CN103805221A

CN103805221A - 一种高软化点沥青的生产方法

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Publication number: CN103805221A
Application number: CN201210439803.8A
Authority: CN
Inventors: 傅丽; 姚汉荣; 郭皎河; 张建峰; 刘树华
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2012-11-07
Filing date: 2012-11-07
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2032-11-07
Also published as: CN103805221B

Abstract

本发明公开了一种高软化点沥青的生产方法，其特征在于包括如下内容：沥青原料A与含氧气体混合，混合含氧气体的沥青原料A进入氧化反应器，与熔融状态的沥青原料B进行充分接触并共同反应，然后通入含氧气体进行氧化反应，得到高软化点沥青，其中沥青原料A是煤沥青，沥青原料B是石油沥青。本发明方法工艺简单、操作方便、反应效率高以及能耗低，所得产品的高温性能优良。

Description

一种高软化点沥青的生产方法

技术领域

本发明涉及一种高软化点沥青的生产方法，具体地说涉及一种采用氧化工艺提高沥青高温稳定性的高软化点沥青生产方法。

背景技术

高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。如作为建筑房屋的屋顶罩面之用，即使在炎热的夏季也不会软化或流淌。还可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降滤失量的作用。此外，还可以用作高分子材料的改性添加剂等。

高软化点沥青生产工艺主要采用溶剂脱沥青工艺或氧化工艺。按照现有的溶剂脱沥青工艺，欲得到高软化点沥青，需要采用更重的溶剂。为脱除沥青相中的溶剂，需要加热到更高的温度，因此极易造成加热炉结焦等问题，而且能耗很大。另外，即使在较高的温度下高软化点沥青的粘度仍然很大，生产出料也比较困难，因此目前的溶剂脱沥青工艺并不十分适宜生产高软化点沥青。

氧化沥青工艺是指以软化点低，针入度大及温度敏感性高的减压渣油、溶脱沥青或它们的混合物为原料，在氧化塔中在一定的温度条件下通入空气进行反应，使其组成发生变化，软化点升高，针入度和温度敏感性下降，以达到沥青产品规格和使用性能要求。与溶剂脱沥青工艺相比，氧化工艺具有投资少，工艺简单，易操作等优点，不失为生产高软化点沥青较理想的工艺手段。

然而，在传统的氧化沥青工艺操作中，压缩空气是由一个带有很细喷嘴的空气分布环导入到原料中的，这将导致在空气分布环附近反应过度而造成结焦的不良后果。不仅造成了氧化反应效率低，而且反应也很不均匀。实际上，反应仅在氧化塔底部发生。

为了解决沥青氧化过程中存在的上述问题，奥地利颇能公司公开了一种BITUROX工艺，它是在氧化塔中增加了三级搅拌装置。在气泡上升变大的过程中，将其搅碎，重新形成小气泡分散到原料中，从而提高了氧化效率。这种方法不仅增加了机械设备的复杂性，增大了能耗，也给设备检修带来一定的困难。

CN1415699A公开了一种氧化沥青的生产方法，首先采用静态混合器将空气和沥青混合，使空气以微小的气泡分散到沥青原料中，然后进入氧化装置进行氧化反应。在生产普通道路沥青和建筑沥青时，该方法在一定程度上能够提高氧化效率。但是对于生产高软化点沥青，此种工艺存在着明显的不足。由于在静态混合器中原料与空气的混合温度为氧化温度，而生产高软化点沥青要在较高的温度下进行。在这种温度条件下进行混合，只能有很少量的气泡分散到原料中，因此对提高氧化效率的程度将十分有限。随着反应时间的延长和反应温度的升高，结焦现象仍不可避免。

为了在较低的反应温度和较短的反应时间内，得到软化点高的沥青，通常采用催化氧化的方法，即在反应中加入一定量的催化剂，来提高反应速度。CN102464989A公开了一种采用预混式催化氧化生产高软化点沥青的方法。该方法提高了氧化效率，降低了氧化时间和温度，但是需要加入一定量的催化剂。不仅增加了成本，而且所采用的催化剂为酸性物质，长时间生产可造成设备的腐蚀，缩短生产周期等问题。

发明内容

针对现有技术在生产高软化点沥青过程中存在的反应时间长，反应效率低，工艺复杂等问题，本发明提供一种高软化点沥青的生产方法。本发明工艺简单、操作方便、反应效率高以及能耗低，所得产品的高温性能优良。

本发明高软化点沥青的生产方法，包括如下内容：沥青原料A与含氧气体混合，混合含氧气体的沥青原料A进入氧化反应器，与熔融状态的沥青原料B进行充分接触并共同反应，然后通入含氧气体进行氧化反应，得到高软化点沥青，其中沥青原料A是煤沥青，沥青原料B是石油沥青。

本发明方法中，沥青原料A为经中温或高温蒸馏后的煤沥青，软化点为40～90℃，残炭在25wt%以上，占沥青原料总量的10wt%～50wt%。

本发明方法中，所述的含氧气体为空气、富氧空气或氧气。

本发明方法中，沥青原料A与含氧气体在预混罐中混合，预混罐为出口带有节流阀的密闭容器。

本发明方法中，混合温度为80～180℃，混合压力为0.1~0.5MPa，混合时间为1~60分钟。

本发明方法中，混合含氧气体的沥青原料A进入氧化反应器的方式为喷射方式。

本发明方法中，所述的喷射过程为通过打开预混罐出口处的节流阀，使富含气体的原料A喷射到氧化反应器中。

本发明方法中，沥青原料B为石油沥青，包括减压渣油、直馏沥青、溶剂脱沥青工艺得到的脱油沥青、调和沥青等中的一种或几种的混合物。沥青原料B的25℃针入度为20～200 1/10mm，软化点为30～75℃，占原料沥青总量的50wt%～90wt%。

本发明方法中，所述的氧化反应器为间歇式氧化釜或连续式氧化塔。

本发明方法中，氧化反应条件为：气体流量为0.05～0.5m³×kg^-1×h^-1，氧化温度为200～320℃，优选为250~300℃，氧化时间为3～10小时。

本发明方法制备的高软化点沥青产品的软化点在120℃以上，优选在150℃以上。

本发明方法中，首先在预混罐中将煤沥青原料与适量氧化气体在相对氧化温度较低的条件下进行预混合反应，使空气以微小的气泡分散在沥青原料中，大大增加了反应的表面积，增大了反应速度，提高了氧气的利用率。所以选用煤沥青作为原料的一部分，是因为一方面煤沥青在加热到一定温度后，粘度会变得较小，有利于形成喷射流体，与反应器中的原料进行充分接触，这种流体富含更多的氧，会使氧化反应更易发生和进行。另一方面，煤沥青是煤焦油经过中温或高温蒸馏后所得到的残留物，主要由多环芳烃及其衍生物以及杂环化合物组成。与石油类渣油或沥青相比，具有更高的氧化反应活性和反应自放热能力。因此在整个反应过程中，只需提供较少的热能，在较短的反应时间内就可以有效提高产品软化点，无需加入催化剂等其它添加剂，大大降低了生产成本。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明进行进一步说明，但并不因此而限制本发明，其中的百分含量为质量百分含量。软化点的测试方法根据GB/T4507方法进行。高温粘度根据SH/T 0739-2003方法进行。

实施例1

将80wt%的25℃针入度为61 1/10mm，软化点为46.3℃的减压渣油，置于氧化釜中加热至140℃熔融态。在预混罐中加入20wt%的软化点为65.4℃的煤沥青加热到160℃，通入空气并保持罐内压力为0.12MPa，时间20分钟。打开节流阀，将煤沥青液体逐渐喷入到氧化釜中，待完全喷入后，调整空气流量为0.2m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

对比例1

将80wt%的25℃针入度为61 1/10mm，软化点为46.3℃的减压渣油和20wt%的软化点为65.4℃的煤沥青置于氧化釜中加热至140℃熔融态。向氧化釜中通入空气，调整空气流量为0.2m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

实施例2

将70wt%的25℃针入度为82 1/10mm，软化点为45.7℃的减压渣油置于氧化釜中加热至130℃熔融态。在预混罐中加入30wt%的软化点为81.3℃的煤沥青加热到160℃，通入空气并保持罐内压力为0.28MPa，时间35分钟。打开预混罐的节流阀，将煤沥青液体逐渐喷入到氧化釜中，待完全喷入后，调整空气流量为0.28m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

对比例2

将25℃针入度为82 1/10mm，软化点为45.7℃的减压渣油，置于氧化釜中加热至130℃熔融态。通入空气并调整空气流量为0.28m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

实施例3

将65wt%的25℃针入度为43 1/10mm，软化点为48.5℃的减压渣油，置于氧化釜中加热至150℃熔融态。在预混罐中加入35wt%的软化点为56.2℃的煤沥青加热到160℃，通入空气并保持罐内压力为0.25MPa，时间50分钟。打开预混罐的节流阀，将煤沥青液体逐渐喷入到氧化釜中，待完全喷入后，调整空气流量为0.22 m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

对比例3

将25℃针入度为43 1/10mm，软化点为48.5℃的减压渣油加热至150℃熔融态。其中65wt%的减压渣油置于氧化釜中。35wt%的减压渣油置于预混罐中，通入空气并保持罐内压力为0.25MPa，时间40分钟。打开预混罐的节流阀，将减压渣油液体逐渐喷入到氧化釜中，待完全喷入后，调整空气流量为0.22 m³×kg^-1×h^-1，进行吹气氧化，氧化条件及产品性质见表1。

表1 沥青氧化条件及产品性质。

实施例/对比例	实施例1	对比例1	实施例2	对比例2	实施例3	对比例3
							氧化温度，℃	260-290	260-290	260-295	260-295	270-300	270-300
氧化时间，min	420	420	500	500	480	480
							风量，m³×kg^-1×h^-1	0.2	0.2	0.28	0.28	0.22	0.22
加热功率，kw	1.5	2.0	1.3	3.0	1.5	3.0
							软化点，℃	147.9	139.6	165.4	117.6	168.4	127.5
粘度，Pa.s
							200℃	16.2	7.14	48.6	2.74	63.7	5.78
220℃	3.64	1.77	8.65	0.93	12.23	2.26
							240℃	1.17	0.62	2.29	0.40	2.84	1.08
260℃	0.48	0.26	0.77	0.19	1.01	0.50

从上表中可以看出，本发明工艺氧化效率高，氧化时间短以及能耗低，所得产品的高温性能优良。

Claims

1.一种高软化点沥青的生产方法，其特征在于包括如下内容：沥青原料A与含氧气体混合，混合含氧气体的沥青原料A进入氧化反应器，与熔融状态的沥青原料B进行充分接触并共同反应，然后通入含氧气体进行氧化反应，得到高软化点沥青，其中沥青原料A是煤沥青，沥青原料B是石油沥青。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沥青原料A为经中温或高温蒸馏后的煤沥青，软化点为40～90℃，残炭在25wt%以上，占沥青原料总量的10wt%～50wt%。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的含氧气体为空气、富氧空气或氧气。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沥青原料A与含氧气体在预混罐中混合，预混罐为出口带有节流阀的密闭容器。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沥青原料A与含氧气体混合的温度为80～180℃，混合压力为0.1~0.5MPa，混合时间为1~60分钟。

6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：混合含氧气体的沥青原料A进入氧化反应器的方式为喷射方式。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的喷射过程为通过打开预混罐出口处的节流阀，使富含气体的沥青原料A喷射到氧化反应器中。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沥青原料B为减压渣油、直馏沥青、溶剂脱沥青工艺得到的脱油沥青、调和沥青中的一种或几种的混合物。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沥青原料B的25℃针入度为20～200 1/10mm，软化点为30～75℃，占原料沥青总量的50wt%～90wt%。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的氧化反应器为间歇式氧化釜或连续式氧化塔。

11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：氧化反应条件为：气体流量为0.05～0.5m³×kg^-1×h^-1，氧化温度为200～320℃，氧化时间为3～10小时。

12.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：高软化点沥青产品的软化点在120℃以上。

13.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：高软化点沥青产品的软化点在150℃以上。