[科普中国]-沥青油脂

组成结构

近年来最常采用的方法是按L·W·科尔贝特的方法一将沥青分离为饱和分、芳香分、胶质和沥青质等四个组分。沥青中各组分的含量与沥青和技术性质之间存在一定的规律性。

按胶体结构解释，随着分散介质饱和分和芳香分含量的减少，保护物质胶质和分散相沥青质含量的增加，沥青由溶胶结构转变为溶凝胶结构以至凝胶结构。沥青技术指标中的针入度随之减小，软化点随之升高。而当沥青中各组分含量比例协调时，可得到最佳的延度。但是上述规律只适用于相同油源和相同工艺获得的沥青如表一中沥青均为大庆原油，采用丙脱工艺获得沥青对于相同原油，采用不同工艺，或者不同原油相同工艺甚至不同原油和工艺获得的沥青，它们即使具有相近的沥青组分含量但是它们的技术性质指标可以相差很大。产生这些现象的原因是由于不同油源和工艺获得的沥青，它们的各化学组分虽然可以很接近，但是它们各个组分的化学结构并不相同，各组分的溶度参数不同。亦即各组分的相溶性不同，因而形成不同的胶体结构，所以它们的技术性质亦不相同。1

类别沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：

煤焦沥青煤焦沥青是炼焦的副产品，即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。它与精制焦油只是物理性质有分别，没有明显的界限，一般的划分方法是规定软化点在26．7℃（立方块法）以下的为焦油，26．7℃以上的为沥青。煤焦沥青中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。这些物质具有毒性，由于这些成分的含量不同，煤焦沥青的性质也因而不同。温度的变化对煤焦沥青的影响很大，冬季容易脆裂，夏季容易软化。加热时有特殊气味；加热到260℃在5小时以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就会挥发出来。1

石油沥青石油沥青是原油蒸馏后的残渣。根据提炼程度的不同，在常温下成液体、半固体或固体。石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。由于它在生产过程中曾经蒸馏至400℃以上，因而所含挥发成分甚少，但仍可能有高分子的碳氢化合物未经挥发出来，这些物质或多或少对人体健康是有害的。1

天然沥青天然沥青储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化，一般已不含有任何毒素。沥青材料分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青，天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物；石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油，经适当的工艺处理后得到的产品。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青，石油沥青是复杂的碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240℃~330℃之间，燃点比闪点约高3℃~6℃，因此施工温度应控制在闪点以下。1

制备石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于氯仿的烃类及非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。石油沥青的主要组分是油分、树脂和地沥青质。还含2%~3%的沥青碳和似碳物，还含有蜡。沥青中的油分和树脂能浸润沥青质。沥青的结构以地沥青质为核心，吸附部分树脂和油分，构成胶团。1

产品性能石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。

生产方法（1）蒸馏法：是将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，再经减压蒸馏（残压10~100mmHg）分出减压馏分油，余下的残渣符合道路沥青规格时就可以直接生产出沥青产品，所得沥青也称直馏沥青，是生产道路沥青的主要方法。

（2）溶剂沉淀法：非极性的低分子烷烃溶剂对减压渣油中的各组分具有不同的溶解度，利用溶解度的差异可以实现组分分离，因而可以从减压渣油中除去对沥青性质不利的组分，生产出符合规格要求的沥青产品，这就是溶剂沉淀法。

（3）氧化法：是在一定范围的高温下向减压渣油或脱油沥青吹入空气，使其组成和性能发生变化，所得的产品称为氧化沥青。减压渣油在高温和吹空气的作用下会产生汽化蒸发，同时会发生脱氢、氧化、聚合缩合等一系列反应。这是一个多组分相互影响的十分复杂的综合反应过程，而不仅仅是发生氧化反应，但习惯上称为氧化法和氧化沥青，也有称为空气吹制法和空气吹制沥青。

（4）调合法：调合法生产沥青最初指由同一原油构成沥青的4组分按质量要求所需的比例重新调合，所得的产品称为合成沥青或重构沥青。随着工艺技术的发展，调合组分的来源得到扩大。例如可以从同一原油或不同原油的一、二次加工的残渣或组分以及各种工业废油等作为调合组分，这就降低了沥青生产中对油源选择的依赖性。随着适宜制造沥青的原油日益短缺，调合法显示出的灵活性和经济性正在日益受到重视和普遍应用。

（5）乳化法：沥青和水的表面张力差别很大，在常温或高温下都不会互相混溶。但是当沥青经高速离心、剪切、重击等机械作用，使其成为粒径0.1~5微米的微粒，并分散到含有表面活性剂（乳化剂——稳定剂）的水介质中，由于乳化剂能定向吸附在沥青微粒表面，因而降低了水与沥青的界面张力，使沥青微粒能在水中形成稳定的分散体系，这就是水包油的乳状液。这种分散体系呈茶褐色，沥青为分散相，水为连续相，常温下具有良好流动性。从某种意义上说乳化沥青是用水来“稀释”沥青，因而改善了沥青的流动性。

（6）改性沥青：现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。现代建筑物普遍采用大跨度预应力屋面板，要求屋面防水材料适应大位移，更耐受严酷的高低温气候条件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，减少维修工作量。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。对石油沥青改性，使其适应上述苛刻使用要求，引起了人们的重视。经过数十年研究开发，已出现品种繁多的改性道路沥青、防水卷材和涂料，表现出一定的工程实用效果。但鉴于改性后的材料价格通常比普通石油沥青高2~7倍，用户对材料工程性能尚未能充分把握，改性沥青产量增长缓慢。改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用。欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。改性沥青防水卷材和涂料主要用于高档建筑物的防水工程。随着科学技术进步和经济建设事业的发展，将进一步推动改性沥青的品种开发和生产技术的发展。改性沥青的品种和制备技术取决于改性剂的类型、加入量和基质沥青（即原料沥青）的组成和性质。由于改性剂品种繁多，形态各异，为了使其与石油沥青形成均匀的可供工程实用的材料，多年来评价了各种类型改性剂，并开发出相应的配方和制备方法，但多数已工程实用的改性沥青属于专利技术和专利产品。1

主要用途主要用途是作为基础建设材料、原料和燃料，应用范围如交通运输（道路、铁路、航空等）、建筑业、农业、水利工程、工业（采掘业、制造业）、民用等各部门。1

包装与贮存沥青在生产和使用过程中可能需要在贮罐内保温贮存，如果处理适当，沥青可以重复加热即可在较高温度保持相当长的时间而不会使其性能受到严重损害。但是如果接触氧、光和过热就会引起沥青的硬化，最显著的标志是沥青的软化点上升，针入度下降，延度变差，使沥青的使用性能受到损失。1

加热输出沥青存储在大型储罐中，当在使用输出时，需要对储罐中的沥青进行加热后，提高沥青的流动性，方可顺利、快速输出。加热输出需要的热源一般是导热油。据石油化工技术推广中心介绍，传统加热方式如下缺点：

1、加热过程不经济。当只需要倒出少量沥青时，也要对整个罐内的沥青全部进行加热，加热的沥青量是该次使用量的几倍，使大量的导热油做了无用功。

2、罐内各部分沥青温度不均衡。靠近加热器的沥青温度较高，远离加热器的沥青温度较低，严重影响了出油的流动性。

3、影响沥青质量。反复对罐内沥青进行加热，加热过程中产生大量细小的分解物，对沥青色度质量产生一定的影响，增加了后期处理的成本。

局部加热技术：导热油进入“局部快速加热器”后，对沥青罐中的沥青进行局部快速加热，需要多少沥青，加热多少沥青，不用整罐、反复加热，在节省能源的同时，沥青输出更加迅速。1

行业前景改革开放以来中国的经济一直保持着高速的增长，公路交通建设突飞猛进，我国道路沥青生产企业也得到了迅猛发展。尤其是重交沥青和改性沥青实现了由无到有、由小到大、由少到多的质的飞跃，为我国道路建设做出了巨大贡献。其中，用沥青来养护路面通常分为三种类型：预防性养护、矫正性养护、应急性养护。这三种养护型式可以根据路面的使用情况来进行选择，每一种养护型式又需要选择不同的养护方法和养护设备。三种养护措施的差异主要体现在路面状况和通车时间长短上。当然，三者之间没有明显的界限。2

预防性养护是路面出现破损前就进行养护；矫正性养护指修补路面的局部损害或对某些特定的病害进行处理；应急性养护是在紧急情况下的措施，例如，路面爆裂和严重坑槽需要立刻修补才能通车的。2

现如今我国沥青行业已进入规模化、集中化的快速发展阶段，人们对沥青的了解也越来越熟悉，因为沥青的用量不仅大，而且还非常的广泛，不管是乡村里的小街道，城市里的大道，还是高速都离不了沥青的使用，所以沥青回收则成了人们口中非常火爆的话题，尤其在男人的口中，有的人则把回收沥青当作是一种事业，甚至有的人因为沥青回收而发家致富呢!然而沥青的发展规模同我们国内市场的需求相比较，中国沥青市场仍然处于供不应求的状态，尤其是那些高端的改性沥青市场，在中国也是有待有才人士而发掘的，我国普通的道路沥青生产厂家众多，但是专业的沥青生产厂家比较少，我们应该逐步提高专业沥青的厂家，来弥补不断增长的专业沥青市场需求。2