CN112980485A - 一种利用丙烷制备沥青的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用丙烷制备沥青的方法，将针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油和针入度大于180/0.1mm的中间基减压渣油在熔融状态下按质量比1:3.5的比例混合后送入丙烷脱沥青装置进行丙烷脱沥青处理，从而分离出脱沥青油和脱油沥青，再将脱油沥青和针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油在流体状态下按质量比为35:1‑55:1的比例混合以形成脱油沥青混合物。该利用丙烷制备沥青的方法可有效分离脱沥青油和脱油沥青，并且改善脱油沥青的性能。

Description

一种利用丙烷制备沥青的方法
技术领域：
本发明涉及沥青技术领域，具体讲是一种利用丙烷制备沥青的方法。
背景技术：
沥青是石油蒸馏过程中最重的部分，由于这些油的来源和蒸馏过程不同，因此产生的沥青可能具有广泛的性质和特性。沥青的主要用途是沥青混合料，其中沥青与不同尺寸、形状和化学性质的矿物骨料混合。这些沥青混合料特别用于人行道、道路、高速公路、停车场或机场跑道和服务道路以及任何其他滚动表面的防水、施工或维护。
现有技术中，溶剂脱沥青处理工艺是润滑油和道路沥青生产原料来源的常用工艺手段，它是按同组分在溶剂中的溶解度大小对物料进行分离。常规的，丙烷脱沥青是指石油经蒸镏后所得的渣油，用丙烷为溶剂，经溶剂脱沥青工艺得到的沥青。利用丙烷在常压下呈液体，在一定温度下与渣油中的油质和蜡质有相当大的溶解度，而沥青质和树脂质几乎不溶，从而使油质和蜡质与沥青质和树脂质分离。溶液经冷却结晶，进一步精制可得石蜡和地蜡，溶剂回收。沥青质和树脂质通过氧化制得各种标号沥青。
但现有技术中，这种丙烷脱沥青不符合高标准的道路铺设或其他较高沥青用途的技术规范，如中国专利，公开号CN107523321A提供了一种低针入度石蜡基减压渣油的丙烷脱沥青方法，该方法对低针入度石蜡基减压渣油进行改性，使萃取处理中萃取塔不出现混相，有效地分离脱沥青油和脱油沥青，但无法改善脱油沥青的性能。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够改善沥青性能的利用丙烷制备沥青的方法，该方法可有效分离脱沥青油和脱油沥青，并且改善脱油沥青的性能。
本发明的技术解决方案是，提供一种利用丙烷制备沥青的方法，将针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油和针入度大于180/0.1mm的中间基减压渣油在熔融状态下按质量比1:3.5的比例混合后送入丙烷脱沥青装置进行丙烷脱沥青处理，从而分离出脱沥青油和脱油沥青，再将脱油沥青和针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油在流体状态下按质量比为35:1-55:1的比例混合以形成脱油沥青混合物，并在所述脱油沥青混合物中加入烷基芳族磺酸分散剂以改善沥青性能。需要说明的是，虽然加入一定量石蜡可对沥青及其混合物性能具有改善，但使用此类石蜡进行的沥青混合料的低温性能存在显著退化风险，石蜡的加入增加了沥青混合料的脆性，降低了沥青混合料的断裂能力，因此可改性处理来规避这种潜在风险。
作为优选，丙烷脱沥青处理过程中，石蜡基减压渣油和中间基减压渣油的混合物与丙烷的质量比为1:2-1:5，温度为45-90℃。
作为优选，所述脱油沥青混合物中还含有添加剂A，添加剂A包括焦磷酸盐和含有环氧丙烷重复单元的二价基团，环氧丙烷重复单元的二价基团通过单键或具有两个或三个碳原子的直链或支链与磷原子结合。
作为优选，每1000kg脱油沥青中含有添加剂A 0.5-5kg。
作为优选，所述脱油沥青混合物中还含有油添加剂，油添加剂可包含一种或多种植物油、坚果油或种子油，且所述油添加剂通过氢化或氧化改性。所述植物油、坚果油或种子油为本领域已知且通常可获得的任何品种，例如豆油、菜籽油、玉米油、花生油、葵花籽油、橄榄油、红花油、菜籽油或其混合物。
作为优选，所述油添加剂为大豆基植物油。
进一步的，将1000kg脱油沥青、25kg针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油、3kg烷基芳族磺酸分散剂、以及5kg大豆基植物油在高温高剪切搅拌机下混合在一起。当温度达到160-165℃时，缓慢添加1kg环氧乙烷和环氧丙烷共聚物和焦磷酸盐的混合物、并保持在176至185℃之间，同时以3500-4000rpm搅拌45-60min,然后将混合物冷却至150℃保持1-2h。
采用以上方案后与现有技术相比，本发明具有以下优点：石蜡基减压渣油与中间基减压渣油混合后，混合减压渣油的化学组成发生了质的改变，使得饱和烃含量明显降低，其凝固点也明显降低，粘度增大，从而改善了渣油在丙烷中的传质效果，更有利于萃取分离，可更好地分离出脱沥青油和脱油沥青，也不会引起管线堵塞，同时，脱油沥青和少量针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油混合物产生了一种适合用作沥青的新型分散体，并且，可以将诸如烷基取代的芳香磺酸之类的添加剂添加到其中以进一步改善沥青性能。另外，丙烷脱沥青产生的脱沥青油通常具有更高的质量，从而扩大了脱沥青油的使用范围；在油添加剂存在的前提下加热脱油沥青，以产生熔融油增强沥青材料，并且通过添加剂A进一步对沥青材料进行改性增效，这其中，针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油中石蜡的添加使用提高了沥青后道的沥青混合料的一些力学性能，如抗车辙性能，当然，如果配比不当，会超过沥青中允许的石蜡总含量。
具体实施方式：
下面就具体实施方式对本发明作进一步说明：
实施例一
一种利用丙烷制备沥青的方法，将针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油和针入度大于180/0.1mm的中间基减压渣油在熔融状态下按质量比1:3.5的比例混合后送入丙烷脱沥青装置进行丙烷脱沥青处理，从而分离出脱沥青油和脱油沥青，再将脱油沥青和针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油在流体状态下按质量比为50:1的比例混合以形成脱油沥青混合物，改沥青混合物形成为沥青的一种新型分散体，并在所述脱油沥青混合物中加入烷基芳族磺酸分散剂以改善沥青性能。
这其中，丙烷脱沥青处理过程中，石蜡基减压渣油和中间基减压渣油的混合物与丙烷的质量比为1:4，温度为60℃，并且，所述脱油沥青混合物中还含有添加剂A以及油添加剂，添加剂A包括焦磷酸盐和含有环氧丙烷重复单元的二价基团，环氧丙烷重复单元的二价基团通过单键或具有两个或三个碳原子的直链或支链与磷原子结合，本实施例中为环氧乙烷和环氧丙烷共聚物和焦磷酸盐的混合物，环氧乙烷和环氧丙烷共聚物和焦磷酸盐的质量比为2:1；油添加剂可包含一种或多种植物油、坚果油或种子油，且所述油添加剂通过氢化或氧化改性。所述植物油、坚果油或种子油为本领域已知且通常可获得的任何品种，例如豆油、菜籽油、玉米油、花生油、葵花籽油、橄榄油、红花油、菜籽油或其混合物。本实施例中为大豆基植物油。
具体的，作为改进的具体内容，将1000kg脱油沥青、25kg针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油、3kg烷基芳族磺酸分散剂、以及5kg大豆基植物油在高温高剪切搅拌机下混合在一起。当温度达到160℃时，缓慢添加1kg环氧乙烷和环氧丙烷共聚物和焦磷酸盐的混合物、并保持在180℃，同时以3800rpm搅拌60min,然后将混合物冷却至150℃保持1h。
本发明制备的沥青，其性能得到了较大改善，具体的，例如改进的冷粘合(长期和短期)、断裂伸长率、回复率、拉伸强度和/或保质期。伸长率是对材料延展性的测量，是通过轴向长度变化与材料原始长度之比来测量的。柔性材料比刚性材料具有更高的伸长率。延展性是材料在拉伸应力下的变形能力，是材料在拉伸或拉伸时在破坏或断裂前所能承受的最大应力。本发明公开的油沥青具有约7-23磅的拉伸强度，具有至少约15％的断裂伸长率。而且，具有约650到约80000cps的粘度，以及至少75℃的软化点。
本发明中所述的沥青可在添加骨料后应用于建造滚动表面，例如道路、停车场、桥梁、高速公路、高速公路、机场跑道或任何类似的滚动表面，以及任何需要沥青或沥青涂层的表面，例如路面、人行道，操场之类的。
本发明的石蜡基减压渣油与中间基减压渣油混合后，混合减压渣油的化学组成发生了质的改变，使得饱和烃含量明显降低，其凝固点也明显降低，粘度增大，从而改善了渣油在丙烷中的传质效果，更有利于萃取分离，可更好地分离出脱沥青油和脱油沥青，也不会引起管线堵塞，同时，脱油沥青和少量针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油混合物产生了一种适合用作沥青的新型分散体，并且，可以将诸如烷基取代的芳香磺酸之类的添加剂添加到其中以进一步改善沥青性能。另外，丙烷脱沥青产生的脱沥青油通常具有更高的质量，从而扩大了脱沥青油的使用范围；在油添加剂存在的前提下加热脱油沥青，以产生熔融油增强沥青材料，并且通过添加剂A进一步对沥青材料进行改性增效，这其中，针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油中石蜡的添加使用提高了沥青后道的沥青混合料的一些力学性能，如抗车辙性能，当然，如果配比不当，会超过沥青中允许的石蜡总含量。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。凡是利用本发明说明书所做的等效结构或等效流程变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：将针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油和针入度大于180/0.1mm的中间基减压渣油在熔融状态下按质量比1:3.5的比例混合后送入丙烷脱沥青装置进行丙烷脱沥青处理，从而分离出脱沥青油和脱油沥青，再将脱油沥青和针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油在流体状态下按质量比为35:1-55:1的比例混合以形成脱油沥青混合物，并在所述脱油沥青混合物中加入烷基芳族磺酸分散剂以改善沥青性能。
2.根据权利要求1所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：丙烷脱沥青处理过程中，石蜡基减压渣油和中间基减压渣油的混合物与丙烷的质量比为1:2-1:5，温度为45-90℃。
3.根据权利要求1所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：所述脱油沥青混合物中还含有添加剂A，添加剂A包括焦磷酸盐和含有环氧丙烷重复单元的二价基团，环氧丙烷重复单元的二价基团通过单键或具有两个或三个碳原子的直链或支链与磷原子结合。
4.根据权利要求3所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：每1000kg脱油沥青中含有添加剂A 0.5-5kg。
5.根据权利要求1所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：所述脱油沥青混合物中还含有油添加剂，油添加剂可包含一种或多种植物油、坚果油或种子油，且所述油添加剂通过氢化或氧化改性。
6.根据权利要求5所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：所述油添加剂为大豆基植物油。
7.根据权利要求1所述的利用丙烷制备沥青的方法，其特征在于：将1000kg脱油沥青、25kg针入度小于180/0.1mm的石蜡基减压渣油、3kg烷基芳族磺酸分散剂、以及5kg大豆基植物油在高温高剪切搅拌机下混合在一起。当温度达到160-165℃时，缓慢添加1kg环氧乙烷和环氧丙烷共聚物和焦磷酸盐的混合物、并保持在176至185℃之间，同时以3500-4000rpm搅拌45-60min,然后将混合物冷却至150℃保持1-2h。
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