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植物炼制沥青具有广阔的发展前景

信息来源:hunningtu.biz  时间:2011-05-19  浏览次数:1734

  石化沥青属于稀缺性不可再生资源,随着石油资源的日渐枯竭,人们必须寻找其替代品或者一种可再生乃至环保的沥青,以达致可持续发展的目标。
  一、沥青资源的稀缺性已开始制约我国庞大公路网建设需求
  根据正在实施的《国家高速公路网规划》,我国计划到2020年,全国高速公路规模达到8.5万公里。而去年,我国高速公路通车里程已经达到了7.4万公里,预计2011年底将能基本完成规划的里程。届时,我国人口超过20万的城市将全部用高速公路连接起来。
  我国庞大的公路网建设规划,形成了对道路沥青的巨大需求。2010年,我国沥青的表观消费量超过了2000万吨,其中,沥青产量为1626万吨,进口沥青410万吨,创下了历史新高,也同时推动了价格不断攀升,超过5000元/吨的水平。可以预见,沥青的进口依存度必将会进一步提高。
  随着石油资源的日渐枯竭,以及沥青价格不断攀升,已开始制约我国道路建设的可持续发展。目前,作为沥青的成熟替代原料——水泥,尽管可以在城市道路中发挥一定的作用,但水泥并不适合高速公路使用,其舒适性,汽车行驶安全性,路面膨胀性能以及路面沉降等因素均难以全部替代沥青的使用。
  此外,石化沥青具有不可降解,路面翻新产生的废旧沥青利用率甚低,难以处理的缺点。在使用过程中,沥青烟中还含有大量致癌物质,污染环境,同时排放大量二氧化碳。国内外,许多专家为此致力于“石化沥青温拌技术”的研发,通过溶剂或表面活性剂将加工温度控制在130摄氏度以内,避免青烟的产生,但该技术成本高昂,仍难以大规模推广使用。
  二、植物炼制沥青市场仍有待培育
  目前,市场出现的植物沥青大都是植物油炼制后的废弃物,约占植物油质量分数的3~5%左右。其主要成分为60~80%的脂肪酸和植物醇,油溶性与沥青接近,主要应用于铸造粘合剂和防水沥青等领域,或直接作为重油填充料燃烧掉。
  2010年国内植物油产量大约为3900万吨,1千多家企业从事植物油加工,按照上述比例推算,植物沥青每年产量大约为117~195万吨。由于分布较广,质量良莠不齐,收集和运输成本限制,至今难以发挥使用。因此,国内专家学者大都集中在植物炼制沥青的再开发利用上,希望从油脚中进一步提炼出一些有用的有机酸或菑醇等,极少从沥青替代的角度去思考其应用,有关文章也鲜有报道。
  2009年英国材料产业联合会的专家利用植物沥青(Vegetex)代替铺设柏油公路所需沥青的20%,取得了成功。该种沥青不但具有可再生的概念,而且还可以在低温下加工,能耗更低,减少“温拌沥青技术”所依赖的溶剂,降低成本。
  三、生物化工产业为可再生环保沥青的发展打开了一个新的思路
  英国的专家尽管在技术上可以开发出可替代石化沥青的植物沥青,但由于受到原料和市场的限制,难有大的作为。相比较而言,中国拥有十分丰富的可再生植物资源,特别是秸秆作物资源,蓬勃发展的生物化工技术已经可以分解玉米秸秆中的多糖,其中一个路径就是炼制燃料乙醇或多元醇,还有一个路径就是多元糖类物质经过酸化或酯化处理后,可部分替代石化沥青,达到防水卷材或道路沥青的要求。
  长春大成实业集团自2010年开始率先在国内致力于植物炼制沥青的开发,利用淀粉质材料或玉米秸秆中的C5、C6糖经过酯化或环化处理成大分子化合物之后,添加到沥青当中,减少沥青的用量,达到部分替代的目的。在防水卷材的多次试验中根据效果的要求,可以替代5~15%的石化沥青。
  相比植物油脚的提炼,生物化工法炼制的可再生沥青完全具备工业化大规模生产的要求,根据我们的测算,玉米秸秆有用的C5、C6糖大约占到其质量比重的60%左右,可直接提炼成高附加值的燃料乙醇或者多元醇,余下30%部分可直接炼制成植物沥青,相当于每吨玉米秸秆的18%可以炼制成植物沥青。
  保守估计,仅我国玉米大省吉林省,每年玉米秸秆的产量就大约有3600万吨,目前,当地农户大都直接燃烧成灰作为肥料回用,造成了大量的浪费和二氧化碳排放,污染环境。如果,其中的一半秸秆能够有效利用起来提炼成植物沥青,大约可以形成324万吨的年产能,接近我国目前需要从国外进口石化沥青的总量,具有非常重要的战略意义。
  从经济回报看,目前,吉林省玉米秸秆的收购价是400元/吨,可综合利用价值部分占60%。其中,炼制燃料乙醇或多元醇的比例占42%,市场平均售价为8000元/吨,余下18%可炼制成植物沥青,假设植物沥青售价为3000元/吨,那么综合每吨的产品价值将可以达到3684元,产品价值与原料成本之比为9.21:1,价值提升空间巨大,因而,玉米秸秆具有十分可观的开发利用价值。目前,秸秆制燃料乙醇或多元醇的技术已经十分成熟,植物炼制沥青的开发利用也已经指日可待。
  四、创新的产品需要创新的应用思维
  如果我们仅仅依靠植物油脚的综合开发利用,是难以满足我国石化沥青市场需求的,因为由于单个加工企业的油脚规模均很小且分散,造成收集成本过高。但生物化工企业目前正蓬勃发展,规模日渐强大,特别是植物秸秆的综合利用开发,就可以形成较大的单产规模和产能,满足石化沥青的市场需求。植物沥青除了在铺路和防水卷材等领域应用以外,还可以作为良好的制模粘合剂使用。
  植物沥青不属于多芳环复杂化合物,它具有低碳环保和可再生的优点,未来石化沥青枯竭后,我们依然可以透过植物炼制技术源源不断地生产出来。此外,与石化沥青有着明显区别的是,植物沥青具有一定的亲水性和可降解性,不能简单给予替代使用,必须采用一些表面活性溶剂或者乳化剂配合使用,改善与石化沥青的相容性。
  植物沥青常温下具有良好的流动性,与石化沥青均匀混和后,起到一定的增稠作用,会增加沥青与碳酸钙或者石料的粘合性及亲和力,不易出现沉降分层,使铺洒更加均匀。
  英国交通研究实验室的环境顾问认为,如果植物沥青在再循环利用以及耐久性方面改进到石化沥青的水平,那么植物沥青将具有广阔的发展前景。
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