瀝青的主要產(chǎn)品

石油瀝青

石油瀝青是原油加工過程的一種產(chǎn)品，在常溫下是黑色或黑褐色的粘稠的液體、半固體或固體，主要含有可溶于氯仿的烴類及非烴類衍生物，其性質(zhì)和組成隨原油來源和生產(chǎn)方法的不同而變化。石油瀝青的主要組分是油分、樹脂和地瀝青質(zhì)。還含2%~3%的瀝青碳和似碳物，還含有蠟。瀝青中的油分和樹脂能浸潤瀝青質(zhì)。瀝青的結(jié)構(gòu)以地瀝青質(zhì)為核心，吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成膠團。

產(chǎn)品性能

石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。對石油瀝青可以按以下體系加以分類：

生產(chǎn)方法

（1）蒸餾法：是將原油經(jīng)常壓蒸餾分出汽油、煤油、柴油等輕質(zhì)餾分，再經(jīng)減壓蒸餾（殘壓10~100mmHg）分出減壓餾分油，余下的殘渣符合道路瀝青規(guī)格時就可以直接生產(chǎn)出瀝青產(chǎn)品，所得瀝青也稱直餾瀝青，是生產(chǎn)道路瀝青的主要方法。

（2）溶劑沉淀法：非極性的低分子烷烴溶劑對減壓渣油中的各組分具有不同的溶解度，利用溶解度的差異可以實現(xiàn)組分分離，因而可以從減壓渣油中除去對瀝青性質(zhì)不利的組分，生產(chǎn)出符合規(guī)格要求的瀝青產(chǎn)品，這就是溶劑沉淀法。

（3）氧化法：是在一定范圍的高溫下向減壓渣油或脫油瀝青吹入空氣，使其組成和性能發(fā)生變化，所得的產(chǎn)品稱為氧化瀝青。減壓渣油在高溫和吹空氣的作用下會產(chǎn)生汽化蒸發(fā)，同時會發(fā)生脫氫、氧化、聚合縮合等一系列反應(yīng)。這是一個多組分相互影響的十分復(fù)雜的綜合反應(yīng)過程，而不僅僅是發(fā)生氧化反應(yīng)，但習(xí)慣上稱為氧化法和氧化瀝青，也有稱為空氣吹制法和空氣吹制瀝青。

（4）調(diào)合法：調(diào)合法生產(chǎn)瀝青最初指由同一原油構(gòu)成瀝青的4組分按質(zhì)量要求所需的比例重新調(diào)合，所得的產(chǎn)品稱為合成瀝青或重構(gòu)瀝青。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，調(diào)合組分的來源得到擴大。例如可以從同一原油或不同原油的一、二次加工的殘渣或組分以及各種工業(yè)廢油等作為調(diào)合組分，這就降低了瀝青生產(chǎn)中對油源選擇的依賴性。隨著適宜制造瀝青的原油日益短缺，調(diào)合法顯示出的靈活性和經(jīng)濟性正在日益受到重視和普遍應(yīng)用。

（5）乳化法：瀝青和水的表面張力差別很大，在常溫或高溫下都不會互相混溶。但是當(dāng)瀝青經(jīng)高速離心、剪切、重擊等機械作用，使其成為粒徑0.1~5微米的微粒，并分散到含有表面活性劑（乳化劑——穩(wěn)定劑）的水介質(zhì)中，由于乳化劑能定向吸附在瀝青微粒表面，因而降低了水與瀝青的界面張力，使瀝青微粒能在水中形成穩(wěn)定的分散體系，這就是水包油的乳狀液。這種分散體系呈茶褐色，瀝青為分散相，水為連續(xù)相，常溫下具有良好流動性。從某種意義上說乳化瀝青是用水來“稀釋”瀝青，因而改善了瀝青的流動性。

（6）改性瀝青：現(xiàn)代公路和道路發(fā)生許多變化：交通流量和行駛頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力和延長使用壽命?，F(xiàn)代建筑物普遍采用大跨度預(yù)應(yīng)力屋面板，要求屋面防水材料適應(yīng)大位移，更耐受嚴(yán)酷的高低溫氣候條件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，減少維修工作量。使用環(huán)境發(fā)生的這些變化對石油瀝青的性能提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對石油瀝青改性，使其適應(yīng)上述苛刻使用要求，引起了人們的重視。經(jīng)過數(shù)十年研究開發(fā)，已出現(xiàn)品種繁多的改性道路瀝青、防水卷材和涂料，表現(xiàn)出一定的工程實用效果。但鑒于改性后的材料價格通常比普通石油瀝青高2~7倍，用戶對材料工程性能尚未能充分把握，改性瀝青產(chǎn)量增長緩慢。改性道路瀝青主要用于機場跑道、防水橋面、停車場、運動場、重交通路面、交叉路口和路面轉(zhuǎn)彎處等特殊場合的鋪裝應(yīng)用。歐洲將改性瀝青應(yīng)用到公路網(wǎng)的養(yǎng)護和補強，較大地推動了改性道路瀝青的普遍應(yīng)用。改性瀝青防水卷材和涂料主要用于高檔建筑物的防水工程。隨著科學(xué)技術(shù)進步和經(jīng)濟建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，將進一步推動改性瀝青的品種開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。改性瀝青的品種和制備技術(shù)取決于改性劑的類型、加入量和基質(zhì)瀝青（即原料瀝青）的組成和性質(zhì)。由于改性劑品種繁多，形態(tài)各異，為了使其與石油瀝青形成均勻的可供工程實用的材料，多年來評價了各種類型改性劑，并開發(fā)出相應(yīng)的配方和制備方法，但多數(shù)已工程實用的改性瀝青屬于zhuanli技術(shù)和zhuanli產(chǎn)品。

主要用途

主要用途是作為基礎(chǔ)建設(shè)材料、原料和燃料，應(yīng)用范圍如交通運輸（道路、鐵路、航空等）、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利工程、工業(yè)（采掘業(yè)、制造業(yè)）、民用等各部門。

包裝與貯存

瀝青在生產(chǎn)和使用過程中可能需要在貯罐內(nèi)保溫貯存，如果處理適當(dāng)，瀝青可以重復(fù)加熱即可在較高溫度保持相當(dāng)長的時間而不會使其性能受到嚴(yán)重損害。但是如果接觸氧、光和過熱就會引起瀝青的硬化，最顯著的標(biāo)志是瀝青的軟化點上升，針入度下降，延度變差，使瀝青的使用性能受到損失

加熱輸出

瀝青存儲在大型儲罐中，當(dāng)在使用輸出時，需要對儲罐中的瀝青進行加熱后，提高瀝青的流動性，方可順利、快速輸出。加熱輸出需要的熱源一般是導(dǎo)熱油。據(jù)石油化工技術(shù)推廣中心介紹，傳統(tǒng)加熱方式如下缺點：

1、加熱過程不經(jīng)濟。當(dāng)只需要倒出少量瀝青時，也要對整個罐內(nèi)的瀝青全部進行加熱，加熱的瀝青量是該次使用量的幾倍，使大量的導(dǎo)熱油做了無用功。

2、罐內(nèi)各部分瀝青溫度不均衡?？拷訜崞鞯臑r青溫度較高，遠離加熱器的瀝青溫度較低，嚴(yán)重影響了出油的流動性。

3、影響瀝青質(zhì)量。反復(fù)對罐內(nèi)瀝青進行加熱，加熱過程中產(chǎn)生大量細小的分解物，對瀝青色度質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響，增加了后期處理的成本。

局部加熱技術(shù)：導(dǎo)熱油進入“局部快速加熱器”后，對瀝青罐中的瀝青進行局部快速加熱，需要多少瀝青，加熱多少瀝青，不用整罐、反復(fù)加熱，在節(jié)省能源的同時，瀝青輸出更加迅速。

巖瀝青

瀝青路面的流動變形是國際上最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，在路面的維修統(tǒng)計中，約有80%是因為車轍引起的變形破壞。通過工程實踐發(fā)現(xiàn)，加入巖瀝青的改性瀝青在高溫穩(wěn)定方面有較大的優(yōu)勢，能夠很好地解決高等級瀝青路面由于大交通量，超重超載等引起的路面車轍，早期病害等現(xiàn)象。

巖瀝青是石油經(jīng)過長達億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌等的綜合作用下生成的瀝青類物質(zhì)。常用為基質(zhì)瀝青改性劑。巖瀝青的物理特性趨近于“煤”。

國內(nèi)已經(jīng)探明的天然巖瀝青礦產(chǎn)資源主要分布于我國新疆，青海以及四川青川一帶。青川巖瀝青礦分布在我國有著天府之國美譽的四川北部龍門山地區(qū)，初步探明的儲量在300萬噸以上，遠景儲量1000萬噸，被專家譽為“中國乃至世界罕見的瀝青天然礦體”，儲藏量位居全國第一。川北的天然巖瀝青是以分子量高達一萬的瀝青質(zhì)為主要組成成分，其化學(xué)構(gòu)成為碳81.7%，氫7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，鋁1.1%，硅0.18%及其他金屬0.87%。其中，碳、氫、氧、氮、硫的含量較高，幾乎每個瀝青質(zhì)的大分子中都含有上述元素的極性官能團，使其在巖石的表面產(chǎn)生極強的吸附力。

國內(nèi)超級瀝青研發(fā)成果

2014年5月25日，中國軍隊首次在鄭民高速公路上進行第三代戰(zhàn)機跑道試飛。揚子晚報軍事專家孫小偉解讀說，可供飛機起降的高速路跑道要求非常嚴(yán)格，與一般高速公路鋪設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。其中一個關(guān)鍵點是這條高速公路的“材質(zhì)”，鄭民高速公路的最上面鋪了一層特殊的改進瀝青混凝土。記者昨日從東南大學(xué)采訪獲悉，這種耐300℃高溫零下30℃低溫的“超級瀝青”由東南大學(xué)聯(lián)合句容寧武科技開發(fā)公司研制的。

“超級”瀝青

能耐300℃高溫，耐酸耐堿有彈性

“鄭民高速（鄭州至民權(quán)），是河南省高速公路網(wǎng)中重要的一條聯(lián)絡(luò)通道，全線采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2008年，鄭民高速公路開始修建，由東南大學(xué)博士后張占軍擔(dān)任總負責(zé)，鋪設(shè)這條高速所用的國產(chǎn)‘超級瀝青’是由江蘇研發(fā)制造的?！睎|南大學(xué)校長助理朱建設(shè)研究員告訴記者，這種瀝青叫“環(huán)氧瀝青”。

與常見的瀝青不同，制造環(huán)氧瀝青是將環(huán)氧樹脂加入瀝青中，經(jīng)過與固化劑發(fā)生反應(yīng)，使瀝青具有很高的強度及韌性，且在高低溫下變形很小。這種材料看起來簡單，只要把瀝青和環(huán)氧樹脂按照一定比例混合起來即可。然而，要想得到材料的合適配比卻比登天還難。科研幾乎是在一片空白中展開?！熬拖袢说难鸵粯樱斞谜夷芘鋵Φ?，瀝青和環(huán)氧樹脂，顯然相互不能融合，難就難在這里。

由江蘇自主研發(fā)的這種環(huán)氧瀝青究竟有多牛呢？朱建設(shè)介紹，在反復(fù)實驗室中，國產(chǎn)環(huán)氧瀝青保持在300℃高溫及零下30℃低溫下不變形，“噴氣式飛機起降時噴出的氣體溫度達1000℃，瞬間可‘融化’普通瀝青?！边@種瀝青還耐腐蝕，“我們曾做實驗，把環(huán)氧瀝青分別浸泡在酸、堿、鹽中一個多月，拿出來幾乎沒有變化。”這種瀝青還有一個特點是有韌性，“過去我們的路面多是剛性，車開上去硬碰硬，噪音大，車輪和路面的磨損都嚴(yán)重。新型瀝青有一定彈性，為重型飛機起降時提供緩沖力，飛機不易磨損?！边€有一個關(guān)鍵點，這種材質(zhì)是吸水的，可滲透因雨雪導(dǎo)致的積水。

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研發(fā)之路

長江二橋鋪的美國瀝青，國產(chǎn)造價便宜一半

不過在2006年前，這種耐高溫低溫、耐壓的環(huán)保瀝青的制造技術(shù)由美國壟斷，并實行技術(shù)封鎖。2001年，中國工程院院士、東南大學(xué)黃衛(wèi)教授領(lǐng)銜的團隊在鋪設(shè)長江二橋時，用了美國的“環(huán)氧瀝青”，如果用普通的瀝青鋪裝，在溫差大的季節(jié)，橋面容易出現(xiàn)裂縫并產(chǎn)生滑移，會陷入“屢壞屢修、屢修屢壞”的怪圈?！暗绹沫h(huán)氧瀝青價格高得嚇人，一噸要人民幣7萬多元。二橋鋪完了，黃衛(wèi)教授就說，必須開發(fā)中國自己的環(huán)氧瀝青鋪裝材料與成套技術(shù)，國家重大工程建設(shè)的核心技術(shù)，必須掌握在我們中國人手里！”

2001年，東南大學(xué)成立了“新型環(huán)氧瀝青制造設(shè)備及工程應(yīng)用項目組”，黃衛(wèi)教授擔(dān)任組長，朱建設(shè)研究員是主要負責(zé)人，并選擇了句容寧武開展產(chǎn)學(xué)研合作?！皷|南大學(xué)交通學(xué)院、化學(xué)化工學(xué)院、自動化學(xué)院三大學(xué)院教授和寧武科技的技術(shù)人員攜手，一起努力了6年多，終于掌握了這種特殊瀝青的制造方法?！薄懊绹囊?萬多一噸，我們的價格只有它的一半，3萬多。