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SBS改性沥青生产系统管线堵塞的原因和策略

分类:化学论文   更新:2016/8/10   来源:本站原创

    改性沥青是通过把聚合物掺入道路沥青中来改善沥青的高、低温性能,显着提高路面抵抗高温车辙和低温开裂的能力,延长路面寿命、降低噪声、提高行车舒适性和安全性,是一种技术含量和附加值较高的优质筑路材料。

    南京炼油厂有限责任公司(简称“南炼公司”)的改性沥青生产系统是以中石化金陵公司70号A级道路沥青为原料利用SBS进行改性的。整个生产系统质量稳定,能很好的满足市场质量要求。但随着系统运行时间的增长,在成品罐进料管线中会出现弹性橡胶体颗粒和结块(焦)等现象,甚至会造成管线堵塞,影响正常的生产操作。针对该现象,本文将对SBS改性沥青生产系统进行分析,找出管线堵塞原因,提出解决问题的思路,进一步对生产工艺进行优化。

    1、SBS改性沥青生产工艺

    1.1生产工艺原理

    南炼公司的SBS改性沥青的原料是中石化金陵公司70号A级道路沥青,其主要技术指标如表1所示。

    原料70号A级道路沥青作为石油基质沥青,是一种十分复杂的烃类及其衍生物的混合物,是石油中组成及结构最为复杂、相对分子质量最大的部分。除碳氢两种主要元素外(碳含量在83%~87%之间,氢含量在10%左右),还有硫、氮、氧等杂原子。沥青主要组分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质。其胶体体系结构图如图1所示。改性剂高分子材料SBS是苯乙烯(S)-丁二烯(B)-苯乙烯(S)的嵌段共聚物,属于一种橡塑共聚物。SBS分子结构分为线形和星形结构,其结构示意图如图2所示。SBS之所以能够很好的改善沥青的高低温性能,主要是利用由聚苯乙烯组成的S段,这种大共轭体系中л电子云没有轴对称性,不能内旋转,所以分子链的刚性极大,在高温下不易变形,从而提高沥青的高温性能。由于SBS中的B段是丁二烯的聚合物,其主链是由C-C单键组成,柔顺性非常好,在低温下具有一定的弹性和流动性,因此可以改善沥青的低温抗裂性。生产中使用的SBS主要理化指标如表2所示。

    利用SBS进行沥青改性主要是通过化学交联反应实现的。SBS作为一种热塑性橡胶弹性体,在高温热沥青中被软化和溶胀;在胶体磨强烈剪切力的作用下,SBS被剪切成微米级颗粒而分散在沥青中。由于SBS的密度较小,易于在沥青中产生相分离,形成一种不稳定的网状结构。稳定一定的时间后,再通过添加化学稳定剂,引发交联反应,将原来不稳定的网状结构转化为稳定的空间互穿网络结构,形成稳定的胶体体系,从而改善沥青的高低温性能、弹性恢复和延度等物理性能。

    1.2生产工艺流程

    南炼公司SBS改性沥青生产流程主要分为聚合物的溶胀发育、剪切分散、反应交联和成品发育等四个过程。首先,将原料70号道路基质沥青利用导热油加热至175~190℃后送至原料中间罐,再用沥青泵输送至搅拌混料罐;在搅拌混料罐中,按照一定比例加入改性剂和相溶剂,混合均匀后送入磨机剪切工段进行研磨、剪切,之后输送进入改性沥青成品发育罐中,在发育罐中加入一定量的稳定剂后改性沥青继续发育,待发育完成并分析合格后,通过沥青产品泵输送至一常压操作的成品罐储存。生产流程示意图如图3所示。

    2、成品罐进料管道堵塞现象及成因分析

    2.1管道堵塞现象

    在SBS改性沥青装置稳定运行一段时间后,在生产过程中会出现磨机电流上升,出口管线压力增高,装置生产能力降低等非正常现象。在排除机械故障后,通过分析判定是由从磨机出口至成品发育罐进口之间的管线堵塞造成的。这段管线主要包括从磨机出口到成品发育罐底、再沿罐壁向上延伸至成品发育罐顶、进入成品发育罐内的管线,该段管线全程采用导热油夹套伴热。该段管线流

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