道路沥青改性剂及其制备方法和改性道路沥青技术

本发明专利技术涉及煤直接液化领域，公开了一种道路沥青改性剂及其制备方法和改性道路沥青；该制备方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180‑350℃加热并搅拌20‑120分钟，得到道路沥青改性剂。本发明专利技术的制备方法能提高煤直接液化沥青和石油重质油分的氧化程度，所制得的道路沥青改性剂能提高改性道路沥青的耐老化性，尤其是老化后的低温延展度。

【技术实现步骤摘要】
道路沥青改性剂及其制备方法和改性道路沥青
本专利技术涉及煤直接液化领域，具体涉及一种道路沥青改性剂的制备方法，由该制备方法制得的道路沥青改性剂，以及一种改性道路沥青。
技术介绍
煤直接液化是煤清洁利用的一种有效途径，其中，对煤直接液化工艺的副产物煤直接液化残渣(DCLR，也称为“煤直接液化沥青”)的综合利用，则能在提高煤直接液化工艺经济性的同时促进煤清洁利用的绿色、协调发展，这是与我国国情相适应的能源技术创新。煤直接液化残渣作为一种新型沥青材料，经过技术处理后，能够用于道路沥青。CN1827697A公开了一种道路沥青改性剂及其应用方法，该方法直接将煤直接液化残渣粉碎后，在100-250℃的温度范围内，按5-30％的重量比与道路沥青混合制备改性沥青。该方法直接以煤直接液化残渣作为道路沥青改性剂，其添加量及改性后沥青的性能与煤直接液化残渣的来源和性质关系密切，调制灵活性比较差；另外，该改性沥青的延展性随温度变化的敏感性强，低温下延展性损失严重，且老化后性能非常差，难以满足路基性能要求。CN101161778B公开了一种制备改性沥青的方法，该方法与CN1827697A相似，其改进点只在于在150-280℃时，将熔融态的煤直接液化残渣与基质沥青混合；该方法的问题在于，混合时物料需经历较高温度，极易造成基质沥青的老化，且改性后基质沥青的温度敏感性依然较高。CN104513488A公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法，该方法将煤直接液化残渣、石油重质油分与聚合物在高于残渣软化点的温度下充分混合，制得道路沥青改性剂，再与基质石油沥青在低温下充分均匀混合得到改性道路沥青。该方法中，需要将石油重质油分与聚合物高温长时间搅拌，工艺复杂，且高温和/或长时间极易造成改性沥青老化。CN106032438A也公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料。其中，先将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，得到改质煤直接液化残渣，再将改质煤直接液化残渣添加到石油重质油分和聚合物预溶得到的混合物中，再搅拌均匀并冷却，得到道路沥青改性剂，之后，将该道路沥青改性剂与基质道路沥青混合均匀，得到道路改性沥青。CN106032437A也公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料，该方法是将含有煤直接液化残渣的原料在氧化剂存在下加热，得到改性煤直接液化沥青，然后以与CN106032438A类似的方法制备道路沥青改性剂和道路改性沥青，改性沥青的低温延度符合道路沥青标准的I-C和I-D要求，且制备的沥青混合料的稳定性较高。虽然前述的两篇专利文献均公开了将煤直接液化残渣在一定温度下加热氧化后，所制得的道路沥青改性剂可改善改性沥青的低温延展性等，但是由于液化残渣粘度较高，与石油重质油分、聚合物的相容性较差，该改性沥青在老化后的低温延度低，不能达到聚合物改性沥青的老化标准要求，因而限制了其利用范围，且要制得道路改性沥青，需要先将残渣氧化制成改性液化残渣，再将改性液化残渣与高分子和石油重质油分的混合物混合制成沥青改性剂，将沥青改性剂与基质石油沥青才能制成改性沥青，工艺复杂。可见，仍有必要开发新的以煤直接液化沥青为原料的改性道路沥青及制备方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人在研究中发现，现有的以煤直接液化残渣制备改性沥青的方法中，需要先将液化残渣进行氧化，再与增柔剂混合，而残渣的氧化通常都是在容积式反应器(例如搅拌釜式反应器)中通入空气来进行，这仅实现了沥青液面与氧气的接触，实际氧化面积小；为此，专利技术人经进一步深入研究发现，通过加入助氧化剂并结合密炼机，能同时促进煤液化残渣和作为增柔剂的石油重质油分的氧化，并且以其产物作为改性剂制备的改性沥青具有更高的耐老化性能，基于以上发现，提出本专利技术。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种道路沥青改性剂的制备方法，该方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180-350℃加热并搅拌20-120分钟，得到道路沥青改性剂。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了本专利技术第一方面所述制备方法制得的道路沥青改性剂。根据本专利技术的第三方面，本专利技术提供了一种改性道路沥青，该改性道路沥青包含基质石油沥青、聚合物和道路沥青改性剂，其中，所述道路沥青改性剂为本专利技术第二方面所述的道路沥青改性剂。本专利技术的制备方法能增加煤直接液化沥青和石油重质油分的氧化面积，从而提高氧化程度，且在制备改性剂时，无需先将煤直接液化沥青进行改质，再与石油重质油分混合，该制备方法操作简单并可工业化实施。本专利技术的制备方法制得的道路沥青改性剂能提高改性道路沥青的耐老化性，尤其是老化后的低温延展度，该产品的指标满足道路行业聚合物改性沥青的老化前后的标准要求。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种制备道路沥青改性剂的方法，该方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180-350℃加热并搅拌20-120分钟，得到道路沥青改性剂。本专利技术的制备方法中，所述氧化剂可以为在所述加热条件下能够释放氧气的物质。例如所述氧化剂选自空气、氧气、过氧化氢、金属的过氧化物等。本专利技术的制备方法中，所述助氧化剂可选自锌和/或镁的碳酸盐、硫酸盐、氧化物、硬脂酸和羧酸盐中的至少一种。所述助氧化剂的具体实例包括但不限于碳酸锌、碳酸镁、硫酸锌、硫酸镁、氧化锌、氧化镁、硬脂酸锌、硬脂酸镁、聚羧酸锌和柠檬酸镁中的一种或两种以上。优选情况下，所述助氧化剂选自氧化锌和/或氧化镁。本专利技术的制备方法中，相对于100重量份的煤直接液化沥青，所述助氧化剂的用量可以为0.05-10重量份，优选为0.5-4重量份。本专利技术中，所述煤直接液化沥青可以是通过现有各种煤直接液化技术得到的煤直接液化沥青。如本领域所公知，煤直接液化沥青是指煤液化工艺分离出液化油后的副产品，具有类似沥青的性质，常温下为固体的黑色物质，主要由无机质和有机质两部分组成，其中的无机质包括煤中的矿物质和外加的催化剂，所述外加催化剂为类磁铁矿的硫化物，通常含硫量大于1重量％(基于煤直接液化沥青)，无机质的含量约占煤直接液化沥青的10-20重量％；所述有机质包括重质液化油、沥青类物质和未转化煤，其中重质液化油、沥青类物质的总含量约占煤直接液化沥青的35-55重量％，未转化煤的含量约占煤直接液化沥青的20-40重量％。所述煤直接液化沥青的软化点通常为130-200℃，优选为160-200℃。本专利技术中，所述石油重质油分可以是石油生产各个环节产生的重质、劣质油分。这些重质、劣质油分由于粘度高、沥青质含量大，导致加工困难。通常地，以所述石油重质油分的总重量为基准，所述石油重质油分中馏程不低于350℃的重质组分的含量不低于70重量％，20℃下密度不小于0.90g/cm3，凝点(软化点)不大于40℃，1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道路沥青改性剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180‑350℃加热并搅拌20‑120分钟，得到道路沥青改性剂。

【技术特征摘要】
2017.09.30 CN 20171092763831.一种道路沥青改性剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180-350℃加热并搅拌20-120分钟，得到道路沥青改性剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述助氧化剂选自锌和/或镁的碳酸盐、硫酸盐、氧化物、硬脂酸和羧酸盐中的至少一种；优选选自氧化锌和/或氧化镁。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述煤直接液化沥青的软化点为130-200℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述石油重质油分为催化裂化油浆、加氢裂化尾油、糠醛精制抽出油、重脱沥青油、延迟焦化重馏分油和减压渣油中的一种或两种以上。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛英，张胜振，梁文斌，卓锦德，陈闯，魏建明，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11