CN111051474A - 一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种替代方式，以更节省成本的方式和环境友好的条件有效地使沥青从天然沥青中破乳。本发明公开了一种用于从天然沥青中使沥青破乳的破乳剂，其中所述破乳剂含有至少一种有机化合物和至少一种溶剂。在本发明的一种实施方式中，溶剂是硅酸盐，而有机化合物是溶剂石脑油。

Description

一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂
发明技术领域
本发明涉及反乳化作用领域，更具体地，涉及一种破乳剂和使用该破乳剂使沥青(bitumen)从天然沥青(natural asphalt)中破乳的方法。
发明背景
沥青是天然沥青中的一种重要物质，通常用于铺路。它是一种分散在天然沥青中的油基物质，天然沥青由小石头、沙子、填料和沥青的混合物组成。然而，从天然沥青中提取沥青一直是一项艰巨而具有挑战性的任务。
过去已经使用多种方法从天然沥青中提取沥青，并在这一领域进行了大量的研究，以在更安全和更可靠的条件下，使用最低的成本投入，最大限度地回收沥青，以及尽量减少污染物对环境的排放和流出。
由于沥青是一种油基物质，在本领域以工业规模利用水回收沥青已得到长期的实践。该方法包括将天然沥青与水混合，并从形成的水相中分离天然沥青中的石头、沙子和填料。然而，使用水进行提取的缺点之一是需要大量的工艺用水。另一个缺点是确保从水相中适当和有效地移除沥青的问题。
从天然沥青中提取沥青的另一种方法是使用非水液体，例如溶剂。类似于用水，溶剂也与天然沥青混合，最终将沥青分离成液相。尽管该方法解决了使用大量水的缺点，但是使用溶剂会产生新的缺点。溶剂，尤其是有机溶剂，相对于水尤其昂贵。此外，需要提供一种装置，以在提取完成后回收溶剂，从而使溶剂可以回收利用并使溶剂的损失和消耗最小化。提供上述手段还将加剧费用的产生。
US 3914132A描述了通过将沉积物溶解在由芳烃和胺组成的溶剂中来从表面去除有机沉积物，特别是那些包含沥青质化合物(asphaltenic compounds)的沉积物。US4108681A描述了一种使用液体芳族溶剂和可溶于液体芳族溶剂的添加剂来溶解沥青材料(asphaltic material)的方法。
因此，本发明旨在提供一种替代方式，从而以更具成本效益的方式和环境友好的条件有效地使天然沥青中的沥青破乳。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂，其生产成本相对较低，因为该破乳剂是可回收的和可重复使用的。
本发明的另一个目的是提供一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂，由于水、废液以及破乳剂的再循环和再利用，不会对自然环境造成污染。
本发明的这些和其他目的通过使用一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂来实现，其中该破乳剂含有至少一种有机化合物和至少一种溶剂。在本发明的一个实施方式中，溶剂包括硅酸盐，有机化合物包括石脑油。更特别地，硅酸盐包括硅酸钠和偏硅酸钠中的任意一种或它们的组合，而石脑油是溶剂石脑油，并且包括1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯和1,3,5-三甲基苯中的任意一种或它们的组合。
在应用中，提供一定量的破乳剂并与破碎的天然沥青反应，这样沥青就可以从破碎的天然沥青中破乳。然后从反应的尾矿中分离并提取沥青。
具体实施方式
通过参考以下具体实施方式，本发明的上述以及其他特征和目的将变得更加明显和更好地理解。应当理解的是，下面公开的详细描述并不意在穷举或将本发明限制为所公开的精确形式，因为本发明可以采取各种替代形式。相反地，除非权利要求另有明确说明，具体实施方式涵盖了对本发明的所有相关修改和变更。
本发明公开了一种用于使沥青从天然沥青中破乳的破乳剂，其中，所述破乳剂含有至少一种有机化合物和至少一种溶剂。
在一种实施方式中，溶剂为硅酸盐，硅酸盐包括硅酸钠和偏硅酸钠中的任意一种或它们组合。偏硅酸钠可进一步包括无水偏硅酸钠或五水合偏硅酸钠。
硅酸盐的密度在1.0195至1.078g/cm3的范围内，并且在水中的浓度为4-8重量％。更具体地，如果硅酸盐含有硅酸钠，则硅酸盐的密度为1.02至1.06g/cm3，并且硅酸盐在水中的浓度为4至8重量％；如果硅酸盐含有无水偏硅酸钠，则密度为1.0332至1.078g/cm3，并且在水中的浓度为4至8重量％；如果硅酸盐含有五水偏硅酸钠，则密度为1.0195至1.0463，在水中的浓度为4至8重量％。如果使用两种或更多种类型的硅酸盐的组合，则可以相应地调节硅酸盐的密度。
另外，硅酸盐含有27.3重量％以上的二氧化硅、12.8重量％以上的氧化钠，以及0.94至2.5的摩尔比。溶剂还优选含有0.02重量％以下的Fe含量(ferum content)。溶剂中存在的不可溶物质应为0.2重量％以下。但是，应当注意，在不同的实施方式中，可以根据对溶剂的任何摩尔比变化来改变二氧化硅和氧化钠的重量％。
所述有机化合物包括溶剂石脑油，其为摩尔质量为120.2g/mol的无色易燃液体。溶剂石脑油含有具有9个碳芳族单体的C9芳烃，例如1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯和1,3,5-三甲基苯异构体中的任意一种或它们的组合。进一步的，含有2-乙基甲苯、3-乙基甲苯和4-乙基甲苯中的任意一种或它们的组合。
溶剂石脑油的密度为0.86至0.89g/cm3。此外，其沸点为152℃至178℃，闪点为42℃。
在应用中，将一定量的破乳剂在60℃至95℃的温度下添加到破碎的天然沥青中，并充分混合以形成均匀的混合物。然后将均匀混合物在增稠罐中搅拌，将粗沥青从均质混合物的尾矿中分离出来并进行提取。
添加到破碎的天然沥青中的破乳剂的量可以变化，因为它取决于破碎的天然沥青中存在的沥青、柴油和沙子的重量组成。这样，在使用破乳剂之前，首先要对天然沥青样品进行测量，以确定样品中存在的沥青、柴油和沙子的重量组成。使用由溶剂石脑油和硅酸盐组成的提取溶剂以及和提取器从样品中提取沥青和柴油。此后称重样品，样品在沥青和柴油提取前后的重量差是沥青和柴油在样品中的重量含量。
然后，将样品干燥以除去样品中的任何水。重新称重干燥后的样品，样品的重量是样品中的沙子的重量含量。
在利用破乳剂的更详细的例子中，将典型直径尺寸为50cm的天然沥青矿石在破碎机中破碎至具有3cm以下的直径，从而增加了与破乳剂反应的表面积。然后称量破碎的天然沥青的重量，并与样品的重量进行比较，然后根据样品中沥青、柴油和沙子的重量组成调整破碎的天然沥青中沥青、柴油和沙子的重量组成。
将破碎的天然沥青转移到预混合装置中，并与一定量的含有溶剂石脑油和硅酸盐的破乳剂进行预混合。特别地，溶剂石脑油的添加量取决于存在于破碎的天然沥青中的沥青和柴油的重量含量，并且其添加量为破碎的天然沥青的沥青和柴油的重量含量的0.5至1.5倍。类似地，添加到破碎的天然沥青中的硅酸盐的量取决于破碎的天然沥青中沙子的重量含量，并且其添加量为破碎的天然沥青中沙子的重量含量的1至3倍。
然后将破碎的天然沥青、溶剂石脑油和硅酸盐的预混合物在混合器中于60℃至95℃彻底混合，以产生均匀的混合物。均质混合物在增稠器中搅拌，从均质混合物的尾矿分离沥青，然后提取。
提取的粗沥青可以在脱盐器中进行精制处理，以从沥青中去除无机盐和杂质。精制的沥青适合用作铺路的混合材料，也可出售给精炼厂以进一步精制生产轻质级(lightfractional)产品。
在一个可选的实施方式中，可以将精制的沥青蒸馏以进一步精制。
如果优选，溶剂石脑油和硅酸盐可以有利地从均质混合物的尾矿中提取出来并再用作破乳剂，从而降低了成本并减少了浪费。
上述天然沥青对于本领域技术人员应该是已知的，包括天然存在的天然沥青或沥青材料(asphaltic material)、粗沥青(crude bitumen)等。
本文所描述的本发明除了具体描述的内容之外还可以进行变化、修改和/或添加，并且应当理解的是，本发明包括落入所附权利要求范围内的所有此类变化、修改和/或添加。

Claims (14)

1.一种破乳剂，含有至少一种有机化合物和至少一种溶剂；
其中，所述有机化合物包括溶剂石脑油并且所述溶剂包括硅酸盐，用于使沥青从天然沥青中破乳。
2.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐为硅酸钠和偏硅酸钠中的任意一种或者它们的组合。
3.根据权利要求2所述的破乳剂，其中，所述偏硅酸钠包括无水偏硅酸钠或五水合偏硅酸钠。
4.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐的密度为1.0195至1.078g/cm3。
5.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐在水中的浓度按重量计为4％至8％。
6.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐含有按重量计27.3％以上的二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐含有按重量计12.8％以上的氧化钠。
8.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐的摩尔比为0.94至2.5。
9.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐含有的Fe的含量按重量计为0.02％以下。
10.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述硅酸盐含有按重量计0.2％以下的不溶性材料。
11.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述溶剂石脑油含有1,2,3-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯和1,3,5-三甲基苯中的任意一种或它们的组合。
12.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述溶剂石脑油含有2-乙基甲苯、3-乙基甲苯和4-乙基甲苯中的任意一种或它们的组合。
13.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述溶剂石脑油的密度为0.86-0.89g/cm3。
14.根据权利要求1所述的破乳剂，其中，所述溶剂石脑油的摩尔质量为120.2g/mol。
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