[发明专利]一种提高低沥青质原料中沥青质含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高低(0.1～0.5％)沥青质原料中沥青质含量的方法，更具体地说，是涉及提高低沥青质原料生产的基质沥青中沥青质含量的方法。

背景技术

沥青是由多种碳氢化合物组成的烃类混合物。沥青的族组成结构决定了沥青产品的理化特性及其使用性能。通常人们采用硅胶-氧化铝吸附色谱分离方法，将沥青的化学族组成分离为饱和分、芳香分、胶质和沥青质四种组分，俗称四组分法。沥青质作为沥青胶体溶液的核心分散在沥青的其他组分中，并形成稳定的胶体体系，是沥青的重要组分，沥青的许多性质都与沥青质的含量有关。根据沥青的用途和使用性能的要求，通过炼油工艺来提高沥青质的含量，改善沥青的族组成结构，使沥青获得所需的性质。目前已知的提高沥青质含量的技术有物理法和化学法两种。

第一种是物理方法，首先选择合适的原油，通过物理蒸馏或溶剂萃取的方法分离出原油中的重质馏分，将原油的天然沥青质浓缩，提高沥青中沥青质的含量，获得所需族组成结构的沥青产品，比如：蒸馏工艺得到的常压渣油、减压渣油，溶剂脱沥青工艺得到的脱油沥青等，该方法制得的沥青产品中的沥青质主要来源于原油中天然的沥青质，是通过物理浓缩的方法提高沥青中沥青质的含量，其沥青质含量的提高受制于原油中沥青质含量的高低。如果原油中沥青质含量较低，则得到的沥青产品中的沥青质含量也较低，难以制备高沥青质含量的组分。

提高沥青质含量的第二种方法是化学法，相对而言，该方法通过化学工艺改变沥青的族组成结构，增加沥青质含量，沥青质含量提高幅度较大。目前人们已知的提高沥青质含量的化学方法有氧化法、催化氧化法和调合工艺。氧化法(也叫空气吹制)是指沥青在250℃-300℃的高温度下，通入空气，烃化物发生氧化、聚合、缩合反应，沥青中的芳香烃和胶质转化为沥青质，随着氧化时间的延长，氧化深度变深，沥青质含量增加，沥青的软化点增大，延伸度迅速下降，氧化法适合于生产高软化点的建筑沥青。对于生产道路沥青来讲，宜采用浅度氧化，沥青质含量提高幅度小，对于族组成中天然沥青质含量低的渣油，浅度氧化不能有效地提高沥青质含量。加大氧化深度，虽然可以提高沥青质含量，但是沥青的软化点高，延伸度低，难以生产出合格的道路沥青。

催化氧化工艺是指在氧化工艺的基础上加入催化剂加速氧化反应，沥青质含量快速增加，延伸度变小，该工艺与常规的氧化工艺相比，可以快速提高沥青质含量，存在问题是在沥青储存过程中，催化剂继续反应，导致沥青性质不稳定，目前该方法很少用于改性沥青用基质沥青的生产。调合工艺是将高沥青质含量的沥青调入沥青质含量低的沥青中，可以有效地提高沥青质含量。通常采用岩沥青、湖沥青等沥青质含量高的天然沥青和溶剂脱油沥青作调合组分，由于天然沥青等硬沥青的软化点高，通常高于150℃。甚至更高，很难在基质沥青中完全溶解，不宜用于制备改性沥青的基质沥青。另外，天然沥青资源有限，开采成本高，也限制了该方法的使用。

为适应当今高等级公路的车流量大，速度快，负荷大的特点，特别是应对车辆重载超载对路面的破坏。需要对传统的道路沥青进行性能改进。高分子聚合物改性沥青应运而生。改性沥青就是将基质沥青与聚合物进行混合，改善沥青性能。常用的改性剂有苯乙烯-丁二烯-苯乙烯热塑性弹性体即SBS和丁苯橡胶即SBR。制备聚合物改性沥青的技术关键就是能够使改性剂均匀分散到沥青中，SBS与基质沥青形成稳定的胶体，不产生分层离析现象，从而获得高性能的改性沥青产品。

SBS改性沥青，在用于高等级道路铺筑的SBS(化学名称为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青的生产过程中，为减少SBS的离析，要求基质沥青中的沥青质含量较高，通常为10％(wt)左右。对于沥青质含量低于5％的基质沥青在一般工艺条件下难以生产出合格的改性沥青，即使能够生产合格，其工艺条件也相当苛刻，如反应温度高达230℃以上，反应时间很长，并存在工艺不能实现连续操作，生产周期长，产品质量不稳定的问题，生产过程中不但增加了装置设备的运行负荷和操作难度，同时也会增加生产运行中的能耗，高温反应时产生的大量沥青烟气，既污染了大气环境，又严重危害着操作人员的身心健康。所以针对族组成中天然沥青质含量低的石油沥青，用作改性沥青的基质沥青，必须提高其沥青质含量。