CN103044939A - 一种煤沥青制备的道路沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废橡胶改性煤沥青制备的道路沥青及其生产工艺;克服现有技术的不足,提供一种以煤沥青作为原料,通过添加废橡胶粉和抗老剂作为改性剂以及焦化溶剂油和高沸点低蒸汽压油作为溶剂进行改性,最后回配高沸点低蒸汽压油,进而提供一种煤沥青制备的道路沥青及其生产工艺;采用的技术方案为:一种煤沥青制备的道路沥青,所采用的原料按照以下重量份配比:煤沥青50-80份、焦化溶剂油10-40份、废橡胶粉2-6份、高沸点低蒸汽压油10-30份、抗老化剂0.03-3份;本发明改进配方和生产工艺,原料成本低,来源广泛,易于规模化生产;所制备的道路沥青产品抗老化性能高,老化后质量损失低,针入度比高,残留延度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路沥青及其生产工艺,尤其是一种废橡胶改性煤沥青制备的道路沥青及其生产工艺。
背景技术
我国焦炭产量一直稳居世界第一,据不完全统计,2011年全国焦炭产量4.27亿吨,同比增长11.7%。2012年1-10月全国焦炭产量3.69亿吨,同比增长4.2%。2011年全国高温煤焦油产量约1750万吨。另外低阶煤中低温干馏近年来成为我国煤化工产业的热点,中低温煤焦油产量也逐年增加。
煤沥青是煤焦油经过蒸馏后获得的产品,产量约为煤焦油量的55%~60%。作为煤焦化和中低温煤干馏的重要产品,煤焦油深加工日益引起行业内的重视。近年随着国内煤焦油产量的增加和煤焦油深加工产业的日益发展,我国煤沥青产量逐年增加。目前国内煤沥青主要用于炭素材料成型粘结剂、重油替代燃料油等,用途十分单一,而且污染严重,严重制约了煤焦油深加工产业的发展。拓展煤沥青的利用途径对提高煤沥青附加值和完善煤焦油深加工产业链都具有重要的现实意义。煤沥青的高效清洁利用成为突破煤焦油深加工产业瓶颈的必由之路。
随着我国交通事业的快速发展,公路特别是高速公路建设突飞猛进。到2010年底,全国已建成通车的公路总里程达到398.4万公里,其中高速公路通车里程已达7.4万公里、农村公路(县、乡、村)通车里程达到345万公里。2011年全国新增公路通车里程7.14万公里,其中高速公路1.10万公里,新改建农村公路19万公里。新时期公路建设对道路沥青的性能要求越来越高。传统的道路石油沥青主要产区较少且分散,产量难以满足国内公路建设的需要,与高等级公路沥青的质量要求还有差距。目前煤沥青与石油沥青混合才能生产合格的道路沥青,由于煤沥青和石油沥青的生产企业区域分布不集中,增加了运输成本和原料采购风险,导致煤沥青生产企业不能大规模生产道路沥青。
公开号为“CN1342726A”的“一种改质煤沥青筑路油的制造方法”,以煤沥青和焦化溶剂油为主要原料,通过添加高分子材料和抗老化剂,改善沥青的延展性、弹塑性、抗老化性等性能。该方法仅以焦化溶剂油为溶剂,蒸发损失较大,对筑路油老化后性能有明显影响;需要添加合成橡胶和合成树脂,成本较高;而且工艺流程较为繁琐,制造时间较长,产量难以大幅度提高。
公开号为“CN102504556A”的“一种用煤沥青制备的高等级道路沥青”,以煤沥青和石油沥青为主要原料,并添加溶剂油、复合型聚合物添加剂、防老剂和交联剂生产高等级道路沥青。公开号为“CN102653631A”的“一种道路用混合沥青及其制备方法”公开了一种以煤沥青和石油沥青为主要原料,混合制备得到的混合沥青及其制备方法。以上两种道路沥青都使用煤沥青和石油沥青为主要原料,由于煤沥青和石油沥青主要产地区域分布不集中,因此该两种道路沥青的原料运输成本和生产成本都偏高,难以突破原料供应限制达到大规模工业化生产。
上述以煤沥青为原料制备的道路沥青有的需要添加石油沥青作为主要原料,生产成本和原料运输成本高,原料来源存在市场不确定风险,难以规模化生产;都仅以焦化溶剂油为溶剂,蒸发损失较大,筑路油老化后性能明显下降;都需要添加合成树脂、合成橡胶等添加剂,生产成本高;工艺流程都较复杂,产量难以提高,与日益增长的煤沥青产量难以匹配。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足,提供一种以煤沥青作为原料,不添加石油沥青、合成树脂、合成橡胶等添加物,通过添加废橡胶粉和抗老剂作为改性剂以及焦化溶剂油和高沸点低蒸汽压油作为溶剂进行改性,最后回配高沸点低蒸汽压油,进而提供一种煤沥青制备的道路沥青及其生产工艺。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种煤沥青制备的道路沥青,所采用的原料按照以下重量份配比:
煤沥青 50-80份、焦化溶剂油10-40份、废橡胶粉 2-6份、高沸点低蒸汽压油 10-30份、抗老化剂0.03-3份。
所述煤沥青为高温煤焦油和中低温煤焦油经过蒸馏后剩余的固形物,软化点在70℃~95℃,甲苯不溶物含量10wt%~35wt%,水分不大于5wt%,喹啉不溶物含量不大于15wt%。
所述焦化溶剂油其初馏点为200℃~300℃,终馏点为350℃~420℃,400℃之前的馏出物不少于90wt%。
所述焦化溶剂油为蒸馏焦油所得的蒽油。
所述高沸点低蒸汽压油其初馏点为300℃~350℃,100℃饱和蒸汽压为3~10Pa。
所述抗老化剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺或两者的混合物。
所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油、废机油、废液压油一种或几种的混合物。
一种煤沥青制备的道路沥青的制备方法,按照以下步骤进行:先将所述煤沥青加入反应器,反应器内温度升高至70℃~100℃,使所述煤沥青软化;然后加入所述焦化溶剂油和重量百分比为80%~96%的所述高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高至150℃~250℃混合0.5h~3h;最后将反应器内温度降低到80℃~150℃,加入剩余所述高沸点低蒸汽压油混合0.5h~2h,即得到成品道路沥青。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
1、本发明以煤沥青作为原料,不添加石油沥青、合成橡胶、合成树脂等添加物,通过添加废橡胶粉和抗老化剂作为改性剂以及配比合适的焦化溶剂油和高沸点低蒸汽压油作为溶剂对煤沥青进行改性,改变煤沥青的组成,形成溶胶—凝胶型胶体,使橡胶分子均匀分散到沥青中,改善沥青的延展性和弹塑性,而且通过改进工艺流程,改性完成后回配高沸点低蒸汽压油,以改善沥青的抗老化性能,最终生产性能优良的高等级道路沥青。
2、与目前以煤沥青为主要原料制备的道路沥青相比,本发明以煤沥青为基质沥青,不使用石油沥青,原料成本低,来源广泛,易于规模化生产;使用高沸点低蒸汽压油作为部分溶剂油,所制备的道路沥青蒸发损失小,产品抗老化性能高;改进生产工艺,回配高沸点低蒸汽压油,所制备的道路沥青老化后质量损失低,针入度比高,残留延度高。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
表1列出了具体实施例中所用到的8种煤沥青的软化点和族组成。
具体实施例中所用到的焦化溶剂油为焦化厂蒸馏焦油所得的蒽油,表2列出了焦化溶剂油的生产厂家和馏程。
实施例1
将70份煤沥青1加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、30份焦化溶剂油、1.25份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物,并将反应器内温度升高到200℃混合1.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例2
将60份煤沥青1加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、2.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、30份焦化溶剂油和10份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到220℃混合1.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为303℃,100℃饱和蒸汽压为3.5Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油。
实施例3
将60份煤沥青1加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、1.25份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.25份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、20份焦化溶剂油和20份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到220℃混合2h后;最后反应器内温度降低到100℃并恒温,加入1.25份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为307℃,100℃饱和蒸汽压为6.3Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油。
实施例4
将60份煤沥青1加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、20份焦化溶剂油和20份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到220℃混合2h后;最后反应器内温度降低到100℃并恒温,加入5份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为325℃,100℃饱和蒸汽压为7.8Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油。
实施例5
将70份煤沥青2加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、30份焦化溶剂油、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物,并将反应器内温度升高到190℃混合2h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例6
将60份煤沥青2加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、2.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、35份焦化溶剂油和15份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到200℃混合2h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为346℃,100℃饱和蒸汽压为8.8Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油。
实施例7
将50份煤沥青2加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、25份焦化溶剂油和25份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到200℃混合2.5h后;最后反应器内温度降低到110℃并恒温,加入1.5份高沸点低蒸汽压油混合1h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为311℃,100℃饱和蒸汽压为3.7Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油。
实施例8
将50份煤沥青2加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、25份焦化溶剂油和25份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到200℃混合2.5h后;最后反应器内温度降低到110℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为326℃,100℃饱和蒸汽压为4.5Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油和废机油的混合物。
实施例9
将55份煤沥青3加入反应器,反应器内温度升高到70℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.2份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、0.8份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、30份焦化溶剂油和15份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到150℃混合3h后;最后反应器内温度降低到80℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合2h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为311℃,100℃饱和蒸汽压为5.1Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油和废机油的混合物。
实施例10
将65份煤沥青3加入反应器,反应器内温度升高到80℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、2.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、15份焦化溶剂油和20份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到220℃混合2.5h后;最后反应器内温度降低到120℃并恒温,加入5份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为316℃,100℃饱和蒸汽压为4.8Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废液压油。
实施例11
将70份煤沥青4加入反应器,反应器内温度升高到90℃,使煤沥青软化;然后加入4.5份废橡胶粉、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、35份焦化溶剂油和30份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到250℃混合1h后;最后反应器内温度降低到100℃并恒温,加入2份高沸点低蒸汽压油混合1h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为312℃,100℃饱和蒸汽压为3~10Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油和废液压油的混合物。
实施例12
将65份煤沥青4加入反应器,反应器内温度升高到90℃,使煤沥青软化;然后加入4.5份废橡胶粉、1.0份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、25份焦化溶剂油和18.5份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到250℃混合1h后;最后反应器内温度降低到100℃并恒温,加入1.2份高沸点低蒸汽压油混合1h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为307℃,100℃饱和蒸汽压为4.9Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油和废液压油的混合物。
实施例13
将75份煤沥青5加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、2份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、10份焦化溶剂油和9份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到180℃混合2h后;最后反应器内温度降低到120℃并恒温,加入1份高沸点低蒸汽压油混合1h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为314℃,100℃饱和蒸汽压为4.3Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废液压油。
实施例14
将60份煤沥青5加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入3份废橡胶粉、0.03份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、15份焦化溶剂油和15份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到250℃混合0.5h后;最后反应器内温度降低到150℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为336℃,100℃饱和蒸汽压为7.4Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油和废机油的混合物。
实施例15
将75份煤沥青6加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.5份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、0.5份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、35份焦化溶剂油和20份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到180℃混合2.5h后;最后反应器内温度降低到90℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合1.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油2,400℃之前的馏出物占96.4%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为318℃,100℃饱和蒸汽压为5.6Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油、废机油和废液压油的混合物。
实施例16
将75份煤沥青6加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入4份废橡胶粉、1.2份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、30份焦化溶剂油和22份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到160℃混合2.5h后;最后反应器内温度降低到120℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合1h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为332℃,100℃饱和蒸汽压为6.5Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油。
实施例17
将80份煤沥青7加入反应器,反应器内温度升高到95℃,使煤沥青软化;然后加入5份废橡胶粉、1.0份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.0份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、35份焦化溶剂油和25份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到200℃混合2h后;最后反应器内温度降低到110℃并恒温,加入5份高沸点低蒸汽压油混合1.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为312℃,100℃饱和蒸汽压为5.7Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废机油和废液压油的混合物。
实施例18
将80份煤沥青8加入反应器,反应器内温度升高到100℃,使煤沥青软化;然后加入5份废橡胶粉、1.0份2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、1.2份N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺、40份焦化溶剂油和27份高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高到180℃混合3h后;最后反应器内温度降低到150℃并恒温,加入3份高沸点低蒸汽压油混合0.5h。
制备的道路用聚合物改质煤沥青的质量指标如下:
本实施例中所用焦化溶剂油为蒽油1,400℃之前的馏出物占92.2%。
本实施例中所用高沸点低蒸汽压油的初馏点为304℃,100℃饱和蒸汽压为3.6Pa;所述高沸点低蒸汽压油为废液压油一种或几种的混合物。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此,无论从哪一点来看,本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制发明,权利要求书指出了本发明的范围,而上述的说明并未指出本发明的范围,因此,在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何变化,都应认为是包括在权利要求书的范围内。
Claims (8)
1.一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所采用的原料按照以下重量份配比:
煤沥青 50-80份、焦化溶剂油10-40份、废橡胶粉 2-6份、高沸点低蒸汽压油 10-30份、抗老化剂0.03-3份。
2.根据权利要求1所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述煤沥青为高温煤焦油和中低温煤焦油经过蒸馏后剩余的固形物,软化点在70℃~95℃,甲苯不溶物含量10wt%~35wt%,水分不大于5wt%,喹啉不溶物含量不大于15wt%。
3.根据权利要求1所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述焦化溶剂油其初馏点为200℃~300℃,终馏点为350℃~420℃,400℃之前的馏出物不少于90wt%。
4.根据权利要求3所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述焦化溶剂油为蒸馏焦油所得的蒽油。
5.根据权利要求1所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述高沸点低蒸汽压油其初馏点为300℃~350℃,100℃饱和蒸汽压为3~10Pa。
6.根据权利要求1所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述抗老化剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、N-苯基-N′-异丙基-对苯二胺或两者的混合物。
7.根据权利要求1-5所述的一种煤沥青制备的道路沥青,其特征在于所述高沸点低蒸汽压油为废轮胎油、废机油、废液压油一种或几种的混合物。
8.一种权利要求1所述的道路沥青的制备方法,其特征在于按照以下步骤进行:先将所述煤沥青加入反应器,反应器内温度升高至70℃~100℃,使所述煤沥青软化;然后加入所述焦化溶剂油和重量百分比为80%~96%的所述高沸点低蒸汽压油并将反应器内温度升高至150℃~250℃混合0.5h~3h;最后将反应器内温度降低到80℃~150℃,加入剩余所述高沸点低蒸汽压油混合0.5h~2h,即得到成品道路沥青。
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