[发明专利]改性沥青、煤直接液化高温沥青的改性方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及煤直接液化残渣的深加工技术领域，具体而言，涉及一种改性沥青、煤直接液化高温沥青的改性方法及其应用。

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，没有涉及到制备中高温沥青及沥青的改性，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。

迄今为止，国内外有关沥青改性的研究报道很多，主要采用高温热聚法、减压蒸馏法、氧化热聚法。虽然这些沥青改质方法一直被国内外生产厂家采用，并且都生产出合格改质沥青，但是这些沥青改质方法都是采用软化点和β树脂含量及残炭率成相互递增关系的原理，即通过提高沥青软化点来增加β树脂含量和残炭率。可煤直接液化残渣经溶剂萃取得到的高温沥青，存在一种与之相悖的情况：软化点较高，β树脂含量却过低，其原因就是煤直接液化高温沥青平均分子量分布太宽泛。所以，仅仅通过上述三种方法很难做到把煤直接液化高温沥青软化点降下去的同时，又提高其β树脂含量和残炭率。截止至今，如何对高软化点（115～160℃）、低β树脂含量（5～15wt.%）的煤液化高温沥青进行改性鲜有报道。

发明内容

本发明旨在提供一种改性沥青、煤直接液化高温沥青的改性方法及其应用，该方法得到了低软化点及高β树脂含量的改性沥青，实现了煤直接液化残渣的高附加值利用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种煤直接液化高温沥青的改性方法，包括以下步骤：S1、向煤直接液化高温沥青中加入重质油和交联剂，搅拌混合，得到第一混合物；以及S2、向第一混合物中加入催化剂，加热加压聚合，得到煤直接液化改性沥青。

进一步地，重质油包括蒽油、减压蒸馏渣油、液化重油和催化裂化油浆中的一种或多种，交联剂为对苯二甲醇。