见表４。 表４再生后沥青的理化性质与标准对照 项目— — ｝ — 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００３年８月 王永刚等．废旧沥青再生剂的开发 ２１ 从表４可看出，用Ａ剂与Ｂ剂混合的复合再 再生，再生后沥青的性能完全满足重交通道路石 生剂对５种废旧沥青再生，再生后的各项性能完 油沥青质量标准（ＧＢ５００９２－－９６）的要求。 全满足重交通道路石油沥青质量标准（ＧＢ５００９２－－ ９６）的要求，并且老化前后延度、针入度比等关键 参考文献 指标优于ＧＢ５００９２－－９６标准的要求。 １李从光．旧沥青混合料再生利用技术探索与实践．筑路机械与 施工机械化，２００２，１９（２）：３４—３５ ４结论 ２吴少鹏，黄晓明，赵永利．路用沥青再生剂的研究．外国建材科 技，２００１，２２（４）：４７～５０ （１）与轻油型再生剂相比，复合再生剂薄膜烘 ３ Ｃｏｒｂｅｔｔ Ｌ．Ｗ．Ｄｕｍｂｂｅｌｌ Ｍｉｘ ｆｏｒ Ｂｅｔｔｅｒ Ａｓｐｈａｌｔ．Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ 箱老化试验前后的动力粘度比和质量损失率均较 Ｐｒｏｃｅｓｓ，１９７９，２６（４）：１７３～１７７ 低，这说明复合再生剂比传统的轻油型再生剂有 ４霍开富．辽曙一区原油高等级道路沥青的研制及其共混体系 较好的自身抗老化性能。 的研究：［学位论文］．沈阳：辽宁石油化工大学，２００１ （２）除老化初期的饱和分和胶质含量变化较 ５柳永行，范耀华，张昌祥．石油沥青．北京：石油工业出版社， ｌ９８４ 大外，其余老化时间内再生剂的化学组成稳定，尤 ６侯祥麟．中国炼油技术．北京：中国石化出版社，１９９１ 其是在再生过程中起主要作用的芳香分含量减少 ７王永刚，廖克俭，闫锋等、废旧沥青的再生．石化技术与应用， 缓慢，这说明复合再生剂的抗老化性能良好。 ２００３，２１（２）：１３４．１３６ （３）采用此复合再生剂可成功地使废旧沥青 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ ｆｏｒ Ｗａｓｔｅ Ａｓｐｈａｌｔ Ｗａｎｇ Ｙｏｎｇｇａｎｇ Ｌｉａｏ Ｋｅｊｉａｎ Ｙａｎ Ｆｅｎｇ Ｗｅｎ Ｙｉ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｓｈｕｎ １ １３００１） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ ｆｏｒ ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ Ｗａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｒｏｍ ｗａｓｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｒｅｆｉｎｅｒｙ ｆａｃｔｏｒｉｅｓ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ．Ｔｈｅ ａｎｔｉ—ａｇｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ ｉｔｓｅｌｆ Ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ ａｓ ａ百ｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔ— ｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｇｅｎｅｒｎａｔ ｉｔｓｅｌｆ ｈａｄ ｂｅｔｔｅｒ ａｎｔｉ—ａ百ｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｔｈａｎ ｔａｒｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｉｌ ｒｅｇｅｎ— ｅｒａｎｔ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ，ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ，ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ａｓｐｈａｌｔ，ａｇｉｎｇ 全球邻二甲苯需求将平稳增长 根据美国化学周刊统计，全球邻二甲苯现有产能为３．７２ ｋｔ／ａ，其中北美地区５５７ ｋｔ／ａ、南美３０８ ｋｔ／ａ、 欧洲１．４ Ｍｔ／ａ、中东１８２ ｋｔ／ａ、亚太１．２６ Ｍｔ／ａ。由于邻二甲苯生产工艺为混合二甲苯分馏制得，生产成本 高加上全球经济衰退使需求减弱，从而导致邻二甲苯生产利润大幅下降，目前装置开工率仅为７５％～ ８０％。 据ＤｅＷｉｔｔ＆Ｃｏ．预测，虽然经济衰退，全球邻二甲苯需求仍将以３％～４％的增速平稳增长，特别是 亚洲增速将达到５％／ａ，美国及西欧邻二甲苯需求平均增速预计为２％／ａ。邻二甲苯主要用途是生产邻 二甲苯酐，用作增塑剂。 由于未来产能增加速度小于１％／ａ，预计２００５－－２００６年开工率将升至９０％。北美由于缺乏新增产 能，而亚洲需求增加最快，未来开工率将超过９０％，随着开工率提高，盈利情况也将改善。 饶兴鹤摘译自Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｗｅｅｋ，２００３—０７—２３