一種高等級道路硬質(zhì)瀝青及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域，具體涉及高等級道路硬質(zhì)瀝青，特別是一種以溶劑脫 油瀝青和拔頭催化油漿為主要原料制備的高等級道路硬質(zhì)瀝青及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于氣候的多樣性及交通條件的復(fù)雜性，瀝青路面在使用過程中不同程度的出現(xiàn) 了車轍、擁包、推移、坑洞、唧漿和網(wǎng)裂等瀝青高溫穩(wěn)定性與水損壞病害。這些病害使瀝青路 面的使用性能迅速下降，大大降低了公路的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，如何提高瀝青路面 的高溫穩(wěn)定性、抗疲勞性能及抗水損害能力成為瀝青路面面臨的主要問題。如果能有某種 瀝青膠結(jié)料既有良好的抗車轍性能，同時還有相對較為低廉的價格，這將是道路建設(shè)者在 選擇中下面層材料時的最佳選擇。
[0003] 硬質(zhì)瀝青是一種低標(biāo)號（通常是指25°C針入度10-60 l/10mm)的重交瀝青，該種 瀝青針入度低，軟化點(diǎn)高，高溫粘度大、與石料的粘附性好，形成的瀝青混合料勁度模量高， 其整體的抗高溫變形能力強(qiáng)。近年來，國內(nèi)在硬質(zhì)瀝青方面的研宄已逐漸起步。硬質(zhì)瀝青 的制備主要包括由直餾道路石油瀝青和通過各種改性制得兩種途徑。其中以脫油瀝青和催 化油漿等為原料制備硬質(zhì)瀝青也是目前常用的方法之一。
[0004] 隨著重油加工深度的提高，發(fā)展了丙烷、丁烷和戊烷等溶劑的脫瀝青工藝，提高了 脫油瀝青收率，但脫油瀝青不符合道路瀝青或建筑瀝青的產(chǎn)品規(guī)格，如何合理利用是關(guān)系 到溶劑脫瀝青工藝發(fā)展的一個重要問題。催化裂化是煉油行業(yè)中的重要的二次加工手段， 約占原油加工量的36%，其中催化裂化油漿是分餾塔底油，但其富含多環(huán)芳烴易結(jié)焦，為防 止結(jié)焦以及維持裝置的熱平衡，許多煉廠采用外甩油漿的辦法進(jìn)行處理，中國每年催化裂 化外甩油漿高達(dá)300萬噸以上，大量的外甩油漿一般作為廉價的鍋爐燃料，不僅浪費(fèi)能源， 而且油漿中的固態(tài)粉末會粘附在爐膛中和管壁上，降低傳熱效率，因此合理有效的利用油 漿以生產(chǎn)高附加值的產(chǎn)品，也成為急需解決的新課題。
[0005] 中國發(fā)明專利CN101045827A公開了一種高等級道路瀝青的生產(chǎn)方法，將減壓渣 油經(jīng)丁烷脫瀝青工藝處理后得到高軟化點(diǎn)、低蠟的脫油硬瀝青作為瀝青調(diào)和的硬組分，將 催化裂化油漿進(jìn)行拔頭處理得到高閃點(diǎn)、低蠟的重油漿作為瀝青調(diào)和的軟組分，然后將脫 油硬瀝青與拔頭重油漿進(jìn)行在線調(diào)和得到高等級道路瀝青。但其制備的高等級瀝青僅滿足 GB/T 15180-2000的技術(shù)指標(biāo)，且所得到的瀝青容易受油漿性質(zhì)的影響。
[0006] 中國發(fā)明專利CN103554926A公開了一種低標(biāo)號高等級道路瀝青及其制備方法， 提出將催化油漿引入常壓蒸餾塔底與常壓渣油一起經(jīng)減壓蒸餾制得改良的減壓渣油，然后 與脫油瀝青、溶劑精制抽出油和未經(jīng)改良的硬質(zhì)減壓渣油中的一種或幾種制備低標(biāo)號高等 級道路瀝青，但該技術(shù)僅對芳烴含量大于50 %的催化裂化油漿進(jìn)行利用，并未對芳烴含量 低于50%或油漿經(jīng)拔頭處理后的油漿殘?jiān)睦锰岢黾夹g(shù)說明，且僅能生產(chǎn)出符合《交通 部公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40指標(biāo)要求的50號A級道路石油瀝青，未提及是否 可以生產(chǎn)出其它更低牌號的瀝青。
[0007] 中國發(fā)明專利CN1102847A公開了一種低含蠟道路瀝青生產(chǎn)工藝方法，利用FeCl3 和Fe205為催化劑將催化油漿進(jìn)行氧化，然后與減壓渣油或脫油瀝青制備道路瀝青，但不能 明顯改善瀝青產(chǎn)品閃點(diǎn)不合格的問題。
[0008] 中國發(fā)明專利CN1493652A公開了一種道路瀝青膠結(jié)料及其制備方法，將重質(zhì)油 經(jīng)過常、減壓蒸餾后得到減壓渣油餾分然后由溶劑脫瀝青工藝得到的脫油瀝青進(jìn)行氧化或 與減壓渣油、減粘渣油調(diào)和制得瀝青，但該專利對油品有所限定，所制備的瀝青瀝青質(zhì)含量 僅為〇. 1~2m%，且未提及瀝青的抗老化性能。
[0009] 中國發(fā)明專利CN101492570A公開了一種硬質(zhì)道路瀝青組合物及其制備方法，由 針入度為35 l/10mm以下的高瀝青質(zhì)含量的硬瀝青、基質(zhì)瀝青、軟化劑和化學(xué)改性劑制備 硬質(zhì)道路瀝青，但該技術(shù)中需要以常用的基質(zhì)瀝青為原料，且摻量比例較高（約為25%~ 45% )，并不能單純的以硬瀝青和軟化劑作為基礎(chǔ)原料制備出合格的道路瀝青；以堿性、 有機(jī)鹽或無機(jī)鹽中作為化學(xué)改性劑，所制備的道路瀝青只列出了 25°C延度，且25°C延度 為8~26cm，不易達(dá)到JTG F40標(biāo)準(zhǔn)，同時并未列出瀝青的抗老化性能，且135°C粘度大于 3Pa ? s，對瀝青的施工帶來不便。
[0010] 中國發(fā)明專利CN103073748A公開了一種溫拌瀝青及其制備方法與專用復(fù)合劑， 將渣油或脫油瀝青等原料與聚合物和復(fù)合改性劑混合制備溫拌瀝青，但所制備的瀝青為70 號瀝青。
[0011] 因此由脫油瀝青和催化油漿經(jīng)過合適的處理，制備出一種高低溫性能優(yōu)異、抗老 化性能和粘度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合JTG F40技術(shù)指標(biāo)要求，且受原油或原料性質(zhì)影響較小的 針入度為10-60 1/10_范圍內(nèi)的高等級硬質(zhì)道路瀝青具有非常重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價 值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的在于提供一種高等級硬質(zhì)道路瀝青，該高等級硬質(zhì)道路瀝青針入度 范圍在10-601/10mm之間，各項(xiàng)指標(biāo)均符合《交通部公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40 規(guī)范要求，具有優(yōu)異的高低溫性能，可以有效的預(yù)防高溫車轍和低溫開裂，改善抗老化性 能，具有適宜的粘度，便于施工和操作。該發(fā)明可以有效的提高脫油瀝青和催化油漿的利用 途徑和效率，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
[0013] 本發(fā)明的目的還在于提供上述高等級硬質(zhì)道路瀝青的制備方法。制備方法采用常 規(guī)的改性瀝青設(shè)備，操作簡單。
[0014] 發(fā)明的第一個目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高等級道路硬質(zhì)瀝青及其制 備方法，其特征在于：是由以下原料按照重量分?jǐn)?shù)制成：
[0015] 脫油瀝青35-70份、拔頭油漿10-45份、抽出油8-20份；聚合物改性劑1-8份，助 劑0. 1-3. 0份。
[0016] 本發(fā)明所述的脫油瀝青為丙烷脫油瀝青、丁烷脫油瀝青和戊烷脫油瀝青中的一種 或幾種的組合。
[0017] 本發(fā)明所述的拔頭油漿為重油催化裂化油漿經(jīng)拔頭裝置在切割溫度為350°C及以 上范圍所得的一種或多種；
[0018] 本發(fā)明所述抽出油為不同基屬原油加工生產(chǎn)潤滑油過程中副產(chǎn)的糠醛抽出油、環(huán) 烷基抽出油、中間基抽出油、中間-環(huán)烷基抽出油的一種或幾種的組合。
[0019] 本發(fā)明所述的聚合物改性劑為聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)、膠粉 和聚苯乙烯-丁二烯共聚物（SBR，俗稱丁苯橡膠）中的一種或幾種的組合。
[0020] 本發(fā)明所述的SBS改性劑分子結(jié)構(gòu)為線性或星型，嵌段比S/B為20/80至40/60 之間，分子量為80000~220000。
[0021] 本發(fā)明所述的橡膠粉改性劑為廢舊輪胎膠粉和/或生膠粉，目數(shù)為20目~120 目，如20目、30目、40目、60目、80目、100目、120目。
[0022] 本發(fā)明所述的SBR改性劑為普通型、H型、R型和N型中的一種或幾種的組合。
[0023] 本發(fā)明所述的助劑為硫型結(jié)構(gòu)，如單質(zhì)硫、S40、S60或S90中的一種或多種；
[0024] 發(fā)明的第二個目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高等級道路硬質(zhì)瀝青及其制 備方法，其特征在于：該硬質(zhì)瀝青制備方法包括以下五個步驟：
[0025] (1)將脫油瀝青與拔頭油漿按照配比調(diào)和并加熱到140°C~190°C，攪拌轉(zhuǎn)速為 lOOrpm~300rpm下制備瀝青共混物；
[0026] (2)向?yàn)r青共混物中加入抽出油，攪拌轉(zhuǎn)速為lOOrpm~300rpm下制備調(diào)和瀝青；
[0027] (3)在加熱溫度為160°C~190°C、轉(zhuǎn)速為2000rpm~5000rpm的高速剪切狀態(tài)下 向調(diào)和瀝青中緩慢加入聚合物改性劑，剪切5min~25min ;
[0028] (4)在轉(zhuǎn)速為2000rpm~5000rpm的高速剪切狀態(tài)下向（3)所制備樣品中緩慢加 入助劑，剪切20min~40min ;
[0029] (5)剪切完成后在轉(zhuǎn)速為300rpm~lOOOrpm的攪拌狀態(tài)下攪拌發(fā)育1. 5h~4h即 得。
[0030] 本發(fā)明所述的一種高等級道路硬質(zhì)瀝青值針入度為10-60 l/10mm，優(yōu)選30號和 50號高等級道路硬質(zhì)瀝青；
[0031] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：通過加入聚合物改性劑和助劑改善瀝青的高低溫性能，通 過調(diào)整原料中脫油瀝青、拔頭油漿與抽出油的配比和聚合物改性劑、助劑的摻加比例，可以 制備出各項(xiàng)指標(biāo)均符合《交通部公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40指標(biāo)要求的針入度為 10-60 1/10_范圍內(nèi)的高等級道路硬質(zhì)石油瀝青，做到瀝青牌號的可調(diào)可控。本發(fā)明可以 極大的改善脫油瀝青和催化油楽?在制備瀝青時存在抗老化性能差、閃點(diǎn)和低溫延度不合格 等缺點(diǎn)，且對原油或原料性質(zhì)依賴性較小，極大的提高了脫油瀝青和催化油漿的利用效率， 具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本發(fā)明所述的一種高等級道路硬質(zhì)瀝青首先將脫油瀝青 和拔頭油漿進(jìn)行調(diào)和，攪拌一定時間后再加入抽出油，可有效防止抽出油在高溫下發(fā)生輕 組分的揮發(fā)。本發(fā)明所述的一種高等級道路硬質(zhì)瀝青先往調(diào)和瀝青中加入聚合物改性劑， 剪切一段時間后再加入助劑，可以先讓聚合物改性劑在高速剪切作用下進(jìn)行剪切，以細(xì)小 顆粒分散于調(diào)和瀝青中，然后在助劑的作用下使分散于瀝青體系中的聚合物改性劑顆粒形 成交聯(lián)體系。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下用實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程，但下述實(shí)施例不能用以限制實(shí)現(xiàn)本 發(fā)明的各種條件。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 一種高等級道路硬質(zhì)瀝青
[0035] 原料：（重量百分比）
[0036] 丁烷脫油瀝青53%，切割溫度為365°C的拔頭油漿34.8%，糠醛抽出油10%，聚 合物改性劑為SBS (其分子結(jié)構(gòu)為星型結(jié)構(gòu)，S/B組成為30/70,分子量為220000)，摻量為 2 %，助劑選取聚合硫S40，摻量為0. 2 %。
[0037] 通過如下方法制備：
[0038] 將脫油瀝青與拔頭油漿按上述配比調(diào)和并加熱到160°C，在轉(zhuǎn)速為200rpm的攪拌 狀態(tài)下制備瀝青共混物，然后加入抽出油，在轉(zhuǎn)速為250rpm的攪拌狀態(tài)下制備調(diào)和瀝青； 在加熱溫度為170°C、剪切轉(zhuǎn)速為3000rpm下向調(diào)和瀝青中緩慢加入聚合物改性劑SBS，剪 切20min ;繼續(xù)在轉(zhuǎn)速為4000rpm的高速剪切狀態(tài)下緩慢加入助劑，剪切20min ;剪切完成 后在轉(zhuǎn)速為400rpm的攪拌狀態(tài)下攪拌發(fā)育2h，即得，性能測試結(jié)果見表1。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 丁烷脫油瀝青48%，切割溫度為382°C的拔頭油漿36. 8%，環(huán)烷基抽出油12%，聚 合物改性劑為SBS (其分子構(gòu)型為星型結(jié)構(gòu)，S/B組成為30/70,分子量為220000)，摻量為 3 %，助劑選取聚合硫S40，摻量為0. 2 %。
[0041] 通過如下方法制備：
[0042] 將脫油瀝青與拔頭油漿按照重量百分比調(diào)和并加熱到170°C，在轉(zhuǎn)速為lOOrpm的 攪拌狀態(tài)下制備瀝青共混物，然后加入抽出油，在轉(zhuǎn)速為250rpm的攪拌狀態(tài)下制備調(diào)和瀝 青；在加熱溫度為175°C、剪切轉(zhuǎn)速為3500rpm下向調(diào)和瀝青中緩慢加入聚合物改性劑SBS， 剪切20min ;繼續(xù)在轉(zhuǎn)速為4500rpm的高速剪切狀態(tài)下緩慢加入助劑，剪切25min ;剪切完 成后在轉(zhuǎn)