CN103038316A - 对沥青制粒 - Google Patents
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Abstract
一种用于将沥青源进行精馏、组合、和再组合为沥青源组分从而用于沥青或含沥青的产品的制粒;以使得形成的颗粒的尺寸大致一致、可自由流动、无结块,并且该经颗粒化的沥青被打包,并优选用兼容性的打包以作额外的处理和应用之用的连续处理。
Description
相关申请的参照和引用
本申请要求于2010年4月26日提交的第61/327,747号有关“沥青和含沥青制品的制粒和打包中沥青的精馏(fractioning),组合与重组合的连续处理”美国临时专利申请的权益和优先权。其全部内容通过引用结合到本文中。
本发明的背景技术
1.技术领域
本发明是涉及为沥青(Asphalt)和含沥青制品的制粒目的而作的对沥青的精馏,组合与重组合的连续处理,使制成的沥青球粒尺寸一致,自由流动,没有结块。由此粒状沥青可以被兼容性地打包以作后续处理和应用。
2.现有技术的描述
制粒设备及其在挤出处理后的使用已经在以前包括第4,123,207;4,251,198;4,500,271;4,621,996;4,728,176;4,888,990;5,059,103;5,403,176;5,624,688;6,332,765;6,551,087;6,793,473;6,824,371;6,925,741;7,033,152;7,172,397号美国专利中披露的既有技术,美国专利申请出版物第20050220920,20060165834号;德国专利和申请包括DE 32 43 332,DE 37 02 841,DE 87 01 490,DE 196 42 389,DE 196 51 354,DE 296 24 638;世界专利申请出版物WO2006/087179,WO2006/081140,WO2006/087179,WO2007/064580,WO2007/089497,WO2007/142783及WO2009/020475;和欧洲专利包括EP 1 218 156和EP 1 582 327介绍过并被受让方在实际应用中使用了很多年。这些专利和申请由受让方享有,其全部内容通过引用结合到本文中。
同样,干燥设备也已被介绍及在挤出和制粒之后的应用中由受让方使用了很多年。例如,美国专利第3,458,045;4,218,323;4,447,325;4,565,015;4,896,435;5,265,347;5,638,606;6,138,375;6,237,244;6,739,457;6,807,748;7,024,794;7,172,397号,美国专利申请出版物第20060130353号,世界专利申请出版物第WO2006/069022,WO2006/127698,WO2008/113560,WO2008/147514和WO2009/032745号;德国专利和申请包括DE 19 53741,DE 28 19 443,DE 43 30 078,DE 93 20 744,DE 197 08 988及欧洲专利包括EP 1 033 545, EP 1 602 888,EP 1 647 788,EP 1 650 516的例证说明。这些专利和申请由受让方享有,其全部内容通过引用结合到本文中。
英国第GB 252,802号专利披露过这样一种处理,在该处理中,首先由源头挖掘包括特立尼达柏油(Pitch)湖沥青在内的天然沥青,直接加热或间接用蒸汽加热以将其液化并且从蒸馏器转入鼓中散热。可替换的是,该被称为精制沥青(epuré)的物质可以形成块,煤球状或磨成粉状以作进一步处理和应用。加热使得潮湿成分约在华式300度至350度熔化形成了由大约56%沥青质(bitumen)和44%的泥土构成的合成物。同样,英国第18975439号专利披露了为湖沥青除去可溶性盐和非沥青质有机物的漂洗处理。漂洗过的沥青由流经其的蒸汽温暖然后加上重油和碎石沫和石灰石材料,这样得到的组合物可以加工成块状,瓦片或类似形状。
法国第1,519,436号专利披露把湿的沥青颗粒打包在一个大袋里,可控的量的水和少量的表面活性剂就足以使颗粒处于自由流动的状态。
美国第5,688,449号专利披露了一种使用邦定剂在已经粘合了一层添加剂的挤出的塑料颗粒的表面施加均匀包衣的方法,具体而言,该添加剂是作为一种防结块剂而使用的添加剂。而该文件没有提及在沥青和含沥青的颗粒上施加均匀包衣的方法。另外,该专利披露的是将小球放置在一个可旋转的鼓里,鼓的一部分上面倒上粘合剂邦定剂和后续的粘合剂的一个批量处理的设备,但却未提及用粘合剂邦定剂为连续的流动的颗粒均匀包衣,而后再连续的均匀的施加添加剂成分以及后续的风干的方法。
德国专利第DE 44 07 822号同样披露了一项在沥青颗粒潮湿的表面施加邦定剂使其变干变硬的硬化包衣方法。德国专利申请出版物第DE 195 33 011号通过在当粉状沥青变干时添加邦定剂形成小颗粒或小球使其遇水变硬而修改了此概念。
如同美国第3,026,568号专利所披露的,矿物包衣颗粒可由向下喷洒熔融沥青于向上吹的等待包衣的含细小矿物颗粒所形成。石灰石,粘土,硅酸盐水泥,矿物粉和硅藻土都是可用于直接在喷洒的熔融沥青上包衣的细小矿物粉末。
在美国专利第4,769,288号披露了硫包衣颗粒,在该专利中,颗粒被卷成形,受控冷却,之后再被蘸在熔化的硫磺里。其还披露了邦定剂的使用。但该专利没有提及其他制粒处理。
欧洲专利第EP 0 153 097号及美国专利第4,028,454;4,349,386;4,472,199;4,509,985;4,859,367;4,888,311;5,288,321;5,342,595;5,349,118;5,352,427;5,539,140号和第5,798,307 号中曾披露过地聚合物(Geopolymers)。这些文件均未提及他们在沥青和沥青合成物及配方物中的用处。
在美国专利第6,120,899中曾披露过一种带有包衣的遇热即熔的粘性颗粒,包含1%到30%实质上连续的不发粘的包衣材料。文件没有提及在不会热熔的粘性合成物上使用此种包衣材料。具体来说,此专利没有披露在融化状态下,该包衣材料与剩余的颗粒组织可以相兼容。
在第4,769,288号美国专利中进一步披露了使用挤出以产生沥青颗粒作圆筒状,但却没有说明在其他水下制粒处理中的重要性及需要控制挤出物的冷却以确保制粒处理中的足够粘性。
第6,358,621号美国专利披露了在一个兼容的可熔袋里的沥青构成物,其中,在熔化时,该聚合物袋与小颗粒中融合在一起。该文件也未提及在沥青成分中使用精馏,组合与重组合处理以防止装袋后颗粒的聚结。
路面修补包括高温沥青胶浆或热的混合沥青并且第6,362,257号美国专利讨论了一种蝰蛇(Viper)补丁方法,但前者在低温时可塑度变差而蝰蛇(Viper)补丁方法包括大比例的集料而使得运费昂贵。从而提出了将轻重量的集料与包含额外高分子聚合物以作额外结构支撑的气吹沥青邦定剂组合而成的处理。
第5,513,443号美国专利和6,164,809号美国专利披露了使用旋转鼓对沥青物质进行干燥的各式设计。这个概念被第6,440,205号美国专利进一步改进,其中提到旋转鼓可以用于产生颗粒和包衣颗粒。使用高水平硫磺迫使冷却处理必须受到控制,避免冷冻剂直接接触颗粒材料而产生有问题的氢化硫。这些文件同样没有提及使用挤出及水下沥青的制粒处理。第4,140,402号美国专利中也仅简单的披露了一种在沥青和沥青处理配方物中使用的新颖的卧式搅拌机。
第6,679,941号美国专利披露了针对沥青材料的挤出后水下制粒处理。文件讨论了熔化物冷却形成颗粒但没有提及上游处理中的冷却处理。文件进一步披露了一个用于产生沥青锭剂和类似物的连续冷却的传送带。此专利没有披露通过精馏、组合和重组合而形成的沥青组分,该沥青组分可形成自由流动的颗粒从而防止其结块。
世界专利申请出版物第WO/2007/064580号披露了利用可控的冷却处理形成沥青颗粒但没有提及对沥青构成物精馏,组合和重组合以形成自由流动的颗粒从而当形成的颗粒从冷却处理水中脱离而逐渐升温至环境温度时防止不当结块的发生的的方法。
瑞士专利CH 327640及美国专利4,931,231;6,331,245;6,357,526及6,361,682披露了将颗粒化、喷洒或溅射的概念进行作为一种生产分立颗粒的方法。美国专利第6,824,600号披露了板,锭和颗粒的形成,但这些都是由传统制粒机形成的。美国专利第7,101,499号披露了使用喷射水流影响沥青流导致形成颗粒。根据其披露,该喷射水流可以是在大气或水下。
美国再颁发专利第RE36,177号披露过用于粘合剂的兼容袋,此袋随内容物熔化作为一种形成粘合剂配方物。袋的内容物的可以是一大团物质或微粒小颗粒、颗粒等的集合。披露的自然和沥青质组的粘合剂可以包括沥青、虫胶、松香和酯类但文件没有披露不做粘合剂用的沥青和类似含沥青的配方物的兼容袋。
英国专利第GB 2,156,392号中披露了盛装以前冷却的沥青以保持适当粘性的聚乙烯兼容袋。兼容袋外部用水浸泡及/或喷洒冷却,袋中的沥青材料可直接熔化使用。但该专利没有提及使用可控的冷却及水下制粒以形成单个颗粒的挤出处理或对沥青构成物的精馏,组合和重组合以形成兼容袋内的可自由流动的颗粒。美国第3,366,233号专利把这一概念延伸至了可与熔化的沥青兼容的多层袋,而美国第5,254,385号专利则披露了一种类似概念,在其中沥青的封装尺寸可小到胶囊,甚至颗粒状的材料。
美国第4,450,962号专利披露了可关闭的双层管,管的内层与熔化的沥青兼容,而外面独立的一层则可随时丢弃。美国第619,810;4,318,475;4,335,560;5,878,794号专利和第6,003,567号专利披露过用袋作衬里装沥青,而在早期的专利中的袋并不与沥青兼容,当衬里在沥青液化挤进袋里时还没有熔化。近期的专利中提出了优选使用可与熔化的沥青兼容的袋子。但这些专利没有提及包括沥青颗粒的精馏,组合和重组合以产生兼容袋内自由流动的粒状沥青的连续处理。
美国专利申请出版物第20060288907号披露了将粘性颗粒进行组合的处理,这些颗粒可选具有流动性的细小的材料包衣,这些具有流动性的细小的材料应当是足量的以保持粘性颗粒修相互分离而避免其结块。粘性颗粒可用水下制粒或披露的制粒方法及配上一至两层的包衣保持粘性颗粒不粘连。根据至少一种实施方式的颗粒可通过振动在流动的细小材料中有效散布。但该文件没有提及对沥青成分的精馏,组合和重组合以形成自由流动的颗粒。也没有提及在水下制粒前需要控制冷却的挤出处理及对促进运输沥青颗粒并不结块的设备作必要的修改及可选择使用打包和沥青颗粒熔化后与其兼容的打包材料从而在产品应用中不产生有害影响。美国专利申请出版物第20080224345号进一步披露了这些 颗粒和流动细粉打包混合物用于沥青修补,镶边和类似用途。
英国第GB 2,152,941号专利披露了用尺寸比其小但的比其熔点高的材料包裹特立尼达湖精制沥青颗粒以使其不互相结块的处理。当打包堆叠,底层袋子的压力增大时这一处理尤其有优势。精制沥青微粒少于25毫米而防止重新结块的材料少于2.5毫米。文件进一步披露材料与沥青是兼容的,其容积是特立尼达湖精制沥青颗粒空隙容积的0.5到2倍。包括防止重新结块的材料有黑沥青,裂化沥青柏油,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物,乙烯-丙烯酸乙酯共聚物,聚烯烃,石灰石粉,波特兰水泥,飞尘,熟石灰,高岭土,氧相二氧化硅及两种或多种这样物质的混合物。特立尼达湖精制沥青Z由12至13毫米的特立尼达湖精制沥青混以8%的硅藻土和特立尼达粉制成。特立尼达粉是由特立尼达粉状沥青和铺路石粉末以50:50的比例共混,两种材料用于稳定打包都不令人满意。
同样,美国第5,728,202号专利披露了焦油沙中获得的沥青质材料结合黑沥青以仿效特立尼达湖沥青的特性。美国第6,588,974号专利披露沥青质混合费托微晶蜡后由微晶成分释放的热量有助于制备物一致的涂于路面上从而可提升密封性。美国第4,155,833号专利披露了减低沥青烯的微晶蜡成分以加强沥青特性的处理。
加拿大第426595号专利披露了沥青和不饱和有机精油混合产生一种更有弹性的沥青合成物,该合成物能和包括含纤维材料的填装物组合而后交联。从这个概念延展开来,英国专利第GB 447,416号披露在粉状沥青中加进橡胶,包括胶乳和废旧轮胎这样橡胶的不饱和地方可以交联,也进一步披露了在湖沥青或特立尼达沥青粉末中添加促进剂及使用高达7%的单体硫或矿物黄铁矿以对这些聚合物改性沥青进行硫化、交联处理。
欧洲第EP 0 285 865号专利披露了使用沥青质和人造橡胶以形成一种特殊质地的产品。引用的沥青质包括直减沥青,热沥青,气吹沥青,跟据矿物含量区分的原生沥青,焦炭烤制焦油及高温蒸馏的余渣。人造橡胶包括嵌段共聚物和带晶性的聚合物(polymers with crystallinity)。沥青和人造橡胶构成物混合在一起以形成所披露的特殊质地。
美国第3,959,006号专利披露了使用尤其是可作为沥青溶剂的不挥发石油油加上跟沥青能比较好兼容的碳黑以形成更均匀的成分。碳黑包括槽法炭黑,油料炉黑,煤气炉黑,爆轰炭黑,热等离子黑色;电弧黑,乙炔炭黑。该文件描述了评估石油或沥青稀释油与冷的发烟硫酸及/或冷的硫磺酸反应以致首先酸化的是与85%硫磺酸而不是与冷浓硫酸反应的石油或沥青稀释油;其次酸化的是与冷发烟硫酸而不是冷浓硫酸反应的石油或沥青稀释油。另外,石油合成物包括沥青烯,极性化合物包括含氮碱基和饱和烃。同样地,美国 第7,137305号专利披露了将沥青乳液和波特兰水泥混合以形成一种更均匀,少漏洞的稳定的沥青以作路面建设之用。
美国第6,927,245号专利披露了使用相容剂以提高沥青,聚合物,液体烃和交联剂的相互作用。硫,硫化物,酚醛树脂,金属氧化物及脂肪酸和盐在混合金属氧化物催化剂及/或催化剂中作为交联剂使用。相容剂可以是无极性,有极性或与配方物成分适当相互作用所必需的混合剂。此专利进一步披露了确定相容剂对特定配方物的有效性的兼容性测试。这一概念进一步在美国第6,972,047号专利中得以延伸,黑沥青混合沥青加上沥青稀释油和各种交叉交联剂以提高整体的沥青品质和保证配方物的兼容性以产生统一的产品。
美国第7,144,933号,第7,202,290号和第7,439,286号专利披露了在一个沥青挤出处理中以含塑料和人造橡胶的颗粒混合含塑料和交联剂的颗粒以产生一个可交联的沥青混合料配方物。跟据披露,塑料优选是氧化聚烯烃,马来酸酐接枝聚烯烃或丙烯酸接枝聚烯烃。人造橡胶可以为任何橡胶复合物。交联剂可以是硫单质,烃基多硫化物,过氧化物和过渡金属元素之一。交联催化剂也有披露。但这些专利没有提及塑料/人造橡胶颗粒及塑料/交联剂颗粒的制粒处理。也没有提及沥青混合料配方物在挤出时的制粒处理。同样的处理在美国专利第6,569,925号中也有披露,其中硫、其它催化剂和改性剂在加进沥青准备物前被调成凝胶状以提供进一步的稳定性。
同样地,美国第7,303,623号专利披露了硫磺或石灰与沥青兼容的邦定剂混合以在沥青混合料配方物中使用的制粒处理。这一制粒处理总地来说包括挤出机,带底模的冲压头和一个模腔。形成的颗粒在制粒前的切割和干燥及/或冷却时可能太潮湿或太热。但该专利没有提及紧贴切割刀头的液下制粒的概念及在沥青成分的精馏,组合和重组合以形成自由流动的颗粒用以打包的的概念。
在美国第5,306,750号专利中披露了化学改性沥青,该沥青在化学上与环氧化物相联以增强沥青表现。美国第7,452,930号专利披露了修改聚氧化烯以使其包含与沥青反应的官能团以产生交联。
英国第GB 483,907号专利披露了用带有自然和合成橡胶的沥青融合胶乳和植物油,动物油脂及脂肪酸以增加沥青质的弹性。使用各式含硫的化合物使得沥青加热或橡胶及/或共混油沥青产生氧化和额外的配方产品以加强其特性及减少水分和残余含硫量。含硫化合物包括硫磺酸,发烟硫酸,三氧化硫,焦硫酸,连多硫酸,过硫酸,三氧化二硫和七氧化硫(sulfur heptoxide)。该文件也披露了沥青质来源包括沥青、柏油,和沥青的煤焦油衍 生物,矿物油,褐煤焦油,煤焦油,泥煤焦油,页岩油,木焦油,树脂焦油,油脂焦油和骨焦油及褐煤蜡柏油和石油的蒸馏,精炼,氢化和干馏而得的残余物。同样的处理也在美国第6,228,909号专利中有披露,额外的矿物酸被用于增强沥青在各种配方物处理中的氧化作用。
美国专利第4,437,896号披露了一种由黑沥青或也称软煤或片状沥青烯渣油的合成黑沥青制成的合成沥青以代替沥青的沥青烯和妥尔油及/或由松树和杨树分解蒸馏而得的妥尔油沥青以代替沥青中溶于低分子饱和烃的成分。自然黑沥青或硬沥青也有在美国专利第5,047,143号中有所披露,非极性不饱和碳氢化合物组合硬沥青以提炼低熔组分以形成类似沥青中溶于低分子饱和烃的组分,这个可以和提炼处理中的残余物即沥青烯组合以形成一种合成沥青。
美国第4,494,958号专利披露了粉状沥青矿或含油的煤,如褐煤等含25%至75%由于缓慢和逐步丧失挥发物而形成固定碳的凝固石油与比如脆沥青粉等沥青质粉末材料的组合。尽管非常相似,沥青岩与煤不同,因为沥青岩能够溶解在二硫化碳里。此专利没有提及混合使用作为沥青或沥青配方物的填充剂或作为加强产品特性的防结块剂。美国第3,902,914号专利披露过使用油页岩细粉,普通页岩细粉,硅藻土,流纹岩细粉,板岩细粉代替包括石灰石粉末,石棉,二氧化硅,面粉,粘土和波特兰水泥等传统填充剂或与这些传统填充剂一起使用。这些新颖的填充材料组合用于产生沥青水泥的沥青一起使用,会比传统的材料表现出更好的熟化和粘接性能。
美国第4,227,933号专利披露了使用特立尼达湖沥青细小颗粒混合细集料以生产基本上没有间隙的路面铺装材料。美国第1,343,680号专利披露了用沥青对集料涂很薄的膜料据此可发现泡沫从而可以达到更均匀的薄层。根据其披露,这些带包衣的集料可被用来生产优良的沥青水泥。
英国第GB 697,327号专利披露了沥青膏剂,其是用沥青经过精细分级的矿物质与沥青水泥混合而得的形成块状无空隙的固体或半固体,其又有足够的流动性从而可以通过泥刀得以涂抹。此处所披露的沥青水泥膏是指沥青型沥青质,湖沥青或天然沥青,沥青树脂,煤焦油树脂或柏油,和由低温碳化而得来的柏油,以及精炼的天然及合成植物树脂。所披露的材料有熔剂油及其混合物。而精细分级的矿物质是不与沥青水泥反应的粉末包括石灰石或硅质粉,砂粒,碎屑,膨胀矿物,蛭石及包括石棉和木材等纤维材料。
美国第7,025,822号专利同样披露了膏剂的制备,其用包括分离污泥,气浮系统污泥, 乳化漆污油,罐底,热交换管,原油储罐沉积物,澄清油浆槽沉积物,管路过滤器以及排水沟污泥等得来的废渣等油泥与沥青物质混合而得加进聚合物和回收的沥青铺路材料(RAP)也有披露。
英国第GB 167,344号专利披露过使用碎成独立纤维的房顶油毡纸混和沥青中3%至4%的干纤维在华式300至450度下使纤维能够均匀分散。美国第6,562,118号专利披露在有机碱中使用纤维质纤维以形成随温度下降更稳定的沥青构成物。这样的构成物也被称为纤维改性沥青(FMA)。
美国第5,028,266号专利同样披露将纤维并入沥青质的处理。把纤维浸在挥发性或可溶性邦定剂里然后加进液态沥青质。将这一配方物加进沥青质,从而使得可用热量或溶液去除邦定剂且纤维在沥青质的制备处理中得以均匀分布。
南非第ZA99/1678号专利和美国第6,558,462号专利披露了一种稳定剂,当混以特立尼达湖沥青颗粒或粉末或聚合物改性特立尼达湖沥青以防止在储存或运输中离散微粒的合并。该稳定的产品可以储存在与沥青兼容的袋内。整个袋及其内容物可以加进用于诸如用于铺路的材料的混和处理中。可用的稳定剂包括粘土,含碳物质,二氧化硅,聚合物,天然或合成纤维,碳黑和木炭。一般地,稳定剂可以是那些提高特立尼达湖沥青的熔点、增加表面张力及/或增加软化点的任何材料。
英国第GB 274,540号专利披露了将天然沥青,尤其是特立尼达湖沥青分离成为两个或多个馏分以便进行后续处理和运输的处理。减低水分后加进轻溶剂油可以促成分离,多余的热可以熔化并溶解构成物大约55%的沥青质部分。沥青质溶液可以从粉末状残留物中去除,沥青质部分可以从不改变馏分的特性用减少轻溶剂油的方式而获得。此外该专利还披露了分离的成分还可以在不改变原特性的情况下重组合。
溶剂脱沥青,是一种从石油蒸馏处理中的其它沥青组成成分中去除不需要的沥青烯的常用的技术。相反,该专利没有提及溶剂脱沥青可用于从对沥青工业重要的所需的沥青烯中去除不需要的更多的可溶性成分。各种技术,溶剂和溶剂的组合和它们的优点都有在美国第3018228号专利(用碳酸亚乙酯萃取蒸馏);第4452691号专利(含氧溶剂包括醇类和异质和晕状物改性的含氧溶剂的类似物),第4618413号和第4643821号专利(碳酸盐,硫代碳酸宜乙酯和二甲基砜),第5346615号专利(烷基和环状碳酸酯)和第6533925号专利中披露。其中,披露的常规溶剂处理包括常用的溶剂,如甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,异丁烷,戊烷,异戊烷,新戊烷,己烷,异己烷,庚烷和单烯等同物。所披露的处理对沥 青烯的分离、溶剂的转换以及气化处理进行了优化。美国专利第2726192号披露了优选在逆流萃取中使用正丁醇,在丙烷溶剂脱沥青后进一步的对沥青进行纯化。
与如上所述的英国第GB252802号专利相反,英国第GB299208号专利中披露了被称为“没有泥土杂质的天然特立尼达精制沥青”的使用。此精制沥青被进一步披露为是有弹性的,其熔点在150度和160摄氏度(约302度至320华式度)之间,但因其高灰分含量而易碎。这精制沥青与酸渣(goudron)组合,酸渣被解释为是一种熔点在摄氏90和100度的脂肪酸沥青,主要是从特立尼达沥青和树脂得到的蒸馏产物。添加石棉纤维以增强形成的材料的的韧性和硬度。
在英国第320886号专利中公开了一种防水配方物。其中,特立尼达类型沥青最初被加热到约华式400度长达大约18小时以通过蒸馏去除相对少量的石脑油。向其中加入分别同样地被加热至约华氏680度的黑沥青以除去石脑油,使得在冷却时的最终混合物没有石脑油,因为石脑油有损于本发明中溶剂型的制备物。
英国第GB714091号专利披露了精炼特立尼达湖沥青的处理,大粒的硅石含量得以从矿物馏分中去除,留下的胶质粘土与沥青质组分混和在一起。大粒的有机物在熔化时被去除,大于10微米的二氧化硅被选择性地去除。这个处理可以防止粘土颗粒与有机物结块形成以前处理已经去除的团块。水力分离和分类是本发明的首选的方法。类似地,美国第2594929号专利披露了液压分离的使用,以从特立尼达湖沥青中去除粗硅质材料。
美国第1948296号专利披露了从含有沥青的油中制备沥青的处理,油溶解在溶剂中使沥青得以分离。沥青与一种不同的油重组合并进行氧化以形成更高质量的产品。最好使用丙烷以提炼石油获取所需的沥青残留物。沥青残留物分离后与熔剂油包括瓦斯油,轻质润滑油馏出物、普通的馏出物、燃料油、液体沥青和道路油加热熔化后均匀的混合物重新组合。氧化可以在高温时通过熔体达成。
同样的,美国第2503175号专利披露了使用石油衍生的溶剂包括矿物油精,加热油,煤焦油馏出物和溶剂石脑油以及氯化溶剂和二硫化碳提炼沥青质部分和含沙的胶质粘土,特别是粗糙的沙子组成物可以从特立尼达沥青中被去除。文件也有披露以便分离使用的水或水溶液。
美国第2081473号专利也披露了从沥青中用溶剂萃取液体石油的方法。利用液体二氧化硫分离类石蜡油的和非类石蜡油的处理也有披露。极性溶剂如甲酸甲酯,苯胺和丙酮与粗笨组合实现分离不太有效。
美国第3779902号专利披露了使用可变换组分的溶剂以选择性地从沥青材料中,如从阿萨巴斯卡沥青质中,提炼沥青的部分的处理。所披露的单一溶剂和溶剂混合物包括石蜡或异构烃,饱和的取代的环烷烃以及饱和的未取代的环烷烃。该文件对脂肪质溶剂与芳烃溶剂的溶解力对比有所披露。通过对溶剂和溶剂组合的适当选择,可以实现沥青烯从0%到100%不等的选择性沉淀。
在美国第4274882号专利中披露过精制特立尼达沥青和精炼厂或石油沥青组合以形成改善过的更有韧性的沥青混凝土路面。据美国第4428824号专利披露,好处是沥青构成物分离后产生沥青烯材料和一种脱沥青油。该油减粘后与沥青烯再组合以产生较低粘度和流点的产物。这通常用于需要大量馏分的配方,这样产品可以显著减低馏分而形成一个至少有基本类似结果的配方物。美国第4514283号专利披露过其他的转换和重新配方物的技术,沥青烯从粘性粗制油中沉淀后轻度热化,与剩余原油重组合时形成一个粘性较低更易泵送的油产品。
同样,美国第2783188号专利和第2940920号专利披露过使用经不同组合的烷烃和烯烃溶剂把不溶性沥青烯从可溶的石油烯部分中分离出来。文件清楚地披露了分离的发生以形成两种不相混合的或只能在高温下轻微混和的液相体。美国第3278415号专利披露了两相分离法,其中一相是上述的脂肪族溶剂,第二相是一种水溶性酚醛树脂溶液。美国第4211633号专利披露了使用天然汽油馏分来分离而得的沥青包含不太溶于庚烷的材料。
英国第332591号专利中披露了添加特立尼达沥青,百慕大沥青和褐煤蜡可以改善沥青的水乳液。使用这些经改善的乳液可以减少接触多孔体比如用于铺路的石头时的分解。增强效果是由于存在于这些材料中的高分子量有机酸(asphaltogens)。英国第462111号专利延伸了这一概念,披露使用焦油柏油,石油柏油,动植物分解蒸馏后的柏油以及从包括沥青,沥青岩,煤,泥炭和褐煤在内的原生沥青质分解蒸馏后所得的柏油。文件进一步披露黑沥青,脆沥青和辉沥青和任何这些材料可与任何其他材料组合,不论硬度,以产生适当的乳液终产品。美国第4073659,4094696,4193815和4621108号专利披露水乳液的配方物包括沥青及/或黑沥青,其中一些可以使用一些溶剂以便更好地促进形成的乳液的稳定性。
美国第3978925,3983939和3993555号专利披露溶剂萃取法和热处理以从含油砂中获取油和沥青质的处理。美国第4156463号专利披露通过蒸汽注射组合各式胺可以促进稠油开采。文件还提供了与极性溶剂,非极性溶剂,芳烃溶剂和二氧化碳蒸汽组合的效果比 较。
在井,管道运输和钻井作业中产生的沥青烯通常是有问题的。美国第5504063号专利披露使用亚烷基胺脂肪酸冷凝反应产物与极性非质子传递的高介电常数溶剂组合,以去除和抑制该等沉淀物。美国第2970958号专利披露使用丙酮与石蜡烃,烯烃,环烷和芳烃溶剂可以同样去除沥青沉淀物。脂肪酮与芳烃溶剂的组合使用是优选。类似的,美国第3914132号专利披露了芳族烃碳氢化合物与胺的使用。美国第4379490号专利披露了使用胺活化的脂肪族二硫化物油以溶解有害的沥青烯。
美国第2766132号专利披露了掺入聚氨基咪唑啉(polyaminoimidazolines)到沥青质混合料中以提高各式沥青质制备物集料的润度。这一改善减少了集料尤其是碳酸盐的这些不良特性:即在其后的分离从集料表面分离或剥离沥青质时矿物质的过滤。
这样,需要提供的是一种处理,由其是一种连续处理,用于形成自由流动的颗粒,这些颗粒开在打包后作进一步处理或在沥青和含沥青的应用中使用。以至于所使用的沥青源材料可以分离成多重沥青组分,这些沥青组分可以至少部分地重新组合,以及与其他沥青和改性剂组分组合在制粒处理中产生打包不受冷变形并具在打包和储存中抗压缩性的可自由流动的颗粒。
发明概要
简要的讲,在优选的形式中,本发明的多种实施方式均指向用于挤出沥青或包含沥青的材料的连续方法,在这些方法中,沥青源材料可被分解为多重的沥青组分,这样,这些组分中的一种,优选两种或多种可与它们中的其他组分重新组合或与包括沥青和沥青组分在内的其他材料相组合,从而可得到这样的一种制造可进行打包以用于后续处理或应用的颗粒的受控制粒处理,且这些颗粒在打包和储存中不受冷变形并具抗压缩性的可自由流动。
本发明的一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的的方法,该制成的颗粒可自由流动、非粘性、不易受冷变形,并且在打包或存储时不会发生破坏性改变。此外,该沥青组分可经受包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种的制粒前处理,从而使得这些处理可以单独进行或组合进行。这样就可对在制粒处理中制成的颗粒直接进行干燥和打包而无需额外的改性,而打包后的产品可以被用在包括产品应用等的打包 后处理中。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对沥青组分进行制粒的方法,该沥青组分可从一沥青源制出并且可以经受至少包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理之一的沥青源处理,这样,这些处理可以单独或组合使用。此外,该制出的沥青组分可以是将该沥青源分离为多重馏分中的至少一个馏分并且该沥青组分在制粒处理中可制出可经受后续的制粒后处理的颗粒,该制粒后处理可以包括热改性、运输液交换、过滤、干燥以及包衣等处理中的至少一种从而可以单独地或组合的使用这些处理。这样就可对在制粒处理中制成的颗粒直接进行干燥和打包而无需而外的改性,而打包后的产品可以被用在包括产品应用等的打包后处理中。
本发明的另一实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法以至于对该沥青源的处理以及沥青源的分解可以包括将包括其他沥青以及其他沥青组分的多重材料及进行组合,其中,这些材料以及沥青组分可以经历针对各材料的处理,这些处理可以包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种,从而这些处理可以单独或组合使用。进一步的,该制粒前处理可以包括将包括其他沥青以及其他沥青组分的多重材料及进行组合,其中,这些材料以及沥青组分可以经历针对各材料的处理,这些处理可以包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种,从而这些处理可以单独或组合使用。此外,各材料的处理,沥青源处理以及该制粒前处理可以单独进行、顺序进行、双路并行、平行进行,以及以前者方式的组合进行,并且该沥青组分并不必须是可独立的产品。该制粒后处理可以包括对包括其他沥青和沥青组分的多重材料进行组合从而使得这些材料以及沥青组分可以经受各种材料改性,这些改性包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种且这些处理可以单独进行或相组合。各材料处理以及该制粒后处理还可以单独进行、顺序进行、双路并行、平行进行,以及以前者方式的组合进行。打包后处理可以包括对包括其他沥青以及其他沥青组分的组合,这样这些材料以及沥青组分就可经历各种材料改性,这些改性包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种且这些处理可以单独进行或相组合。各材料处理以及该打包后处理还可以单独进行、顺序进行、双路 并行、平行进行,以及以前者方式的组合进行。
而本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青源的一沥青组分进行制粒的方法,该沥青源可以是天然沥青,石油沥青,焦油,柏油,干馏沥青,氧化沥青,化学改性沥青,聚合物改性沥青,改性沥青纤维,反应性沥青(reactive asphalt)、以及从焦油砂,油砂,油页岩,岩沥青,沥青岩中所得到的沥青。其中,这些沥青源可以单独使用或组合使用。
本发明的另一实施方式包括一用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,该打包可包括使用兼容的打包材料进行打包。
本发明的另一实施方式包括一用于对一沥青组分进行制粒的方法,这样,该打包可包括多重材料的组合,这些材料包括其他沥青以及其他沥青组分,这样,这些材料和沥青组分可经受各种材料改性处理,这些改性处理包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、以及减粘等处理中的至少一种且这些处理可以单独进行或相组合;其中,包括在打包中的这些材料中的至少一种可以被湿润化、及/或压缩融合以避免打包的内容物在储存或运输时发生位移。
本发明的另一实施方式包括一种用于一沥青组分进行的制粒的方法,这样被分离为多重馏分的一单一沥青源中的至少两个馏分在沥青源处理、制粒前处理以及制粒后处理、打包处理以及打包后处理的至少之一中被重新组合。
而发明的另一实施方式包括一种用于一沥青组分进行的制粒的方法,这样被分离为多重馏分的一单一沥青源中的所有馏分在沥青源处理、制粒前处理以及制粒后处理、打包处理以及打包后处理的至少之一中被重新组合;这样,制成的颗粒可自由流动、不发粘、可会经历冷变形,并且不会在打包和存储处理中产生的压力下被破坏;从而沥青源的成分并不会被改变并且有重新组合的馏分得到的颗粒的完整性与由直接得到的沥青源材料形成的颗粒的完整性不同。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,这样该沥青可与改性材料即行共混,这些改性材料包括填充剂、纤维、沥青组分、油、溶剂、沥青油、蜡、沥青蜡、聚合物、相容剂以及沥青岩。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青组分中的填充剂材料可以至少是单独或组合使用的云母、碳、石墨、粉煤灰,包括微晶的蜡,沥青蜡,防粘剂,碳酸钙,颜料,粘土,硅灰石,矿物质,无机盐,二氧化硅,硅质 矿物,水泥,波特兰水泥,地聚合物,聚合物粉末,有机粉末,水溶胀性粘土,热膨胀性粘土,热膨胀性石墨。
而本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,这样,沥青组分中的纤维可以包括天然纤维,合成纤维,纤维素纤维,矿物纤维,聚合物纤维,纳米纤维,硅质纤维,金属纤维和无机纤维。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,沥青组分中的聚合物可以包括单独或组合使用的烯烃,芳链烯基,乙烯基,取代的乙烯基,缩合聚合物,高分子树脂,杂原子的聚合物,功能性取代的聚合物,和共聚物。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,该制粒后处理可以包括用至少一层材料对形成的颗粒进行打包的处理之一。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,该至少一层包衣可以至少是沥青、密封层、硬化层以及减粘层之一。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,这样,该包衣可以更包括一邦定剂层和一包衣层。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,这样,该邦定剂可以至少是乳液、分散液和沥青之一。
本发明的另一种实施方式包括一种用于对一沥青组分进行制粒的方法,其中,该包衣材料至少可以是单独和组合使用碳,石墨,滑石,飞灰,微晶蜡,沥青,蜡,防粘剂,碳酸钙,颜料,粘土,硅灰石,矿物质,无机盐,二氧化硅,硅质矿物,水泥,波特兰水泥,地聚合物,聚合物的权力,有机粉剂,水溶胀性粘土,热膨胀性粘土,热膨胀性石墨,和粉状聚合中的一种。
附图说明
图1示出了该处理的流程图,其中的沥青组分经历制粒前处理与随后的制粒,干燥,和为了随后的打包后处理和应用的打包。
图2示出了该处理的流程图,其中的沥青源经历沥青源处理以形成一沥青组分,该沥青组分经过制粒前处理、制粒、制粒后处理、干燥,和为了随后的打包后处理和应用的打包。
图3示出了该处理的流程图,其中的至少一种沥青组合源与至少一种其他的材料源包括沥青可以单独进行处理及/或组合以供后续处理,这样各种材料可以在包括沥青源处理,制粒前处理,制粒后的处理,及/或打包后处理中的至少一个处理步骤中被组合,由此产生的沥青组分被制粒,干燥,并为后续的后处理和应用而打包。
图4示出了该处理的流程图,其中的沥青源可以经历沥青源处理,从而形成多重的馏分。
图5示出了该处理的流程图,其中的材料源A可以经历材料A的处理,从而形成多重的馏分。
图6示出了该处理的流程图,其中的材料源X可以接受材料X处理,从而形成多重的馏分。
图7a是示出了一给料器,一混合容器,中压泵,和粗过滤器的示意图。
图7b是示出了给料器,挤出机,齿轮泵,和换网器的示意图。
图7c是示出了给料器,齿轮泵,和静态混合器组件的示意图。
图8是串联的制粒系统和运输到脱水和干燥系统的示意图。
图9是一个分流阀的示意图。
图10是带运输流体箱的模具本体的示意图。
图11a是一个完整的比较型两件式运输流体箱组装体的的示意图。
图11b是一个另一种传输流体箱入口和出口设计的横截面示意图。
图11c是图11b中的该传送流体箱入口和出口的设计的示意性的主视图,。
图12是制粒机的示意图,其中示出了模具的连接的输送流体箱。
图13是连接到含有流引导件的运输流体箱的模具的示意图。
图14是比较柔性切刀轮毂的示意图,其中示出了柔性轮毂组件的分解视图。
图15a是流线型切刀轮毂的一部分的示意图。
图15b是流线型的切刀轮毂相对于图15a转动的角度的示意图。
图15c是在图15a中的流线型的切刀轮毂的横剖视图。
图16是一个陡峭角切刀轮毂的示意图。
图17a是连接有直角刀片的比较切刀轮毂的示意图,。
图17b是连接有刀片的陡峭角刀片轮毂的的示意图。
图17c是连接的有非锥形或方切割钝尖刀片的比较垂直角切刀轮毂的示意图。
图17d是附有直角角度减厚刀片的切刀轮毂的示意图。
图18是一个标准的旁通回管示意图。
图19是图20中所示的干燥机的脱水部的示意图。
图20是附有脱水部的干燥器的示意图。
图21示出了带偏转器杆的干燥器筛网,。
图22是与图21中的带偏转器杆的筛网的横截面示意图。
图23示出了结构不要求偏有转杆的干燥器筛网。
图24是图23中的没有偏转杆的干燥器筛网的横截面示意图。
图25示出了放大的从边缘上看的三层筛网的视图。
图26示出了放大的从边缘上看的两层筛网的视图。
图27a是一用于对粒料进行的粉末处理的带偏转器堰和盘的振动单元的垂直示意图。
图27b是一用于对粒料进行的粉末处理的带偏转器堰和盘的振动单元的侧视图。
图28a是一用于对粒料进行的强化干燥的的带偏转器堰和挡板堰的振动单元的垂直示意图。
图28b是一用于对粒料进行的强化干燥的的带偏转器堰和挡板堰的振动单元的侧视图。
图29是表示包括干燥器的分流处理的示意图。
对发明的具体说明
尽管对本发明的优选的具体实施方式进行了详细说明,但应当理解,其他的实施方式也是可行的。据此,本发明的各种具体实施方式并非意在将发明的保护范围限制在下文及 附图中详述的部件结构和配置关系中。本发明的各种实施方式也可以是实施和实践出的其他的实施方式。同样,在对优选的实施方式的描述中,为清除起见而使用了特定的术语。
由其参照附图。在图1中,一沥青组分200可经历制粒前处理400继而经历制粒600和干燥1000,这样制成的自由流动的颗粒可以经历打包2000,打包后的颗粒可继而经历包括产品应用等打包后处理。如图2所示,沥青组分200可从一沥青源10获得,该沥青源可经历沥青源处理100。图2中的沥青组分200同样可经历制粒前处理400继而经历制粒600和干燥1000。此外,在图2中,制粒600之后,这样制成的颗粒可经历制粒后处理800,再继而进行干燥1000和打包2000处理,这样形成的自由流动的颗粒可以继而经历附加的包括产品应用等的打包后处理2200。
在图3中,沥青组分200可以是这样一种材料由包括从沥青源10得到的沥青等多种材料组合而成的材料,并且可以包含至少一种从多重材料源A 40至材料源X 80得到的其它材料,而这些材料源各自可根据其需要经历处理。因此,沥青组分200可以包括通过沥青源处理100所改性得到的沥青源10,并且包括材料源A40至材料源X 80中的至少一种,其中材料源A 40可以经历与其他的材料接受的处理相似的材料A处理410,而其中材料X80经历材料X处理81。因此制成的沥青组分200包括材料A40至并且包括材料X 80,及/或材料A处理41得到的至并且包括材料X的处理81得到的材料的任何组合,并可以进一步由制粒前处理400改性。另外,材料的来源A 40至并且包括材料来源X 80及/或经材料A处理41所取得的材料至并且包括材料X处理81而得到的材料可在制粒前处理400中与与沥青组分200相组合然后再进行制粒600。可令制粒600得到的产品进而单独进行额外的制粒后处理800或与材料A 40至并且包括材料X 80,及/或材料A处理41得到的至并且包括材料X的处理81得到的材料组合后进行额外的制粒后处理800,以使所得的产物可以进行干燥及1000和打包2000。可替换的是,干燥1000后的产品可以与材料源A40至并且包括材料源的X 80相组合及/或与材料A的处理41得到的材料至并且包括材料X的处理81得到的材料相组合,以使得形成的产物可以进行打包2000。材料经打包2000处理后,优选是由兼容材料进行的打包,可以在更下游的操作中与包括材料源A40至并且包括材料来源X 80的材料及/或经材料A处理41所得的材料至并且包括材料源X处理81所得的材料作类似的组合,这些所得更下游的操作包括如产品应用等打包后处理2200的产品。
图4示出了一种处理,其中的沥青源10可以经历沥青源处理100以形成含包括沥青 馏分A 12,沥青馏分B 14至并且包括沥青馏分X 18在内的多重馏分。同样,图5说明了其中的材料源A 40可以经历材料A处理41以形成包括材料A馏分A 42,材料A馏分B 44,直至材料A馏分X 48的多重馏分。因此,任何多重材料源可以由任何多重材料的处理步骤进行改性以性还曾任何多重材料馏分直至并且包括图6中的情况。在图6中,材料源X 80可以经历材料X处理81直至形成包括材料X馏分A 82,材料X馏分B 84,直至并且包括材料X馏分X 88部分在内的任何多重材料。因此,任何材料馏分和材料馏分的任意组合均可以作为能够用作为沥青源并且能被进一步分割的含沥青馏分的任何材料源,这样由制粒600以及最终经过干燥1000和打包2000的任何组合或排序形成的颗粒可自由流动。
现在返回到图2和图3,沥青源10可以非限制性的包括天然沥青,石油沥青,焦油,柏油,高热沥青,氧化沥青,化学改性沥青,聚合物改性沥青,改性沥青纤维,无功沥青和类似物,以及包括从焦油砂,油砂,油页岩,岩沥青,沥青岩,和类似物中得到的沥青。在本发明中,沥青和沥青质或矿物柏油被等同定义为是一个重的、深棕色至黑色混合物都是热塑性的和粘弹性随温度变化的属性的烃类,并且可以是天然的或合成的,是包括杂环化合物的脂肪族及/或芳基,从而使得该材料具有水泥性并作为即可作为耐候性邦定剂也可作为耐化学性邦定剂。
本文所用的天然沥青被定义为随着时间的推移因地质裂纹和裂缝而产生的石油原油在因风吹及日晒于其上后,而产生的蒸发作用的作用下得到的材料,这样使得石油原油的挥发物被蒸发掉而仅留下沥青精矿。这些都可以发生在湖泊,水坑,坑这里并被定义为湖沥青,以及相应的沥青坑和焦油坑。天然沥青也可以岩石沥青的形式出现,岩沥青在本文中被定义为饱有沥青的矿物质的其浓度往往较低,并且与沥青石和沥青质岩等同。沥青岩(Asphaltite)也是天然沥青,这里定义为不含矿物或植物杂质的沥青,其能够可变的溶于二硫化碳,因煤是不能的可变的溶于二硫化碳的,因此这也是天然沥青与煤的区别。根据固定碳含量、特定的重力和软化点的不同,沥青岩可以包括但不限於黑沥青,脆沥青岩,氮沥青,硬沥青(uintaite或uintahite),脆沥青,辉沥青,硬化沥青(manjak)或硬化沥青黑,和天然硬沥青(gilsonite)。
本文所用的石油沥青被定义为石油炼制处理中的副产品,并且可以包括但不限于常压馏出液的残滓,真空蒸馏渣油,溶剂脱沥青渣油等。焦油被定义为经由蒸馏烟煤以及从有机材料的破坏性蒸馏所得到的副产物。同样地,本文所用的柏油(pitch)被定义为粘稠的,暗色的和从破坏性蒸馏煤焦油,木焦油,和针叶树脂等得到的典型粘性物质,例如经完整的或部分的没有空气从而完整的碳残基不产生情况下所得的松脂。这些相当于本文所用的焦油柏油,油柏油,有机柏油,沥青质柏油,也近似等同于上文所定义的焦油。
高温沥青或焦沥青质包括热处理包括天然物质的沥青使得产生的材料是分子量低于如本文所定义的原始沥青。并非意在限定,高温沥青可以包括真空减压原油,蒸汽减压原油,裂解焦油和油页岩提炼的副产品。作为上述的高温热解的代替,在有如过氧化物等一种自由基产生物种参与的情况下,减粘裂化处理也可以被采用以实现催化分裂。氧化,光解或老化,热裂解等处理是相似之处在于这些处理通常涉及自由基物种的产生,以及均可以并且均参与了沥青品种的分子量的减少。
如本文所定义的经氧化的沥青即包括通过老化而实现的对沥青的人工氧化也包括对沥青的自然氧化,并非意在被任何理论所束缚的情况下,可以改性沥青结构中存在的杂原子及/或苄碳基(benzylic carbon moieties)中,使得原始沥青的化学组合物被改变。这种氧化改性可通过,并非意在限制,将空气吹过热沥青,吹胀沥青,以及通过使用无机酸,硫氧化物,和类似物。其中的氧化产物可以包括如羧酸酐,羧酸,醛,有机硫氧化物,和有机氮的氧化物。氧化也可以是下文所定义的几种机制之一,通过这些机制可制备化学改性沥青和反应性沥青。
化学改性沥青可以包括其他材料与沥青,衍生的沥青,以及如本文所定义的可交联的和交联的沥青的混合物。化学改性是在这样一种方式来修改天然沥青的属性的,这些属性例如包括但并不限于渗透性,柔韧性,延展性,柔韧性,耐化学性,耐候性,加工性,流变改性,润湿性,和与一基底的亲和性,该基底例如包括聚合物,以及其他添加剂,和聚结材料。类似的,如本文所定义的聚合物改性的沥青可以包括令聚合物材料与沥青混拌,令其化学邦定到沥青,令其与沥青反应,以及可以是令其与沥青交联。聚合物的例子包含共聚物,还可包括烯烃,芳链烯基,乙烯基,取代的乙烯基,缩聚物,高分子树脂,杂原子的聚合物,功能性取代的聚合物及其他类似物。交联可以包括聚合物内交联,以及聚合物与沥青或化学改性的沥青之间的交联。交联剂可包括硫和有机硫模拟物,乙烯基单体和 二聚物,反应性树脂,反应性多官能化合物,低聚物和环状低聚物及相类似。交联可在催化剂、共引发剂以及由本领域技术人员已知的其它助剂存在的情况下完成。
化学改性可导致反应性基团在沥青内形成从而形成反应性沥青。反应性基团可以包括但不限于羰基和硫代羰基物种(酸,醛,酮,硫代酸,硫,硫代酮,等),不饱和物种(烯烃,酰亚胺,亚胺,芳族化合物,杂芳族化合物,不饱和异质化合物等),以及予氧化的硫和氧化的氮等类似物。反应性沥青也可以通过与反应性聚合物和聚合的产生物种进行化学键合而形成以及通过为沥青基(asphalt moieties)引入交联基团而形成。反应性沥青也可以经由为沥青基化学附加的聚合性成分(自由基物种,缩合聚合物物种,脱水物种,消除物种,单体,低聚物,环状低聚物,预聚物等)而性形成。
这里所定义的纤维改性沥青包括已被添加了天然及/或合成纤维的沥青,包括但不限予纤维素纤维,矿物纤维,聚合物纤维,纳米纤维,硅质纤维,金属纤维,无机纤维等。如本领域技术中已知的,可对如本文所定义的纤维进行处理以对其表面特质进行改性从而增强与沥青配方物的相容性。
如本文所定义的焦油砂和等同的油砂,包括但不限于粘土,砂,水,和沥青质的组合物,从该这些组合物种可通过如抽取,分离,及热分离等方式将沥青部分从表面沉积物中移除。沥青可通过例如但不限于蒸汽注入,溶剂注入,火灾洪水等技术从深沉积物中提取。通过以上这些技术所获得的材料也可以被描述为非传统油及/或本文中所定义的粗沥青质。
本文所定义的油页岩包括任何包含固体沥青质材料,也被称为干酪根(kerogens)和干酪根类材料的的沉积岩,当通过基本加热及/或热解时,该材料可以从岩石中以流体材料形式释放以形成高温沥青或焦沥青质。如本文所定义,可包括所有类型的油页岩,其分类方式可以与煤炭类似,包括基于地质的分类(富含碳酸盐,硅质,和烛页岩),基于干酪根类型的分类(如由氢,碳和氧含量的有机成分包括范克莱文论图所解解(Van Krevelen))以及使用的形成地点术语的岩石学分类(陆地,湖泊或湖泊和海洋)。
如进一步在图2和3中所述,沥青源10是根据沥青源处理100被改性而形成的沥青组分200(参见图1)。沥青源处理100可以是其中至少一单一处理、成组处理或连续的处理,处理包括混合,加热,冷却,过滤,干燥,溶剂解,热解,溶剂抽取,多相萃取,精 馏,热精馏,蒸馏,常压蒸馏,水蒸汽蒸馏,真空蒸馏,脱挥发份,共混,化学改性,提法,分柝,反应,衍生化,挤出及类似处理。
该沥青源10可以是从连续大批或单独打包的固体或液体材料并且可作为固体被运送至或作为液体被泵送至沥青源处理100。可以使用任何一种适合的泵,当中包括升压泵,离心泵,往复式正排量泵,和正排量旋转泵。其中可使用一个旋转泵,它可以是蠕动泵,叶片泵,螺杆泵,叶泵,渐进式空腔泵,,或下文所用的熔体泵和齿轮泵中的其中一个。齿轮泵可以是任何设计,并且可以包括低,中,和高精密能力以产生压力。
经沥青源处理100所得的沥青源10可以通过加热或冷却而进行热改性以制备沥青组分200。热改性可是静态的实现的,如在器皿中,或是动态的,连续性和成排的实现的。加热可实利用加热元件,加热盘管,热交换处理,和相类近的及可提供通过使用电力,蒸汽,热传递流体,和油单位中提供。冷却可通过使用如在本领域技术已知的情况下热交换流体而实现。
如图2和图3中巳得或经热改性所得沥青源10可以静态或动态的混合以保证组合物的均匀性,这可在被成排泵送通过静态混合器的处理中在一包括高搅拌剪切的混合容器中进行,,并且可以以包括旋转挤出机在内的单螺杆,双螺杆,包括共回转式和逆回转式,或多螺杆挤出机而实现。通过不同形式的混合处理可实现不同等级的混合和剪切。静态混合典型地具有最小的剪切并且更多依赖于热能能源。动态混合则在更大程度上依赖叶片设计和混合器的设计。挤出式混合随不同类型的螺杆,螺杆数目,螺杆轮廓而不同并且能够显著的产生的剪切能量。因此,能量可依据剪切或机械能和热能的方式被引入到混合处理中。加热及/或冷却单元可以从如,经电,蒸汽,或通过热性控制的液体,如油或水,的循环而实现。混合可继续直到配方物达到一个适当的温度或本领域一般技术人员针对该处理的所确定的或已知的一致性或粘度的其它标准。
混合处理可以包括配方物处理,例如,在将如在图3中所示的其他组分中任一项的与来自包括填料,纤维,沥青组分,油,溶剂,沥青油,蜡,沥青蜡,聚合物,相容剂,沥青岩,和相类近物等的材料源A40至材料源X 80中的任何多重材料进行共混。共混可以进一步将包括交联剂,衍生剂,氧化剂,单体,低聚物,反应性聚合物,和类似物在内的反应剂并入。填充剂材料的例子可以是但不限于,可以单独使用及可以以多种组合形式使用的滑石,碳,石墨,粉煤灰,微晶蜡,沥青蜡,防粘剂,碳酸钙,颜料,粘土,硅灰石, 矿物质,无机盐,二氧化硅,硅质矿物,水泥,波特兰水泥,地聚合物,聚合物粉末,有机粉末,水溶胀性粘土,热膨胀性粘土,热膨胀性石墨,和粉末状的集合体。优选地,填充剂材料可以是来自材料A40至并且包括材料源X 80及/或经材料A处理41至并且包括材料源X处理81的材料的任何形式。
现在转向图7a,经接收或热改性后的沥青源10可引入到一混合装置102以为在入口104中的箭头所指示的材料进行合适的熔化,加热,或冷却。其中,混合处理涉及根据沥青源处理100(图3)对可以以固体或液体形态供给到混合装置上的至少材料源A40至并且包括材料源X 80及/或从材料A处理41所产生的各材料至并且包括材料X处理81所产生的各材料的至少一种组合方式进行共混。优选地,液体可以被泵送或计量加入到混合装置中,图中未示出,及固体可以经由进给丝杠106或通过其它适当的设备添加。如本领域一般技术人员所熟知的,可以通过测定重量或测定体积的方式实现给料并且优选可通过机械及/或电子反馈机制进行控制。可以使用一个或多个类似的或不同的给料机制,并且可以被放置在相同的入口点或混合装置102的不同的入口点108。各给料成分可以是环境温度,加热,或冷却及可以在大气条件或加压下,与空气或惰性介质如吹扫,例如但不局限于,优选为氩气或氮气,或可以进行真空或部分真空,以加快流入混合装置。
混合装置102腔室可为大气压或以空气或惰性气体吹扫,惰性气体例如是氩气或优选是氮气。可一个特定的处理中将各成分温热至所要求的温度并可以连续或分批加入。混合是通过由电机112控制的转子110的旋转实现的。搅伴叶片114接连到转子112,,搅伴叶片例如可以是配置单个,双个人或多个的螺旋桨或船式,犁式,三角形或西格玛式,以及螺旋或螺旋分散叶片。可替换的是,该器皿可以是捏合机,巴斯混合机(Buss kneader),或法雷尔内部混合机(Farrel internal kneader),或者是螺带式混拌机,班博瑞(Banburry)型混拌机,卧式搅拌机,立式搅拌机,行星式搅拌机或本领域一般技术人员所熟知的同等器件。在达到适当的倾倒点时,阀门116被打开,如下面所描述的,液体或熔融的材料可进入并通过管118传递。
可替换的是,图2和图3中的收到的或经热改性的沥青源10,如图7b中所示,连接到挤出机150的入口152,该挤出机可选择性但非局限性的是:单螺杆、双螺杆、多螺杆或环形挤出机,或柱塞式挤出机并且优选是单螺杆挤出机,但更优选是双螺杆挤出机。螺杆的个部分或区域应可对材料进行供给、混合,和运送并同时提供足够热能性和机械性的 能量去融化、混合及均匀分散和分配材料或材料以作后续制粒处理之用。可以选择性地用空气或惰性气体,优选是但不限予氮气或氩气对挤出机150,优选为双螺杆挤出机,进行吹扫,另外,还可以有一个或多个排气口,其中一些或全部配器口可配备一个或多个真空附件或其他本领域一般技术人员所熟知的排气机制。排气口154或合适的排气机制可促进气体,不需要的挥发物,副产物,分解产物,及/或杂质的去除。通风应谨慎并且定位放置以使得对配方物至关重要的任何挥发性成分在引进的混合处理后不至丢失或被损害。螺杆的结构的应该能满足达到适当的给料率,分散及/或分布地混合率,熔融率,以及由配方物以及至少一个适合材料的熔化,加热,及/或冷却等处理的至少一种的要求所确定的吞吐率水平。其中,混合处理中涉及根据沥青源处理100(图3)的,对可以手动的供给到混合装置固体或液体形态的材料源的多重A40至并且包括的材料源的X 80及/或从材料A处理41产生的各材料至并且包括从材料X处理81产生的各材料的至少一种的搅拌。优选地,液体可以被泵送或计量加入的混合装置,图中未示出,而固体可以经由进给丝杠106加入或通过其它适当的设备添加。给料可以在本领域一般技术人员所熟知的测定重量法或测定体积法完成并优选通过机械及/或电子反馈机制进行控制。一个或多个类似的或不同的给料机制可以被使用,并且可以放置相同的入口点或在图中未示出的不同的入口点。给料成分可以是环境温度,加热,或冷却及可以在大气条件下或加压,与空气或惰性介质如吹扫,但不限于氩气或优先氮气,或可以进行真空或部分真空,以加快流入的混合装置。
相类比的是,图2、3中所述的被接收或改性的沥青源10是熔融流体且如图7c所示被连接至泵162,该泵可以是任何泵但优选是如上所述的齿轮泵以方便将材料流传送并且加压进入静态混合器160。如图7c的点化线145b所示,静态混合器160被定位连接至熔融泵130。图7c中的静态混合器160可以被用来对形成的混合物进行加热以生成一一致的熔融物或可以被用来有效的作为熔化冷却剂以降低熔融物的温度。当成串使用静态混合器是,每个单元均可被用来对配方物进行加热并进行进一步的混合,其中,每个混合器的温度、涉及、结构、配置、物理尺寸以及处理条件可以相同或不同。在该串中的一静态混合器可是用用于对混合物进行加热以获得更好的分散和分布式混合效果,而以第二静态搅拌器则可对混合物进行冷去以便于后续处理。一静态混合器160或熔化冷却器可以是盘管型、刮板型、壳与管设计,或U形管设计,或其他具有基本相似的设计的热交换器,优选是壳与管设计的热交换器,该壳与管设计的热交换器包括每根管中的具有式适当构造的静态混合叶片以对材料进一步混合并且携带更多的材料与管壁相接触,而管壁的外侧则流动着适当的提供加温或冷却的流体,该流体包括但不限于油或水。循环的介质的温度和流速由一 控制单元(未示出)仔细控制。静态混合器或熔化冷却器的工况的选择的一个重要标准是在最小的压降下作最大量的有效混合同时保持正常混合物所需的压力。如果有的话,挤出机150及/或仍花泵30产生的压力应该足以保持流动的熔融物或流体流过过滤器140。
动态混合、挤出混合的及/或静态混合的混合部可以单独使用或如本文中提及的通过串联、并联连接方式组合使用。这样的一个例子是,将一混合装置直接廉静儿于一静态混合器;或将一挤出机直接间接于一静态混合器;或可替换的是,将一挤出机直接间接于一静态混合器。此外,一挤出机还可直接与另一具有相似设计或结构的挤出机串联或并联连接。各混合部的温度或各处理参数可以相同或不同,并且串联或以其他方式连接的混合单元可以多于两个。
本发明还提出了可以对各元件使用表面处理以及增加包衣以提抗粘连、腐蚀、侵蚀以及磨损,这些元件包括器皿、挤出机、齿轮泵、换筛器、分流阀(将在下文描述),以及静态混合器或熔化冷却器。这些表面处理以及增加包衣处理的例子包括但不限于,氮化、碳氮共渗,电解电镀,无电解电镀,热硬化,火焰喷涂技术,和烧结技术。
图2、3中所示的接收到的或热改性的沥青源10可以经过过滤以移除块状污染物优选为可以从天然A沥青中预期的以及所制成的沥青组分200的成分不起实质作用的粗、精沉淀物。可以并且优选在将接收到的或热改性的沥青源10引入混合装置之前进行过滤。还可在混合装置、挤出机以及可选的在静态混合器之后进行过滤。在图7a中,管道118与增压泵120相连,该增压泵可以使前述任何适合的泵且优选是齿轮泵。泵的压力可变,但需要足以迫使熔融物通过一粗过滤器122,该粗过滤器可以是烛式过滤器,篮式过滤器,或换筛器,并且优选是20目或更粗的篮式过滤器。当熔融物流入管道124并从其经过时,该粗过滤器122将大颗粒、聚粒,或粒状材料从熔融物中滤除。点化线145a指出了熔融泵130的连接。类似的,还可在上面提到的混合装置、挤出机,及/或静态混合器的上游使用一适当的泵与这些过滤选项的组合。
在从管道124(图7a)、或静态混合器160(图7c),或从挤出机150(7b)流出后,熔融的或流体材料可选的并送到并且通过一熔融泵130,该熔融泵在高熔融物上产生额外的压力,优选至少10巴的压力并且优选是介于约30巴至约250巴的压力或更高的压力。熔融泵130可以是离心或正位移往复或旋转泵,并且优选是一旋转泵,该旋转泵可以是蠕动泵,叶片泵,螺杆泵,叶泵,渐进式空腔泵,或齿轮泵,并且更优选是齿轮泵。密封件 可以与将被处理的材料化学和物理兼容,兼容的细节是泵领域技术人员所熟知的。加压的熔融物通过一过滤器140,图7b,该过滤器优选是篮式过滤器或换筛器,并更优选是200目或更粗的换筛器,甚至更优选的是,一由两个或多个不同目数的筛网组成的多层换筛器,最优选的是一串筛网,例如分别为20目、40目以及80目。该换筛器可以是手动、板式、滑板式、转板式、单栓或双栓式换筛器,可以是连续的或间断的。
对熔融泵130及或140的选用强烈的并且可选的依赖于配方物中的含有的任何挥发性成分。来自挤出混合的压力应该足以不适用熔融泵120,而在使用静态及或动态混合器时,则静态混合器160或混合装置102都可能需要安装增压部件以保证将配方物从装置中送出或运出。如果使用了过滤器140,则提供了一种保证过大的颗粒、结块、无定形物或聚粒不会被传送至下游处理的一安全机制。所需的压力取决于所处理的材料并且很大程度的受混合后的下游粗粒的组合以及处理的吞吐率或流速的影响。
图2、3所示的沥青源的处理可以包括干燥及/或例如通过使用水蒸汽蒸馏,常压蒸馏,及/或真空蒸馏而实现的挥发物脱除。可替换的是,可使用红外加热。其中,如适用,可通过挤出机上的大气及/或真空排气口将包括水分在内的挥发物去除。如上所述,由于沥青是易被氧化的,因此在任何干燥处理中尽量少的使用或避免使用流动空气是明智的。然而,可使用惰性气体来加快包括水分在内的可挥发物的移除。也可以施加足够的热量以造成沥青源10热降解或热分解成适合进行额外的下游加工低分子量组分。这往往是在石油炼制处理中实现的,并通常是如上所述的对油页岩的处理中可观察到。
现有技术中的步森克(boussinqault)演示了使用加热将沥青源10的熔融油从衬垫的部分分离出来。示例性的这种情况是在约300℃(约572℉)的温度下将熔融的油状物或石油烯馏分从不溶物即沉淀的沥青烯馏分中分离出来。这是在图4中进行了举例说明,其中,作为沥青源处理100,沥青源10被加热到300℃以形成两个馏分,其中沥青馏分A12将代表石油烯而沥青馏分B 14将代表如上所述的沥青烯。
在为使用图4的另一例,作为沥青源处理100,沥青源10可以经历一系列溶剂萃取以性还曾多种馏分,这些馏分由沥青馏分A12、沥青馏分A14,至沥青馏分X18表示。利用现有技术中的溶剂分解技术,完全不溶的部分包括油焦质(不溶于二硫化碳、四氯化碳,和低分子量的链烷烃),可溶于二硫化碳的碳烯(不溶于四氯化碳和低分子量的链烷烃),可溶性马青烯(maltenes)(溶于二硫化碳,四氯化碳,和低分子量的链烷烃),和不溶于低分子量的石蜡的沥青烯(溶于二硫化碳和四氯化碳)。利用各种脂肪族溶剂,芳香族溶 剂,及/或极性溶剂对这种溶剂提取物作进一步改性,以允许沥青源10的将在一个或多个阶段中进行溶剂萃取的选择性部分形成两个或更多个馏分。还演示了多相提取,其中使用的至少一种非极性溶剂与至少一种包括水的极性溶剂的组合以形成两个或更多的不混溶的(不溶)相,这些相可被分离从而产出原始沥青源10的馏分。可以对提取处理中使用的各溶剂即行浓缩及/或蒸发以得到分离的馏分,这样,可令溶剂经历本领域技术人员已知的用于再循环的溶剂恢复处理,这借助批处理及/或连续处理实现。
近似的,现有技术中的(采矿学系统。1895年)Dana分类将石油沥青(Asphaltum)分为多个类,其中包括在100℃或以下蒸发的低沸点油、在100℃和250℃之间蒸发的重油、可溶于酒精的树脂、可溶于醚但不能溶于酒精的物质、即不溶于醚也不溶于究竟的物质,以及含氮的物质。此处定义的石油沥青是经常发现自沙石床、石灰石床、页岩床、沥青材料或沥青质材料,这种材料可能呈黑色或棕色并且可能含有泥土、沙子,以及植物物质。
上述处理可以单独使用或者进行多种组合使用以制成如图1、2和3所描述的沥青组分200。此发明的一种优选的实施方式是如图4所描述的单一沥青馏分A12可作为沥青组分200使用。应但理解,本发明的一种更有选的实施方式是图3中所属描述的沥青馏分B14至沥青馏分X18中的至少一种可被用作任意的材料源A40至材料源X80。还公开的是,本文前面讨论的与沥青源10组合使用或通过沥青源处理100对沥青源10进行改性以形成沥青组分200的材料例如可以是如图3所示的材料源A40至并且包括材料源X80中的至少一种。还公开的是,组合图2和3依照沥青源处理100描述的多种处理中的任意一种可在本发明的范围中使用以按照材料A处理41至并且包括各材料X处理81来对单独的材料源A40至并且包括材料源X80进行改性,其中,独立地及/或顺序地,这些处理步骤以及任何多种处理步骤并不需要是相同的。
图3中进一步示出了多重A处理41所得到的材料至并且包括材料X处理81所得到的材料的结果可以与任何材料源A40至并且包括材料源X80组合使用并且可在随后在沥青源处理100中被用于进一步与沥青源10组合及/或作为沥青源10的添加以产生沥青组分200。图5还表明,可以由材料A处理41对材料源A40进行处理以形成包括材料A馏分A 42、材料B馏分B 44,至并且包括材料A馏分X 48在内多个馏分。图6示出了类似的情况,其中,材料源X80经历材料X处理81以产生多个馏分包括材料X馏分A 82,材料X馏分B84,至并且包括材料X馏分X88。应但理解,各材料源均性可经历材料处理以得到多个材料馏分并且每种材料源的材料处理无论是单独来讲、顺序讲还是组合的讲不必须与针 对不同的材料源的其他材料处理相同。
图1、2、和3中示出的沥青组分200可以由制粒前处理400改性。本文此前描述的针对沥青源处理100(图2和3)可以被单独、顺序以及以任何方式组合使用以纸杯用于制粒600的材料。应当理解,该沥青组分200并不需要在沥青源处理100和制粒前处理400之间进行隔离。此外,从材料源A40至并且包括材料源X80的任何材料源以及从材料A的处理41至并且包括材料X的处理的任何材料处理均可单独的或以任何组合方式与该沥青组分200在制粒前处理400中相组合以纸杯用于制粒600的材料。用于沥青源处理100或任何材料A的处理之材料X的处理的类似处理并不必须在相同的处理条件下完成并且可以并行的或顺序的完成以纸杯制粒600用的材料。这样,使用图2作为最简单的例子,一沥青源10可以经历沥青源处理100以形成沥青组分200,该沥青源组分立刻经历一类似的制粒前处理400以纸杯制粒600所需的材料。并非意在限定,该沥青源处理100以及爱制粒前处理400可使用不同的溶剂以实现不同的分离或萃取。类似的,两处理可以包括在不同条件下的挤出或可以使用不同的挤出机。两处理可以不同,其中,一个处理是加热而另一个处理是冷却。作为另一个例子,该沥青源处理100可以涉及加热以及对粗材料的过滤并且该制粒前处理400可以包括讲材料冷却至更高的粘性以更有效的用材料在制粒600中进行制粒。
沥青源处理100以及制粒前处理400中的变化对于对沥青组分200的热性控制是重要的,这样,其可被改性至一种优化的形式以经历制粒600。需要不同温度的材料源可以被优化的加入不同的处理中以防止分解、不期望的反应、过早反应等的发生。填充剂材料可以被有效的在沥青源处理100中进行预处理以在制粒600前改善进一步的制粒前处理400方便这些组分的增强的兼容作用。
图7a、7b和7c中示出的混合部的单个部件或多个部件附加连接至分流阀410,在该分流阀处,出口415(图7b)与进口420(图8)贴合。图9示出了如后420和出口426附加在分流阀410的外壳422上。可移动的导流栓,未示出,可以机电的、液力的、风力的以及以上方式组合的致动。
图1、2和3中所描述的制粒600可以包括热面切割、立切割、水环切割以及液下切割,优选是液下切割。更有选的是,制粒600是本领域一般技术人员所熟知的水下制粒。水喷射制粒、喷淋制粒,锭剂形成也均是现有的方法并在本文中并入作为参照。下文中将对制粒处理的细节作出说明。
再次参照图8,分流阀410在出口426被安装至制粒部(在图1,图2,和3中示为制粒600)在模具610的入口602,并且在图10和图13中示出。
图10中的模具610可以是一单体型包括连接到模具本体613的鼻锥612,嵌合到模具本体613中的加热元件646并且穿过模具本体613钻有不同数量和取向模式的多个模具孔614,模具孔优选为具有约6.5毫米或更小的直径。模具孔614可以是许多设计的组合,包括但不限于,渐增或渐减的锥形或圆柱形或其组合并且各段的长度可以根据不同的处理和材料的需要而变化。优选地是,冲模孔614以组或簇的形式单独或集体的被布置在由分流阀410的出口426确定的一个或多个同心环中,分流阀410嵌合连接于此的出口426。
并如以上所列的现有技术中的本申请的受让人之一的所公开的,加热元件646可以是一个匣型或更优选的是线圈型元件,可以在模具本体613内具有足够的长度以留在模具孔的圆周之外或者可以延伸到和模具本体的长度中心附近而不通过中心,或者可以延伸通过的该长度中心,但不具有足够的长度以与在直径上相对设置的模具孔的环相接触,现将该现有技术以引用的方式包括在本文中。确认在本领域中,为了容纳相应的配置的加热元件,由本领域技术人员将容易想到模孔的定位会有所不同。并且一个或多个加热元件的长度或设计都任选的包含在本发明的范围之内。
模具610的另一种设计,其中,所述模具本体是一个可移动的中心或插入结构也在在现有技术中有所公开,该现有技术也同样由本发明的受让人拥有并也被通过引用的方式全文包括在本发明中。加热元件可以是匣型,或者,更优选的线圈的结构,并可以被插入到外模具的本体组件,这样,它们在长度上被限制以适当地配合在外模具本体组件的界限内。模孔614被包含在可拆卸插入件内,并且其设计,尺寸,和安置,如前面的讨论中详述的那样是可变的。该可拆卸插入件通过已知的机制被固定地连接到外模具本体组件。
在又一替代设计的模具610中,在模具头体是一个具有多个加热区的可移动的中心体或插入件结构用于增强加热效率以及在熔融的或液体材料在流经模具孔时更容易将热传递到这些材料。外模具体组件,图中未示出,与针对可拆卸的中心或插入件结构的描述相基本类似的。替代的设计中的被加热的可拆卸插入件有一个开放的中心以嵌合一加热元件,该加热元件优选是一个线圈形加热元件,其可以与外模具本体组件中的其他加热元件共同被热性控制的更优选的,自主进行热性调节从而实现模具610内的多区域加热能力。现通过全文引用的方式,将与本发明的受让人拥有的披露类似内容的现有技术包括在本申请。
在所有的结构中的模具610可以包含一个为一切削表面固定地附连的合适的硬面618,如图10所示,该表面是优选的由耐磨蚀、耐磨损,并在需要时耐腐蚀的材料制成,并模具孔614通过该表面用于挤出熔融或液体的挤出物。如本领域的技术人员所了解的,碳化钨,碳化钛,陶瓷或它们的混合物,均是硬面应用的常见材料,并且在本文中示例性的进行了引用而不意在限制或以其他方式限定本发明的范围。
图10中示出鼻锥612的示例性的而非限制性的栓机构。一盖板648通过栓620定位安装到模具本体610的面部(或可拆卸插入件或加热可拆卸插入件),盖板的高度尺寸可以小于或至少等于硬面618的高度尺寸。可替换的是,如果需要,可用垫圈材料或其他材料的对盖板648进行密封。
分流阀出口426由一内孔组成,该内孔是以直径渐增的方式径向并且锥形的具有锥度以创建一个腔室,该腔室比耻辱其中的鼻锥连续地并且成比例地大。如此产生的腔室的体积允许熔融或液体材料通畅的从分流阀410进入模具孔614。可替换的是,一个适配器(未示出)可以连接到分流阀出口426,该分流阀出口426具有如本文所述的相应的锥度,以容纳鼻锥612。
在图10中,分流阀出口426和替代的适配器(未示出)、鼻锥612、以及模具本体610,以及未示出的可拆卸插入件和加热可拆卸的插入件可以由碳素钢,热硬化碳钢,不锈钢包括马氏体和奥氏体不锈钢,热硬化和沉淀硬化不锈钢,或镍制成,以提高耐磨损,侵蚀,腐蚀和磨损。用于增强这些性能的渗氮,碳氮共渗,电解电镀和化学镀技术也以引用的方式包括在本发明中。
在图10中,为了提供平滑的模具孔614并从而减少制造过冲中产生的包括孔痕迹在内的不规则,现有技术的模具孔614的处理包括利用绕模具孔周向旋转的金属丝的电子放电加工(EDM)处理,以及随后的提高表面平滑性、提高模具孔的几何形状的均匀性,和可控地和均匀地增加模具孔直径。可替换的是,可以令高速均匀细晶粒尺寸的研磨及抛光磨粒通过模孔,以提升的模具孔内的光滑度。此外,减少磨损和粘连的插入件可被放入模具孔的土地614。含氟聚合物,陶瓷,和钨硬质合金插入件是非限制性的例子。为了改善表面特性,提升耐腐蚀和耐磨损性,以及改善的磨损,可使用而非意在限定可以使其它表面处理。
再次参照图8,模具610被固定地连接到运输流体箱630,如在图10和图12所示以及如图11a,11b和11c中所详述的。图10示出的结构的一体的运输流体箱630,其包括 一壳体632,壳体连接具有相似直径和几何形状的入口管634和出口管636,并径向相对的定位的并互联的连接到一个矩形,正方形,或优选圆柱形或其他几何形状的切割室638,该室环绕该模具面并具有足够大的直径以完全周围该模具面(代表性的等同于硬面618的表面)。壳体632具有安装法兰640,多个安装螺栓642穿过该法兰以将的运输流体箱或630和模具610密封附加至分流阀410。壳体632上的法兰644允许连接到制粒机700(见图8),详列如下。在下文中将描述可在切割室638内自由旋转的组件。运输流体箱630可以是一体或分体结构,其详细内容在本发明的受让人所拥有的现有技术参考文献中有所公开,现将该现有技术全文引入本发明以作参考。
同样地,图11a示出了包括两件式结构的运输流体箱630,其包括一本体,该本体具有一连接有直径和几何形状相似的并且径向相对定位进口管654和出口管656壳的体652的本体,上,以及与该壳体互联附着的一个矩形,正方形,优选为圆筒形或其他几何形状的开口切割室658,该切割室658围绕在模具表面周围,且有足够大的直径以完全包围与如上所述相同的模具表面618,并完全组装如本文所述。外壳652,具有安装法兰662并且多个安装螺栓或柱螺栓664通过该安装法兰662的。该安装法兰662密封的连接在具有基本类似的直径、内部和外部尺寸的接合环670,通过该接合环670通过多个埋头螺栓(图中未示出)的。安装螺栓或螺栓664和埋头螺栓最好交替定位并且密封的将各组件从而将完整的输送流体箱630以及模具610连接于换向阀410。本体的外壳652上的法兰的666允许连接到如下详述的造粒机700上(见图8)。在下文中描述了可在如图10所示的切割室638内及/或在图11a所示的切割室658内自由旋转的各组件。令适配器环670单独附加连接于并通过模具610可允许在进行清洁或维护时将本体移除而同时保持模具610密封地附加连接在分流阀410上。
图11b和11c示出了用于运输流体箱或水箱的入口和出口的另一种设计,该设计中,该入口680被固定地连接到一长方形或方形的入口管682,随着该入口管682逐渐接近与其相连的壳体681其具有沿其长度方向增加的锥度,壳体内还有切割室684。同样地连接到壳体681上,并径向与入口管682相对的是长方形或正方形的出口管686,该出口管向与其固定连接的出口688的方向沿其长度方向而减小。在图11b和11c中的法兰683和法兰685的设计和用途与先前描述的图11a的凸缘662和666设计和用途相同。
图11a,b和c示出了一个优选为径向相对的进口和出口。或者,两进口654和680,和两出口656和688,可以呈角度设置,例如角度从约20°的至优选为180°与出口至入口的位置相关联并且由出口至入口的位置定义并且可以相对的或错来的连接到壳体681 上。进口和出口的尺寸可以是相同的或是不同的,而进口和出口的设计可以是相似的或是不同的。优选的是,进口和出口具有类似的尺寸和设计并且径向相对设置。
对于常规以减少磨损,侵蚀,腐蚀,磨损,和不希望的粘附和狭窄化的表面处理,法兰的内表面和入口管和出口管的内腔可经过渗氮、碳氮共渗,烧结,可经历高流速的空气和燃料改性的热处理,并且可以被电解电镀。模具本体610的外表面和的暴露的表面也可以作类似的处理。应当理解,也可对图10和11a,11b和11c中所示的各种变体作类似的处理。也可进行其他表面处理,包括但不限于改善表面性能的处理,提高耐腐蚀和耐的磨蚀的处理,改善磨损的处理,改善的磨损,及/或减少结块,凝块,及/或狭窄化。
再次返回到如图8所示的原理披露,示出制粒机700处于非运行的打开位置。一流引导件以及和带切割器叶片(为简明起见未示出)的切刀轮毂连接到制粒机。该设备开始运行后,制粒机700被移动到这样的位置,即使得它可以分别被固定地附着在如在图10和11a中所示的运输流体箱630的一体结构的凸缘644上或者的运输流体箱630的分体结构的凸缘666上。连接最优选的是但不限于可快速脱开的连接但也可以通过任何机构实现,但并不限于迅速断开,但是,可以通过很多的机制。在运行状态下,切割器轮毂和切割器叶片可自由的在切割室638(图10)或658(图11a)内旋转。所有示出的组件的详细信息都被包含在随后的讨论中。
本发明的制粒机700在图12中被概略的示出并且其可以刀轮毂900与模具表面618是相对位置可调节。图12示出的制粒机700位于操作位置,其中,举例而言,它可以是通过切粒机凸缘702密封的连接到输送流体箱凸缘666,该输送流体箱凸缘666则由一可快速拆卸夹704紧紧的保持。制粒机的位置调整,可以手动、弹簧加载的、液力、气动、或机电的实现,或可以通过这些机制的组合作用而造成的力的在一个方向上的累加或与在反方向上的抵消的方式实现,以确保可到达实现均匀磨损,寿命延长,避免挤出不足导致的熔体包绕在刀体或模具表面618,一致的颗粒产品等所需的适当的位置。图12中详细说明了一种优选的液力-气动机构的设计,其包括一电机705,壳体710,并且含有的配合地连接到耦合器722的液压缸720。转子轴730穿过推力轴承740和一密封机构将耦合器722连接至刀体900的模具表面618,该密封机构最好是与运输的液体箱或水箱630的切割室658流体接触的机械密封机构750。入口管道654和出口管道656表示流体、优选水、进入切割室658的流动方向、在切割室658中的流体和颗粒的混合物的流动方向,以及随后,形成颗粒浆流离开切割器轮毂900、还有模具表面618以及离开切割室658的流动方向。
为了增加通过切割室658中的流体的流速,提高颗粒质量,减少冻结,避免熔体包裹在模具表面618周围,生成或增加头压力,并改善颗粒的几何形状,图13示出的结构中,流引导件590被定位在切割室658中从有效地降低该区域的流体量。模具610、运输流体箱630,以及仅部分示出的制粒机700的定位与图12中所示的相同。优选的,中空轴转子安装到如前面所述的带有适当的入口管道654和出口管道656的切割室658中的刀轮毂1600。同样如前,通过使用快速断开夹704将制粒机凸缘702附加在运输流体箱凸缘666上可将制粒机700密封地并且可拆卸地连接至运输流体箱630。可替换的流引导件590的结构在图中没有示出,其中各部分的节段长度可以相同或不同并具有与切割室658的外径小的统一的外径,该外径也可依照那个切割室658中所期望的必要的减少量而发生变化。流引导件的各间隔件部分可以沿周向和径向是均匀的,但可以单个或多个间隔件部分的节段长度可以变化,且多个所指的数量不受限制。为了对流进行定向及/或限制,单个或多个流动引导段被修改为具有多个纵向延伸凹槽,凹槽在横向结构中是弧形的且其最深的部分定位在接近切刀轮毂600的区域。这一优选的由一系列的节段组成的结构并非意在限定节段的数量,具有基本类似的同功能和几何形状的一单体流引导组件也在本发明的保护范围之内。
现返回到图12中,切刀轮毂900旋接安装在制粒机700的转子轴730的带螺纹端上。如在图14中所示,可将切刀轮毂900刚性地安装至转子轴730上,并且切刀轮毂900可以包含多个围绕切刀轮毂900的圆周按平衡比例设置的刀具臂910。可替换的并且优选地,切割器轮毂900使用一适配器920柔性的安装到转子轴730,其中适配器920是附加的并且通过螺纹的连接至转子轴730。适配器920具有一部分为球形的外表面922并且与刀体900的孔902的部分为球形的内表面相匹配。径向相对的凹入该部分球形内表面的孔902的是的延伸到的切刀轮毂900的边缘的纵向凹槽905,并且球940进入该纵向凹槽905中并与其配合。同样,适配器920上也有用于球940的径向凹部926,该适配器920被定位的定向为使得当适配器920一旦的被正交插入入位并且被旋转至与切刀轮毂900平行的位置,该纵向凹槽905和该径向凹槽926就对齐并联锁的附加球940。这允许切刀轮毂900绕固定附加的安装于转子轴730上的适配器920上的直径上定位的球940的自由振荡的,这就实现了切刀轮毂900的旋转自对准。
如图14中所示,切刀臂910和切刀轮毂912的本体可以是正方形或最好是长方形的横截面,或者也可以是如在图15c中示出的更流线的以得到一个延伸的六边形横截面。图15a和15b示出了流线型的切刀轮毂950的节段。切割刀片(图中未示出)通过螺钉或类 似的机构被固定地附着在图14中的扁平的角状凹槽914内,或图15a和15b中的扁平角状凹口952内。
可替换地,图16示出了优选的陡角切刀轮毂900,在该切刀轮毂中,如图14中所示的切刀臂910可选的被切割刀片支撑952取代,优选但不限于通过螺钉958或如本文所描述的本领域技术人员熟知的其他机制在切割刀片支撑952上安装切割刀片960。如前面详述德,适配器954允许借助螺纹连接的至图12中的转子轴730的自对准柔性。在本领域的技术人员的已知的在功能上等同的其他的切刀轮毂的设计也在本发明的保护范围内。
图17a、17b,17c以及17d示出了切割刀片960的各种角度倾斜位置和形状。刀片角965可以从大约0°变化到约110°或更大,如图17a、b和c所示,相对于图10中的模具表面618,刀片角965优选在约60°至约79°之间,如图17b所示,刀片角度更优选为约75°。刀片切削叶片970可以是如现有技术已经论证的方形,斜面的,或成角度,且优选刀片切割角975在约20°至约50°,更优选在约45°。可替换的和最优选的是,式图17d所示的一个具有与如上所述类似地连接、类似的倾角,以及具有基本类似的刀片切割角度和属性的一半厚刀片980。此外,刀片的设计,尺寸和成分,取决于在其他处理参数可以证明是有用的。
切割刀片960和半厚刀片980成分包括,但不限于,工具钢、不锈钢、镍和镍合金、金属-陶瓷复合材料、陶瓷、金属或金属碳化物复合材料、碳化物、钒淬硬钢、适宜的硬化塑料,或其他为本领域中的技术人员所公知的作同等耐用,并可以进一步退火和硬化的的材料。耐磨性、耐腐蚀性、耐久性,磨损寿命,耐化学性,和耐磨蚀性是影响一特定的叶片相对于制粒的配方物的效用的重要概念中的一些。刀片长度,宽度和厚度等尺寸,以及使用的叶片的数量与切割器的轮毂的设计的关系本发明的的范围内并不受限制。
返回到图12,常规的表面处理,以减少磨损,侵蚀,腐蚀,磨损,和不希望的的粘附和狭窄化,可以应用到从输送流体箱凸缘666伸出进入切割室658的转子轴730的暴露部分的外表面上,并且可经过渗氮,碳氮共渗,通过烧结实现的金属化,以及电解电镀。当用如前所述的流引导件590降低切割腔室658的体积时,在转子轴730上的表面处理的程度降低为仅施加至远离水箱法兰666的部分。
同样,传统的渗氮,碳氮共渗,烧结,高流速的空气和燃料改性的热处理,以及电解电镀也可以被施加到流引导件590(图13)的表面上。特别是,施加于出口流表面、进口流表面、远离法兰666流引导面、临近法兰的流引导面、流引导件的内腔表面,以及流引 导件圆周表面。这些相同的常规处理方法可以应用到如图14中详述的切刀轮毂912和表面以及切刀臂910的臂表面上,以及图15a和15b中示出的切割器轮毂和的切刀臂的变体设计的切割器轮毂表面和臂表面上。图17a,b,c,d中所示的切割刀片960和半厚度的刀片980可以在其前端表面和边缘表面作类似地处理。可替换的是,可以对周向的叶片表面可选地作常规处理。还可非限定性的选择使用其他改善表面性能、提高耐腐蚀和耐磨损性、改善磨损,及/或减少结块,聚块,及/或狭窄化的发生的表面处理。
图8示出了旁通回管550的相对位置。在旁通回路550和颗粒运输中用到的一传输介质,例如,水或基本类似的流体,源自储存器1600或其他来源,并且通过泵500被朝向输送流体箱630运输,该泵可以是一个以提供足够的流体流进入并通过可选的热交换器520和输送管530并进入旁通回路550的设计和结构。热交换器520同样可以被设计为具有合适的容量,以将水或其他运输流体的温度保持在适当的温度下以能将形成的颗粒温度保持在适合的温度下,这样可使得颗粒的几何形状,吞吐量,和颗粒质量是令人满意的没有拖尾,并且可最大限度的避免切割面上的熔融物缠绕、颗粒结块、气蚀,及/或运输流体框或水箱中的颗粒堆积的。传输流体的温度和流速以及成分可随被处理的材料或配方物而变化。运输介质/流体的温度优选被保持在至少比聚合物的熔融温度低约20℃的温度,优选被保持在低于熔体温度约30℃到约100℃的温度。运输流体温度更优选被维持在约0℃到约100℃之间,还更优选从约10℃至约90之间,最优选在约60℃至约85℃之间。
在图8中的泵500和热交换器520易于遭受磨蚀、侵蚀、腐蚀,以及磨损,特别是由制粒处理的副产品引起的,且各个部件(未示出)可选择地使用渗氮、碳氮共渗、烧结处理,高速空气和燃料改性的热处理或电镀进行表面处理。此外,火焰喷涂、热喷涂、等离子处理、无电镀镍扩散处理,和电解等离子处理,这些本领域技术人员熟知的技术,可以单独或组合地使用。
此外加工助剂、流动改性剂、表面改性剂、涂层、表面处理(包括抗静电),以及本领域技术人员所知的各种添加剂可以添加在上述输送流体中。管道、阀门和旁通部件应该具有合适的结构,以承受温度、化学成分、侵蚀、腐蚀及/或任何所需的压力,以恰当地输送颗粒输送流混合体。系统所需的任何压力取决于垂直和水平输送距离、阻止不希望的成分挥发或过早地膨胀、颗粒输送流体浆料流通过阀门系统、粗滤网以及辅助处理及/或监视设备所需要的压力水平。颗粒对输送流体的比例同样具有可变的性质,以在消除或减轻上 述复杂环境方面起到满意的作用,其中,浆料堆积、流体阻塞、障碍以及结块是典型例子。管道直径和距离取决于材料吞吐量,即流量和颗粒对输送流体比例,以及获得冷却及/或固化颗粒的合适水平,用以避免不希望的挥发及/或过早膨胀所需要的时间。阀门、仪表或其他加工和监测设备应该具有足够的流量和压力等级以及足够的流通直径,以避免过度拥塞、阻碍,不然会改变处理导致额外的和不希望的压力产生或处理阻塞。使用诸如冲洗、抽吸、蒸发、脱水、溶解去除、过滤或本领域技术人员已知的类似技术,过量的输送流体及/或添加剂应该容易地从颗粒中除去。可以理解中,这些本领域技术人员知道的技术需与形成的沥青颗粒相兼容,并且可被轻易移除的,或者有利地,可以为与输送的颗粒相混合或附在输送的颗粒上的方式,如通过融化、溶解、吸收及/或吸附,吸湿、毛细作用,以及类似的方式。
图2和图3披露了这样一种制粒后处理800,其包括对通过制粒处理600形成的颗粒进行冷却,颗粒预干,输送流体的改性及/或替换、颗粒包衣、将颗粒与任何源于材料源A40至并且包括材料源X80以及分别根据材料A处理41至并且包括材料X处理81改变的任何材料源A40至并且包括材料X处理80进行混合。在本发明的优选实施例中,沥青源10的一个馏分与根据图3和图4中的沥青处理100进行分离的沥青源10的另一个馏分重新组合,从而形成的颗粒至少有着与原始沥青源10相似的组分,但现在处于改进的形态中,即为自由流的,不受制于冷流,且对比原来的未进行精馏的沥青源10来说,在打包处理和存储的处理中不易被压缩。
作为本领域技术人员知道的技术的制粒处理600通常是这样的一个处理:即通过制粒前处理400准备好沥青熔融物,然后通过适当的加压将熔融物挤出并通过一个模具头内,挤出物会从该模具头内排出至一个包括带有围绕模具头的切割面的切刀的旋转切刀毂的切割室中。将流动的输送流体流过切割室以移除根据上述描述的处理形成的颗粒。输送流体可以是任何可与沥青颗粒兼容的并且不能溶化形成的颗粒或颗粒组分的液体,可选地包括乳液和分散液。输送流体优选为水。
传统包衣处理可以包括至少一个步骤,如利用输送流体内包含的一般以乳液或分散液的形式的材料对颗粒进行涂覆。上述涂覆处理也可以包括两个或以上的步骤,其中,在合理减少颗粒上的水分之后,可在颗粒上涂上邦定剂液,跟着涂上第二层包衣,该第二层包衣可以为粉末、溶液、乳液、分散液以及类似物。传统的邦定剂液可包括蜡、聚合物以及类似物,并可以是粘性的,至少当其湿润时是粘性的,从而可轻易地涂上第二层包衣并使 该层包衣粘附住。对这些传统技术而言非常重要的是,的所用的材料将会成为配方物的一部分且不会损害该配方物。
多步骤的包衣处理传统上可包括所述制粒处理600期间形成颗粒,从而,颗粒被输送至脱水装置或其它适当的干燥器,将部分输送流体可从颗粒表面移除。使这些被减少水分的颗粒进入第一包衣处理流程,例如以滚揉及/或喷雾的方式,以形成第一包衣或邦定剂。随后,被带有邦定剂的颗粒会进入第二包衣处理,例如以滚揉及/或喷雾的方式,以形成下一顺次的包衣,继续上述处理流程直至得到满意的包衣为止。可根据需要进行下述的额外的干燥处理。
可供选择用于本发明的乳液及分散液是可以粘附在沥青颗粒表面的材料,也可以是至少一种可以提供粘和作用的包衣,可以将其它附加部件、密封层、硬化层、防粘层以及类似物粘附于其上的材料。在一优选的实施例中,乳液及分散液处于种兼容性液体中,优选地处于水中,且更优选地为形成于下列材料中的一种的沥青乳液或沥青分散液,材料为:材料A40至并且包括材料X80,及/或经过材料A处理41至并且包括材料X处理81的材料。这些优选的沥青乳液提供了颗粒的改性表面,其中,根据本发明优选的实施例,需要增强其自由流性质、减少冷流、以及在打包处理和储存处理中抗压缩的性质。
输送流体可以用来冷却由制粒处理600以及制粒后处理800所制成的颗粒,其中,输送流体的温度可以例如由本领域技术人员所知的热交换处理调节。除此之外,输送流体可通过过滤、脱水、流化床、离心分离、离心干燥器以及类似方式移除,以初步及/或部分干燥颗粒。这些颗粒可进行至少一种粒子包衣方式,例如通过滚揉、通过喷雾的附加流体包衣,并允许与至少一种附加的类似于上面所定义的输送流体混合,使输送流体在温度、化学成份、物理结构以及类似属性上不同。任何上述附加的颗粒分离可在制粒后处理800处理中进行。用于粒子及/或流体包衣的材料可形成于以下材料中的一种:材料A40至并且包括材料X80,及/或经过材料A处理41至并且包括材料X处理81的材料。在本发明的一优选的实施例中,包衣材料可以是根据上述图4的描述分离出来的沥青源10的一个馏分。
制成的颗粒经过图2和图3中的后颗粒处理800后进行干燥处理1000。干燥的方法可包括下列本领域技术人员已知的方法中的至少一种:气压蒸发、真空蒸发、红外线加热、过滤、脱水、流化床、滚揉脱水、逆流空气或惰性气体流(尤其是当干燥气体具有低雾点 时)、振动脱水(带有或不带有惰性气体流或气流)、离心分离、离心分离干燥器、自我清洗离心分离干燥器以及类似的方法。在干燥处理1000处理中被除去的流体可以循环返回至制粒处理600或制粒后处理800中,特别是需要输送不同的流体的情况下。循环处理可包括至少一种简单输送方式,如通过重力、或压力、过滤、气压蒸发或真空、浓缩、分段分离、分馏以及类似方式。
返回图8,解释说明典型的干燥处理,由制粒处理600(图1、2和3)制造的输送流体浆流经并流出输送流体箱630,进入并通过旁通回管550(详见图18),进入并通过管道1270后进入一个结块捕捉器1300中,该结块捕捉器1300捕捉、移动并且通过个出料滑槽1305释放颗粒结块。结块捕捉器1300包括一个成一定角度放置的圆形或方形的棍格栅、穿孔板或滤网1310,允许流体和颗粒通过但收集粘附的、结块的或其他结块颗粒并朝出料滑槽1305引导它们。这些颗粒和流体浆料然后可选择地通过脱水器1320,如图19所示以及更详细地如图20所示,脱水器1320包括至少一个垂直或水平的脱水小孔膜网1325,膜网1325包括个或多个挡板1330及/或一个倾斜的小孔膜网1335,能使流体通过向下游进入一个细滤网1605并通过这里到达水储槽1600(图8)。在表面上仍然保存水分的颗粒从脱水器1320通过浆料进口1405处释放进入自清洁离心干燥器1400的下端,图20。
如图18所示,标准旁通回管550允许输送流体(优选为水)从进口管道530进入三通阀555,并被再引导进入旁通流中,或流向输送流体箱630。为了要旁通输送流体箱630,输送流体用三通阀555引导进入并穿过旁通回管565进入出口管道570。为此,关闭截止阀575。另一方面,要让水流向并穿过输送流体箱630,三通阀555的导向允许流入并穿过管道560而进入管道580,同时截止阀575打开和排空阀590关闭。水前行进入并穿过输送流体箱630,并且输送颗粒进入并穿过视孔玻璃585通过截止阀575,进入出口道管570,用于如下文所述的下游处理。要排空系统并允许清洁或维护输送流体箱630或模具头面618,或更换模具头320的任何部件,三通阀555引导流体进入并通过管道565而进入出口管道570。现在截止阀575关闭且排空阀590打开,陷在575以下的、部件585、400、460和580中剩下的水从排放管595排出,用以循环或丢弃。
在输送管道中,磨蚀、侵蚀、腐蚀、磨损以及不希望的粘附和狭窄化可能成为问题,如在图8所示的管道1270,以及在图18中的旁通回管550的管道(例如,管道530、560和565)。这些管道可以加工形成短半径和长半径的直角,或者,可以是弯曲形成短半径和长半径转弯角或曲线。不打算被理论束缚,可预料的是,诱发应力可能被这类加工引入, 潜在地导致与磨损有关的失败的可能性增加,例如,由于磨蚀、侵蚀及/或腐蚀引起的失败。包括渗氮、碳氮共渗、烧结、电镀、化学电镀、热硬化、等离子处理、挤出、滚塑即“转动衬层”、搪塑和它们的组合的各种处理,可以用来提高对于磨损相关处理的抗力并降低粘附和狭窄化。用于提高表面性质、增强抗腐蚀和磨蚀、改善磨损的表面处理及/或减少凝结、结块及/或狭窄化的其他表面处理也可以使用但并不限于此。
如图20所示,自清洁离心颗粒干燥器1400包括,但不限于,一个大致圆柱体的壳体1410,它有个垂直方向的大体圆柱形的滤网1500,安装在处于滤网底部的圆柱形滤网支撑1415上,而圆柱形滤网支撑(未示出)在滤网的顶部。滤网1500因此同心地设置在壳体1410内,与壳体内壁径向有间隙。
垂直转子1425被安装用于在滤网1500内转动并且由一个电机1430可旋转地驱动,电机1430可以安装在及/或连接到干燥器的底部或干燥器的顶部。电机1430通过一种传动联轴器1435与转子1425连接,并且通过一个轴承(未示出)与壳体的下端连接。联轴器1445和轴承支撑转子1425并传导转子上端的旋转运动。浆料进口1405与滤网1500的低端连通,而转子1452通过一个位于壳体上端的在上端滤网支撑段的联轴器(未示出)与干燥颗粒出料滑槽1460连通。在出口1467中的分流板1465(仅以所述的手柄的形式示出)可以将干燥颗粒引出出口1470或出口1475。壳体1410的下端连接于一水池或水槽1600(图8)。
将表面水分从颗粒上去除是通过转子的作用实现的,提升颗粒并且给予颗粒离心力,从而撞击滤网1500的内侧将水分从颗粒上去除,同时这种水分穿过滤网并最终进入储罐1600,以本领域技术人员已知的方式。可以理解,本发明预料干燥器1400的许多设计可以令人满意地干燥颗粒;其包括本领域技术人员已知的自清洁干燥器,其可被有效地利用以得到如这里揭示的基本类似的结果。本发明的受让人所拥有的现有技术是引自上文中考虑的替代的干燥器的设计,其全部以引用的方式包括在本发明中。在图3和图20中的离心分离干燥器1400的部件受制粒处理的副产品以及部件表面的颗粒的影响及/或粘合的影响,磨蚀、侵蚀、腐蚀,以及磨损,且所述各个部件可选择地使用渗氮、碳氮共渗、烧结处理,高速空气和燃料改性的热处理或电镀进行表而处理。此外,火焰喷涂、热喷涂、等离子处理、无电镀镍扩散处理,和电解等离子处理,作为本领域技术人员已知的技术,可以单独或组合地使用。
各处理中的滤网可选择地包括一个或多个水平或垂直脱水滤网1325、倾斜的脱水网1335、进口滤网(未示出),及/或一个或多个圆柱形连接的滤网1500,如图20所示。这些滤网的大小、成分和规格应该与生产的颗粒相适应,可以是多孔冲裁的、冲孔的、穿刺的、编织的或本领域技术人员所知的其他结构的,并且可以在结构、成分和形式上相同或不同。当颗粒尺寸直径减小时,优选的滤网由两层或多层构成。这些层可以具有相同或不同的组成、设计和尺寸。滤网用销、夹子、栓或任何其他可被本领域技术人员所理解的紧固机构固定就位。
滤网1500优选具有合适的柔性结构以便围绕干燥器1400和转子1500圆周布置,并且可以包括如图21(正视图)和图22(边缘视图)所示偏转杆1550,偏转杆1550用螺钉固定就位,实际上将滤网区分为大体相等的区域。另外,滤网可以不用偏转杆,如图23(正视图)和图24(边缘视图)所示。随着颗粒大小的减小,滤网1500可具有两层或多层,将外侧支撑网1510与实现高效干燥颗粒和较小的细微颗粒的内侧滤网1530功能地组合在一起。此外,一层或多层的滤网1520夹在外支撑网与内网之间,依据特定用途而定。图25示出了一个三层组成网的边缘视图,图26示出了一个两层组成网的类似边缘视图。
外支撑网1510可以由模塑塑料或金属线增强塑料制成,聚合物/塑料可以选自:聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺或尼龙、聚氯乙烯、聚氨酯或类似惰性材料,这些材料在离心颗粒干燥器运行处理中预期的化学和物理条件下能够保持其结构整体性。优选地,外支撑网1510是一种合适厚度的金属板,用以保持总体滤网组件的结构整体性,并且足够柔韧以便按照外形(例如,圆柱形)制作,紧固地和位置适当地安装在合适的离心颗粒干燥器上。这种金属板的厚度优选18个厚(gauge)到24个厚,而最优选为20个厚到24个厚。这种金属可以是铝、铜、钢、不锈钢、镍钢合金,或类似非活性材料,对干燥处理中的组分呈惰性。优选地这种金属是一种不锈钢合金,例如等级304或等级316的不锈钢,是经历干燥操作的化学处理在环境方面所必须的。
这种金属板可以穿刺、冲压、多孔冲裁或开槽形成孔洞,孔洞可以是圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形、多角形,或别的尺寸类似的结构,用以提供用于分离和随后的干燥的开口面积。优选地,这些孔洞是圆形的穿孔,并且几何图案上看是交错的,以提供最大的开口面积同时保持外支撑网的结构整体性。圆形穿孔优选至少约0.075英寸(约1.9mm)直径并且位置交错,以提供至少大约30%的开口面积。更优选的是这样的一种开口面积几何取向,使有效开口面积为大约40%或更多。最优选圆形穿孔,直径至少约0.1875英寸(约 4.7mm),交错排列获得大约50%或更大的开口面积。
另一方面,滤网1500可以是一种组装结构或筛网,即由线、条或棍角度交错,互相垂直或交织构成的网,可以焊接、铜焊、电阻焊接和其它固定就位。这些线、条或棍可以是塑料、金属线增强塑料或金属,并且几何形状可以是圆形、椭圆形、方形、矩形、三角形、楔形、多角形或其它类似结构。横穿宽度方向或网的经纱的线、条或棍与如同纬线的纵向包含的线、条或棍,即纬纱,在尺寸方面可以是相同的或不同的,或者以本领域人员已知的方式设置。
大体干燥的颗粒从图8中所示的干燥器1400排出,离开颗粒排出槽1460,到达并通过出口1470,并可选择地进入和通过颗粒排出槽延伸筒2040。这些颗粒可选择地被包装、储存、运送或再次处理,根据下述的打包后处理2200(图2和图3)。在本技术以及传统的之前所述的包衣技术之外,颗粒可以进入一种涂覆盘2102(图27a和27b),用螺栓2106将涂覆盘2102固定连接在偏心振动装置2100中的分级筛网2104上,优选同心地连接。偏心振动装置2100的设计和运行机制是已知的。涂覆盘2102优选直径小于分级筛网2104的直径,并且优选是分级筛网2104直径的一半。分级筛网2104的圆周裹在装置壳体2108内。涂覆盘2104包括一个实心的圆形底座,满足底座边缘处的圆周壁至少约1英寸(约2.5cm)的尺寸约束,使得涂覆材料能容纳于其中,并且使得从颗粒出口滑槽1460进来的颗粒总体积被限制一段合适的时间,大约五(5)秒钟或更少,且更优选地为二(2)秒钟或更少,允许因振动装置2100的振动加速的颗粒均匀涂覆。筛网2104的组分可以具有与本文先前描述的至少一层的网组件1500所述的类似结构。这个装置与盖2120配合连接。
包衣完毕的颗粒最终从包衣盘2102振动抖动到达分级筛网2104上,并且围绕这个网运动,有效地除去赋形剂包衣材料,这些赋形剂包衣材料穿过网后,通过出口2114(图27b)从本装置排出。包衣颗粒在筛网周围迁移直到碰到折流堰2112,将包衣颗粒变向通过出口2114。折流堰2112与包衣盘2102的壁连接,而远端与装置壳体2108(毗邻出口2114)连接。优选地这些堰2112宽度逐渐变窄,以等于包衣盘2102的壁的高度,到至少两倍在临接装置壳体2108的连接点处的高度。
包衣可以施加到颗粒上,用以减少或消除粘性,用以给颗粒提供增补的结构整体性,引入附加的化学及/或物理性质,并且提供颜色和其他增强美学之物。典型的包衣材料包括碳,石墨、滑石、飞灰、包括微晶的蜡、沥青蜡,防粘剂、碳酸钙、颜料、粘土、钙硅石、 矿物、无机盐、二氧化硅、硅质矿物、水泥、波特兰水泥、地聚合物、聚合物粉末,有机粉末、水溶胀性粘土、热膨胀性粘土,热膨胀性石墨和粉状粒料,可单独使用也可组合使用。优选池,包衣材料是下列任意材料:材料源A40至并且包括材料源X80,及/或经过材料A处理41至并且包括材料X处理81的材料。更优选地,包衣材料为任意沥青源的至少一种馏分,最优选地,包衣材料为沥青源10(图2和图3)中的至少一种馏分,该馏分可以与上述的沥青源10的另一种馏分再组合,以实现一种自由流的,不粘的颗粒,其不会冷却流体,并且其表面不会受到包装和储存的压缩失败。
图28a和28b示出了一种可选择的偏心振动装置2150,其可以增加滞留时间,允许附加干燥、冷却、结晶和它们的任何组合。这个装置2150包括一个实心板2152,由装置壳体2154圆周环绕,并且与之固定连接。在中心连接到实心板2152上的是一个圆柱形芯子2156,一个或多个堰与圆柱形芯子2156连接。折流堰2162与装置壳体2154在圆柱形芯子2156的远端和在毗连出口2158处固定连接。优选地,至少一(1)个保持堰2160,更优选至少两(2)个保持堰2160,类似地与圆柱形芯子2156和装置壳体2154连接。一个保持堰,或它们中的大多数,高度比折流堰2162的低,而优选是折流堰2156高度的一半。保持堰2160围绕装置2150圆周配置并可以对称地或不对称地设置。这个装置与盖2170配合连接。
颗粒在折流堰2162的远离出口2158的一侧进入装置2150。颗粒的运动围绕装置2150圆周发生直到遇到保持堰2160(若有的话)时为止,依靠保持堰颗粒体积积累,直到这个体积超过保持堰2160的高度而颗粒越过落下,根据装置2150的设计所定,环绕其振动的迁移到下一个保持堰2160或折流堰2162。颗粒一碰到折流堰2156,颗粒的运动被转向到并且通过出口2158。偏心振动装置2150的设计和运行机制是本领域技术人员已熟知的。增加保持堰2160的数目增加了让颗粒积累的体积,由此增加了颗粒被偏心振动装置2150保持的滞留时间。保持堰2160的数目及/或高度的变化可以增加颗粒有效干燥、冷却和结晶的时间。当转向到和通过出口2158,颗粒可以按要求输送去另外的后处理及/或储存。
在本发明的其它实施例中,偏心振动装置、摇动单元和其类似物的其他设计的使用可以有效地获得基本类似的结果。偏心振动装置部件的部件可以是金属、塑料或其它耐用材料。这些部件优选用不锈钢制造,最优选用304不锈钢制造。在图27a,27b、28a和28b的振动装置的形状可以是且不限于圆形、椭圆形、方形、矩形或其他合适的几何外形。
再参照图27a、27b和28a、28b,用以减少磨蚀、侵蚀、照蚀、磨损和不期望的粘附和狭窄化的用于振动装置2100和2150的很多部件上的表面处理,可以为氮化处理、碳化处理和烧结处理,可以经受高速气流和燃料改性热处理,并且可以为电镀处理。可以但不限于使用,用以提高表面性质、增强腐蚀和侵蚀抗力、改善磨损及/或减少结团、结块及/或狭窄化的其他表面处理。
返回图8,从干燥器1400排出来的颗粒通过颗粒排出滑槽1460,并且可选择地如前所述通过出口1475偏转或可以通过出口1470进入并通过颗粒排出滑槽的延伸简2040,该延伸筒2040独立地位于给料器或分流器2001上部及/或优选地与给料器或分流器2001连接。如图29所示,给料器或分流器2001可以但不限于是金属的或塑料的,方形、图形、矩形或其他几何形状的颗粒接收装置,被接收的颗粒具有比颗粒出料滑槽延伸筒2040的外径大的进口2030直径,以便环绕包围住颗粒的排出流。给料器或分流器2001从进口2030到料仓2034呈锥状地缩小2032,料仓2034的几何形状与进口2030可以相同或不同。给料器或分流器2001的厚度优选是18个厚到24个厚的金属板,且最优选为20个厚到24个厚的金属板。所述金属优选为铝、铜、钢、不锈钢、镍钢合金或对干燥处理中的组分呈惰性的类似的非活性材料。所述金属板优选为不锈钢,且最优选为等级304或等级316的不锈钢,上述材料为干燥操作经历的化学处理在环境方面所必须的。
另外,用以减少磨蚀、侵蚀、腐蚀、磨损和不希望的粘附和狭窄化的表面处理可以应用到给料器和分离器2001的内表面(未示出),并且可以应用到所述的整个装置的其它部件。上述部件可以进行氮化处理、碳化处理和烧结处理,可以经受高速气流和燃料改性热处理,并且可以为电镀处理。此外,可以使用火焰喷涂、热喷涂、等离子处理、无电镀镍扩散处理或电解等离子处理中的一种或几种的组合,其中,这些处理可以将表面金属化,优选地在表面上沉积金属氮化物,更优选地在表面上沉积金属碳化物和碳氮共渗物,进一步更优选地在表面上沉积金刚石样的碳,仍然更优选地在表面上沉积呈抗磨蚀金属基体形式的金刚石样碳,以及最优选地在表面上沉积呈金属碳化物基体形式的金刚石样碳。其他陶瓷材料也可以使用,并以参考的形式且不限于此地包含于上述可用的材料中。
通过在远离部件基体的表面上聚合物包衣的应用来减少颗粒粘附、狭窄化、聚集和结块,可以作为对本发明的这些优选的表而处理的进一步改进,以限制和防止通道的障碍和阻塞。优选地,这些聚合物包衣本身是不粘附的并具有低摩擦系数的。更优选地,这些聚合物包衣是聚硅酮、含氟聚合物或它们的组合物。最优选地,这些聚合物包衣的使用要求 是最少的,不加热即完成干燥及/或固化。这些部件的这类处理的方法、应用和好处仿效本文先前所述的。
这里所说的表面处理可能涉及至少一种,优选为两种或多种加工,所述加工包括和典型的例子是清洗、除油、腐蚀、打底漆、粗化、喷细砂、喷砂、喷丸硬化、浸渍、酸洗、碱洗、渗氮、碳氮共渗、电镀、化学涂覆、包括高速涂覆的火焰喷涂、热喷涂、等离子喷涂、烧结、蘸涂、粉料涂覆、真空沉积、化学蒸镀、物理气相沉积、溅射技术、喷涂、辊涂、棒式涂布、挤出、滚塑、搪塑和反应涂覆,所述反应涂覆使用热、辐射及/或光引发固化技术、磷酸盐处理,并在其上形成一层或多层包衣。这些包衣可以是组分相同的、组分不同的,且其很多的组合则用于多层结构。
应用于这些加工中的材料可以包括至少一种金属、无机盐、无机氧化物、无机碳化物、无机氮化物、无机碳氮化合物、腐蚀抑配方物、消耗电极、底漆、导电剂、光反射剂、颜料、钝化剂、辐射改性剂、底漆、顶田漆、粘结剂,以及包括聚氨酯和氟化聚氨酯和聚合物、聚烯烃以及取代的聚烯烃、聚酯、聚酰胺、合氟聚合物、聚碳酸醋、聚缩醛、多硫化物、聚砜、聚酰胺—酰亚胺、聚醚、聚醚酮、硅树脂以及类似物,但并不限于此。无机盐、无机氧化物、无机氮化物和无机碳氮化合物分别优选金属盐、金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物,和金属碳氮化合物。
如图8所示和图29所示,可选择地包括一个文丘里管或排料管的进口管道2002与进口2036连接,以将输送流体引入并流经料仓2034,以将颗粒携带进入输送流体中,形成一种颗粒和液体浆料,所述浆料通过出口2038进入连接的输送管道2004。输送管道2004的末端可以与图29中所示的结块捕捉器1300和离心干燥器1400相连,以进行附加的干燥;或者可以与图27a和b中所示的涂覆装置;或者可以与图28a和b中所示的振动干燥单元连接;或者与上述装置类似的装置连接。
用于制粒处理600(图1,2和3)的输送流体的温度可以与制粒后处理800中引入的导流输送流体的温度相同或不同。类似地,用于制粒处理600的输送流体的组分可以与制粒后处理800中的输送流体的组分的温度相同或不同。包括乳液和分散液的添加剂可与上述两种输送流体相同或不同。该些输送流体可为任何与下述沥青颗粒兼容的材料,所述沥青颗粒形成于上述相关联的制粒处理600处理中。输送流体也可如上面所述的循环使用,或者可被回收及/或通过本领域已知的技术净化。
一旦材料如图1,2和3所示地被干燥后,就会进行打包处理2000,例如装入袋子,罐,桶,散装袋,卡车,铁路车辆,远洋货柜,船舶,以及类似物。其中,可单独使用袋子装,也可将其作为其它容器的内衬,所述袋子可以具有下述特性中的至少一种:可移动的,一次性的,可回收的,以及优选地具有兼容性的组分从而装于袋子内的物体可进行后续的包括实际应用的打包后处理2200。可以理解,装于袋子中的颗粒为自由流且优选地不粘附在袋子上的,并且,袋子的组分不破坏装于其内的颗粒的化学和/物理特性。如图3所示,打包处理2000可包括从材料源A40至并且包括材料源X80中的至少一种的组合,其中,上述材料源可分别根据材料A处理41至并且包括材料X处理81被改变。这样,被包装的材料可以为颗粒与其它组合包装的材料的混合物,从而其可进行打包后处理2200。如上所述,应当理解,当包装材料为袋子的情况下,其可与打包后处理2200中使用的袋子所装的东西相兼容。
现在返回图1进行解释说明,沥青组分200可以为沥青蜡,精炼的天然沥青,高矿物质含量沥青,氧化沥青,干馏沥青,真空蒸馏沥青,沥青岩,不溶性沥青,以及类似物。沥青组分200如果为固体,在制粒前处理400中其可被熔融,如果为液体,在制粒前处理400中其可被冷却,从而熔融物或液体材料可以经历制粒处理600。通过热改性,加热或冷却获得的温度,取决于为将位于流体下的以及优选地位于水下的材料在不包裹切刀毂或因而不冻结模具头的情况下制成球粒而需要获取的足够的粘度。上述材料然后经过干燥,其中,针对更易碎的材料可使用流化床,针对不易碎的材料可进行离心干燥。颗粒的打包处理,优选地压缩打包处理,提供了准备好进行打包后处理2200的产物。该些材料在其它沥青及/或粘合剂配方物中作为添加剂或中间体是尤其有用的,并且制粒处理和合适的包装有利于在现有技术的基础上做出改进,其中,在共混和使用该些材料之前,须先将该些材料分解成可用的碎块及/或将其进行熔融。较小的颗粒大小是尤其有利的,即表面面积越大,就比粗颗粒或小颗粒具有更大的体积密度,并且随着颗粒大小的减小,颗粒的重量下降了,有效表面面积增加了,从而导致在下游的应用中的更快的混合,溶化和均匀化。在正常的存储温度下未对流体进行冷却,在上述条件下进行打包处理,由该些材料制成的自由流颗粒,是不具有粘性的,且在包装和处理中不易被压缩。
诸如包含高填充量的特立尼达湖沥青的天然沥青也可根据图1进行制粒,但颗粒会保持轻微的粘性,并会经受长时间的冷流体,从而会导致结块。打包处理中的压缩处理对于长期存储来说也是一个问题。这样,针对特立尼达湖沥青的一个实际的处理方法采用图2 中所示的方法,其中,所述材料从沥青源10(天然沥青湖)中取出,并输出至一个器皿中,在该器皿中所述材料被熔融并保持为足够温度的流体,以将多余的水分挥发并移除。随着产生的气体的迁移,在所述室中的缓慢混合的处理中,可以进行搅拌。除水以外的赋形剂的挥发物也可以在此阶段被移除。这样,沥青源处理100包括具有脱挥发分的加热处理,并且熔融材料被进行粗滤,以除去大粒的污染物。经过过滤的材料会经过额外的加热和过滤,优选为加压过滤,以准备沥青组分200。加热室,带搅拌器的混合装置,及/或挤出机,可用于沥青源处理100,并且该些装置可单独使用也可组合使用。
制成的沥青组分200可优选地连续地进行制粒前处理400,其中,所述沥青组分经过热改性得到一合适的适用于制粒处理600的粘度。所述制粒前处理400可利用一个带有或不带有搅拌器的室或混合室,通过该室可以进行材料的重力供给或优选地泵供给,然后材料经过一个过滤器,以为制粒处理600做准备。或者,所述沥青组分200装入挤出机,优选地连续地承接上游工序,且可进行热改性,排气(如果需要的话),以及经过一个过滤器,优选地被泵抽吸通过一个滤网置换器,以为制粒处理600做准备。可以独立地或顺序地执行上述处理的任意组合。优选地,沥青源处理100和制粒前处理400是顺序且连续执行的。热改性处理可包括加热,冷却,以及两者的组合。
制粒处理600在流体下,优选地在水下进行,并且所得的颗粒/输送流体浆料泵送至脱水装置,以进行作为制粒后处理800的一部分的预干燥处理。脱水和干燥处理可通过逆流空气流中的振动分离实现,或优选地离心干燥器的振动分离实现,其中,所述输送流体,优选为水,保持足够的冷却,以避免粘附于干燥器的上壁上,同时也可防止颗粒自身的结块。设置于不同的脱水处理流程中的粗滤器和结块捕捉器,有利于除去任意形成的结块。然后减少水分的颗粒,通过将其装入一个滚揉机中,被涂覆上邦定剂层,优选为沥青乳液。在里涂覆有邦定剂的颗粒立即被装入一个涂覆装置,优选为一个如前文所披露的滚揉装置或振动涂覆装置,其中,优选为粘土或含硅粉末的去粘材料,与邦定剂牢固地绑定在一起。具有包衣的粘性的颗粒的最终干燥1000或通过环境蒸发,小心使用红外线,以及优选地流化床完成。由于灰尘是一个棘手的问题,涂覆容器以及包括已披露的流化床的输送装置是更可取的。与之前一样,形成了自由流的,不粘的颗粒,可根据打包处理2000进行优选为兼容包装的包装,以进行下游的打包后处理2200和应用。
在图3中,特立尼达湖沥青从湖沥青源10中获得。这种材料可通过沥青源处理100分离为至少两个相,优选地为多于两个相。这可以通过一组溶剂萃取处理实现,从而马青 烯部分可溶解在诸如庚烷,己烷,和类似物的脂肪族溶剂中。沥青烯部分可溶解在诸如甲苯或二甲苯的有机溶剂中,并且,主要包含硅质材料和不溶性有机成分的不溶性部分可通过过滤去除。对于溶剂的聚集和循环利用或回收,可在之后的操作中再使用残留物。萃取的材料比例可通过包括多种脂肪族和芳香族的成分的溶液的作用进行改性,从而改变获得的组分。增加有机特性有利于萃取物中沥青烯部分的增加,而增加脂肪族特征有利于得到更多的马青烯组分。这样,通过上述的溶剂萃取的方式进行精馏可得到三个组分,例如,沥青馏分A12,沥青馏分B14和沥青馏分X18。
类比地,特立尼达湖沥青可利用戊烷萃取,以除去最可溶组分,并且沥青的平衡可以被热分离,以产生戊烷溶液组分,有机熔融组分,和可过滤的矿物组分。更特别地,所述热分离可在之前没有可产生所述有机熔融组分和可过滤地矿物组分的溶液萃取的情况下进行。连续利用通过沥青源处理100获得的有机熔融组分,熔融物被装入一个混合室,或优选的挤出机中,在其中,根据制粒前处理400,熔融物被缓慢地冷却,以增加其粘度。材料在液体下被球粒化,优选地在水下被球粒化(制粒处理600),并且经过一个滚筒式干燥器,其中,根据制粒后处理800,现在作为材料源A40被加进去的矿物质组分,以外部包衣的形式,被重新加入至软粘材料中。后续的在流体床上的干燥处理1000提供了用于打包处理2000的固体颗粒,所述固体颗粒是自由流,无粘性的,在打包处理和存储下是微压缩的,并且与原始沥青源10具有相同化学组分,在原始沥青源中没有进行溶液萃取。根据打包后处理2200,此被包装的,优选地被压缩包装的颗粒可与其它沥青组合使用而用于道路或其它应用场合。
在另一实施例中,经气压和真空蒸馏的石油残留物作为沥青源10,与小块的,大约5%的,高沸点的沥青稀释油组合,在沥青源处理100中,形成一个更加流动的沥青组分。特立尼达湖沥青被热分离,其中,该湖沥青作为材料源A根据材料A处理140被热分离,从而,熔融馏分被表示为如图5所示的材料A馏分A42,矿物质组分被表示为材料A馏分B44。根据图3中的制粒前处理400,所述材料A馏分42与石油残留物和溶剂油沥青组分200组合,经过制粒处理600形成一种熔融流体。输送流体包括一种由作为材料X80的氧化沥青根据传统的乳液形式材料A处理81形成的含水的沥青乳液,所述乳液形式材料A处理81在水下制粒处理提供了一种被脱水的并被装入一个滚筒式干燥器的有包衣的颗粒,其中,该有包衣的颗粒与所述矿物质含量材料A馏分B44组合,形成一种可进行干燥处理1000和后续的打包处理2000的的有包衣颗粒以形成没有粘性且在打包时不会被压缩的自 由流颗粒。形成的材料可用于打包后处理2200中,打包后处理2200用于筑路和类似的如本领域技术人员所熟知的应用场合。
在根据图3的更高级的实施例中,准备了下述材料:
特立尼达湖沥青源10在一个器皿中被熔融,水分根据上述的方式被蒸发。该材料然后根据沥青源处理100进行带过滤处理的热相分离,以形成熔融沥青馏分A12和矿物质组分沥青馏分B14。矿物质组分沥青馏分B14放在一边,以用于其它应用。
作为材料源A40的氧化沥青根据材料A处理41使用庚烷进行溶剂分离,以形成作为材料A馏分A42的溶剂稀释型马青烯,并且,根据图5过滤处理可获得未溶解的沥青烯材料A馏分B44。作为材料A馏分A42的溶剂稀释型马青烯现在,根据材料X处理81,与粉末状的石灰石材料源X80进行混合并进行搅拌。
所述熔融沥青馏分A12与所述未溶解的沥青烯材料A馏分B44,在制粒前处理400中,通过在一挤出机内进行混合的形式进行组合,然后该材料进行制粒处理600。形成的脱水的,气压干燥的和减少颗粒水分的颗粒,然后通过与带有石灰石的溶剂稀释型马青烯进行滚揉的方式组合,根据制粒后处理800蒸发掉溶剂形成带有包衣的颗粒。该颗粒现在与未经处理的石灰石(材料源X80)通过附加的滚揉进行组合,以形成适合打包处理2000的完整的带包衣的颗粒。或者,经制粒后处理800的颗粒,可直接在包装内而不是作为一包衣,与未经处理的石灰石进行组合,这样施加的粉末状石灰石的比例比包衣应用到的石灰石比例的大得多。被包装的材料可根据打包后处理2200与其它邦定剂及/或例如应用于铺路时的集料相共混。
在打包最终产品时,沥青颗粒可与包含有小百分比的,低于0.5%的湿度敏感材料的粉状集料混合,湿度敏感材料例如特定的如C类飞灰的飞灰,硅酸盐水泥,包括铝硅酸盐聚合物、三铝硅地聚合物(polysialatedisiloxo geopolymer)和(polysialatesilox geopolymer)铝硅地聚合物,以及类似的物质。可替换的及/或附加的,小沥青颗粒不同于主沥青颗粒,从而,优选地,小沥青颗粒略粘一些且易于被压缩变形。这些附加材料有利地邦定住了,虽然是轻弱地,集料颗粒混合物,从而在材料输送和存储过程中,在不改变包装的产品比例的情况下或与其相反的情况下,可防止不必要的偏移,从而应用的产品可如预料的那样无障碍地使用。
打包后处理2200和后续的应用中可包括温拌沥青,热拌沥青,冷拌沥青,沥青乳液,沥青分散剂,沥青漆,沥青涂料,防水涂料,屋面防水材料,屋顶毡的浸渍产品,乳香,沥青密封剂,石浇注式沥青,沥青水泥或碎石(沥青与集料的共混物),密封剂,粘合剂,以及类似物。
如在上述实施例中没有讨论的,沥青源可轻易地被精馏并与其它材料、其它沥青以及其它沥青馏分进行组合。优选地,沥青馏分可被精馏及/或被改性,以保持和改进期望的沥青配方物的组合物质量。从而,期望的沥青颗粒的质量可被设计为优化的颗粒的性能,以使得制出的用于包装的颗粒可自由流动,不具有粘性的,且在包装和存储处理中不易被压缩。本发明由上述实施例进行解释说明,但并不限于在权利要求中限定的范围。
Claims (29)
1.用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,制成的颗粒可自由流动并且是非粘性的、不易遭受冷流,并且不会被打包及存储处理中的压力破坏性的改变;该方法包括:
使该沥青组分经历包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘至少之一的制粒前处理;以及
将通过制粒而制成的该沥青组分的颗粒进行这样的干燥及/或打包而无需经过进一步的改性即可使得打包后的产品能够兼容的用在包括产品应用在内的打包后处理中。
2.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青组分是由一经历了沥青源处理的沥青源制出的,该沥青源处理包括热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘至少之一。
3.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青组分是该沥青源的馏分至少之一,其中,该沥青源被分离成多个馏分。
4.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,在制粒中,该沥青组分制成一颗粒,该颗粒经历包括单一的热改性、传输流体交换、过滤、干燥、包衣的或这些的各种组合中的至少之一的制粒后处理。
5.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,对该沥青足组分由制粒后处理制出的颗粒进行干燥和打包而无需进一步的改性,即可使得将打包后的产品用于包括产品应用在内的打包后处理中。
6.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该制粒后处理包括将包括其他沥青或沥青组分在内的多种材料进行组合,其中,令该多种材料以及沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些的组合中的至少一种在内的材料改性。
7.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该打包后处理包括与包括其他沥青或其他沥青组分在内的多种材料进行组合,其中,令该多种材料以及沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些的组合的至少一种在内的材料改性。
8.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该各种材料处理以及打包后处理是单独完成的、顺序完成的、双路并行完成的、平行完成的、以及以这些方式的组合的方式完成的。
9.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,被分离成多个馏分的一单一沥青源的至少两个馏分在单一的沥青源处理、制粒前处理、制粒后处理、打包、以及打包后处理以及这些处理的组合的至少一种的处理中被再组合。
10.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,被分离成多个馏分的一单一沥青源的所有馏分在单一的沥青源处理、制粒前处理、制粒后处理、打包、以及打包后处理以及这些处理的组合的至少一种的处理中以这样的方式被再组合,即使得制出的颗粒可自由流动并且是非粘性的、不易遭受冷流,并且不会被打包及存储处理中的压力破坏性的改变,并且使得该A;沥青源的成分不会被改变,并且使得该通过再组合馏分而得到的颗粒的完整性与由直接获得的沥青源材料所形成的颗粒的完整性不相同。
11.根据权利要求4所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该制粒后处理包括对形成的颗粒进行至少一层包衣。
12.根据权利要求11所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该至少一层是一沥青、一密封层、一硬化层、以及一去粘层的至少之一
13.根据权利要求11所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该包衣包括一邦定剂层以及一包衣层。
14.根据权利要求13所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该邦定剂层是一乳液、一分散液以及一沥青中的至少之一。
15.根据权利要求13所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该包衣层是单独是使用的或组合使用的碳,石墨,滑石,飞灰,微晶蜡,沥青蜡,防粘剂,碳酸钙,颜料,粘土,硅灰石,矿物质,无机盐,二氧化硅,硅质矿物,水泥,波特兰水泥,地聚合物,聚合物粉末,有机粉末,水溶胀性粘土,热膨胀性粘土,热膨胀性石墨,和粉状粒料中的至少一种。
16.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青源及/或该沥青源的馏分的该沥青源处理包括将包括其他沥青以及其他沥青组分在内的多种材料进行组合,其中,该多种材料和沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些处理的组合的至少一种在内的材料处理。
17.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该制粒前处理包括将包括其他沥青以及其他沥青组分在内的多种材料进行组合,其中,该多种材料和沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些处理的组合的至少一种在内的材料改性。
18.根据权利要求17所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该各种材料处理以及该制粒后处理是单独完成的、顺序完成的、双路并行完成的、平行完成的、以及以这些方式的组合的方式完成的。
19.根据权利要求17所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该各种材料处理以及该打包是单独完成的、顺序完成的、双路并行完成的、平行完成的、以及以这些方式的组合的方式完成的。
20.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该各种材料处理、沥青处理以及该制粒前处理是单独完成的、顺序完成的、双路并行完成的、平行完成的、以及以这些方式的组合的方式完成的。
21.根据权利要求2所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青是单独的或组合使用的天然沥青,石油沥青,焦油,柏油,干馏沥青,氧化沥青,化学改性沥青,聚合物改性沥青,纤维改性沥青,反应性沥青、从焦油砂,油砂,油页岩,岩沥青,沥青岩中所得到的沥青中及的至少一种。
22.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该沥青组分不是可独立的产品。
23.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,打包包括使用兼容性的打包材料。
24.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,打包包括将包括其他沥青和其他沥青组分在内的多种材料进行组合,其中该多种材料和沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些处理的组合的至少一种在内的材料改性。
25.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,打包包括将包括其他沥青和其他沥青组分在内的多种材料进行组合,其中该多种材料和沥青组分分别经历包括单一的热改性、过滤、干燥、脱挥发成分、溶剂萃取、热萃取、相分离、蒸馏、溶剂脱沥青、精馏、裂解、混合、共混、或减粘或这些处理的组合的至少一种在内的材料改性;其 中,其中包括的至少一种材料被湿润化、及/或压力融合以防止存储和运输处理中的内容物移位的发生。
26.根据权利要求1所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,将该沥青与改性材料进行混合,该改性材料包括填充剂、纤维、沥青组分、油、溶剂、沥青油、蜡、沥青蜡、聚合物、相容剂,沥青岩。
27.根据权利要求26所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该填充剂材料可以是单独或组合使用的云母、碳、石墨、粉煤灰,包括微晶的蜡,沥青蜡,防粘剂,碳酸钙,颜料,粘土,硅灰石,矿物质,无机盐,二氧化硅,硅质矿物,水泥,波特兰水泥,地聚合物,聚合物粉末,有机粉末,水溶胀性粘土,热膨胀性粘土,热膨胀性石墨中的至少一种。
28.根据权利要求26所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该纤维是天然纤维,合成纤维,纤维素纤维,矿物纤维,聚合物纤维,纳米纤维,硅质纤维,金属纤维和无机纤维中的至少一种。
29.根据权利要求26所述的用于对沥青组分进行制粒的方法,其中,该聚合物是单独或组合使用的烯烃,芳链烯基,乙烯基,取代的乙烯基,缩合聚合物,高分子树脂,杂原子的聚合物,功能性取代的聚合物,和共聚物中的至少一种。
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