專利名稱：一種煤焦油瀝青的制法及含有該煤焦油瀝青的瀝青的制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用芳香油餾分制備與石油浙青的相容性得到改善的煤焦油浙青的方法，以及適用于鋪設道路的含煤焦油浙青的浙青的制備方法。
背景技術：
浙青在很久之前已經被用于道路鋪設，并且隨著19世紀后期煉油工藝的引入和發(fā)展，鋪設道路對作為煉油工藝副產品的浙青的需求急劇增加。目前，全世界大部分的道路都用浙青進行鋪設，這在未來若干年內不會有太大的變化。然而，石油正在逐漸耗盡，因此認為石油的成本將持續(xù)增加。因此，如果廣泛應用將相對低廉的浙青轉化為昂貴燃油的先進工藝，則預期用于鋪設道路的浙青的供應從長遠角度看將會降低。
已經對用來替換浙青的材料進行了大量研究，但目前還沒有發(fā)明出大量使用的浙青替代品。在浙青的供應和需求尚不充分的20世紀早期，將煤焦油用作鋪設道路用的材料。尤其是在瑞典等國家，在覆蓋道路方面已經采用了至少數千萬噸煤焦油。然而，由于已經提高了所制備的浙青的量，因此供應需求形勢得到滿足，并且就成本而言浙青具有優(yōu)異的性能，因此自從20世紀中期以來幾乎不再使用煤焦油來鋪設道路。
目前，正在研究這樣的煤焦油，其可大量使用以確保存在能夠應付浙青來源短缺問題的替代材料。具體而言，由于從煤焦油蒸餾而得到的煤焦油浙青的物理化學性質與石油浙青的物理化學性質相似，因此已經試圖將煤焦油浙青與石油浙青混合來制備用于鋪設道路的浙青。然而，煤焦油浙青存在如下問題，由于對應于石油浙青主要要求標準(根據 ASTM D2042-09)的三氯乙烯不溶物含量(其是指不溶于三氯乙烯的材料的量)大，因此在將煤焦油浙青與石油浙青混合之后，由于煤焦油浙青的存在而超出石油浙青的不溶物含量標準。此外，當將煤焦油浙青與石油浙青的混合物在高溫(即，150°C)下保存時，可能發(fā)生材料的分離。這是因為煤焦油浙青破壞了石油浙青的內部穩(wěn)定平衡結構，從而可以使得石油浙青的浙青質成分和煤焦油浙青的高沸點部分凝集并分離/沉淀。因此，為了將煤焦油浙青混入石油浙青中從而用于鋪設道路，去除三氯乙烯不溶性材料并且改善與石油浙青的相容性被認為是非常重要的。
目前為止，人們對降低煤焦油浙青的三氯乙烯不溶物含量幾乎沒有進行過研究， 但降低浙青的甲苯或喹啉不溶物含量在美國專利No. 4，402，824中有所披露，其披露了制造具有低含量的甲苯不溶物的煤焦油浙青的方法，該方法包括將酮類溶劑與煤焦油混合，將混合物離心從而使甲苯不溶性材料析出，之后對除析出的不溶性材料之外的上清液進行常壓蒸餾和真空蒸餾(減壓蒸餾)。此外，美國專利No. 4，640，761披露了在高溫下將煤焦油離心后可以降低甲苯不溶物含量。
然而，涉及降低甲苯不溶物含量的常規(guī)專利與降低三氯乙烯不溶物的含量(涉及浙青的純度)之間沒有直接關系。此外，這些專利都沒有考慮改善與石油浙青的相容性，從而難以提高煤焦油浙青(從其中僅去除了甲苯不溶性材料)與石油浙青的相容性。因此， 為了有利于將煤焦油浙青與石油浙青混合，有必要從煤焦油浙青中去除三氯乙烯不溶性材料并改善其與石油浙青的相容性。發(fā)明內容
因此，考慮相關技術中遇到的問題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明旨在提供煤焦油浙青和含有所述煤焦油浙青的浙青的制備方法，其中在制備煤焦油浙青后可降低三氯乙烯不溶物含量，并且在制備含有該煤焦油浙青的浙青后，在將煤焦油浙青和石油浙青的混合物高溫保存時可以抑制所述混合物的分離。
本發(fā)明的第一方面提供一種制備煤焦油浙青的方法，包括a)將(i)石腦油裂解渣油或油漿與(ii)煤焦油以1 1 1 8的重量比混合，從而獲得混合物；b)在200°C 250°C下對所述混合物進行常壓蒸餾，從而獲得常壓蒸餾渣油；以及c)在330°C 380°C下對所述常壓蒸餾渣油進行真空蒸餾。
根據本發(fā)明的第二方面，a)還可以包括加入酮類溶劑，使得(i)和(ii)相對于酮類溶劑的重量比可以為2 9。
本發(fā)明的第三方面提供一種包含煤焦油浙青的浙青的制備方法，包括將上述方法制得的煤焦油浙青與石油浙青以12 19的重量比混合。
具體實施方式
本發(fā)明可以通過下述說明來實現。應當理解下述的說明僅僅對本發(fā)明的實施方案進行了闡釋，而本發(fā)明并非一定局限于這些實施方案。
根據本發(fā)明的實施方案，為了降低煤焦油浙青的不溶物含量并改善煤焦油浙青與石油浙青的相容性，提供了一種制備煤焦油浙青的方法，包括將作為石油化學工藝和煉油工藝副產品的石腦油裂解渣油或油漿與煤焦油混合，并對所述混合物進行常壓蒸餾和真空蒸餾，并且本發(fā)明還提供了制備浙青的方法，所述浙青包含通過上述方法制得的煤焦油浙
在本發(fā)明的實施方案中可用的是，石腦油裂解渣油是指這樣一種黑褐色渣油，其是將石腦油裂解以制備諸如乙烯、丙烯、丁二烯等烯烴時得到的副產物，并主要由具有大于或等于10個碳原子的芳烴構成。石腦油裂解渣油的沸點可在約150°C至約600°C范圍內， 尤其是在約250°C至約500°C范圍內。另外，石腦油裂解渣油的芳香成分(即，具有大于或等于10個碳原子的芳烴)的量可(例如)為大于或等于約80重量％，尤其是大于或等于約85重量％。該數值范圍僅僅是示例性的，本發(fā)明并不一定局限于此。
在本發(fā)明的實施方案中可用的是，油漿可以是作為煉油工藝中重油催化裂解副產品的油餾分。就這點而論，重油催化裂解的主要目的是通過在催化劑存在下將真空瓦斯油4(VGO)、常壓渣油(AR)、其加氫脫硫油或它們的混合物裂解來制備作為輕油的汽油。在該情況中，在由此獲得的半成品中，可使用作為最底部油餾分的油漿。
特別可用的是沸點在約250°C至約650°C范圍內、進一步在約350°C至約560°C范圍內的油漿。油漿的示例性組成包括約10重量％ 25重量％的飽和烴和約75重量％ 90重量％的芳香化合物，并且如石腦油裂解渣油一樣，油漿含有大量的芳香化合物。
根據本發(fā)明的示例性實施方案，首先將石腦油裂解渣油或油漿與煤焦油混合。就這點而論，該混合可以在攪拌(例如，轉速為約IOOrpm 1，OOOrpm,尤其是約200rpm 500rpm)下進行。
在約200°C 250°C下對由此獲得的混合物進行常壓蒸餾，并將所得的渣油在約 330°C 380°C下進行真空蒸餾，從而回收作為渣油的煤焦油浙青。
在上述實施方案中，混合的⑴石腦油裂解渣油或油漿與(ii)煤焦油的重量比可落在約1 1至約1 8((i) (ii))的范圍內，尤其是在約1 2至約1 4的范圍內。 如果所使用的煤焦油的量低，則盡管使用了煤焦油，也不能實現經濟效益。相反，如果使用的煤焦油的量太大，則在后續(xù)的蒸餾過程中通過石腦油裂解渣油或油漿對煤焦油浙青賦予的改良效果可能會劣化。因此，可按照上述重量比將這些材料進行混合。
根據本發(fā)明的另一示例性實施方案，可將煤焦油和石腦油裂解渣油或油漿進一步與沸點(例如)為小于或等于約200°C的酮類溶劑混合。酮類溶劑的例子可包括飽和以及不飽和的酮化合物，例如丙酮、甲乙酮、二乙基酮、頻哪酮、異丁基甲基酮、二異丙基酮、甲基丁基酮、二丙基酮、甲基乙烯基酮、甲基庚酮、環(huán)戊酮、環(huán)己酮、乙戊酮、己基甲基酮等，它們可以單獨使用或以組合方式使用。特別可用的是丙酮、甲乙酮或其混合物。
根據示例性實施方案，將煤焦油、石腦油裂解渣油或油漿以及酮類溶劑在攪拌 (轉速為約IOOrpm 1，OOOrpm,尤其是約200rpm 500rpm)情況下混合，并將所得混合物離心(如在約1，OOOrpm 10，OOOrpm的轉速，尤其是約2，OOOrpm 5，OOOrpm的轉速下離心)，之后在約200°C 250°C下對除離心管的底部淤渣沉淀之外的上清液進行常壓蒸餾。 隨后，在約330°C 380°C下對常壓蒸餾渣油進行真空蒸餾，從而回收作為渣油的浙青。
根據另一示例性實施方案，可首先將煤焦油和酮類溶劑混合并離心(例如在約 1，OOOrpm 10，OOOrpm的轉速，尤其是約2，OOOrpm 5，OOOrpm的轉速下離心)。之后， 進一步將除離心管的底部淤渣沉淀之外的上清液與石腦油裂解渣油或油漿混合，并在約 200°C 250°C下對該混合物進行常壓蒸餾。之后，在約330°C 380°C下對所得的常壓蒸餾渣油進行真空蒸餾，從而回收作為渣油的煤焦油浙青。
在上述實施方案中，煤焦油和石腦油裂解渣油或油漿相對于酮類溶劑的重量比可為約2 9，尤其是約2 4。在這點上，如果所使用的酮類溶劑的量增加，則回收溶劑的成本將增加。相反，如果所使用的酮類溶劑的量低于合適的水平，則其在提高煤焦油中所含的三氯乙烯不溶性材料的分離效果方面可能不足。因此，上述混合比是可取的。
可將如此制得的煤焦油浙青與石油浙青混合從而制備含有煤焦油浙青的浙青。就這點而論，可以在攪拌情況下(在約IOOrpm 1，OOOrpm的轉速，尤其是約200rpm 500rpm 的轉速下攪拌)于約130°C 180°C進行混合。
在本發(fā)明的實施方案中，石油浙青的例子包括從煉油廠獲得的典型石油產品，例如直鏈浙青、浙青膏、稀釋浙青(cutkick asphalt)、乳化浙青、氧化浙青、改性浙青等。通常，可使用動態(tài)粘度(600C )為約IX 10_3m2/s lm2/s且根據ASTM D-5的針入度(25°C ) 為約5 400的石油浙青。此外，著火點(C0C型，ASTM D-92)可為至少約280°C，由ASTM D 4142所測定的浙青質含量可為約2重量％ 30重量％。
混合的煤焦油浙青與石油浙青的重量比可在約1 2至約1 9(煤焦油浙青 石油浙青)的范圍內，尤其是在約1 2至約1 5的范圍內。當所使用的石油浙青的量降低時，與石油浙青化學性質不同的煤焦油浙青的量會相對提高，從而使得難以滿足用于道路的浙青標準。相反，如果使用太多的石油浙青，則通過與煤焦油浙青摻混從而代替石油浙青材料的效果可能不大?？紤]這些，可按照上述混合比來添加這些材料。
提出下列實施例和試驗例來進行示意性說明，但是其不應被理解為限制本發(fā)明。
相容件評價
為了評價相容性，將樣品在150°C的烘箱中保存兩天，之后用肉眼進行觀察。此外， 為定量評價相容性，采用基于AASHTO PP5的試管法，使得樣品的保存條件更嚴格。具體來說，將55g樣品裝入直徑為25mm且長度為140mm的鋁管中，之后將該試管在163°C的烘箱中保存三天，冷卻至室溫，并將其分為上、中、下三部分。之后，測量上部和下部樣品的三氯乙烯不溶物含量，并且采用所測得的值的差異來評價相容性。
實施例1
在250°C下分別對第一混合物(煤焦油石腦油裂解渣油=5 1)、第二混合物 (煤焦油油漿=5 1)和粗煤焦油進行常壓蒸餾，之后在360°C下對該常壓蒸餾渣油進行真空蒸餾，從而回收煤焦油浙青。之后，將所獲得的煤焦油浙青與石油浙青(AP-5，SK能源公司)以5(石油浙青)1(煤焦油浙青)的重量比在150°C且300rpm的攪拌條件下混合，從而制備三種含有煤焦油浙青的浙青樣品。測量煤焦油浙青中的三氯乙烯不溶物含量以及含有煤焦油浙青的浙青的性質。結果在下面的表1和表2中示出。
表 1
三種煤焦油浙青樣品的三氯乙烯不溶物含量的比較
權利要求
1.一種制備煤焦油浙青的方法，包括a)將⑴石腦油裂解渣油或油漿與(ii)煤焦油以1 1 1 8的重量比混合，從而獲得混合物；b)在200°C 250°C下對所述混合物進行常壓蒸餾，從而獲得常壓蒸餾渣油；以及c)在330°C 380°C下對所述常壓蒸餾渣油進行真空蒸餾。
2.根據權利要求1所述的方法，其中(i)所述石腦油裂解渣油或所述油漿與(ii)所述煤焦油的重量比在12至14的范圍內。
3.根據權利要求1所述的方法，其中所述石腦油裂解渣油為這樣的渣油，其是石腦油裂解制備烯烴的副產物，沸點為150°C 600°C，并包含大于或等于80重量％的具有大于或等于10個碳原子的芳烴。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述油漿為這樣的油餾分，其是煉油工藝中重油催化裂解的副產物，沸點為250°C 650°C，并包含10重量％ 25重量％的飽和烴和75重量％ 90重量％的芳香化合物。
5.根據權利要求1所述的方法，其中a)還包括加入酮類溶劑，使得⑴和(ii)相對于所述酮類溶劑的重量比為2 9。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述酮類溶劑選自由丙酮、甲乙酮及其混合物組成的組。
7.根據權利要求5所述的方法，其中a)包括將所述煤焦油與所述酮類溶劑混合，將所得的混合物離心，以及將去除了淤渣的上清液與所述石腦油裂解渣油或所述油漿混合。
8.一種包含煤焦油浙青的浙青的制備方法，包括將權利要求1至7中任意一項所制備的所述煤焦油浙青與石油浙青以12 19的重量比混合。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述混合在130°C 180°C以及IOOrpm 1，OOOrpm的攪拌條件下進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤焦油瀝青的制法及含有該煤焦油瀝青的瀝青的制法，其中所得的瀝青適用于鋪設道路，并且包含煤焦油瀝青和石油瀝青的混合物，更具體而言，本發(fā)明涉及這樣的方法，該方法通過使用具有大量芳香成分的油餾分來制備與石油瀝青的相容性得到改善的煤焦油瀝青，從而抑制在將煤焦油瀝青與石油瀝青簡單混合時三氯乙烯不溶物的增加以及材料的分離，本發(fā)明還涉及包含所述煤焦油瀝青的瀝青的制備方法，其中這種含有所述煤焦油瀝青的瀝青可非常有效地用作鋪路材料。
文檔編號C10C3/00GK102533303SQ201110326050
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2010年10月22日
發(fā)明者曹太鉉, 樸三龍, 金周會, 金奎泰, 金祐成, 黃亨基 申請人:Sk新技術株式會社