李鑫
北京市政路桥建材集团有限公司昌平沥青厂 102200
摘要：
通过分析SBS改性沥青的原材料组成特点以及SBS改性沥青加工生产过程,对于沥青烟气排放进行了来源、成分等理论分析和试验检测,并结合京礼高速SBS改性沥青加工生产项目,分析了沥青烟气的环保处理措施和装置,目标是对于SBS改性沥青加工过程的烟气排放进行环保控制,实现有害沥青烟气低排放的绿色生产和施工。
关键词：SBS改性沥青;?烟气排放;?环保控制;
1.改性沥青原材料的环保分析
SBS改性沥青的组成原材料主要包括基质沥青,SBS改性剂,芳烃油(相溶剂),稳定剂等,这些原材料中SBS改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物,有稳定的化学分子式,其他的原材料均为混合物,并没有稳定的分子式或成分含量。
基质沥青是炼油加工生产最后剩余的重质组分所混合而成,传统的石油沥青加工工艺通常是采用常压蒸馏和减压蒸馏工艺处理后产生的减压渣油作为主要原材料,在复杂炼厂逐渐在国内普及后,目前炼油厂一般都会配套溶剂脱沥青工艺(丙烷脱沥青工艺),这样就可以从减压渣油中生产出针入度更小的脱油沥青成分,有些炼厂的沥青氧化装置可以生产出氧化沥青,这些组成沥青的原材料在炼厂中,经过不同比例的混合后就可以形成道路用石油沥青了。这些石油沥青的原材料均是经过近百年来的成熟应用,不仅从沥青的性能上可以符合路面的使用功能要求,而且从HSSE的角度来看也是安全可靠的,但是沥青中仍含有少量的硫、蜡、磷等矿物质,这些材料在高温下也会与沥青发生微量的化学反应,释放出少量的有害气体。
需要说明的是:并不是炼油厂加工过程所产生的所有残渣都可以用于沥青原材料的,有些炼制工艺产生的渣油,例如某些标号的燃料油或催化裂化工艺产生的油浆,当掺加到沥青中之后,虽然从沥青三大指标的角度来看可以符合规范要求,但是从职业健康的角度来看,其中所含的多环芳烃类成分是有致癌风险的,是不可以随意添加进入沥青成分中,通常只能作为燃料油的组分进行处理。近年来国内道路市场上经常可以听说到某些的沥青虽然检测的三大指标符合规范要求,但是路用性能很差,经常刚铺设完的沥青路面就会出现高温车辙和水损害等病害,而且在施工过程中有恶臭味或异味挥发,这些来源不明的沥青也就是大家传说的“调和沥青”。如果使用了这些本不是沥青的“沥青”,不仅会影响道路性能,也会对参与施工的工人职业健康带来潜在的危害,更会在高温施工环节产生成分复杂的有害气体,污染周边的空气环境。
相溶剂通常为多种石油馏分的混合物,目的是增加SBS和基质沥青的相容性(有利于SBS在沥青中更均匀地分散)和提高SBS改性沥青的延度,通常是炼油厂所生产的糠醛抽出油和其他油类成分调配而成,而糠醛抽出油是润滑油糠醛精制工艺过程中产生的一种副产品,其中含有大量的稠环芳烃,所以其中的芳香分含量较高,沥青质和胶质含量较少,在高温生产过程中容易挥发出轻质组分,也是改性沥青高温加工和施工环节产生气体排放的来源之一,也是沥青烟的来源之一。
由于SBS和石油沥青的组成、结构和分子量差别较大,二者共混时不易形成稳定体系,在热储存过程中易发生SBS和沥青相分离的现象,所以稳定剂的主要作用就是提高SBS改性沥青的储存稳定性,其成分一般会包含有硫、氮、氧、磷等杂原子的化学交联剂,具有较活泼的化学反应性能。SBS在热沥青中也会与稳定剂发生类似的交联反应,形成稳定的空间网络结构,当稳定剂与沥青和SBS在高温下发生化学反应的过程中,就会产生H2S,SO2,NH3,NOx等有害气体成分。
2.环保排放的控制措施
沥青烟的主要治理方法有燃烧法、吸收法、吸附法、静电捕集法和光催化氧化法等。由于各行业生产或加工沥青的方式各有特色,产生沥青烟的成分、浓度、温度、流量等也不尽相同,通常将2种或者多种主要治理方法结合使用,对不同特征的沥青烟先进行预处理,再进行深度处理,最终达到环保要求。沥青烟主要由气、液两相组成,气相部分是不同气体的混合物,液相部分是十分细微的挥发冷凝物。它通常以气溶胶的形式存在于空气之中,粒径在0.1～1.0μm之间,最小的仅0.01μm,最大的约10.0μm。预处理主要指除去馏出油及大量水分,如用水洗、油洗等治理方法进行初级处理.深度处理主要指根据企业实际生产工艺的特点,选取一种或多种治理方法对沥青烟进行净化处理,如焚烧法、静电捕集法等,最终将达到排放标准的尾气通过烟筒排入大气中。
治理沥青烟的方法主要取决于行业的生产工艺特点，昌平沥青厂安装了沥青烟气净化处理装置(图1),考虑到沥青工厂在加工改性沥青和乳化沥青过程中,产生的沥青烟气中的主要污染物为沥青颗粒物,挥发性有机物(VOC)、苯环类碳氢化合物、硫化物(SO2和H2S)、氮氧化合物、环烷烃、烷烃等有害气体,所以对污染源产生的沥青烟气分别采用多种工艺进行处理。
2.1沥青烟气净化工艺流程图
净化方式：喷淋塔+活性炭吸附+uv等离子一体机
图1沥青尾气环保处理设备???
.png)
图2环保设备运行示意图
.png)
搅拌罐上方管道设置阀门,管道内置消防喷淋头,有效防火,对后续环保设备进行保护。环保水池对两个烟气喷淋净化塔进行供水冷却。环保水池同时对湿式恒流高压静电工业废气净化器进行微量补水,对消防喷淋头进行供水。
2.2设备单元工作原理
(1)烟气喷淋冷凝塔
沥青废气在动力波净化单元内高速湍流运行,与雾化水层剧烈碰撞混合,油颗粒、固颗粒在碰撞过程中被水雾初步捕集。气体经过动力波净化单元喷入水浴净化单元的液面,在惯性力的作用下油和固体颗粒被水面捕集。残余的油和固体颗粒被高密度过滤层拦截,从而实现了体内三级净化。
(2)湿式恒流高压静电工业废气净化器
其主要作用是除“沥青烟”。沥青烟是一种十分微小的颗粒物,大部分是0.1～1um的焦油细雾粒,用普通的洗涤法和离心法难以有效去除。而高压静电净化器对沥青烟具有明显的去除效果。
作用原理:湿式恒流高压静电工业废气净化器主要是利用静电力(库伦力)将沥青废气中的“烟”及残留的“油”从气体中分离从而达到净化目的。高压静电电离空气产生臭氧,臭氧可以净化空气。高压静电净化器产生的高能电子自由基等活性粒子激活电离、裂解工业废气中的各级份,使之发生分解,氧化等一些复杂的化学反应,高能量电离子对污染物直接击穿和轰击,使分子链断裂,并非污染物转移。
(3)uv等离子一体机
等离子UV光解一体机实际上就是低温等离子除臭设备和UV光解除臭设备两种设备的结合，综合了两种设备优势，使恶臭气体先经过UV紫外线光解区再到等离子分解区，经过多级的净化处理后达标排出，使废气治理能够达到一个更高的水平，废气处理能力更高，处理范围更广。
等离子UV光解一体机相对于以往的除臭设备而言，优势更加明显：
1)高效的废气处理能力：对于以往低温等离子设备或者UV光解除臭设备无法处理的废气有更高的处理能力，和更广的处理范围，可以处理更多一般设备无法处理的恶臭气体，并且能够在短时间内完成净化处理，让气体排放达到合格标准，减少投诉。
2)运行成本低：该设备不需要任何过于复杂的操作，不需要专人管理操作。而且该设备寿命长，不需要时常更换，只需要定期地做检查与维护即可
3)占地面积小：等离子UV光解一体机设备结构紧凑，占地面积小，而且安装方便快捷，也不需要太复杂的操作与控制。
结语：
由于沥青烟的成分复杂,因此需要根据行业的生产工艺特点来确定治理沥青烟的措施和工艺,针对广吉高速GJGX2标所在的SBS改性沥青加工点特点,对于高温废气采用集中收集后,然后主要采用三种处理措施进行分级处理,分别是烟气喷淋塔、湿式恒流高压静电工业废气净化器和多级等离子光催化塔,通过组合处理最终达到沥青烟气的环保排放。
参考文献
[1]关伟,陈忠林,张玮晨,刘能.沥青烟治理现状及工艺路径分析.辽宁大学学报,2016,43(4).
[2]吉永海,郭淑华,李锐.SBS改性沥青的相容性和稳定性机理.石油学报(石油加工),2016(6).
[3]刘庆勋,王朝晖.工厂式SBS改性沥青生产的影响因素.石油沥青.2019(6).