CN102057017A - 沥青转移性质的改进方法 - Google Patents

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Abstract

添加剂可以用于降低沥青的凝结点，由此允许它更容易从一个地方输送到另一个地方。用于降低沥青凝结点的添加剂包括：烷基酚醛树脂和烷氧基化烷基酚醛树脂；胺和酯；溶剂；和它们的组合。

Description

沥青转移性质的改进方法
技术领域
本发明涉及制备和使用沥青和柏油。本发明特别涉及输送沥青和柏油。
背景技术
重烃例如沥青、油母质和焦油是地下地层中经常遇到的高分子量烃。这些烃的范围从环境温度下的稠粘性液体到固体，并且以有用的形式进行回收通常非常昂贵。在例如Alberta、Canada和在Venezuela的Orinoco river北部的Orinoco油带的位置中，通常在焦油砂中出现沥青。油母质是化石燃料的前体，也是形成油页岩的材料。被认为是沥青前体的油母质经常在沉积岩地层中出现。
重烃通常已经被用于多种应用，例如在柏油和焦油组合物中用于铺路和铺屋面应用，和作为防水配方中的成分。重要地，它们是用于产生较轻烃的潜在的有价值的原料。
发明内容
在一个方面，本发明是用于使沥青改性的方法，包括：使未改性沥青与添加剂掺合以产生改性沥青，其中改性沥青的凝结点(set uppoint)比未改性沥青低至少2℃。
在另一方面，本发明是通过使未改性沥青与添加剂掺合以产生改性沥青而制备的改性沥青组合物，其中改性沥青的凝结点比未改性沥青低至少2℃。
具体实施方式
用于本申请的目的，术语沥青的含义不仅仅是沥青，而且也包括油母质、焦油和在环境温度下是固体或高粘性的其它高分子量烃。例如，沥青和焦炭通常是炼油工艺中原油的最终形式。通常，沥青和焦炭是从原油制得的价值最低的产品。沥青有时也称为柏油。
随之而来的是，通常希望尽可能多地从原油生产较低分子量的烃。这么做的一个问题是随着对原油渣油提取越来越多的较低分子量的烃，原油渣油的粘度增加。如果从原油渣油中脱除太多的较低分子量的烃，则它可能在过程的某个点变成沥青或焦炭，在这个点所述过程不能将沥青或焦炭进一步输送至能够处理固体和高粘性烃的过程点。当这发生时，则可能需要采取昂贵和耗时的措施。例如，可能需要作为溶剂加回较低分子量的烃，或利用机械或水力方法清理被沥青或焦炭堵塞的装置。
不仅仅在炼油过程中发生与输送沥青有关的问题。在一些应用中将沥青用于与聚合物掺合，以制备铺屋面材料和铺路材料。如果沥青变得太冷(通常接近它的凝结点)，则必须进行再次加热或需要作为固体进行处理。这可能是不希望的。
例如，在沥青的一个应用中，可以利用特别装配用于该目的的卡车，将沥青喷洒到地面上。Wiens的美国专利3,662,953(全文经此引用并入本文)公开了一种具有加热器和喷洒杆的罐车，该罐车配备有阀式歧管和阀和冲洗罐以及外部耦合接头，还具有主控制器，所述主控制器具有阀式传动设备，优选在所需沥青回路(circuit)以及流体压力的组合下操作，以进行仅仅通过喷洒杆将沥青喷洒在公路上之外的多种操作。它进一步公开了可以对所述歧管加温，从而通过将沥青从加热的罐泵送返回到加热的罐、而不使任何这些沥青到达喷洒杆，阻止沥青在其中凝结。
在一个实施方案中，本发明是使沥青改性的方法，包括使未改性沥青与添加剂掺合，其中改性沥青的凝结点比未改性沥青低至少2℃。本申请使用的添加剂包括但不限定于：烷基酚醛树脂和烷氧基化烷基酚醛树脂。
烷基酚醛树脂通常通过酸或碱催化的烷基酚与甲醛的缩合制备。烷基是含有约3-约18、优选约4-约12个碳原子的直链或支链。代表性酸催化剂包括：十二烷基苯磺酸(DDBSA)，甲苯磺酸，三氟化硼，草酸等。代表性碱催化剂包括：氢氧化钾，甲醇钠，氢氧化钠等。在一个实施方案中，烷基酚醛树脂的分子量(Mn)为约1,000-约50,000。在另一个实施方案中，烷基酚醛树脂的分子量为约1,000-约10,000。
烷基酚醛树脂可以通过在碱性催化剂存在下使烷基酚醛树脂与环氧化物例如环氧乙烷接触而烷氧基化。例如，该树脂可以利用氢氧化钠或氢氧化钾制备。环氧化物与树脂上的OH基团的摩尔比可以是约1-约50。在一些实施方案中，所述摩尔比是约2-约8。在其它实施方案中，所述摩尔比是约3-约7。烷基酚醛树脂和烷氧基化烷基酚醛树脂可以利用在制备这些树脂的领域中的那些普通技术人员已知有用的任何方法制备。
本发明一些实施方案中使用的添加剂可以包括其它有机化合物和有机溶剂。添加剂的一些实施方案中使用的有机化合物包括但不限于胺和酯。例如，本发明方法可以利用包括以下的添加剂实施：三乙基四胺，三丁基四胺，乙二胺，四乙基五胺，乙酸乙酯，乙酸丙酯，丁酸乙酯等和它们的组合。
本发明一些实施方案使用的有机溶剂可以包括但不限于：乙基苯，二甲苯，甲苯等。当溶剂存在于添加剂中时，它可以存在的浓度为约5w/v％-约95w/v％。在其它实施方案中，溶剂如果在任何程度上存在则存在的浓度为约10-90％。在另外的实施方案中，溶剂可以存在的浓度为约15-约85％。
本文公开的添加剂可以以与未改性沥青的凝结点相比，有效将改性沥青的凝结点降低至少2摄氏度(2℃)的任意量进行使用。凝结点确定可以使用在测试沥青领域中的那些普通技术人员已知的任何方法进行。例如，可以使用的一种这样的方法包括用搅拌棒搅拌沥青，记录其中搅拌棒变得固定和不能移动的温度。也可以采用例如利用差示扫描量热仪的仪器方法。
本公开内容的添加剂的一些组分的沸点或蒸气压可能在如果加热太快或在不利于将那些组分掺入沥青的条件下导致那些组分蒸发和废弃。这样一来，当沥青将被加热至接近或高于添加剂组分的沸点的位置时，首先将沥青和添加剂掺合，然后逐渐加热，以使全部或尽可能多的添加剂组分掺入沥青中。
本申请方法的实施方案可以用于其中将沥青进行输送或移动且希望避免需要再次加热沥青的任何应用中。例如，在一个实施方案中，沥青在轨道车或罐车中输送，并且当它一旦装入轨道车或罐车中就开始冷却。利用本发明的添加剂以将凝结点足够降低，从而允许轨道车或罐车在冷却至主题沥青凝结点之前到达它的目的地，由此允许轨道车或罐车在不进行再次加热的条件下进行卸载。在另一应用中，在炼厂内使用本发明的添加剂，以允许在未改性的情况下将太粘而不能移动通过装置的沥青能够在不使用溶剂或人工冲洗的情况下移动。在又一实施方案中，将添加剂用于减少泵送沥青所需的能量。
实施例
提供以下实施例用于说明本发明。所述实施例不用于限定本发明的范围，并且它们也不应如此进行解释。除非另有说明，数量单位是w/v份或w/v％。
添加剂样品制备
制备了三种添加剂：
添加剂“A”利用以下物质制备：15重量份乙基苯和85重量份分子量为约5-约7千且环氧乙烷与树脂羟基的摩尔比为约6∶1的乙氧基化壬基酚醛树脂；
添加剂“B”通过掺合以下物质制备：5重量份分子量为约3-约5千的壬基酚醛树脂，1重量份三乙基四胺和94重量份甲苯；和
添加剂“C”通过掺合以下物质制备：5重量份分子量为约3-约5千的壬基酚醛树脂，1重量份三乙基四胺，47重量份乙酸乙酯，和47重量份甲苯。
实施例1
将25g沥青样品在烘箱中加热至400°F，随后用已知量的添加剂A密封在一个罐子中。在没有添加剂的条件下运行对照样品。使罐子滚动，以混合沥青和添加剂10秒。对于两个样品，将罐子打开并将温度探测器插入沥青中。在用搅拌棒搅拌的同时，使样品在环境条件下冷却。随着对样品的搅拌，记录其中搅拌棒变得固定和不能移动的点处的温度。将具有添加剂的样品的“凝结”温度与不具有添加剂的样品的凝结温度进行比较。以与对照样品比较，样品凝结温度降低的百分比，报导凝结点的降低。结果报导在下表中。
实施例2
基本复制实施例1，除了使用添加剂B。
实施例3
基本复制实施例1，除了使用添加剂C。
表格
Figure BDA0000037256860000051

Claims (21)

1.一种用于使沥青改性的方法，包括使未改性沥青与添加剂掺合以产生改性沥青，其中改性沥青的凝结点比未改性沥青低至少2℃。
2.权利要求1的方法，其中所述添加剂选自烷基酚醛树脂、烷氧基化烷基酚醛树脂和它们的混合物。
3.权利要求2的方法，其中所述添加剂是烷基酚醛树脂。
4.权利要求3的方法，其中烷基酚醛树脂具有含约3-约18个碳的烷基。
5.权利要求4的方法，其中烷基酚醛树脂具有含约4-约12个碳的烷基。
6.权利要求2的方法，其中烷基酚醛树脂利用选自以下的催化剂制备：十二烷基苯磺酸(DDBSA)，甲苯磺酸，三氟化硼，草酸，和它们的组合。
7.权利要求2的方法，其中烷基酚醛树脂利用选自以下的催化剂制备：氢氧化钾，甲醇钠，氢氧化钠，和它们的组合。
8.权利要求2的方法，其中烷基酚醛树脂的分子量为约1,000-约5,000。
9.权利要求8的方法，其中烷基酚醛树脂的分子量为约1,000-约10,000。
10.权利要求1的方法，其中所述添加剂是烷氧基化烷基酚醛树脂。
11.权利要求10的方法，其中烷氧基化烷基酚醛树脂通过在碱性催化剂存在下使烷基酚醛树脂与环氧化物接触进行制备。
12.权利要求11的方法，其中所述环氧化物是环氧乙烷。
13.权利要求11的方法，其中所述碱性催化剂选自氢氧化钠、氢氧化钾和它们的组合。
14.权利要求10的方法，其中环氧化物与树脂上的OH基团的摩尔比为约1-约50。
15.权利要求10的方法，其中环氧化物与树脂上的OH基团的摩尔比为约2-约8。
16.权利要求10的方法，其中环氧化物与树脂上的OH基团的摩尔比为约3-约7。
17.权利要求1的方法，其中所述添加剂另外包含胺和/或酯。
18.权利要求17的方法，其中所述胺和/或酯选自：三乙基四胺，三丁基四胺，乙二胺，四乙基五胺，乙酸乙酯，乙酸丙酯，丁酸乙酯，和它们的混合物。
19.权利要求1的方法，其中所述添加剂另外包含溶剂。
20.权利要求19的方法，其中所述溶剂选自：乙基苯，二甲苯，甲苯，和它们的混合物。
21.一种改性沥青组合物，其通过使未改性沥青与添加剂掺合以产生改性沥青而制备，其中改性沥青的凝结点比未改性沥青低至少2℃。
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