CN103756708B - 改质沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改质沥青及其制备方法。该制备方法包括以下步骤:S1,将煤直接液化高温沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到混合物,该煤直接液化高温沥青的软化点为115~160℃,β树脂含量为5~15wt%,灰分含量≤0.5wt%;以及S2,将上述混合物在120~200℃进行交联聚合得到改质沥青。本发明在交联剂和催化剂的作用下使煤直接液化高温沥青进行交联聚合反应得到低软化点、高β树脂含量的满足市场所需的中高温改质沥青要求的改质沥青,β树脂含量提高的改质沥青粘结性能好,可用作市场所需的中高温粘结剂沥青和浸渍沥青。
Description
技术领域
本发明涉及煤液化残渣深加工技术领域,具体而言,涉及一种改质沥青及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展,现代化和社会发展进程不断加快,我国对石油产品的消费量不断增长,大大超过了同期原油生产的增长速度,导致我们石油进口量逐年俱增,且已经超过了自产量。而我国是个富煤贫油的国家,充分利用丰富的煤炭资源,发展煤炭直接液化等先进的清洁煤技术是减少对国外原油过度依赖,缓解我国石油资源短缺、石油产品供需紧张状况的重要途径之一,同时也是提高我们煤炭资源利用率,减轻燃煤污染,促进能源、经济、环境协调发展的重要举措。
煤直接液化是将煤通过高温、高压,在催化剂作用下加氢直接转化成清洁的运输燃料(石脑油、柴油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤直接液化的过程一般是将煤预先粉碎至0.15mm以下的粒度,再与溶剂配成煤浆,并在一定温度(约450℃)和高压下加氢,使煤中的大分子裂解加氢成较小分子的过程。液化过程中除了得到需要的液化产品以外,还副产一些烃类分子、COX等气体、工艺水和固液分离过程产生的液化残留物(又称煤液化残渣)。液化残渣一般约占进煤量的30wt%左右。煤液化残渣的利用对液化过程的效率和整个液化厂的经济性和环境保护等均有不可低估的影响。研究煤直接液化残渣的高效、可行的综合利用方法,提取出有价值的产品对提高直接液化过程的经济效益具有重要的现实意义。
煤直接液化残渣主要由无机质和有机质两部分组成,有机质包括液化重油、沥青类物质和未转化的煤,无机类物质(通常称为灰分)包括煤中的矿物质和外加的催化剂。有机类物质中的液化重油和沥青类物质约占残渣量的50wt%,未转化煤约占残渣量的30wt%,灰分占20wt%左右。因此,将液化残渣中约占50wt%的沥青类物质和重质油分离出来进行综合开发利用,从中提取或制备出更有价值的产品是可行的。
当今对煤液化残渣的利用技术主要用于锅炉燃料、焦化制油、气化制氢等传统方法。作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧,无疑将影响煤液化的经济性,而且液化残渣中较高的硫含量将带来环境方面的问题。焦化制油虽然增加了煤液化工艺的液体油收率,但液化残渣并不能得到最合理的利用,半焦和焦炭还有大量的灰分和硫影响到它的用途。将液化残渣进行气化制氢的方法是一种有效的大规模利用的途径,但对残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现。
迄今为止,国内外已经有很多关于沥青类物质改质的研究报道,如采用氧化热聚法、加热聚合法、加压热聚法。氧化热聚法是将沥青原料间歇式加热蒸馏釜,再通入压缩空气进行加热氧化,釜内温度一般维持在340~360℃,通入的空气量能将沥青软化点提高到所需点为止;国内有的焦化厂采用加热聚合法,可将中温沥青软化点提高到120℃,甲苯不溶物值提高到30wt%左右;日本大阪煤气公司采用加压热聚法,发现沥青β树脂含量比常压加热聚合法要高,我国水城钢铁公司焦化厂用此方法已生成出合格的改质沥青。
虽然这些沥青改质方法一直被国内外生产厂家采用,并且都生产出中高温改质沥青,例如,软化点在75~120℃,β树脂含量在16~35wt%,灰分低于0.5wt%的中高温改质沥青。但是这些沥青改质方法都是针对软化点较低(75~95℃)、β树脂含量在20wt%左右的石油系沥青或煤焦油系沥青,且主要是将上述沥青的软化点升高至合格改质沥青的要求并保持所得改质沥青的高β树脂含量;而有关高软化点(115~160℃)、低β树脂含量(5~15wt%)的煤直接液化高温沥青改质的研究至今未有报道,这种软化点过高的煤直接液化高温沥青因存在粘结性太差的劣势,产品开发适用性不强,不适合作为捣固炼焦、活性炭和石墨电极粘结剂、防水卷材、防水涂料等的原料,因此需要继续将其进行改性以满足市场所需。
发明内容
本发明旨在提供一种改质沥青及其制备方法,以煤直接液化高温沥青为原料,并改善了其沥青的性能。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种改质沥青的制备方法,该制备方法包括以下步骤:S1,将煤直接液化高温沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到混合物,该煤直接液化高温沥青的软化点为115~160℃,β树脂含量为5~15wt%,灰分含量≤0.5wt%;以及S2,将上述混合物在120~200℃进行交联聚合得到改质沥青。
进一步地,上述交联剂选自三聚甲醛、多聚甲醛和苯甲醛中的一种或几种。
进一步地,上述交联剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的1~50wt%,优选15~35%。
进一步地,上述催化剂为对甲基苯磺酸。
进一步地,上述催化剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的1~50wt%,优选15~35%。
进一步地,上述重质油为初馏点大于260℃的重质油。
进一步地,上述重质油包括蒽油、减压渣油、液化重油、催化裂化油浆中的一种或几种。
进一步地,上述重质油的用量为所述煤直接液化高温沥青的5~100wt%,优选40~70%。
进一步地,上述步骤S2包括:步骤S21,将上述煤直接液化高温沥青进行粉碎,得到粉碎沥青;步骤S22,将上述粉碎沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到上述混合物。
进一步地,上述粉碎沥青的粒径为0.2~5mm。
进一步地,上述步骤S3包括:将上述混合物以1~10℃/min的升温速率升温至120~200℃后,使上述混合物中的上述煤直接液化高温沥青与上述重质油进行交联聚合反应得到上述改质沥青。
进一步地,上述步骤S1、S2、和S3在惰性气体或氮气气氛中进行,上述交联聚合反应持续0.5~36h。
进一步地,上述步骤S1包括:将上述煤直接液化残渣与萃取剂混合,形成固液混合物;将上述固液混合物依次进行萃取、固液分离得到萃取液和萃余物;将上述萃取液进行减压蒸馏得到上述煤直接液化高温沥青。
本发明的另一个方面还提供一种由上述方法所制得的改质沥青,其软化点在90~120℃,β树脂含量在16~29wt%,灰分含量≤0.43wt%。
应用本发明的技术方案提供了一种改质沥青及其制备方法,通过采用与现有技术完全不同的煤直接液化高温沥青为原料,并使其在交联剂和催化剂的作用下使上述煤直接液化高温沥青进行交联聚合反应,将煤直接液化高温沥青的软化点降低至满足背景技术所提到的中高温改质沥青的要求,β树脂含量也提高到能满足上述中高温改质沥青的要求,β树脂含量的提高使得到的改质沥青粘结性能好,可用作市场所需的中高温粘结剂沥青和浸渍沥青,从而为现有技术的改质沥青的制作提供了新的原料,并且为煤直接液化高温沥青找到了新的应用途径。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明一种优选实施例的改质沥青的制备流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明一种典型的实施方式中,提供了一种改质沥青的制备方法。该制备方法包括以下步骤:S1,将煤直接液化高温沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到混合物,该煤直接液化高温沥青的软化点为115~160℃,β树脂含量为5~15wt%,灰分含量≤0.5wt%;以及S2,将混合物在120~200℃进行交联聚合得到改质沥青。
如本发明背景技术所记载的,煤直接液化高温沥青为软化点为115~160℃,β树脂含量为5~15wt%,灰分含量≤0.5wt%,相对于现有技术中制备改质沥青的原料的软化点75~95℃高、β树脂含量20wt%左右低。因为上述煤直接液化高温沥青的软化点较高、β树脂含量较低,导致粘结性能差而适用性不强。
本发明采用与现有技术完全不同的煤直接液化高温沥青为原料,并使其在交联剂和催化剂的作用下使上述煤直接液化高温沥青进行交联聚合反应,将煤直接液化高温沥青的软化点降低至满足背景技术所提到的中高温改质沥青的要求,β树脂含量也提高到能满足上述中高温改质沥青的要求,尤其是β树脂含量的提高使得到的改质沥青粘结性能好,可用作市场所需的中高温粘结剂沥青和浸渍沥青,从而为现有技术的改质沥青的制作提供了新的原料,并且为煤直接液化高温沥青找到了新的应用途径。而且,以上述煤直接液化高温沥青为原料制作改质沥青时,在控制交联聚合反应温度的基础上,采用现有的常规工艺流程即可,制作方法简单,本领域技术人员可以根据改质沥青的性能要求对现有技术中制作方法进行改进。
在本发明步骤S1的混合物中加入交联剂可以促进煤直接液化高温沥青和重质油中的芳烃类分子发生交联形成具有三维网状结构的高分子聚合物,以此提高改质沥青中的β树脂含量。因此,现有技术中能够促进煤直接液化高温沥青与重质油进行交联完成聚合改性的交联剂均可用于本发明。在本发明一种优选的实施例中,为了进一步优化交联效果,有效地控制改质沥青中的β树脂含量,优选使用三聚甲醛、多聚甲醛和苯甲醛中的一种或几种作为交联剂,上述各种原料不需专门制备,由市场购买即可。
另外,本领域技术人员应该清楚的,如果使交联剂发挥较好的作用,需要对交联剂的用量进行控制,在本发明另一种优选的实施例中上述交联剂的用量为煤直接液化高温沥青的1~50wt%,优选15~35%。
对于上述步骤S1中催化剂,本领域技术人员应该清楚的是催化剂的使用只是促进聚合反应的发生,因此能够促进聚合反应的催化剂都可应用于本发明,比如硫酸、三氟乙酸、对甲基苯磺酸等质子酸。本申请综合考虑催化效果、工艺特性、与交联剂的配合效果等方面的因素,优选对甲基苯磺酸作为本发明的催化剂,对甲基苯磺酸与上述交联剂配合使用交联聚合的效果更好,主要是由于三聚甲醛、苯甲醛和多聚甲醛反应活性高,利用对甲基苯磺酸的弱酸性和低供氢能力,能够有效控制交联剂与沥青与重质油中芳烃的交联聚合速率。同样,催化剂的用量也可以根据具体本领域技术人员对反应速度、效果等要求而定,在本发明又一种优选的实施例中,在保证催化效果的基础上,耗用尽可能低的成本实现理想的催化效果,优选催化剂的用量为煤直接液化高温沥青的1~50wt%,优选15~35%。上述各种原料不需专门制备,由市场购买即可。
本发明改质沥青的制备方法的步骤S1中添加的重质油,具有一定的粘度,可以作为溶剂对煤直接液化高温沥青进行溶解,与煤直接液化高温沥青形成流动性、稳定性良好的浆液,并使其与交联剂和催化剂充分接触。其中,为了实现对煤直接液化高温沥青较好的溶解作用,优选上述重质油选择初馏点大于260℃的重质油,优选蒽油、减压渣油、液化重油或催化裂化油浆,上述重质油在步骤S3的交联聚合反应过程中具有良好的流动性,使参与交联聚合反应的反应物能够在反应条件下保持足够的液相,并且重质油能够充分发挥溶剂传热功能。
在本发明又一种优选的实施例中,上述混合物中重质油的用量为煤直接液化高温沥青的5~100wt%,优选40~70%时,对粉碎沥青的溶解和浸渍程度最高,用量过少不能完全溶解和浸渍上述粉碎沥青;用量过多时,不仅增加生产成本,而且造成资源浪费。
在本发明又一种优选的实施例中,上述方法的步骤S1包括:步骤S11,将煤直接液化高温沥青进行粉碎,得到粉碎沥青;步骤S12,将粉碎沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到混合物。
将上述煤直接液化高温沥青进行粉碎,是因为粉碎后的沥青粒径小,溶解性好,能够更充分溶解于重质油中,进而增大了粉碎沥青与重质油、交联剂、催化剂接触面积,以便交联聚合反应彻底。优选上述粉碎沥青的粒径为0.2~5mm,优选0.5~3mm。
本发明上述煤直接液化高温沥青与重质油的交联聚合反应优选在惰性气体或氮气的保护下进行,以隔绝空气,使反应在无氧的条件下进行,避免氧气等气体的存在带来高温反应的不安全性。
本发明步骤S2的交联聚合反应条件可以以现有技术的制备改质沥青的条件为参考并根据所制备的改质沥青适当改变。根据煤直接液化高温沥青的特点,优选将混合物升温至120~200℃后,使混合物中的煤直接液化高温沥青与重质油进行交联聚合反应得到煤液化改质沥青。不同的交联聚合温度对改质沥青的性能会有影响,当温度低于120℃时,煤直接液化高温沥青的熔融不完全,导致聚合反应的进行较慢,耗时较长;温度高于200℃后,可能会使聚合反应速度过快导致改质沥青的软化点较高,改质的效果不理想,或者使其中的交联剂或催化剂挥发,使改质效果变差,成本消耗较高。
上述将混合物升温至120~200℃的过程中,为了避免升温过程对混合物中各物质性能造成意想不到的损坏,优选缓慢升温的方式将混合物加热至反应温度,进一步优选以1~10℃/min的速度将混合物升温至120~200℃。控制升温速度在上述范围内,使得混合物中的各种物质不会因为温度急剧升高发生焦化或其他副反应,而降低改质沥青的产率和性能。
进一步地,本发明一种实施例中优选在120~200℃的温度条件下进行交联聚合0.5~36h,120~200℃的温度条件使得交联聚合速度适中且反应均匀,交联聚合反应持续0.5~36h可以使原料中的煤直接液化高温沥青的软化点降低到所需的软化点,而交联聚合反应时间短于0.5h时,会存在煤直接液化高温沥青改质不彻底的可能,但交联聚合反应时间大于36h时,会发生过度聚合而影响改质沥青的性能。
现有技术中的煤直接液化高温沥青主要来源于煤液化残渣,且以煤液化残渣为原料制取煤直接液化高温沥青的工艺有很多,本申请为了得到具有上述特点的煤直接液化高温沥青,优选上述步骤S1包括:将煤直接液化残渣与萃取剂混合,形成固液混合物;将上述固液混合物依次进行萃取、固液分离得到萃取液和萃余物;将上述萃取液进行减压蒸馏得到煤直接液化高温沥青。上述制备煤直接液化高温沥青的过程中所用的萃取溶剂在减压蒸馏过程中与煤直接液化高温沥青分离,进而可以返回该制备煤直接液化高温沥青的过程中重复利用,节约了制备煤直接液化高温沥青的成本。
在本发明另一种典型的实施方式中,还提供了一种由上述方法制备的改质沥青,由本发明的制备方法可以制备出软化点在75~120℃,β树脂含量为16~35wt%,灰分含量≤0.5wt%的改质沥青。β树脂含量的提高使得这种改质沥青粘结性能好,可用作市场所需的中高温粘结剂沥青和浸渍沥青。
在本发明又一种优选的实施例中,由上述方法制备的改质沥青的软化点在90~120℃,β树脂含量为16~29wt%,灰分含量≤0.43wt%,这种软化点低、β树脂含量高的改质沥青的粘结性能更好,在高温粘结剂沥青和浸渍沥青中应用时能够取得更好的应用效果。
下面将结合具体实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例中所采用高温沥青均为自制的高温沥青,当然本领域技术人员也可以从其他厂家购买高温沥青,只要所使用的高温沥青满足软化点为115~160℃、β树脂含量为5~15wt%、灰分含量≤0.5wt%的条件均可用于本发明。
实施例1
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤直接液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为0.2mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与蒽油、三聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在氮气气氛保护下,以1℃/min的升温速度升温至120℃,恒温搅拌0.5h,停止加热,得到实施例1的改质沥青。
实施例2
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为2mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与催化裂化油浆、多聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氩气气氛保护下,以10℃/min的升温速度升温至200℃,恒温搅拌7h,停止加热,得到实施例2的改质沥青。
实施例3
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为1mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与减压渣油、三聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氮气气氛保护下,以5℃/min的升温速度升温至140℃,恒温搅拌36h,停止加热,得到实施例3的改质沥青。
实施例4
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为5mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与液化重油、苯甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氩气气氛保护下,以2℃/min的升温速度升温至150℃,恒温搅拌20h,停止加热,得到实施例4的改质沥青。
实施例5
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为3mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与蒽油和减压渣油、苯甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氩气气氛保护下,以2℃/min的升温速度升温至150℃,恒温搅拌20h,停止加热,得到实施例5的改质沥青。
实施例6
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为1mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与减压渣油、三聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氮气气氛保护下,以5℃/min的升温速度升温至140℃,恒温搅拌36h,停止加热,得到实施例6的改质沥青。
实施例7
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为2mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与液化重油、三聚甲醛和苯甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氩气气氛保护下,以2℃/min的升温速度升温至150℃,恒温搅拌20h,停止加热,得到实施例7的改质沥青。
实施例8
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
将50g煤液化高温沥青与25g减压渣油一起加入至搅拌釜中,在通入的氮气气氛保护下,以5℃/min的升温速度升温至150℃,恒温搅拌30min,然后降温至100℃,加入1.5g对苯二甲醇,在100℃恒温搅拌60min后,再缓慢分批加入2.5g浓硫酸(浓度为98wt%)进行交联热聚合,当反应物料出现缠绑现象而无法被搅动时,停止加热,得到实施例8的改质沥青。
对比例1
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤直接液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为0.5mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与蒽油、三聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在氮气气氛保护下,以1℃/min的升温速度升温至80℃,恒温搅拌0.5h,停止加热,得到对比例1的改质沥青。
对比例2
按照附图1所示的利用煤直接液化残渣制备改质沥青的流程示意图,首先煤直接液化残渣与萃取剂混合形成固液混合物,之后将该固液混合物依次进行萃取、固液分离、减压蒸馏得到煤液化高温沥青,该高温沥青的关键参数见表1。
然后将上述煤液化高温沥青粉碎成粒径为2mm的粉碎沥青后按照表1中的配比与催化裂化油浆、多聚甲醛、对甲基苯磺酸一起加入至搅拌釜中,在通入的氩气气氛保护下,以10℃/min的升温速度升温至300℃,恒温搅拌7h,停止加热,得到对比例2的改质沥青。
对上述实施例1~8和对比例1~2制得的改质沥青的软化点采用标准ASTMD3461-83进行测定,灰分含量采用标准GB/T212测定,甲苯不溶物(QI)采用标准GB/T2293-1997测试、喹啉不溶物(TI)采用标准GB/T2292-1997测试,β树脂含量是甲苯不溶物含量减去喹啉不溶物含量所得的差值。测试结果见表2。
表1
表2
软化点/℃ | β树脂含量/wt% | TI/wt% | 灰分含量/wt% | |
实施例1 | 93 | 16 | 18 | 0.33 |
实施例2 | 106 | 24 | 26 | 0.08 |
实施例3 | 110 | 29 | 31 | 0.43 |
实施例4 | 108 | 27 | 29 | 0.19 |
实施例5 | 112 | 28 | 30 | 0.18 |
实施例6 | 117 | 30 | 32 | 0.21 |
实施例7 | 95 | 23 | 25 | 0.20 |
实施例8 | 97 | 24.0 | 26 | 0.42 |
对比例1 | 85 | 13 | 15 | 0.35 |
对比例2 | 122 | 15 | 17 | 1.00 |
由上表2可见,上述实施例1~8利用本发明提供的改质沥青的方法的能够制备出软化点相对比较低,而β树脂含量大大提高的改质沥青,尤其在β树脂含量方面,远远高于对比例1和对比例2中得到的改质沥青的β树脂含量。因为对比例1中交联聚合温度采用80℃,不能使原料中的高温沥青完全熔融,同样对比例2中交联聚合温度大于200℃时,交联剂和催化剂容易挥发,因此,对比例1和对比例2因聚合温度不当而使各原料的利用率降低,从而得到的改质沥青的性能比较差。此外,本发明制备工艺路线简单、反应条件温和,得到的改性沥青的粘结性能比较好,可以用作中高温粘结剂沥青和浸渍沥青,适于工业化生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种改质沥青的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
S1,将煤直接液化高温沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到混合物,所述煤直接液化高温沥青的软化点为115~160℃,β树脂含量为5~15wt%,灰分含量≤0.5wt%;以及
S2,将所述混合物在120~200℃进行交联聚合得到所述改质沥青;
其中,所述交联剂选自三聚甲醛、多聚甲醛和苯甲醛中的一种或几种,所述催化剂为对甲基苯磺酸。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述交联剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的1~50wt%。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述交联剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的15~35wt%。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的1~50wt%。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述催化剂的用量为所述煤直接液化高温沥青的15~35wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述重质油为初馏点大于260℃的重质油。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述重质油包括蒽油、减压渣油、液化重油、催化裂化油浆中的一种或几种。
8.根据权利要求1或6所述的制备方法,其特征在于,所述重质油的用量为所述煤直接液化高温沥青的5~100wt%。
9.根据权利要求1或6所述的制备方法,其特征在于,所述重质油的用量为所述煤直接液化高温沥青的40~70wt%。
10.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
步骤S11,将所述煤直接液化高温沥青进行粉碎,得到粉碎沥青;
步骤S12,将所述粉碎沥青与重质油、交联剂、催化剂混合,得到所述混合物。
11.根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述粉碎沥青的粒径为0.2~5mm。
12.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
将所述混合物以1~10℃/min的升温速率升温至120~200℃后,使所述混合物中的所述煤直接液化高温沥青与所述重质油进行交联聚合反应得到所述改质沥青。
13.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1和S2在惰性气体或氮气气氛中进行,所述交联聚合反应持续0.5~36h。
14.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括煤直接液化高温沥青的制备过程,所述制备过程包括:
将煤直接液化残渣与萃取剂混合,形成固液混合物;
将所述固液混合物依次进行萃取、固液分离得到萃取液和萃余物;
将所述萃取液进行减压蒸馏得到所述煤直接液化高温沥青。
15.一种改质沥青,其特征在于,所述改质沥青采用权利要求1至14中任一项所述的制备方法制备而成。
16.根据权利要求15所述的改质沥青,所述改质沥青的软化点在90~120℃,β树脂含量为16~29wt%,灰分含量≤0.43wt%。
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