專利名稱:瀝青的制備方法
本發(fā)明涉及瀝青的一種制備方法、由此方法制備的瀝青、以及含有這種瀝青的瀝青組合物。
瀝青廣泛用于道路建設(shè)、屋頂、管線的涂層、煤餅的粘結(jié)料等。在諸多應(yīng)用中，瀝青和骨料和/或填充料混合，使混合物增加強(qiáng)度。例如，在道路建筑中，瀝青和砂、石子混合，混合物用作鋪路瀝青。顯然，這樣的瀝青應(yīng)是充分耐磨損的。因此，制備在和填充料混合后能提高耐磨損性能的瀝青是有益的。
瀝青的另一重要性能是它的耐水侵入性，特別是瀝青混合物在防水結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合，例如屋頂、管線涂層以及道路建筑方面的應(yīng)用。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由熱裂化烴原料生產(chǎn)的瀝青或含這種瀝青的瀝青組合物具有極好的耐磨損性和耐水侵性。
但是，人們知道，由熱裂化原料得到的瀝青老化和穩(wěn)定性質(zhì)不好，正象在Fuel，60(1981)401-404和Fuel，63(1984)1515-1517所描述的那樣。因此，這些瀝青被認(rèn)為不適合在鋪路瀝青中應(yīng)用。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一種處理熱裂化物料的專門(mén)方法。該方法生產(chǎn)的瀝青具有極好的耐磨損性和耐水侵性，并且具有滿意的穩(wěn)定和老化性能。
因此，本發(fā)明提供一種制備瀝青的方法，在該方法中，對(duì)熱裂化烴料的殘?jiān)糠诌M(jìn)行減壓蒸餾，蒸餾最大溫度相應(yīng)于具有常壓沸點(diǎn)455-540℃的烴的減壓沸點(diǎn)，至少有部分蒸餾殘?jiān)厥兆鳛闉r青。
按照Ind.Eng.Chem，49(1957)1187-1196所述的Maxwell-Bonnell關(guān)系式，在轉(zhuǎn)換減壓沸點(diǎn)后，就得到了相對(duì)應(yīng)的烴的常壓沸點(diǎn)。實(shí)際上，烴的沸點(diǎn)是在減壓下測(cè)定的，由于在各種減壓壓力下能測(cè)得許多不同的沸點(diǎn)，因此本技術(shù)領(lǐng)域：
的人員習(xí)慣采用單一的、轉(zhuǎn)換過(guò)的常壓沸點(diǎn)。
蒸餾最大溫度不應(yīng)低于常壓沸點(diǎn)455℃的烴的沸點(diǎn)，否則比較輕的烴不能滿意地餾出，正象上述Fuel中的文章所述的那樣，這將會(huì)使得瀝青不穩(wěn)定，并且迅速老化。另一方面，若最大溫度超過(guò)常壓沸點(diǎn)540℃烴的沸點(diǎn)，則所得的殘?jiān)鼘?huì)太硬，不適于用做道路瀝青，在用于瀝青混合物時(shí)，會(huì)出現(xiàn)不相混的問(wèn)題。
減壓蒸餾的殘?jiān)鼛缀蹩梢允莵?lái)自熱裂化裝置的任何餾分。一般是將熱裂化產(chǎn)品送到常壓蒸餾裝置，將常壓殘?jiān)c蒸餾產(chǎn)品，如氣態(tài)烴、汽油、煤油和粗柴油分離。常壓殘?jiān)腿p壓蒸餾。常壓蒸餾在塔底溫度300-370℃進(jìn)行為宜。因此，送去減壓蒸餾的殘?jiān)s分至少有80%(重量)的組分常壓沸點(diǎn)至少為300℃。
熱裂化是相當(dāng)簡(jiǎn)單的裂化過(guò)程。在溫度約400-500℃時(shí)，鏈較長(zhǎng)的烴不穩(wěn)定，趨于裂化成各種可能的大小和類型的較小的分子。熱裂化的原料，一般是復(fù)雜的重?zé)N的混合物，重?zé)N來(lái)自原油的常壓蒸餾或減壓蒸餾。減粘裂化，即用分子的裂化減小粘度，是熱裂化的一種重要的應(yīng)用，因?yàn)樗梢燥@著地減小在熱裂化后得到的殘?jiān)恼扯?。原料在適當(dāng)預(yù)熱后，送入加熱爐加熱到裂化溫度，然后將原料送入在爐子后邊的熱裂化反應(yīng)塔進(jìn)行減粘裂化，大部分的裂化反應(yīng)在熱裂化反應(yīng)塔中發(fā)生。熱裂化反應(yīng)塔裝有適當(dāng)?shù)膬?nèi)部擋板以防逆混太多。減粘裂化產(chǎn)品是氣態(tài)烴、蒸餾產(chǎn)品和殘?jiān)?。殘?jiān)恼扯缺仍闲?。這樣的殘?jiān)礈p粘裂化烴料的殘?jiān)?，最好作為本發(fā)明的方法中的殘?jiān)s分。適宜的減粘裂化條件是，壓力2-30巴，溫度400-500℃以及停留時(shí)間5-60分。
殘?jiān)s分在減壓下蒸餾若最大蒸餾溫度的要求可以得到滿足，可進(jìn)行常規(guī)的減壓蒸餾。但是，最好將殘?jiān)s分進(jìn)行閃蒸。在閃蒸中，殘?jiān)s分加熱到液體在較低壓力下的餾程內(nèi)的某一溫度，然后導(dǎo)入減壓閃蒸區(qū)，產(chǎn)生蒸餾產(chǎn)品和殘?jiān)瑲堅(jiān)辽俨糠值鼗厥兆鳛闉r青。
在本發(fā)明的方法中可用許多種減壓壓力。所用的每一種壓力決定進(jìn)行蒸餾的溫度限制。蒸餾的實(shí)際溫度最好不超過(guò)400℃。低于此溫度，殘?jiān)袩N的反應(yīng)，如裂化反應(yīng)，基本上不發(fā)生。在較長(zhǎng)的停留時(shí)間下，在400℃就能發(fā)生裂化反應(yīng)，因此實(shí)際蒸餾溫度要低一些，具體是在310-370℃之間更為可取。根據(jù)烴的沸點(diǎn)的要求，在減壓蒸餾時(shí)，壓力最好在2-120毫米汞柱之間(0.27-16.0kPa)。
如前所述，選擇的最大蒸餾溫度應(yīng)使得，一方面獲得較輕烴類的滿意的蒸出效果，另一方面避免形成不能滿足要求的硬的瀝青。最大蒸餾溫度最好是和常壓沸點(diǎn)460-510℃的烴的沸點(diǎn)相適應(yīng)。
按照本發(fā)明所制備的瀝青，具有滿意的老化和穩(wěn)定性質(zhì)。為了進(jìn)一步改善氧化穩(wěn)定性，蒸餾的塔底殘?jiān)诨厥兆鳛樗Ｍ臑r青之前，最好至少部分地進(jìn)行吹氣氧化處理。氧化過(guò)程通常在吹氣塔中連續(xù)進(jìn)行，液體瀝青加入吹氣塔并在塔底附近抽出瀝青，使塔內(nèi)液面保持基本恒定。空氣通過(guò)在塔底的空氣分配器，吹過(guò)液層。適宜的氧化溫度為170-320℃，尤其是220-275℃。
在工藝上已知，將各種不同型號(hào)的瀝青混合可得到具有所希望的性質(zhì)的瀝青組合物，本發(fā)明進(jìn)一步提供含有用本發(fā)明的方法制備的瀝青的瀝青組合物。但是，應(yīng)該避免這樣的瀝青組合物含有過(guò)量的瀝青質(zhì)，這是因?yàn)樵诤羞^(guò)量瀝青質(zhì)的組合物中會(huì)產(chǎn)生不均勻的情況。當(dāng)熱裂化殘?jiān)鳛榛旌辖M分時(shí)，會(huì)出現(xiàn)瀝青質(zhì)過(guò)量的情況，這是因?yàn)?，從上述Fuel中的論文可知，熱裂化殘?jiān)泻臑r青質(zhì)量是相當(dāng)高的。這是因?yàn)?，雖然在熱裂化反應(yīng)中重?zé)N油料轉(zhuǎn)化為沸點(diǎn)較低的化合物，但是，瀝青質(zhì)在殘?jiān)袧饧?。而且，在裂化操作中，還形成新的瀝青質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明方法，若最大蒸餾溫度低于常壓沸點(diǎn)540℃的烴的沸點(diǎn)，最好是常壓沸點(diǎn)510℃烴的沸點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生瀝青質(zhì)過(guò)量的可能性基本上被排除。瀝青組合物含本發(fā)明方法制備的瀝青5～60%(重量)以及至少一種其它瀝青組分95～40%(重量)為宜。專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員有能力按他的要求選擇適當(dāng)?shù)钠渌鼮r青組分。適宜的其它瀝青組分包括直餾瀝青、丙烷瀝青、光亮油抽出物如糠醛抽出物。各組分可以吹氣氧化，也可以不吹氣;可以含稀釋油，也可以不含。選擇其它組分的準(zhǔn)則，包括揮發(fā)度、密度、針入度、軟化點(diǎn)等，專業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)這些性能可以測(cè)定。
顯然，本發(fā)明的瀝青組合物可以含有其它添加成分，例如稀釋劑和/或聚合物，特別是苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-異戊間二烯嵌段共聚物或無(wú)規(guī)聚丙烯。
本發(fā)明將用下列實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)例1在本實(shí)例中測(cè)定了熱裂化殘?jiān)囊恍┨匦?。殘?jiān)袷俏唇?jīng)閃蒸的熱裂化殘?jiān)堅(jiān)蚴菤堅(jiān)裨?64℃、30毫米汞柱(4.0kpa)下閃蒸后得到的(相應(yīng)于496℃，1巴壓力)。殘?jiān)笫菤堅(jiān)裨?30℃、30毫米汞柱(4.0kpa)下閃蒸(相應(yīng)于460℃、1巴壓力)、并在280～300℃，空氣消耗量為20～30標(biāo)準(zhǔn)升/百克殘?jiān)麓禋庵蟮玫降?。在一薄膜爐試驗(yàn)(TFOT，ASTM D1754)中，殘?jiān)訜?163℃)并通空氣，測(cè)定各殘?jiān)睦匣阅?。在試?yàn)之后，測(cè)定針入度，并和原有針入度比較，得到保留針入度值(%)。保留針入度值越高，殘?jiān)侥苣蜔岷湍涂諝?。還測(cè)定了在試驗(yàn)中的重量損失，以及用環(huán)球法測(cè)定了軟化點(diǎn)的變化(R&B)。測(cè)定結(jié)果如表Ⅰ所示。
表Ⅰ殘?jiān)? Ⅰ Ⅱ Ⅲ25℃針入度 dmm 71 81 85環(huán)球法軟化點(diǎn) ℃ 52 46 48閃點(diǎn) ℃ 210 320 316TFOT(163℃)加熱重量損失 %m/m 1.8 -0.08 0.06保留針入度 % 46 62 57R & B ℃ 14 5 6由殘?jiān)窈廷虻慕Y(jié)果比較可知，顯然按本發(fā)明制備的瀝青，保留針入度較高，沒(méi)有加熱重量損失，軟化點(diǎn)變化較小，因而老化性能有了改善。殘?jiān)蚝廷蟮慕Y(jié)果比較說(shuō)明，稍輕度閃蒸之后進(jìn)行吹氣可得到相似的性能。
實(shí)例2對(duì)于一些組合物，試驗(yàn)了它們用于瀝青混合物的適用性。瀝青混合物進(jìn)行Marshall試驗(yàn)，并將試驗(yàn)擴(kuò)展到混合物在60℃水中儲(chǔ)存兩周的保留Marshall值，得到關(guān)于混合物對(duì)水的穩(wěn)定性的敏感度的資料。瀝青混合物含有6.0%m/m的瀝青組合物(以100%m/m的礦物骨料為基準(zhǔn))，孔隙率為2%v/v。
瀝青組合物由中東原油的減壓蒸餾殘?jiān)蜏p壓閃蒸熱裂化殘?jiān)M成，閃蒸條件相應(yīng)于495℃，1巴壓力。結(jié)果如表Ⅱ所列。
表Ⅱ組合物號(hào) 熱裂化殘?jiān)? 減壓蒸餾殘?jiān)? 保留Marshall值%(重量) %(重量) %1 34 66 912 40 60 833 46 54 984 50 50 92對(duì)下述瀝青混合物的瀝青組合物進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)，瀝青組合物由丙烷瀝青(pB)、光亮油糠醛抽出油(BFE)和減壓閃蒸熱裂化殘?jiān)?VFCR)組成，閃蒸條件相應(yīng)于500℃、1巴壓力。各組合物的保留Marshall值列于表Ⅲ。
表Ⅲ編號(hào) 瀝青組成 保留Marshall值VFCR PB BFE %%(重量) %(重量) %(重量)5 0 58 42 626 21 42 37 817 43 37 20 878 55 18 27 899 60 23 17 92由上列結(jié)果可見(jiàn)，顯然本發(fā)明的瀝青組合物具有極好的耐水性能。
實(shí)例3實(shí)例2的組合物6和7進(jìn)行磨損試驗(yàn)，在40℃水中儲(chǔ)存240小時(shí)之后，測(cè)定磨損物料的百分?jǐn)?shù)。此試驗(yàn)在“Proceedings of AAPT，463，Vol，32，PP.380-411”中有所描述。
物料損失越少，耐磨性能越好。結(jié)果列于表Ⅳ。
表Ⅳ編號(hào) 瀝青組成 物料表面損失VFCR BP BFE%(重量) %(重量) %(重量) 克
6 21 42 37 29.27 43 37 20 25.1從試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，顯然具有較高VFCR組分的組合物改善了耐磨損性能。
權(quán)利要求
1.制備瀝青的方法，其中對(duì)熱裂化烴料的殘?jiān)s分減壓蒸餾，蒸餾的最大溫度相應(yīng)于具有常壓沸點(diǎn)455-540℃的烴的減壓沸點(diǎn)，至少有一部分蒸餾殘?jiān)厥兆鳛闉r青。
2.按照要求1的方法，其中殘?jiān)s分為減粘裂化烴料的殘?jiān)?br>3.按照要求2的方法，其中烴原料減粘裂化的壓力為2-30巴，溫度為400-500℃，停留時(shí)間為5-60分。
4.按照要求1-3的任一方法，其中對(duì)殘?jiān)s分進(jìn)行閃蒸。
5.按照要求1-4的任一方法，其中減壓蒸餾壓力在2-120毫米汞柱(0.27-16.0kPa)之間，最大蒸餾溫度在310-370℃之間。
6.按照要求1-5的任一方法，其中最大蒸餾溫度是相應(yīng)于具有常壓沸點(diǎn)460-510℃的烴的減壓沸點(diǎn)。
7.按照要求1-6的任一方法，其中蒸餾塔塔底餾分在回收作為瀝青前進(jìn)吹氣氧化。
8.用權(quán)利要求
1-7中任一方法制備的瀝青。
9.含有權(quán)利要求
8制備的瀝青的瀝青組合物。
10.按照要求9的瀝青組合物，該組合物含有5-60%(重量)的按照權(quán)利要求
8制備的瀝青和95-40%(重量)的至少一種其它瀝青組分。
專利摘要
制備瀝青的方法，在該方法中，熱裂化烴料的殘?jiān)s分減壓蒸餾，蒸餾最大溫度是相應(yīng)于具有常壓沸點(diǎn)455—540℃的烴的減壓沸點(diǎn)，至少部分蒸餾殘?jiān)厥兆鳛闉r青。
文檔編號(hào)C10G55/04GK87102480SQ87102480
公開(kāi)日1987年10月14日 申請(qǐng)日期1987年4月2日
發(fā)明者雅各布斯·亨德里庫(kù)斯·布魯克, 格里特·萬(wàn)·古斯維里根, 約翰尼斯·利奧波德瑪麗·賽里亞 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan