一种高软化点沥青的制备方法技术

一种高软化点沥青的制备方法是将沥青原料置于反应釜中，加入有机溶剂润湿原料，滴加反应试剂，搅拌混合反应，其中温度控制在0‑20oC，滴加速度为0.5‑10 mL/min，搅拌速度为50‑500 r/min；滴加完毕后，以0.5‑5oC/min的升温速度升温至60‑100oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以2‑10oC/min的升温速度升温至120‑240oC并恒温0.5‑4h后降温；然后在60‑90oC用碱性溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7‑8，干燥即得高软化点沥青。本发明专利技术具有收率高，成本低，质量好，生产安全的优点。

Method for preparing high softening point asphalt

A high softening point asphalt preparation method of the asphalt material in the reaction kettle, adding organic solvent wetting material, adding reagent, stirring, the temperature control in 0 20oC, 0.5 10 mL/min dropping rate, stirring speed of 50 500 r/min; after finishing dropping in 0.5, 5oC/min the heating speed of heating up to 60 100oC, to be converted to solid reactant, stop stirring, continue with the 2 10oC/min heating rate the temperature to 120 240oC and 0.5 4H constant temperature after cooling; then with alkaline solution and deionized water washing in 60 90oC, until the washing liquid pH value 7 8, drying to obtain high softening point asphalt. The invention has the advantages of high yield, low cost, good quality and safe production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种沥青的制备方法，具体涉及一种高软化点沥青的制备方法。
技术介绍
高软化点沥青又称高温沥青，其软化点通常在200oC以上，具有优越的耐高温性能，因而得到了广泛的应用。作为重要的工程材料，其可以在高温条件下起到封堵、防塌、包覆、粘结的作用，如用于深层油气田钻井液中、建筑防水。此外，还可作为活性炭的前驱体，尤其在制备性能优良的球形活性炭时，可有效防止前驱体在高温中融化变形。目前，高软化点沥青的生产一般采用溶剂脱沥青或吹气氧化工艺。溶剂脱沥青通常采用烷烃溶剂，如丙烷、丁烷或戊烷等，所得产品软化点一般不高于170oC。如专利技术专利CN202766477U选用丁烷作为萃取剂，在超临界条件下处理煤沥青。这种通过选用较重的烷烃溶剂或提高萃取温度的方法，虽然可适度提升溶剂的萃取效率，但也增加了工艺成本。另一方面，专利技术专利CN102464989A和CN104946289A等所报道的吹气氧化工艺中，体系反应温度均在200oC以上，反应时间较长，在高温氧化炉中产品有结焦和着火的风险，且由于鼓入大量空气，产生较多挥发份，导致产品收率低。此外，部分专利报道了采用浓硫酸等浓酸处理沥青，所得的改性产物具有较高的软化点。浓酸对沥青有氧化、脱水的作用，能够促进沥青分子间的氧化缩合。然而，专利CN103805219A、CN103710041A（110）和CN101906311A等专利技术方法中，均采用煤油、汽油等轻质油作为沥青相容剂，并未解决油相（沥青）和水相（添加剂）界面的相容问题，反应多发生在油水分界面，反应不均匀；而且，浓酸在室温或高于室温下直接混入或用计量泵注入，剧烈的放热反应导致沥青表面结焦，即便如此，其产品的软化点仍然低于200℃。
技术实现思路
本专利技术提出一种收率高，成本低，质量好，生产安全的高软化点沥青的制备方法。本专利技术制备步骤如下：将软化点低于100oC的沥青原料置于反应釜中，加入有机溶剂润湿原料，滴加反应试剂，搅拌混合反应，其中温度控制在0-20oC，滴加速度为0.5-10 mL/min，搅拌速度为50-500 r/min；滴加完毕后，以0.5-5oC/min的升温速度升温至60-100oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以2-10oC/min的升温速度升温至120-240oC并恒温0.5-4h后降温；然后在60-90oC依次采用质量分数5-50%的碱性溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7-8，干燥即得高软化点沥青。如上所述，软化点低于100oC的沥青原料包括煤焦油沥青、石油沥青、生物质焦油和天然沥青中的一种或几种混合物。如上所述，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或几种，且所述的沥青原料和有机溶剂的质量比为3-10：1，优选为4-8：1。如上所述，反应试剂包括：质量分数大于90%的浓硫酸、质量分数大于60%的浓硝酸、质量分数大于80%的浓磷酸中的一种或几种，且所述的沥青原料和反应试剂的质量比为1：1 -6，优选为1：1-3。如上所述，碱性溶液包括：氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、氨水中的一种或几种。本专利技术方法的优势在于：1）采用浓酸处理原料沥青，既利用了质子对沥青稠环分子活化的作用，也利用了浓酸对其氧化、脱水的作用，两者协同促进了沥青分子间的氧化缩合以及小分子的脱除，在较低温度和较短时间内有效提高了沥青软化点。2）在生产过程中，采用与水互溶或高度相溶的有机溶剂润湿沥青，大大提高了酸与沥青的接触效果；3）在低温搅拌下缓慢加入酸，控制放热，使得反应温和而均匀的进行；同时，酸滴加完毕后，缓慢升温，二者均避免了沥青的结焦；4）反应结束后，采用热的碱性溶液和去离子水洗涤所得的固体产物，能够快速去除残留的酸，提高效率，避免了因直接投放固体碱而产生剧烈的中和反应；5）洗涤、干燥后，所得的产品为粉状，可直接适用于活性炭的制备等领域，减少了破碎环节。本专利技术方法，收率高，成本低，生产安全。具体实施方式下面将通过若干实施例对本专利技术方法进行进一步地说明，但并不因此而限制本专利技术方法。其中，所述百分含量为质量百分含量。实施例1将150g软化点为78oC的煤焦油沥青原料置于玻璃反应釜中，加入50g甲醇润湿原料（沥青与有机溶剂的质量比为3:1），滴加600g质量分数90%的硫酸（沥青与酸的质量比为1:4），搅拌混合反应，其中温度控制在5oC，滴加速度为2 mL/min，搅拌速度为500 r/min；滴加完毕后，以1oC/min的升温速度升温至80oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以10oC/min的升温速度升温至180oC，并恒温1 h；然后在80oC依次采用的质量分数50%的氢氧化钠溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7.5，干燥即得软化点为280oC的高软化点沥青。实施例2将250g软化点为65oC的石油沥青原料置于玻璃反应釜中，加入50g乙醇润湿原料（沥青与有机溶剂的质量比为5:1），滴加300g质量分数60%的浓硝酸（沥青与酸的质量比为1:1.2），搅拌混合反应，其中温度控制在15oC，滴加速度为，0.5 mL/min，搅拌速度为50 r/min；滴加完毕后，以0.5oC/min的升温速度升温至70oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以5oC/min的升温速度升温至120oC，并恒温4 h；然后在70oC依次采用的质量分数5%的氢氧化钾溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为8.0，干燥即得软化点为220oC的高软化点沥青。实施例3将400g软化点为45oC的煤焦油沥青和生物质焦油（两者质量比为3:1）混合原料置于玻璃反应釜中，加入20g丙酮和20g四氢呋喃润湿原料（沥青与有机溶剂的质量比为10:1），滴加200g质量分数98%的浓硫酸和200g质量分数65%的浓硝酸（沥青与酸的质量比为1:1），搅拌混合反应，其中温度控制在10oC，滴加速度为5 mL/min，搅拌速度为100 r/min；滴加完毕后，以5oC/min的升温速度升温至60oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以5oC/min的升温速度升温至180oC，并恒温3 h；然后在75oC依次采用的质量分数30%的氢氧化钙溶液、10%的氢氧化钠溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7.5，干燥即得软化点为260oC的特高软化点沥青。实施例4将200g软化点为60oC的煤焦油沥青和石油沥青（两者质量比为1:1）混合原料置于玻璃反应釜中，加入25g二甲基甲酰胺润湿原料（沥青与有机溶剂的质量比为8:1），滴加350g质量分数60%的浓硝酸和250g质量分数80%的浓磷酸（沥青与酸的质量比为1:3），搅拌混合反应，其中温度控制在15oC，滴加速度为6 mL/min，搅拌速度为300 r/min；滴加完毕后，以4oC/min的升温速度升温至70oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以10oC/min的升温速度升温至160oC，并恒温0.5 h；然后在65oC依次采用的质量分数15%的碳酸钠溶液、10%的氢氧化钾溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7.5，干燥即得软化点为200oC的高软化点沥青。实施例5将300g软化点为38oC的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高软化点沥青的制备方法，其特征在于将软化点低于100oC的沥青原料置于反应釜中，加入有机溶剂润湿原料，滴加反应试剂，搅拌混合反应，其中温度控制在0‑20oC，滴加速度为0.5‑10 mL/min，搅拌速度为50‑500 r/min；滴加完毕后，以0.5‑5oC/min的升温速度升温至60‑100oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以2‑10oC/min的升温速度升温至120‑240oC并恒温0.5‑4h后降温；然后在60‑90oC依次采用质量分数5‑50%的碱性溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7‑8，干燥即得高软化点沥青。

【技术特征摘要】
1.一种高软化点沥青的制备方法，其特征在于将软化点低于100oC的沥青原料置于反应釜中，加入有机溶剂润湿原料，滴加反应试剂，搅拌混合反应，其中温度控制在0-20oC，滴加速度为0.5-10 mL/min，搅拌速度为50-500 r/min；滴加完毕后，以0.5-5oC/min的升温速度升温至60-100oC，待反应物转化为固体后，停止搅拌，继续以2-10oC/min的升温速度升温至120-240oC并恒温0.5-4h后降温；然后在60-90oC依次采用质量分数5-50%的碱性溶液和去离子水洗涤，直至洗涤液pH值为7-8，干燥即得高软化点沥青。2.如权利要求1所述的一种高软化点沥青的制备方法，其特征在于所述的沥青原料包括煤焦油沥青、石油沥青、生物质焦油和天然沥青中的一种或几种混合物。3.如权利要求1所述的一种高软化点沥青的制备方法，其特征在于有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、四氢呋喃、二甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李开喜，管涛涛，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14