CN103468009B - 一种改性道路沥青及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明一种改性道路沥青及生产工艺，属于道路沥青的技术领域；提供一种成本低、贮存稳定、沥青品质高的一种改性道路沥青；一种改性道路沥青，中温煤焦油沥青10%wt～80%wt，高温煤焦油沥青10%wt～80%wt，溶剂油8%wt～40%wt，橡胶粉1%wt～20%wt，交联剂0.25%wt～10%w，首先将中温煤焦油沥青和高温煤焦油沥青分别加入混配反应器，混配反应器内温度升高，使煤沥青软化；将橡胶粉或SBS、溶剂油加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高，搅拌得到溶胀油，然后将溶胀油和交联剂加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到150℃～250℃混合0.5h～3h；本发明主要应用在道路沥青方面。

Description

一种改性道路沥青及生产工艺
技术领域
本发明一种改性道路沥青及生产工艺，属于道路沥青的技术领域。
背景技术
近年来我国焦化行业产能规模不断扩大。据有关统计，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，中低温煤焦油的产量也在400多万吨以上。煤沥青是煤焦油经蒸馏提取馏分油后剩余的固体残渣，产量约为煤焦油量的55%～60%。近年随着国内煤焦油产量的增加，煤沥青产量也逐年增加。
目前国内煤沥青主要用于炭素材料成型粘结剂、生产改质沥青等。由于煤沥青利用途径单一，而且污染严重，因此价格较低，严重拖累了煤焦油深加工企业整体效益。如何提高煤沥青附加值，实现煤沥青高效清洁转化成为提升煤焦油深加工产业效益的关键。
我国交通事业快速发展，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。2011年全国新增公路通车里程7.14万公里，其中高速公路1.1万公里。目前我国公路建设绝大部分使用石油沥青，我国石油沥青产量有限，难以满足国内公路建设的需要。特别是优质石油沥青供应不足，每年都要从国外进口数百万优质石油沥青。
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；另外石油沥青与煤沥青相容性也将很大程度上影响产品的贮存稳定性等性能。
公开号为“CN1342726”的“一种改质煤沥青筑路油的制造方法”，以煤沥青为主要原料，加入焦化溶剂油、高分子材料、抗老化剂，改善沥青的延展性、弹塑性、抗老化性等性能。该方法直接以煤沥青为原料，未对煤沥青进行组分调和，不能从原料上保证煤沥青筑路油的性能，因此所生产的煤沥青筑路油性能很难达到高等级道路沥青的水平；另外还需要添加较多的合成橡胶和合成树脂，成本较高。
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，同时煤沥青和石油沥青的相容性也将影响产品贮存稳定性等性能；有的没有对原料沥青进行组分调和，难以从原料上保证产品质量；还需要添加较多的合成树脂、合成橡胶等添加剂，生产成本高。因此有必要予以改进。
发明内容
为了克服现有技术的不足，提供一种成本低、贮存稳定、沥青品质高的一种改性道路沥青。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种改性道路沥青，中温煤焦油沥青10%wt～80%wt，高温煤焦油沥青10%wt～80%wt，溶剂油8%wt～40%wt，橡胶粉1%wt～20%wt，交联剂0.25%wt～10%wt。
所述的中温煤焦油沥青是经中温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点50℃～80℃，甲苯不溶物10%wt～20%wt，喹啉不溶物0.1%wt～3.0%wt，水分不大于5wt％。所述的中温煤焦油是以低阶煤经中低温干馏而成。
所述的高温煤焦油沥青是经高温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点70℃～95℃，甲苯不溶物40%wt～60%wt，喹啉不溶物5%wt～20%wt，水分不大于5wt％。所述的高温煤焦油是以煤焦化而成。
所述的溶剂油初馏点不低于246℃，终馏点为411℃或418℃，390℃之前的馏出物不少于90%。
所述的橡胶粉可用SBS替换，SBS0.5%wt～3.5%wt。
所述的交联剂或为二硫化四甲基秋兰姆、或为二硫化吗啉、或为过氧化二异丙苯、或为硫磺、或为以上任意物质的混合物。
首先将中温煤焦油沥青和高温煤焦油沥青分别加入混配反应器，混配反应器内温度升高到70℃～100℃，使煤沥青软化；将橡胶粉或SBS、溶剂油加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到50℃～150℃，搅拌0.5h～2h得到溶胀油；然后将溶胀油和交联剂加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到150℃～250℃混合0.5h～3h，得到以不同组成煤沥青混配沥青为原料的改性道路沥青。
本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：
1、本发明不添加石油沥青、合成树脂等添加物，生产成本低，原料来源广泛，易于规模化生产。
2、本发明采用不同组成煤沥青进行原料组分调和，与使用石油沥青与煤沥青进行调和相比，不同组分煤沥青之间相容性更好，产品不离析，贮存稳定性等性能更好。
3、与目前以煤沥青为主要原料制备的道路沥青相比，本发明通过采用不同组成的煤沥青进行组分调整，达到最佳组成，使之适合作为改性道路沥青的原料，从原料上保证改性道路沥青的性能，实现无石油沥青的煤沥青组分调和。
具体实施方式
一种改性道路沥青，中温煤焦油沥青10%wt～80%wt，高温煤焦油沥青10%wt～80%wt，溶剂油8%wt～40%wt，橡胶粉1%wt～20%wt，交联剂0.25%wt～10%wt。
所述的中温煤焦油沥青是经中温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点50℃～80℃，甲苯不溶物10%wt～20%wt，喹啉不溶物0.1%wt～3.0%wt，水分不大于5wt％。所述的中温煤焦油是以低阶煤经中低温干馏而成。
所述的高温煤焦油沥青是经高温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点70℃～95℃，甲苯不溶物40%wt～60%wt，喹啉不溶物5%wt～20%wt，水分不大于5wt％。所述的高温煤焦油是以煤焦化而成。
所述的溶剂油初馏点不低于246℃，终馏点为411℃或418℃，390℃之前的馏出物不少于90%。
所述的橡胶粉可用SBS替换，SBS0.5%wt～3.5%wt。
所述的交联剂或为二硫化四甲基秋兰姆、或为二硫化吗啉、或为过氧化二异丙苯、或为硫磺、或为以上任意物质的混合物。
首先将中温煤焦油沥青和高温煤焦油沥青分别加入混配反应器，混配反应器内温度升高到70℃～100℃，使煤沥青软化；将橡胶粉或SBS、溶剂油加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到50℃～150℃，搅拌0.5h～2h得到溶胀油；然后将溶胀油和交联剂加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到150℃～250℃混合0.5h～3h，得到以不同组成煤沥青混配沥青为原料的改性道路沥青。
下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
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。
表2列出了溶剂油的生产厂家和馏程。实施例中所用到的溶剂油为焦化厂蒸馏焦油所得的蒽油。
表1煤沥青软化点和族组成
表2焦化溶剂油馏程表
为方便具体实施的操作，下述所有实施例中物料的用量标准为1份=100g。
实施例1
将35份煤沥青1和35份煤沥青5加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后30份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到200℃混合0.5h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例2
将14份煤沥青1和56份煤沥青6加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后30份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到180℃混合2h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例3
将17.5份煤沥青2和52.5份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后30份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到250℃混合2.5h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例4
将15份煤沥青3和45份煤沥青8加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后40份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到150℃混合3h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例5
将12份煤沥青1和48份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后40份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到230℃混合2h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例6
将10份煤沥青1和80份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后10份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到230℃混合2h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例7
将80份煤沥青1和10份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；然后10份焦化溶剂油，并将反应器内温度升高到250℃混合2h。
制备的煤沥青混配沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例8
将12份煤沥青3和48份煤沥青5加入混配反应器，混配反应器内温度升高到100℃，使煤沥青软化；将40份溶剂油和10份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到80℃，搅拌1h得到溶胀油；然后溶胀油和3份硫磺加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到200℃混合1.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例9
将15份煤沥青4和45份煤沥青5加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将40份溶剂油和20份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌1h得到溶胀油；然后溶胀油和8份硫磺加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到180℃混合3h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例10
将30份煤沥青4和30份煤沥青8加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将40份溶剂油和8份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌1h得到溶胀油；然后将溶胀油和1.5份硫磺加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到220℃混合2h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例11
将35份煤沥青1和35份煤沥青8加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和10份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌1h得到溶胀油；然后将溶胀油和3份硫磺加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到250℃混合1h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为257℃，终馏点为418℃，400℃之前的馏出物占90.6%。
实施例12
将17.5份煤沥青2和52.5份煤沥青5加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和10份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到90℃，搅拌1.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、6份硫磺、0.25份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到200℃混合1.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例13
将14份煤沥青2和56份煤沥青6加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和18份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到90℃，搅拌1.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、6份硫磺、0.75份二硫化吗啉（DTDM）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到220℃混合0.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例14
将35份煤沥青2和35份煤沥青8加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和10份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌0.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、6份硫磺、0.25份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、0.45份二硫化吗啉（DTDM）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到250℃混合1h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例15
将35份煤沥青3和35份煤沥青6加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和15份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到80℃，搅拌0.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、8份硫磺、0.25份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、1份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到200℃混合1.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例16
将35份煤沥青4和35份煤沥青6加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将30份溶剂油和15份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到80℃，搅拌0.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、10份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到210℃混合1.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例17
将15份煤沥青3和45份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将40份溶剂油和18份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到70℃，搅拌0.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、0.5份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、5份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到250℃混合1h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例18
将15份煤沥青4和45份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将40份溶剂油和15份SBS加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌1.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、1份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、3份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到200℃混合3h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例19
将10份煤沥青4和80份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将8份溶剂油和10份SBS加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌0.5h得到溶胀油；然后将溶胀油、1份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、8份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到200℃混合2h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。
实施例20
将80份煤沥青4和10份煤沥青7加入混配反应器，混配反应器内温度升高到90℃，使煤沥青软化；将8份溶剂油和15份橡胶粉加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到100℃，搅拌1h得到溶胀油；然后将溶胀油、1份二硫化四甲基秋兰姆（TMTD）、6份过氧化二异丙苯（DCP）加入混配反应器并将混配反应器内温度升高到220℃混合1.5h。
制备的改性道路沥青的质量指标如下：
本实施例中所用焦化溶剂油的初馏点为264℃，终馏点为411℃，400℃之前的馏出物占92.2%。

Claims (7)

1.一种改性道路沥青，其特征在于：中温煤焦油沥青10%wt～80%wt，高温煤焦油沥青10%wt～80%wt，溶剂油8%wt～40%wt，橡胶粉1%wt～20%wt，交联剂0.25%wt～10%wt，所述的中温煤焦油沥青是经中温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点50℃～80℃，甲苯不溶物10%wt～20%wt，喹啉不溶物0.1%wt～3.0%wt，水分不大于5wt％，所述的高温煤焦油沥青是经高温煤焦油蒸馏所得的固体残渣，软化点70℃～95℃，甲苯不溶物40%wt～60%wt，喹啉不溶物5%wt～20%wt，水分不大于5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种改性道路沥青，其特征在于：所述的中温煤焦油是以低阶煤经中低温干馏而成。
3.根据权利要求1所述的一种改性道路沥青，其特征在于：所述的高温煤焦油是以煤焦化而成。
4.根据权利要求1所述的一种改性道路沥青，其特征在于：所述的溶剂油初馏点不低于246℃，终馏点为411℃或418℃，390℃之前的馏出物不少于90%。
5.根据权利要求1所述的一种改性道路沥青，其特征在于：所述的橡胶粉可用SBS替换，SBS0.5%wt～3.5%wt。
6.根据权利要求1所述的一种改性道路沥青，其特征在于：所述的交联剂或为二硫化四甲基秋兰姆、或为二硫化吗啉、或为过氧化二异丙苯、或为硫磺、或为以上任意物质的混合物。
7.根据权利要求5所述的一种改性道路沥青的生产工艺，其特征在于：首先将中温煤焦油沥青和高温煤焦油沥青分别加入混配反应器，混配反应器内温度升高到70℃～100℃；将SBS、溶剂油加入溶胀反应器，溶胀反应器内温度升高到50℃～150℃，搅拌0.5h～2h，然后将其和交联剂一并加入混配反应器，并将混配反应器内温度升高到150℃～250℃混合0.5h～3h。
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