瀝青“組分調(diào)和反應(yīng)改性”新工藝制備煤基道路瀝青的技術(shù)開發(fā)

煤瀝青“組分調(diào)和-反應(yīng)改性”新工藝制備煤基道路瀝青的技術(shù)開發(fā)中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所目錄項目背景項目可行性技術(shù)方案項目概算合作方式項目前景目錄項目背景煤瀝青市場現(xiàn)狀我國公路建設(shè)情況及規(guī)劃我國道路瀝青產(chǎn)量與市場需求公路建設(shè)對道路瀝青的質(zhì)量要求瀝青性能與路面質(zhì)量的關(guān)系小結(jié)

煤瀝青是煤焦油中的重質(zhì)組分，產(chǎn)量約為高溫煤焦油量的55%～60%，中低溫煤焦油量的10%～30%。目前國內(nèi)煤瀝青主要用于炭素材料成型粘結(jié)劑、重油替代燃料油等，用途十分單一，而且污染嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了煤焦油深加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

項目背景——煤瀝青市場現(xiàn)狀2008年全球范圍金融危機(jī)爆發(fā)以來，全國焦化行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，整體虧損。為了適應(yīng)焦化行業(yè)轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展的要求，提升煤焦油深加工行業(yè)的整體效益，煤瀝青高附加值利用成為全行業(yè)關(guān)注的焦點，煤焦化產(chǎn)品精細(xì)化深加工的道路成為焦化企業(yè)實現(xiàn)扭虧為盈和可持續(xù)發(fā)展的必由之路和廣泛共識。項目背景——煤瀝青市場現(xiàn)狀

到2010年底，全國已建成通車的公路總里程達(dá)398.4萬公里，其中高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)7.4萬公里、農(nóng)村公路（縣、鄉(xiāng)、村）通車?yán)锍踢_(dá)到345萬公里。據(jù)交通部統(tǒng)計，2011年全國公路養(yǎng)護(hù)里程398.04萬公里，占公路總里程的96.9%。

項目背景——我國公路建設(shè)情況及規(guī)劃《公路水路交通運輸“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出，到2015年，全國公路網(wǎng)總里程達(dá)到450萬公里，其中高速公路里程達(dá)到10萬公里。分別比2010年增加51.6萬公里和2.6萬公里。根據(jù)《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013年—2030年）》，到2030年，我國將基本建成布局合理、功能完善、覆蓋廣泛、安全可靠的國家干線公路網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)首都輻射省會、省際多路連通、地市高速通達(dá)、縣縣國道覆蓋，屆時國家公路網(wǎng)總規(guī)模約40萬公里。根據(jù)該規(guī)劃，未來15～20年內(nèi)，普通國道將新建8000公里，升級改造10萬公里；國家高速公路將新建2.5-3萬公里。按照靜態(tài)投資匡算，總投資約4.7萬億元。未來一段時間內(nèi)，我國公路建設(shè)仍將處于快速發(fā)展階段，因此未來新建道路里程的持續(xù)增加將有效支撐國內(nèi)道路瀝青需求保持較高水平。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)測算，預(yù)計“十三五”期間全國道路瀝青消費量將保持在2000萬噸以上。項目背景——我國道路瀝青產(chǎn)量與市場需求中國高速公路新增里程及通車總程通車情況(萬公里)中國石油瀝青年度表觀消費量

從2007年開始，西部地區(qū)公路建設(shè)投資開始超過東部地區(qū)。2013年中西部公路建設(shè)總投資所占比例為70%，而東部地區(qū)僅為30%。隨著國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進(jìn)和“一路一帶”大戰(zhàn)略的實施，未來東、西部地區(qū)公路建設(shè)投資總額度的差距將愈加明顯，中西部地區(qū)將持續(xù)成為全國道路建設(shè)的中心所在。道路建設(shè)重心的轉(zhuǎn)移說明國內(nèi)道路瀝青消費增長已開始從東部向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，中西部地區(qū)已成為道路瀝青消費增長的主要地區(qū)。國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示：2013年1-11月份，全國公路建設(shè)總投資12445億，較去年同期增加973億，增幅8%；其中西部地區(qū)占43%，投資額為5347.30億元，中部占26%，投資額3298.9億元；東部占30%，投資額3799.32億元。項目背景——我國道路瀝青產(chǎn)量與市場需求項目背景——公路建設(shè)對道路瀝青的質(zhì)量要求

新時期公路建設(shè)對道路瀝青的性能要求越來越高，特別是由于特殊的氣候和地理環(huán)境，以及重型車輛長距離運輸?shù)奶厥馇闆r，對道路瀝青性能的要求尤為嚴(yán)格。根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004），可查詢出目標(biāo)地區(qū)所屬的氣候分區(qū)，選擇出合適標(biāo)號的道路瀝青項目背景——瀝青性能與路面質(zhì)量的關(guān)系水穩(wěn)定性表面服務(wù)（抗滑、噪聲、車輪兩側(cè)濺水、車輪后方水霧）行車舒適高溫抗車轍非常重要比較重要幾乎無關(guān)有影響低溫抗開裂耐疲勞抗老化瀝青結(jié)合料與瀝青路面關(guān)系項目背景——瀝青性能與路面質(zhì)量的關(guān)系瀝青用量空隙率粘附性與粘度流變性（感溫、感時、老化、標(biāo)號）車轍空隙率粘附性與粘度流變性（感溫、感時、老化、標(biāo)號）開裂瀝青用量針入度標(biāo)號表面功能衰減粘附性水損害與瀝青相關(guān)的影響瀝青路面損害因素

項目背景——小結(jié)

如果將產(chǎn)量巨大的煤瀝青作為原料通過改性生產(chǎn)出性能優(yōu)良的道路瀝青，不僅拓展了煤瀝青的利用途徑，提高煤瀝青附加值，解決了煤焦油深加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個難點，而且滿足了市場對道路瀝青不斷增長的需求，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。目錄項目可行性道路瀝青材料發(fā)展歷程國內(nèi)外研發(fā)和實踐歷程煤瀝青性能優(yōu)勢至今仍在使用的斯圖加特到慕尼黑高速公路（二戰(zhàn)期間德國使用混合瀝青修筑）隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，石油瀝青產(chǎn)量大量增加，價格大幅下降，很快取代了煤瀝青成為了道路瀝青市場的主角。早在20世紀(jì)初，德國就將煤瀝青作為為筑路材料應(yīng)用到道路鋪筑中。二三十年代德國開始以筑路焦油(中溫煤瀝青回配焦油)為基料，添加石油瀝青生產(chǎn)混合瀝青。

但隨著現(xiàn)代化公路建設(shè)的發(fā)展，石油瀝青修筑的公路逐漸難以達(dá)到日益提高的路面性能要求。1963年，英國開發(fā)生產(chǎn)了以石油瀝青為基料摻加少量煤瀝青的混合瀝青，用于鋪筑最高荷載的公路。1973年制定了混合瀝青的國家標(biāo)準(zhǔn)。上世紀(jì)70年代以來,法國、德國、瑞士、波蘭等許多歐州國家都先后開始生產(chǎn)和使用這種混合瀝青筑路材料。20世紀(jì)50-60年代20世紀(jì)70-80年代隨著發(fā)達(dá)國家煤化工產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整和轉(zhuǎn)移，停止了煤瀝青在公路建設(shè)上的研究與應(yīng)用。20世紀(jì)80年代之后項目可行性——道路瀝青材料發(fā)展歷程從1982年開始，德國呂特格公司生產(chǎn)混合瀝青碳瀝青CB70,是由25wt%增塑煤瀝青和75wt%道路石油瀝青B80配制而成。德國用這種瀝青自1982年~1986年期間鋪筑了72條路段,總面積90萬m2。

1989年，波蘭開始生產(chǎn)混合型道路瀝青煤石油瀝青PA。波蘭用工業(yè)試生產(chǎn)的混合瀝青鋪筑的幾條在各種地勢和行車條件。經(jīng)過四年多運行之后,路面幾乎沒有觀察到變化。

法國高速公路使用的混合瀝青路面壽命在15年以上。項目可行性——國外研發(fā)和實踐

2008年至2011年，新型路用煤瀝青系列改性材料在二廣高速公路（G55）忻州段、山西高陵高速進(jìn)行了鋪筑應(yīng)用。由交通部公路工程檢測中心對煤瀝青路用性能檢測表明，該系列材料各項性能指標(biāo)優(yōu)良，完全滿足高速公路施工相關(guān)要求。項目可行性——國內(nèi)研發(fā)與實踐粘附性和滲透性粘度-溫度曲線抗塑性變形抗油侵蝕行車安全性國外煤-石油混合瀝青優(yōu)點項目可行性——煤瀝青性能優(yōu)勢目錄技術(shù)方案煤基調(diào)和道路瀝青的生產(chǎn)流程與技術(shù)指標(biāo)煤基道路瀝青的制備原理CMB系列煤瀝青專用改性劑煤基道路瀝青的生產(chǎn)流程檢測分析煤基道路瀝青技術(shù)指標(biāo)煤基改性道路瀝青性能檢測污染防治與人員勞動保護(hù)試驗路周圍土壤污染物檢測標(biāo)準(zhǔn)的制定與工業(yè)化應(yīng)用技術(shù)方案——煤基調(diào)和道路瀝青的生產(chǎn)流程與技術(shù)指標(biāo)組分調(diào)和脫油均質(zhì)穩(wěn)定煤系調(diào)和劑煤瀝青煤基調(diào)和道路瀝青產(chǎn)品編號質(zhì)量指標(biāo)評價

老化前

薄膜烘箱試驗延度cm軟化點℃針入度（25℃)0.1mm質(zhì)量損失%針入度比%延度(15℃)cmMC-1>15044.351.80.79（120℃）79.886.0MC-4136.0743.830.61.14（120℃）40.8578.60MC-372.8048.821.50.61（120℃）65.58105.75技術(shù)方推案——煤基改紫性道路瞎瀝青的瘋制備原揚理改性煤短基削道氏路瀝敏青煤基紅調(diào)和煌瀝青煤基調(diào)偉和瀝青與溶劑油混合繩，加入咬改性劑蒙、彈性矮體、穩(wěn)釘定劑、插抗老化辰劑等，播在一定慎溫度下抓反應(yīng)，厘改善煤鐮瀝青延童展性、棄粘彈性效、抗老蔬化性、題感溫性等性能，改翼變?yōu)r堤青膠鄉(xiāng)豐體結(jié)辭構(gòu)，朗最終制備茂性能是優(yōu)良塊的道銳路瀝底青。改性塑劑溶劑油穩(wěn)定慨劑彈性鋼體抗老既化劑補(bǔ)強(qiáng)袍劑經(jīng)過研虜究團(tuán)隊礎(chǔ)多年的壯潛心鉆勸研，進(jìn)裹行了大怨量探索兩性和系淡統(tǒng)性的煉實驗室皇實驗，缺對煤瀝光青改性肉劑進(jìn)行鬧了篩選墾和集成雜優(yōu)化，品成功開耀發(fā)出兼升具性能棍和成本沾優(yōu)勢的CM畜B系列煤哥瀝青專閘用改性墨劑。技術(shù)方伏案——C牛MB系列煤碎瀝青專餅用改性丘劑CMB系列琴煤瀝辭青專掀用改伸性劑技術(shù)翁方案——煤基涼改性偉道路憤瀝青斷的生失產(chǎn)流憑程組分調(diào)感和反應(yīng)改良性發(fā)育穩(wěn)演定澆筑欄試孟樣性蔬能知測蠢試化學(xué)森組成維與微圈觀結(jié)刃構(gòu)分境析技術(shù)謝方案——檢測側(cè)分析道路右石油階瀝青噸標(biāo)準(zhǔn)里主要成指標(biāo)怒要求《重交通換道路石全油瀝青》G汽B/T牲151榜80-擺201捆0指標(biāo)AH-90AH-70AH-50針入度（25℃）0.1mm80～10060～8060～80延度（15℃），cm≥100≥100≥80軟化點，℃42～5544～5745～58薄膜烘箱實驗（163℃,5h）質(zhì)量變化，%≤1.0≤0.8≤0.6針入度比，%≥50≥55≥58延度（15℃），cm≥40≥30報告指標(biāo)90#70#50#針入度（25℃）0.1mm80～10060～8060～80延度（15℃）,cm≥100≥100≥80軟化點,℃≥42≥44≥45薄膜烘箱實驗（120℃,5h）質(zhì)量變化,%≤1.0≤0.8≤0.6針入度比,%≥50≥55≥58延度（15℃）,cm≥40≥30≥20煤瀝青剃改性道團(tuán)路瀝青嶼主要指限標(biāo)要求技術(shù)浸方案——煤基改曬性道路名瀝青技員術(shù)指標(biāo)技術(shù)菊方案——煤基隆改性遼道路友瀝青貝性能溫檢測我們委駐托山西閣省交通右建設(shè)工君程質(zhì)量都檢測中御心（甲什級資質(zhì)節(jié)）進(jìn)行賠了瀝青檢偉測，結(jié)果舉表明我明們團(tuán)隊瘡研究開升發(fā)的煤語基道路匆瀝青產(chǎn)留品三大具指標(biāo)完條全達(dá)到成交通部背規(guī)范規(guī)療定的道啊路石油四瀝青A級標(biāo)準(zhǔn)疤。為了驗?zāi)[證煤基紅道路瀝昆青的路誕用性能圖，制定轟和完善杰施工方普案，我盾們委托飛江蘇省醫(yī)交通科愧學(xué)研究夾院股份魚有限公適司工程霜檢測中號心（甲卡級資質(zhì)聽）進(jìn)行祥了瀝青混肺合料配航合比設(shè)眼計，結(jié)果碰表明設(shè)你計的AC-拳25瀝青戒混合螺料高蔥溫性元能和死抗水揉損壞榆性能倆滿足上規(guī)范賢要求職，可烏以用侍于指甚導(dǎo)生奸產(chǎn)。技術(shù)趣方案——煤基販改性珠道路懇瀝青魯性能侮檢測技術(shù)方紀(jì)案——煤基改探性道路騙瀝青性朗能檢測技術(shù)介方案——煤基改情性道路涂瀝青性量能檢測混合料性能高溫性能水穩(wěn)定性檢測試驗車轍試驗凍融劈裂試驗浸水馬歇爾試驗指標(biāo)動穩(wěn)定度（次/mm）變異系數(shù)劈裂強(qiáng)度比（%）殘留穩(wěn)定度（%）設(shè)計試驗結(jié)果61895.586.289.6規(guī)范對普通石油瀝青混合料要求≥800≤20≥70≥75規(guī)范對改性石油瀝青混合料要求≥2400≤15≥75≥80煤基區(qū)道路獨瀝青棋混合另料性惕能運輸萬和拌紹合鋪贊筑的退防治1.溫拌厭施工2.施工人頭員勞動透防護(hù)煤瀝青窯高溫流小動性好工序石油瀝青施工溫度，℃煤瀝青施工溫度，℃石料加熱溫度150-160125-130瀝青加熱溫度185-195125出料溫度160-170125-130攤鋪溫度150125初壓溫度，不低于140125終壓溫度，不低于11080路面開放溫度，不高于5050道路使牲用期間披的防治1.中下鏟面層土使用2.路面結(jié)途構(gòu)防水朋排水設(shè)注計10挑8館℃0.竊28禍±賊0.扯03捏P登a擇·昌s0.繳17歪±濾0.宮02某P舞a酬·酬s技術(shù)方蓮案——污染跡防治謎與人贏員勞尸動保同護(hù)G5發(fā)5二廣高泳速煤瀝津青試驗秀路是國膏內(nèi)第一昌段也是繡目前唯街一的一僚段煤基鋤道路瀝椅青高速乞公路試催驗段。貴為了準(zhǔn)洲確評價業(yè)煤基道橋路瀝青劣對周圍尾環(huán)境的割影響，爆消除人融們對煤濫瀝青污科染物擴(kuò)攀散風(fēng)險唉的普遍寧擔(dān)憂，籌本研究尿團(tuán)隊多涌次組織菠了對G5桃5二廣高誤速忻州仙段k6局68和K69攏4試驗罰路周債圍土殃壤中般的多慘環(huán)芳漂烴污臺染物海檢測籮。技術(shù)蝦方案——試驗耳路周戰(zhàn)圍土糠壤污番染物兄檢測技術(shù)方醉案——試驗個路周匹圍土搜壤污么染物枕檢測技術(shù)仰方案——試驗路勻周圍土新壤污染薪物檢測檢測結(jié)果滾表明掩，煤妖基道說路瀝擱青試棵驗路責(zé)未向駛路側(cè)敲土壤灣擴(kuò)散騾污染舍物。喊試驗?zāi)c路界線外農(nóng)諸田未珍檢出廈多環(huán)綁芳烴朽，表喜明煤汁基道掃路瀝五青的詞應(yīng)用寬沒有央影響辜到公談路界臥外環(huán)悼境。本項目在褲實驗室班內(nèi)已經(jīng)陪完成煤董瀝青組歪分調(diào)和塊分布規(guī)功律探索需、改性旦劑篩選雕與相容隔性考察牲、反應(yīng)沖改性的局原料配利比及生您產(chǎn)工藝皆優(yōu)化，紙形成了紀(jì)具有自全主知識反產(chǎn)權(quán)的飄一系列挖創(chuàng)新技處術(shù)成果輪，完全初具備工孔業(yè)化放源大條件彩。煤瀝給青與爛石油鑼瀝青邊的性敵質(zhì)不果盡相純同，柴有著師自身球的特濕殊性誘質(zhì)。州以煤指瀝青轟作為榮主要纖原料搜生產(chǎn)們道路啊瀝青柔不宜柏套用養(yǎng)石油斧瀝青悔現(xiàn)有舒標(biāo)準(zhǔn)半。目掌前國肆內(nèi)尚消未就割煤瀝夾青改妻性道梅路瀝策青制帝定相憤應(yīng)的淺標(biāo)準(zhǔn)屆，現(xiàn)閃有標(biāo)綿準(zhǔn)均粒參照錯石油察瀝青禾性能外指標(biāo)厚制定揮。為沫了填白補(bǔ)該于領(lǐng)域奧技術(shù)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)熄空白晶，促欄進(jìn)煤款基道此路瀝極青與冤炭基余道路技瀝青而改性菠劑的飲推廣添應(yīng)用祝，我購們已牧向省注質(zhì)量潤技術(shù)淹監(jiān)督上局申聰報制供定山傻西省許地方環(huán)標(biāo)準(zhǔn)《重交淚通道就路用約改質(zhì)母煤瀝攤青》，現(xiàn)被已提忘交討披論意稿見稿察。技術(shù)幼方案——標(biāo)準(zhǔn)其的制綢定與貍工業(yè)獻(xiàn)化應(yīng)弓用技術(shù)方溉案——標(biāo)準(zhǔn)段的制陣定與舟工業(yè)梯化應(yīng)鄭用20肚15年3月，某飼企業(yè)采茅用我方百技術(shù)方截案進(jìn)行窗了工業(yè)陸生產(chǎn)，啄一次投數(shù)料試車跡成功，動生產(chǎn)出族合格的90獨#和70#道路言瀝青稅產(chǎn)品鮮。目錄項目太概算成本血核算經(jīng)濟(jì)效趕益核算序號成本名稱成本（元/噸）1中溫煤瀝青+蒽油16312專業(yè)改性劑6153生產(chǎn)成本1304合計2376煤基改窮性道路忽瀝青噸舍成本核屠算項目概膨算——成本核殃算近期國內(nèi)道路石油科瀝青塑價格名稱單位數(shù)量年產(chǎn)量萬噸10單位成本元/噸2376單位售價元/噸3200總成本萬元23760銷售收入萬元32000稅前利潤萬元824010萬噸/年煤基賺改性道僅路瀝青炸項目經(jīng)蜂濟(jì)效益井核算項目膏概算——經(jīng)濟(jì)效控益核算煤瀝侵青改謹(jǐn)性制鞏備的50窄#、70忌#、90#重交瓦通道來路瀝愿青主銀要技元術(shù)指蜂標(biāo)都狗可以濃達(dá)到屑國家叉