[发明专利]生物沥青、生物沥青组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及沥青材料技术领域，特别涉及用生物油制备的生物沥青、生物沥青组合物及其制备方法。

背景技术

石油沥青来源于原油加工炼制，其资源的日益减少，必然使得石油沥青日趋紧俏。由于目前的过度开采和使用，石油资源即将面临枯竭的危险，科学家预计到本世纪中叶，即2050年左右，石油资源将会开采殆尽。

石油资源现状和环境发展的问题迫使我们不断寻找和应用新的、可再生的替代材料。目前，全世界全力研发的生物质能源就是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源。这种材料由于具有原料广泛、可再生和生物降解的特性，国内外都已经迈开了工业化的步伐。

我国生物质资源量巨大，约有7亿吨农副产品可作为能源利用。其中，农作物秸秆年产量约6亿吨；其他农业废弃物约1.3亿吨；林业生物质资源每年可用于能源用途约3亿吨；城市固体废弃物年产生量约2.5亿吨。与石化能源相比，生物质能源具有环境友好和可再生两大突出优点。

热解制油是目前生物能源生产利用的最主要技术途径，生物质热解又称热裂解或裂解，通常是指在无氧或缺氧的环境下，生物质被加热升温引起分子分解产生焦炭、可凝性挥发分和气体产物的过程，可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油，其产率约为40％-60％。经过热解生成的生物油原油要经过进一步的处理，例如分级、精炼以及分离，才能得到汽油、柴油、甲醇、乙醇燃料油和化工产品。我国安徽、山东和东北等地已经建成了生物质热解制油的示范工厂，且运行稳定，保障了生产生物沥青的原料供应。

当前我国生产的生物油通常都直接作为低级燃料直接燃烧掉。但是，生物油的重组分的性质与道路用沥青很接近，可以改性为道路建设沥青——生物沥青，这样既可以实现能源化工领域的相对“废料”的再利用，变废为宝，又可以形成循环经济的互补生产系统。

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的是提出用生物油制备生物沥青材料及其制备方法，用以解决目前正在广泛使用的石油沥青资源日益减少、价格持续攀升以及可持续发展的问题。

用于解决问题的方案

本发明提供一种生物沥青和生物沥青组合物的制备方法，本发明方法以生物油为原料，采用蒸馏、萃取、氧化和调合四种工艺中的至少两种工艺组合制备得到生物沥青,并将其与石油沥青、煤焦油沥青、天然沥青、助剂中的一种或多种按照一定比例和工艺混合得到生物沥青组合物。

本发明的生物沥青的制备方法，其中所述生物油是生物质经过热解制得的油状液体产物，其中所述生物质选自包括木材、秸秆、竹材、树皮、玉米秸秆、橡木、柳枝稷、稻壳。

本发明的生物沥青的制备方法，其中所述蒸馏工艺为常压或者减压蒸馏，其中通过蒸馏得到常压下沸点为100℃以上的馏分。优选所述蒸馏工艺得到常压下沸点为130℃以上的馏分，更优选得到常压下沸点为150℃以上的馏分。所述减压蒸馏在20-80KPa的压力下通过减压蒸馏得到相应馏分。

本发明所述的生物沥青的制备方法，其中所述氧化工艺包括：（A）生物油或生物油经过所述蒸馏工艺、萃取工艺或调合工艺中的一种或多种工艺处理后所得产物在50-260℃的温度下与空气直接接触并不断搅拌0.1-48h的氧化步骤；或（B）生物油或生物油经过所述蒸馏工艺、萃取工艺或调合工艺中的一种或多种工艺处理后所得产物在氧化塔中温度50-260℃，老化时间0.1-48h的条件下进行热氧老化的步骤。其中优选所述（A）氧化步骤中的温度为100-200℃，氧化时间0.1-3h，所述（B）热氧老化步骤中的温度为80-200℃，老化时间为0.1-3h。

本发明所述（B）热氧老化步骤中的所述氧化塔为中空的筒形反应器，塔底设空气通入分布管，测温用的热电偶及液面测量点；所述（B）热氧老化步骤包括：先将所述生物油或其蒸馏、萃取处理的产物通入塔中加热至80-200℃，然后将空气从塔底鼓入塔中，热氧老化0.1-3h。

本发明的生物沥青的制备方法，其中所述的萃取工艺是指利用溶剂与生物油或生物沥青组分经过蒸馏、氧化、调合工艺中的一种或多种工艺处理后所得产物混合后，再通过除去溶剂得到萃取物。