CN107778887A - 一种改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青及其制备方法。本发明的改性沥青按重量份计包括以下原料组分：催化油浆100份，渣油60～100份，增延剂3～10份，氧化剂0.1～1份，化学改性剂3～10份，所述化学改性剂为五氧化二磷的甲磺酸溶液。本发明可直接将催化油浆作为沥青的生产原料，催化油浆不需要经过常减压蒸馏或溶剂脱沥青等工艺过程，经调合改性处理后制得道路改性沥青，从而大大简化了生产工艺，降低了生产成本。

Description

一种改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种改性沥青及其制备方法，特别涉及一种道路用改性沥青及其制备方法。
背景技术
催化裂化(FCC)是最重要、最有效的重质油轻质化的过程之一，油料的变重使得FCC油浆(下称“油浆”)中积累的稠环芳烃和胶质越来越多，若将其循环回炼，会出现生焦、污染催化剂的隐患，炼油厂一般采取减少油浆回炼比和外甩部分油浆的措施。外甩的油浆大多作为廉价重质燃料油处理，造成极大的资源浪费，而且还因燃烧过程中使炉嘴结焦存在安全隐患。因此，合理有效利用油浆，生产高附加值产品具有重大意义。
催化裂化油浆利用与道路沥青生产的结合是目前研究最多的油浆利用技术方案之一。催化裂化油浆贫蜡富含芳烃，是改善沥青质量的有效组分。但由于油浆的缩合程度低，通常作为一种软组分与其他高软化点组分(如溶剂脱沥青的脱油沥青)调合生产高等级道路沥青。
例如，CN103554926A公开了一种低标号高等级道路沥青及其制备方法，其中需要将催化油浆和渣油混合之后先进行减压蒸馏，然后才能和其他组分调和生产道路沥青。
CN1302841A公开了一种催化油浆的处理方法，其中催化油浆需要经过减压蒸馏，得到的重组分再经过溶剂脱沥青或氧化工艺才能生产出合格的道路沥青。
CN101045872A公开了一种高等级道路沥青的生产方法，其中也需要对催化油浆进行前期处理（如减压蒸馏、溶剂脱沥青等）才能生产出合格的道路沥青。
但是，油浆中轻组分含量高，直接调合所得沥青的针入度和软化点等指标对调合比例的影响过于敏感，不利于实际操作；而且油浆中小于400℃的馏分主要含有饱和分及四环以下的芳烃，作为沥青调合组分会导致沥青蜡含量上升，延度及老化后质量变化不合格。因此，在将催化油浆作为原料制备沥青时，均需要对催化油浆进行前期处理才能生产出合格的道路沥青，从而导致整体生产工艺过程复杂，成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性沥青及其制备方法，可直接将催化油浆作为沥青的生产原料，不进行前期处理，从而大大简化了生产工艺，降低了生产成本，避免了催化油浆需要进行前期处理才能生产出合格的道路沥青，致使整体生产工艺过程复杂的问题。
本发明提供了一种改性沥青，按重量份计包括以下原料组分：
催化油浆100份，
渣油60～100份，
增延剂3～10份，
氧化剂0.1～1份，
化学改性剂3～10份，
所述化学改性剂为五氧化二磷的甲磺酸溶液。
所述五氧化二磷的甲磺酸溶液浓度(即在五氧化二磷的甲磺酸溶液中，五氧化二磷的浓度)为2wt%～15wt%，优选为7wt%～12wt%。
所述氧化剂可以优选为过氧化氢、过氧化二丙苯和过氧化二异丙苯中一种或几种。
所述增延剂为天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种。
所述催化油浆为催化裂化油浆。
所述催化油浆中的饱和分的含量为15wt%～25wt%，芳香分的含量为 50wt%～70wt%，胶质的含量为7wt%～22wt%，沥青质的含量为4wt%～10wt%。
所述渣油可以为常压渣油和/或减压渣油。
所述渣油中的饱和分的含量为10wt%～25wt%，芳香分的含量为39wt%～50wt%，胶质的含量为23wt%～36wt%，沥青质的含量为3wt%～11wt%。
本发明改性沥青中，根据应用要求还可以加入其它添加剂，如抗老化剂、稳定剂、抗剥落剂等添加剂。
本发明还提供了一种如上述的改性沥青的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将增延剂加入到150℃～180℃催化油浆中，优选为加入到160℃～170℃催化油浆中，高速剪切0.5～1.0小时；
（2）在高速剪切完成后加入渣油、氧化剂和化学改性剂，在140℃～170℃下低速搅拌0.5～1.0小时，即制得改性沥青。
所述高速剪切的转速为3000～4000r/min，所述高速剪切采用的设备为剪切机或胶体磨，所述低速搅拌的转速为1200r/min以下，优选为400～800r/min。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
（1）本发明的改性沥青，可直接将催化油浆作为沥青的生产原料，催化油浆不需要经过常减压蒸馏或溶剂脱沥青等工艺过程，经调合改性处理后便制得道路改性沥青，从而大大简化了生产工艺，降低了生产成本。
（2）本发明在改性沥青制备过程中，在化学改性剂和氧化剂的作用下，油浆和渣油发生轻度氧化，生成新的羟基、羧基、羰基等含氧基团，从而有利于催化油浆和渣油中的稠环芳烃在化学改性剂的催化作用下发生环化缩合反应，分子内发生酰基化反应和聚合反应等，从而不但使油浆中的部分饱和分和芳香分转化为胶质或沥青质，催化油浆和渣油粘度增加，硬度提高，软化点提高，针入度下降，而且同时不饱和组分和带有相关官能团的组分生成大分子，进一步提高沥青的高温稳定性及改善沥青的感温性能，阻碍增延剂与沥青之间的离析，使聚合物改性沥青的热储存稳定性得到改善。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明的技术特点，但这些实施例不能限制本发明，涉及的wt%为质量分数。
实施例1
（1）将丁苯橡胶（SBR）加入到170℃催化油浆（长岭石化催化裂化油浆）中，高速剪切（3000r/min）0.5小时；
（2）加入减压渣油（25℃针入度为75 1/10mm）、浓度为7.5wt%五氧化二磷的甲磺酸溶液和过氧化二异丙苯，在150℃条件下，低速搅拌（500r/min）1.0小时，即制得改性沥青。原料和产物的组成见表1-3，原料配比及产物性质见表4。
实施例2
（1）将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS，YH-791）加入到160℃催化油浆（长岭石化催化裂化油浆）中，高速剪切（3000r/min）0.6小时；
（2）加入减压渣油（25℃针入度为68 1/10mm）、浓度为9.5wt%五氧化二磷的甲磺酸溶液和过氧化二丙苯，在140℃条件下，低速搅拌（500r/min）1.0小时，即制得改性沥青。原料和产物的组成见表1-3、原料配比及产物性质见表4。
实施例3
（1）将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS，YH-791）加入到165℃催化油浆（长岭石化催化裂化油浆）中，高速剪切（3000r/min）0.6小时；
（2）加入减压渣油（25℃针入度为72 1/10mm）、浓度为11wt%五氧化二磷的甲磺酸溶液和过氧化氢，在150℃条件下，低速搅拌（500r/min）1.0小时，即制得改性沥青。原料和产物的组成见表1-3、原料配比及产物性质见表4。
对比例1
（1）将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS，YH-791）加入到165℃催化油浆（长岭石化催化裂化油浆）中，高速剪切（3000r/min）0.6小时；
（2）加入减压渣油（25℃针入度为72 1/10mm），在150℃条件下，低速搅拌（500r/min）1.0小时，即制得改性沥青。原料和产物的组成见表1-3、原料配比及产物性质见表4。
对比例2
（1）将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS，YH-791）加入到165℃催化油浆（长岭石化催化裂化油浆）中，高速剪切（3000r/min）0.6小时；
（2）加入减压渣油（25℃针入度为72 1/10mm）和多聚磷酸，在150℃条件下，低速搅拌（500r/min）1.0小时，即制得改性沥青。原料和产物的组成见表1-3、原料配比及产物性质见表4。
在本发明中，饱和分、芳香分、胶质和沥青质的含量采用四组分法测定。
表1 减压渣油的组成
饱和分，wt% 芳香分，wt% 胶质，wt% 沥青质，wt%
实施例1 14.85 43.36 35.75 3.38
实施例2 15.96 44.85 31.02 4.96
实施例3 13.07 46.26 31.76 5.40
对比例1 13.07 46.26 31.76 5.40
对比例2 13.07 46.26 31.76 5.40
表2 催化油浆的组成
饱和分，wt% 芳香分，wt% 胶质，wt% 沥青质，wt%
实施例1 18.74 62.71 12.91 4.98
实施例2 25.09 50.55 18.48 6.61
实施例3 23.07 63.58 7.83 5.47
对比例1 23.07 63.58 7.83 5.47
对比例2 23.07 63.58 7.83 5.47
表3 产物的组成
饱和分，wt% 芳香分，wt% 胶质，wt% 沥青质，wt%
实施例1 13.77 26.80 48.14 10.17
实施例2 12.60 32.70 41.72 12.12
实施例3 11.40 37.40 38.70 12.40
对比例1 19.32 53.79 19.12 7.77
对比例2 21.15 52.33 18.78 7.74
表4 改性沥青原料的配比及性质
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
原料配比
增延剂，重量份 4 4 4 4 4
化学改性剂，重量份 2.3 4.4 5.5 - -
多聚磷酸，重量份 - - - - 5.5
氧化剂，重量份 0.7 0.6 0.5 - -
催化油浆，重量份 100 100 100 100 100
渣油，重量份 65 65 65 65 65
改性沥青性质
针入度(25℃)，1/10mm 63 70 78 112 101
软化点，℃ 59.6 58.2 57.0 39.1 43.2
延度（5℃），cm 87 90 91 20 32
离析（163℃，48h），软化点差，℃ 1.6 1.2 0.9 8.0 6.0
蜡含量，wt% 1.2 1.1 0.7 4.7 3.2
TFOT后
质量变化，％ 0.5 0.4 0.6 1.4 1.2
残留针入度(25℃)比，％ 75 80 81 50 55
残留延度5℃，cm 65 74 71 10 21
从表4可以看出，采用本发明方法制备的改性沥青具有良好的储存稳定性，有优异的高温抗流动性能和低温使用性能及抗老化性，能够满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求。

Claims (10)

1.一种改性沥青，其特征在于，按重量份计包括以下原料组分：
催化油浆100份，
渣油60～100份，
增延剂3～10份，
氧化剂0.1～1份，
化学改性剂3～10份，
所述化学改性剂为五氧化二磷的甲磺酸溶液。
2.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述五氧化二磷的甲磺酸溶液浓度为2wt%～15wt%，优选为7wt%～12wt%。
3.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于：所述氧化剂为过氧化氢、过氧化二丙苯和过氧化二异丙苯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的改性沥青，其特征在于：所述增延剂为天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和聚苯乙烯-聚乙烯-聚丁烯-聚苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述催化油浆为催化裂化油浆。
6.根据权利要求1或5所述的改性沥青，其特征在于：所述催化油浆中的饱和分的含量为15wt%～25wt%，芳香分的含量为50wt%～70wt%，胶质的含量为7wt%～22wt%，沥青质的含量为4wt%～10wt%。
7.根据权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述渣油为常压渣油和/或减压渣油。
8.根据权利要求1或7所述的改性沥青，其特征在于：所述渣油中的饱和分的含量为10wt%～25wt%，芳香分的含量为39wt%～50wt%，胶质的含量为23wt%～36wt%，沥青质的含量为3wt%～11wt%。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述的改性沥青的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）将增延剂加入到150℃～180℃催化油浆中，优选为加入到160℃～170℃催化油浆中，高速剪切0.5～1.0小时；
（2）在高速剪切完成后加入渣油、氧化剂和化学改性剂，在140℃～170℃下低速搅拌0.5～1.0小时，即制得改性沥青。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述高速剪切的转速为3000～4000r/min，所述高速剪切采用的设备为剪切机或胶体磨，所述低速搅拌的转速为1200r/min以下，优选为400～800r/min。
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