[发明专利]改质沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及沥青的深加工技术领域，具体而言，涉及一种改质沥青及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展，现代化和社会发展进程不断加快，我国对石油产品的消费量不断增长，大大超过了同期原油生产的增长速度，导致我们石油进口量逐年俱增，且已经超过了自产量。而我国是个富煤贫油的国家，充分利用丰富的煤炭资源，发展煤炭直接液化等先进的清洁煤技术是减少对国外原油过度依赖，缓解我国石油资源短缺、石油产品供需紧张状况的重要途径之一，同时也是提高我们煤炭资源利用率，减轻燃煤污染，促进能源、经济、环境协调发展的重要举措。

煤炭直接液化是将煤通过高温、高压，在催化剂作用下加氢直接转化成清洁的运输燃料（石脑油、柴油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。煤直接液化的过程一般是将煤预先粉至0.15mm以下的粒度，再与溶剂配成煤浆，并在一定温度（约450℃）和高压下加氢，使煤中的大分子裂解加氢成较小分子的过程。液化过程中除了得到需要的液化产品以外，还副产一些烃类分子、CO_X等气体、工艺水和固液分离过程产生的液化残留物（又称煤液化残渣）。液化残渣一般约占进煤量的30%左右。煤液化残渣的利用对液化过程的效率和整个液化厂的经济性和环境保护等均有不可低估的影响。研究煤直接液化残渣的高效、可行的综合利用方法，提取出有价值的产品对提高直接液化过程的经济效益具有重要的现实意义。

煤直接液化残渣主要由无机质和有机质两部分组成，有机质包括液化重油、沥青类物质和未转化的煤，无机类物质（通常称为灰分）包括煤中的矿物质和外加的催化剂。有机类物质中的液化重油和沥青类物质约占残渣量的50%，未转化煤约占残渣量的30%，灰分占20%左右。因此，将液化残渣中约占50%的沥青类物质和重质油分离出来进行综合开发利用，从中提取或制备出更有价值的产品是可行的。

当今对煤液化残渣的利用技术主要用于锅炉燃料、焦化制油、气化制氢等传统方法。作为燃料直接在锅炉或窑炉中燃烧，无疑将影响煤液化的经济性，而且液化残渣中较高的硫含量将带来环境方面的问题。焦化制油虽然增加了煤液化工艺的液体油收率，但液化残渣并不能得到最合理的利用，半焦和焦炭还有大量的灰分和硫影响到它的用途。将液化残渣进行气化制氢的方法是一种有效的大规模利用的途径，但对残渣中的沥青类物质和重质油的高附加值利用潜力未得到体现。

迄今为止，国内外已经有很多关于沥青类物质改质的研究报道，如采用氧化热聚法、加热聚合法、加压热聚法。氧化热聚法是将沥青原料间歇式加热蒸馏釜，再通入压缩空气进行加热氧化，釜内温度一般维持在340～360℃，通入的空气量能将沥青软化点提高到所需点为止；国内有的焦化厂采用加热聚合法，可将中温沥青软化点提高到120℃，甲苯不溶物值提高到30wt%左右；日本大阪煤气公司采用加压热聚法，发现沥青β树脂含量比常压加热聚合法要高，我国水城钢铁公司焦化厂用此方法已生成出合格的改质沥青。

虽然这些沥青改质方法一直被国内外生产厂家采用，并且都生产出中高温改质沥青，例如，软化点在75～120℃、β树脂含量16～35wt%，灰分含量低于0.5wt%的中高温改质沥青。但是这些沥青改质方法都是针对软化点较低（75～95℃）、β树脂含量在20wt%左右的石油系沥青或煤焦油系沥青，且主要是将其软化点提高至上述中高温改质沥青的软化点。而有关高软化点（115～160℃）、低β树脂含量（5～15wt%）的高温沥青改质的研究至今未有报道，这种软化点过高的高温沥青因存在粘结性太差的劣势，产品开发适用性不强，不适合作为捣固炼焦、活性炭和石墨电极粘结剂、防水卷材、防水涂料等的原料，因此需要继续将其进行改性以满足市场所需。

发明内容

本发明旨在提供一种改质沥青及其制备方法，以高温沥青为原料，并改善了其沥青的性能。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种改质沥青的制备方法，包括以下步骤：S1，将高温沥青与重质油、交联剂进行混合，得到混合物，该高温沥青的软化点在115～160℃，β树脂含量为5～15wt%，灰分含量≤0.5wt%；S2，使混合物在催化剂作用下进行分阶段交联聚合，得到改质沥青，不同阶段的交联聚合温度不同且各所述阶段的交联聚合温度在60～180℃之间。

进一步地，上述步骤S2在完成任一阶段的交联聚合后升温至下一阶段的交联聚合温度。

进一步地，上述升温的速率为1～10℃/min。