[发明专利]改性沥青、利用煤直接液化残渣制备改性沥青的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及煤液化残渣深加工技术领域，具体而言，涉及一种改性沥青、利用煤直接液化残渣制备改性沥青的方法及其应用。

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主要是一些传统的方法，如燃烧、焦化制油以及气化制氢等。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，半焦和焦炭的利用途径也不十分明确。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，而且残渣中的灰分高达20%以上，这必将给气化炉的排渣带来很大影响。

专利ZL200510047800.X公开了一种以煤炭直接液化残渣为原料等离子体制备纳米炭材料的方法。专利ZL200610012547.9公开了一种将煤液化残渣作为道路沥青改性剂的方法。ZL200910087907.5公开了一种利用煤直接液化残渣制备沥青基碳纤维的方法。专利200910086158.4公开了一种以煤液化残渣制备中间相沥青的方法。但上述方法均以煤液化残渣中的沥青类物质为原料，没有涉及到沥青的改性，而且残渣中沥青类物质的抽提均以价格昂贵的纯化学试剂为溶剂，成本相对比较高。

专利JP59084977公开了一种提取液化残渣中有机质的方法，将抽提得到的有机质（包括重质液化油和沥青烯）全部进行二次加氢裂解，得到轻质石脑油，从而提高总体液化油的收率，但存在着由于沥青类物质的存在致使二次加氢催化剂非常容易积炭失活的问题。专利JP130412公开了一种从煤直接液化残渣中分离出重质液化油和沥青类物质的方法，该方法将分离的重质液化油进行二次加氢裂解得到轻质液化油，而沥青类物质进入煤液化单元进行再液化反应。一方面，由于重质油品的馏分比较重，芳烃含量比较高，二次加氢裂解制轻质燃料反应比较剧烈，不仅要求进行深度加氢，导致氢耗量增加，而且容易造成催化剂因结焦而失活，从而对加氢裂解催化剂的性能提出了很高的要求，要求加氢裂解催化剂具有较强的活性、比较强的抗积炭能力。另一方面，分离出来的沥青类物质进行再液化时，其再液化效果并不好，而且还会造成在液化反应器中沉积、结焦等不良效果，因此该方法并不能实现沥青类物质的合理高效利用。

因此，目前迫切需要出现一种对煤直接液化残渣进行深度利用的途径，以制备出高品质的改性沥青。

发明内容

本发明旨在提供一种改性沥青、利用煤直接液化残渣制备改性沥青的方法及其应用，该方法为制备高品质的改性沥青提供了一种新的途径，实现了煤直接液化残渣中沥青类物质的高附加值利用。