專利名稱：一種道路及表面涂層瀝青的制備方法
技術領域：
本發明屬于一種瀝青的制備方法，具體地說涉及一種道路及表面涂層瀝青的制備方法。
瀝青在國民經濟中有重要的作用，主要用于道路建筑、房屋建筑、水工建筑、化工建筑、電器制造、涂料工藝等。不同用途對瀝青性質的要求不同。道路瀝青，特別是高等級道路瀝青，性質特別，主要由環烷基或混合基石油渣油制得。我國石油以石蠟基為主，從石蠟基石油渣油難以經濟地制得性質較好的道路瀝青。因此90年代以來我國每年均需進口大量的優質道路瀝青，以滿足高速公路建設的需求。
煤焦油蒸餾后的殘余物焦油瀝青也可用于鋪筑路面，但這類瀝青中含有大量的縮合芳烴和雜環化合物，路用性能不好，對環境污染較大。
煤加氫液化是由煤制備石油代用燃料的重要方法，煤加氫液化重質產物經處理可以用作道路瀝青，如美國的Christine W.Curtis等人(Ind.Eng.Chem.Res.1988，27，156)，在400-425℃，17.2MPa氫氣壓力下，將煤進行兩步催化液化，所得的重質產物，添加3％苯乙烯-丁二烯共聚物制得了與美國道路瀝青標準AC-20相當的筑路瀝青。美國專利US Pat.4,224,079，將硫與溶劑精煉煤在250-800°F下混合，可得類似于石油瀝青的產物。美國專利USPat.3,341,344提出將煤的兩段加氫產物中的不可蒸餾產物，由苯和正己烷分離得筑路瀝青，而且這種瀝青具有抗石油產物的溶解作用，最適宜應用于飛機場跑道或停車場。但這些過程均以生產高品質燃料油為目的產物，需要深度加氫，脫硫脫氮，瀝青質量難以控制，沒有實際應用。
經過處理的煤也可作為瀝青添加劑，來改善瀝青性質或減少瀝青用量。如美國專利US Pat.3,810,771，用加氫處理的煤改善石油瀝青的耐用性和溫度敏感性。美國專利US Pat，3,264,957，將煙煤與瀝青在250-450℃下混合，獲得類似或優于石油瀝青性質的瀝青，煤的加入量可達20％。美國專利US Pat.4,008,095，將微細煤(1-100μ)與石油瀝青在200℃以下混合，制取筑路瀝青。然而這些僅局限于煤與瀝青在一定條件下的物理混合，改性效果不理想。
本發明的發明目的是提供一種由煤與石油渣油化學共處理制備道路及表面涂層瀝青的方法。
本發明的制備方法包括如下步驟
(1)將煤加氫液化催化劑、煤及石油渣油按重量比為催化劑∶煤＝0.5-3∶100，煤∶石油渣油＝2-9∶1，加入帶攪拌的高壓反應釜內；(2)用氫氣將高壓反應釜內的空氣排除之后，將氫氣的初始壓力加到4-7MPa，在1-2小時內將反應溫度升至400-450℃，恒溫0.5-2小時；(3)反應完畢后，強制冷卻，然后將所得產物由溶劑萃取，過濾除去溶劑不溶物，溶劑可溶物經蒸餾，回收溶劑并得到液體燃料油，沸點大于液體燃料油的重質產物就是本發明的產品。
如上所述的催化劑為鐵系或含有Mn、Zn、Ni、Cu、Cr等元素的催化劑。
如上所述的煤是煙煤、褐煤。
如上所述的溶劑是苯、甲苯、三氯乙烯，以及它們的混合物。
本發明采用煤與石油渣油的加氫共處理制備優質道路瀝青，特別是可以采用難以進行催化裂化的劣質石油渣油以及催化裂化渣油，石油渣油在與煤的共處理中得到提質，煤在共處理過程中提高轉化效果，二者的轉化產物在組成和性質上相互匹配，達到優質道路瀝青的性質。另外，路用瀝青的氫/碳原子比一般小于1.5，燃料油的氫/碳原子比為2。與制油相比，煤與石油渣油共處理制備瀝青能夠減小加氫深度，降低煤液化過程的苛刻程度。而且，制備瀝青無需產物脫硫脫氮，相反，硫的存在還有利于瀝青質量的提高，這進一步降低了過程成本。可見，煤與石油渣油共處理制優質道路瀝青很有可能成為具有實用價值的道路瀝青生產方法，特別是在我國，此方法有可能形成工業技術，解決高速公路建設對優質道路瀝青的需求。
本發明的優點在于1.加氫苛刻度和氫耗量較煤直接液化制油過程低，成本低，易操作。
2.可使用難以催化裂化的渣油及催化裂化渣油。
3.瀝青質量可滿足國家高等級道路瀝青的指標。
本發明的實施例如下實施例10.3克硫化鐵催化劑、67克小于80目的兗州煤與33克石油渣油在1立升帶攪拌高壓反應釜內共煉。反應前排除反應釜中的空氣，并加氫至7MPa，在2小時內，將釜內混合物溫度升至450℃，然后在450℃下保持0.5小時，反應完畢后，強制冷卻，然后用甲苯萃取共煉產物，過濾除去甲苯不溶物，甲苯可溶物經回收甲苯、蒸餾處理，得到48.8克瀝青，其性質列于表1。
實施例21.8克赤泥催化劑、60克小于80目的兗州煤與30克石油渣油在1立升帶攪拌高壓反應釜內共煉。反應前排除反應釜中的空氣，并加氫至4MPa，在1.5小時內，將釜內混合物溫度升至400℃，然后在400℃下反應1小時，反應后處理與實施例1相同。得到43.4克瀝青，其性質列于表1。
實施例31.5克硫化鐵催化劑、75克小于80目的神木煤與25克石油渣油在1立升帶攪拌高壓反應釜內共煉。反應前排除反應釜中的空氣，并加氫至7MPa，在1小時內，將釜內混合物溫度升至400℃，然后在400℃下反應1小時，反應后處理與實施例1相同。得到41克瀝青，其性質列于表1。
實施例4所用催化劑為硫化鐵，煤為汾西煤，萃取溶劑為三氯乙烯，其余與實施例2相同。得到54.2克瀝青，其性質列于表1。
實施例50.6克FeOOH催化劑、60克小于80目的兗州煤與30克石油渣油在1立升帶攪拌高壓反應釜內共煉。反應前排除反應釜中的空氣，并加氫至6MPa，在1.5小時內，將釜內混合物溫度升至420℃，然后在420℃下反應1小時，反應完畢后，強制冷卻，然后用苯萃取共煉產物，過濾除去苯不溶物，苯可溶物回收苯后，經蒸餾處理，得到46.7克瀝青，其性質列于表1。
實施例61.8克FeSO4催化劑(含Mn 0.027％，Zn 0.0014％，Ni 0.0024％，Cu0.00017％，Cr 0.00028％)，90克小于80目的先鋒煤與10克石油渣油在1立升帶攪拌高壓反應釜內共煉。反應前排除反應釜中的空氣，并加氫至7MPa，在1.5小時內，將釜內混合物溫度升至400℃，然后在400℃下反應2小時，反應后處理與實施例1相同。得到47.9克瀝青，其性質列于表1。
表2給出了中華人民共和國國家標準GB/T 15180-94與中國石油化工總公司部標準SY 1661-85對瀝青針入度、軟化點及延度的有關指標。瀝青1，3和5的針入度、軟化點、延度滿足GB/T 15180-94對AH-90號高等級道路石油瀝青的指標(除軟化點偏低1-2℃外)；瀝青2的針入度、軟化點、延度滿足GB/T 15180-94對AH-70號高等級道路石油瀝青的指標(除軟化點偏低1℃外)；瀝青4的針入度、軟化點、延度滿足GB/T15180-94對AH-50號高等級道路石油瀝青的指標(除軟化點偏低2℃外)瀝青6的針入度、軟化點、延度滿足SY 1661-85對60號乙瀝青(適用于鋪筑道路，也可用于屋面防水及制造油氈和絕緣材料用)的指標。
表1 液化瀝青特性
>* 25℃延度表2 GB/T 15180-94與SY 1661-85針入度、軟化點延度指標
>* 25℃延度
權利要求
1.一種道路及表面涂層瀝青的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將煤加氫液化催化劑、煤及石油渣油按重量比為催化劑∶煤＝0.5-3∶100，煤∶石油渣油＝2-9∶1，加入帶攪拌的高壓反應釜內；(2)用氫氣將高壓反應釜內的空氣排除之后，將氫氣的初始壓力加到4-7MPa，在1-2小時內將反應溫度升至400-450℃，恒溫0.5-2小時；(3)反應完畢后，強制冷卻，然后將所得產物由溶劑萃取，過濾除去溶劑不溶物，溶劑可溶物經蒸餾，回收溶劑并得到液體燃料油，沸點大于液體燃料油的重質產物就是本發明的產品。
2.根據權利要求1所述的一種道路及表面涂層瀝青的制備方法，其特征在于所述的催化劑為鐵系或含有Mn、Zn、Ni、Cu、Cr等元素的催化劑。
3.根據權利要求1所述的一種道路及表面涂層瀝青的制備方法，其特征在于所述的煤是煙煤、褐煤。
4.根據權利要求1所述的一種道路及表面涂層瀝青的制備方法，其特征在于所述的溶劑是苯、甲苯、三氯乙烯，以及它們的混合物。
全文摘要
一種道路及表面涂層瀝青的制備方法,采用煤與石油渣油的加氫共處理制備優質道路瀝青,特別是可以采用難以進行催化裂化的劣質石油渣油以及催化裂化渣油,石油渣油在與煤的共處理中得到提質,煤在共處理過程中提高轉化效果,二者的轉化產物在組成和性質上相互匹配,達到優質道路瀝青的性質。路用瀝青的氫/碳原子比一般小于1.5,燃料油的氫/碳原子比為2,與制油相比,煤與石油渣油共處理制備瀝青能夠減小加氫深度,降低煤液化過程的苛刻程度。
文檔編號C10C1/00GK1276407SQ9910787
公開日2000年12月13日 申請日期1999年6月4日 優先權日1999年6月4日
發明者楊建麗, 劉振宇, 王志杰, 張昊宏, 李允梅, 朱繼升, 閻瑞萍, 崔洪 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所