回收沥青过程中沥青烟气成分有哪些?

回收沥青厂家统计,截至2014年底,我国高速公路总里程已超过11.195万公里,居世界首位,其中90%以上为沥青路面,道路沥青年消耗量达到1500万吨。沥青作为公路建设的主要原料,是不同分子量的烃类及其衍生物的混合物。沥青中含有的有机碳氢化合物在储存、加工、运输、搅拌、摊铺、压实和使用过程中会有一定程度的挥发,损害人体健康,污染大气环境。尤其是沥青搅拌站附近,沥青烟气污染非常严重,甚至出现了沥青搅拌站因污染严重被责令关闭的报道。

回收沥青

沥青成分

沥青是固体棕黑色多组分混合物,断口有光泽。沥青是易燃的,加热时会流动,并产生易燃蒸汽。按来源可分为石油沥青、煤焦油沥青、木焦油沥青和页岩沥青。

沥青既不能蒸馏出来,也不能完全溶解在一些已知的有机溶剂中。研究人员使用有机溶剂将沥青分成不同类型的成分。每种组分的化学组成和物理性质相似,但不同类型的组分对沥青的基本性质、温度敏感性和粘度的影响不同。对于道路沥青,正庚烷可将其分为四种组分:饱和组分、芳香组分、胶质和沥青质。

饱和油通常由直链烃和支链烃组成,是一种非极性稠油。芳香族化合物主要是指沥青中分子量最小的环烷基芳香族化合物,用作胶溶沥青质的分散介质。芳香组分和饱和组分是油组分,是沥青中的轻质组分,对沥青有润滑和软化作用。含油量越高,软化点越低,针入度越大。胶质主要作为沥青的分散剂或胶溶剂,它与沥青质的比例在一定程度上决定了沥青是溶胶还是凝胶。胶质对沥青的延度和粘度有影响。沥青质被胶体包裹形成胶束,胶束分散在饱和的芳香组分中,形成稳定的胶体溶液。沥青质的存在可以改善沥青的高温性能,一定量的沥青质可以保证胶体溶液的稳定性。

一般情况下,饱和和芳香族成分约占沥青总量的60%,分子量在300-500之间;胶质占沥青的20-30%,分子量在500-1000之间;道路沥青中沥青质含量约为10%,分子量一般在1000以上。

沥青烟成分

沥青烟主要由气相和液相组成。液相是粒径为0.1 ~1.0微米的非常细小的挥发性冷凝物,气相是不同气体的混合物。性能状态多为低浓度、极分散的烟雾。沥青烟气的另一个特点是易粘附,250℃以上易燃易爆。沥青烟气大部分是凝点高(200℃)的沥青蒸汽。因此,在收集、运输和消烟过程中,容易粘附在管道壁上形成液态到固态的沥青,难以消除,造成管道堵塞。

相关实验表明,当摊铺温度达到180℃时,沥青烟气中挥发性有机物(VOCs)的浓度可达10-12 mg/m3。当温度升至200℃时,沥青烟气中的VOCs浓度可达50 mg/m3。一般情况下,人体的呼吸道和皮肤粘膜在沥青烟浓度达到0.75mg/L的环境中暴露10-15分钟,会感到剧烈的刺激。即使浓度降低到0.005-0.01mg/L,耐受时间也只会延长到几个小时。

沥青中100多种挥发性有机化合物含有咔唑、吡啶、萘、菲、蒽和苯酚,其中苯并芘、蒽萘、吖啶、吡啶和苯酚对人体健康有害。以江阴70#沥青在180℃下产生的烟气为例,采用实验室氮气作为载气进行模拟,收集到的气相和液相用气相色谱-质谱联用仪进行分析测定,主要成分如下图所示。

由上图可以看出:(1)以氮气为载气时,回收沥青过程中沥青烟气中的主要成分包括少量的单烷烃、醇酯、氧、氮、硫化合物,以及大量支链较长的环烷烃和烷基苯化合物。(2)烟气中H2S含量高主要是由于沥青中硫含量高造成的。(3)烟气易溶于苯(C6H6)、氯仿(CHCl3)、四氯化碳(CCl4)等有机溶剂。,具有亲油性和强疏水性。如果与空气中的氧气反应,很容易产生复杂的液态烃颗粒和气态烃衍生物,产品中会有3,4苯并芘致癌物、噻吩、吡咯、多环芳烃等复杂的有机化合物。(4)抑制沥青烟的产生主要是指抑制烷烃、环烷烃等物质的产生。

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