瀝青氧化

瀝青氧化，是煉油廠的一種瀝青生產工藝。是生產道路瀝青、建築瀝青及水工瀝青等的重要方法之一。使得瀝青組成發生變化，軟化點升高，針入度和溫度敏感性以達到瀝青規格指標和使用性能要求

基本介紹

• 中文名：瀝青氧化
• 外文名：asphalt oxidation
• 簡介：生產道路瀝青

定義

瀝青氧化是生產道路瀝青、建築瀝青及水工瀝青等的重要方法之一。瀝青氧化改性生產道路瀝青是將軟化點低、針入度大和溫度敏感性大的減壓查油或磨劑脫瀝青或它們的調合物，在一定溫度條件下通入空氣，使其組成發生變化，軟化點升高，針入度和溫度敏感性以達到瀝青規格指標和使用性能要求。通過氧化改性後，瀝青具有良好的溫度性質，即高溫穩定性和低溫抗開裂性得到提高“。對瀝青氧化機理的研究有助於了解氧化是如何改善瀝青的性質。然而，瀝青是由無數的化合物組成的混合物，其化學結構非常複雜。儘管利用組成分析手段可以將其分離成不同組分,但每一組分仍然是由無數化合物所組成。

組成成分

氧化瀝青的氧含量為原料氧含量的2.9一3.4倍，這表明通過吹空氣氧化處理，煤瀝青發生氧化聚合反應，煤瀝青所含芳香族化合物與氧發生氧化交聯反應，氧結合進入了煤瀝青芳烴分子結構中，從而改變了煤瀝青的分子結構組成，原料中溫瀝青的O/C 原子比為0.014，大約每100個碳原子結構中含有1個氧原子，而氧化瀝青的O/C原子比 為0.041—0.048，大約每100個碳原子結構中含有4-5個氧原子，氧化熱聚合極大地促進了煤瀝青分子的縮聚程度，從而達到了提高煤瀝青結焦殘炭值的目的。隨著氧化聚合反應的進行，煤瀝青的氫含量逐漸減少，原料中溫瀝青的氫含量接近4%， 而氧化瀝青的氫含量在2%左右，氧化瀝青的氫含量下降了1倍，原料中溫瀝青的H/C原子比為0.477，氧化瀝青的H/C原子比降至0.238-0.324，這表明煤瀝青在氧化熱聚合期間發生明顯的脫氫縮聚反應，從而促進了煤瀝青分子結構的交聯縮聚，賦予氧化瀝青產物舒結焦能力的特性。

瀝青

結焦值軟化點

氧化瀝青結焦值CV隨軟化點SP的變化趨勢存在著很好的線性關係，其關係式如下:

340℃時，CV=0.1847SP+38.57， =0.9945

360℃時，CV=0.1545SP+43.01， =0.9872

380℃時，CV=0.1409SP+45.24， =0.9927

400℃時，CV=0.1957SP+38.04． =0.9938

影響因素

一、氧化溫度對氧化瀝青製備的影響：

在氧化瀝青製備過程中， 熱處理溫度對氧化瀝青的軟化點影響很大，即在相同氧化處理時間下，熱處理溫度每升高 1℃，可使氧化瀝青的軟化點提高近1℃，這是由於隨著熱處理溫度提高，熱聚合作用對煤瀝青軟化點影響增大，高溫下氧化聚合有利於提高產物氧化瀝青的軟化點。且隨著氧化改質處理的進行，氧化溫度對煤瀝青結焦值的影響作用越來越大。

二、氧化時間對氧化瀝青製備的影響：

氧化瀝青軟化點隨氧化時間延長呈逐步上升趨勢，並且氧化溫度越高，煤瀝青軟化點提高幅度增大，即氧化溫度高低顯著影響了煤瀝青改質過程。高溫下短時間氧化處理就可達到低溫下長時間氧化處理的效果。

三、空氣量對氧化瀝青製備的影響：

對煤瀝青進行氧化改質處理是通過連續向液態煤瀝青試樣鼓入空氣來實現，空氣量的多少必然會對產物氧化瀝青的結構性能產生影響。明在氧化熱聚合改質處理煤瀝青過程中，增加空氣用量有利於提高產物氧化瀝青的軟化點。空氣量增加使氧化時間縮短程度越大。同樣增加空氣量也可以相應降低氧化溫度，即空氣用量越大，則氧化瀝青結焦值隨氧化時間的增幅越大。

瀝青

四、原料種類對煤瀝青氧化聚合的影響：

1、原料種類對氧化瀝青軟化點的影響

改質瀝青所制氧化瀝青的軟化點值普遍高於中溫瀝青所制氧化瀝青的軟化點值，這是由於中溫瀝青原料的軟化點為86攝氏度，而改質瀝青是以中溫瀝青為原料熱聚合製備的，其軟化點高達110攝氏度，兩種煤瀝青原料軟化點的差異（相差近24攝氏度）導致所制氧化瀝青軟化點也相應有所差異。由於採用了高軟化點改質瀝青原料， 合成一定軟化點的氧化瀝青所需氧化時間，相對於中溫瀝青情形要縮短2h，例如以中溫瀝青為原料時，氧化瀝青軟化點達到163攝氏度需要8h，而採用改質瀝青為原料時則只需6h就可使氧化瀝青軟化點達到165℃。

2、原料種類對氧化瀝青結焦值的影響

改質瀝青所制氧化瀝青的結焦值要高於中溫瀝青所制氧化瀝青的結焦值，這是由於原料改質瀝青縮聚程度（其結焦值為59.50%），要遠遠高於中溫瀝青（其結焦值為51.18%），這樣就為氧化改質過程中產物氧化瀝青的高結焦值打下了基礎。採用改質瀝青作原料時，達到一定結焦值所需的氧化時間相對於中溫瀝青原料要縮短2h。

3、原料種類對氧化瀝青組分的影響

由於原料中溫瀝青和改質瀝青組成結構存在差異，導致兩類煤瀝青原 料所制氧化瀝青的組分相差較大，其反映了煤瀝青各種溶劑萃取組分含量高低明顯影響著氧化改質進程以及產物氧化瀝青的質量。

減少氧化措施

一、選擇優質瀝青：

瀝青的質量直接影響瀝青路面的使用性能和壽命，而瀝青由於化學組分不同、所含的金屬元素不同，其抗氧化性能也就不同。選擇瀝青時,應根據公路等級、交通量大小、路面結構類型、氣候特點等選擇質量穩定、含蠟量低、耐老化的重交通道路瀝青或改性瀝青。

瀝青

二、減少瀝青加熱、儲存的氧化程度：

一是在瀝青罐中將吸油管位置放在熱油盤之上瀝青在加熱罐中若瀝青液位降到熱油盤管（如導熱淚管）以下，就會產生氧化作用；盤管冒出液位之上，上運就會覆蓋一薄層瀝青，這層瀝青接觸到空氣，使空氣中的氧氣與瀝青化合發生氧化作用，而且發生速度極快這是因為熱油盤管的操作溫度要比瀝青溫度高，此時外露盤管上的瀝青薄膜經加熱要比正常溫度更高，因而加速氧化作用。盤管上的高溫瀝青與空氣中的氧發生反應，使粘附在加熱管上的瀝青逐漸變硬，進而生成焦碳。由於焦碳是優良的隔熱體，它將由傳熱變為隔熱，進而影響到瀝青的加熱效果，甚至會報廢上面的加熱盤管。因此，應將瀝青加熱罐中的吸油管位置放在熱油盤管之上。

三、提高瀝青混合料壓實度：

鋪築瀝青路面上的瀝青經過一段長時間的風化後，都會緩慢持續地與空氣中的氧氣發生化學反應，密實的混合料可防止氧氣從混合料穿過而使表面下的拌和料發生氧化，因此，高密度、低空隙率的瀝青混合料可以減少瀝青的氧化速率,進而提高瀝青路面的耐久性。