CN101875789A - 一种煤直接液化残渣复合改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煤直接液化残渣复合改性沥青及其制备方法,通过在熔融的煤直接液化残渣中加入油分和胶质，搅拌均匀，即可制备成道路用改性沥青。该改性沥青制作工艺简单，价格低廉，性能良好，是修筑高等级公路用改性沥青的优选材料，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种煤直接液化残渣复合改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明属于交通路面材料技术领域，具体涉及一种利用煤直接液化残渣制备改性沥青的方法。

背景技术

众所周知，在煤制油技术中，煤直接液化技术在我国已经开始大规模工业化应用，但是在煤直接液化过程中产生的残渣的处理却仍然没有得到很好的解决。

由于世界能源危机，石油及其相关产品价格不断上涨，导致沥青价格也不断提高，也使得道路建设材料成本不断增加。为了降低石油沥青的使用成本，人们把目光转向煤直接液化残渣的利用，这是因为煤直接液化残渣含有沥青质和油分，成分上与沥青有些相似，有取代或改性石油沥青的可能性。

中国专利申请（申请号：200610012547.9），公开了一种道路沥青改性剂及其应用方法，就是将煤直接液化残渣粉碎至100目以下，与沥青在100-250℃范围按煤直接液化残渣占改性沥青的重量比为5-30％混合均匀，得到的改性沥青。然而，又有研究(王寨霞,杨建丽,刘振宇.煤直接液化残渣对道路沥青改性作用的初步评价.燃料化学学报，2007,35(1):109-1120)表明中只有添加小于7%重量比的煤直接液化残渣时所获得的改性沥青才具有使用价值,而当残渣含量再提高后，由于沥青发脆，低温性能不好，难以满足路用性能要求。

中国专利申请（申请号200710178082.9）公开了一种用煤直接液化残渣制备改性沥青的方法，将150-280℃的熔融状态的煤直接液化残渣和100-180℃的熔融状态的基质沥青在150-280℃下搅拌均匀，形成熔融物，从而得到改性沥青,这种方法突出的问题是基质沥青在混合时经历高温,极易造成基质沥青的老化,而且由于制备改性沥青使用的煤直接液化残渣掺量小，这对消化大量的煤直接液化残渣来说，其作用太小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用煤直接液化残渣直接制备改性沥青的方法，该方法简单，生产成本低、可控性强，制备的改性沥青性能符合改性石油沥青的各项指标。

为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案得以实现。

一种煤直接液化残渣复合改性沥青，它是由下述原料按照重量百分比制成：煤直接液化残渣：70～80%、油分：15～30%、胶质：5～10%,原料的百分比之和为100%。

所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180℃,固体含量不超过50%重量百分比的煤残渣；所述的油分为邻苯二甲酸酯类、环氧化合物、环烷烃油、脂肪烃油、芳烃油、松节油、松焦油、桐油、柠檬酸酯、脂肪族二羧酸酯、单羧酸酯、偏苯三酸酯或磷酸酯类其中一种或几种混合物；所述的胶质为松香树脂、古马隆树脂、热塑性酚醛树脂、低分子量聚酰胺树脂、醋酸乙烯树脂、碳5石油树脂或碳9石油树脂其中一种或几种混合物。

上述的煤直接液化残渣复合改性沥青的制备方法，可遵循如下步骤：按照重量百分比选取煤直接液化残渣：70～80%、油分：15～30%、胶质：5～10%作为原料，并在常温下将原料进行搅拌混合，然后升温至90～160℃，经过高速分散机高速分散、混合30～45分钟之后得到改性沥青材料。

本发明的煤直接液化残渣直接制备改性沥青的方法，方法简单、生产成本低、可操作性强，制备的改性沥青性能均能够符合改性石油沥青的各项指标。该方法对煤直接液化残渣的合理有效利用具有重要的价值，同时对于节约道路建设成本、节能环保同样具有重要意义。

此外按照本发明制备的改性沥青材料可以作为高速公路的路面或桥面的铺装材料，均有广阔的市场应用前景。

具体实施方式

本发明利用煤直接液化残渣制备改性沥青是根据构成石油沥青的三个化学组分沥青质、油分和胶质各自发挥作用的原理，即沥青质决定沥青的软化点等高温性能；油分决定沥青的稠度和柔软度，对沥青的延度有很大的影响；胶质赋予沥青可塑性、流动性和黏结性，对沥青的延性也有很大的影响。经过研究发现，由于煤直接液化残渣中缺少常规沥青中的油分和胶质组分，在煤直接液化残渣中添加适量的油分和胶质，能够制备成改性沥青。此方法实现取代石油沥青，在道路修建中大量应用煤直接液化残渣，能够变废为宝，拓宽了煤直接液化残渣应用范围，为实现循环经济发挥一定的经济价值。

下面结合实施例对本发明进一步详细说明，需要强调的是，这些实施例是较优的实例，用于进一步理解本发明，本发明不限于以下实施例。

实施例1：

以制备煤直接液化残渣复合改性沥青100kg为例，所用原料如下：

煤直接液化残渣70kg，片状固体；

环氧大豆油25kg，相对分子量约1000，浅黄色黏稠油状液体；

低分子量聚酰胺树脂5kg，相对分子量约1000，棕红色液体。

其制备方法如下：

将上述原料同时加入到不锈钢容器中在常温条件下搅拌均匀，加热至140℃，然后用高速分散机分散30分钟，得到改性沥青试样1。

实施例2：

以制备煤直接液化残渣复合改性沥青100kg为例，所用原料如下：

煤直接液化残渣80kg，片状固体；柠檬酸三正丁酯5kg，无色油状液体，相对分子量360，无毒，挥发性低；环烷烃油10kg,油状液体；碳5石油树脂5kg，淡黄色或浅棕色片状或块状固体，平均分子量400-2000。

其制备方法如下：

将上述原料同时加入到不锈钢容器中在常温条件下搅拌均匀，加热至150℃，然后用高速分散机分散40分钟，得到改性沥青试样2。

实施例3：

以制备煤直接液化残渣复合改性沥青100kg为例，所用原料如下：

煤直接液化残渣75kg，片状固体；

环氧大豆油辛酯10kg，浅黄色油状液体，相对分子量424；

偏苯三甲酸三（2-乙基）己）酯10kg,透明黏稠状液体，相对分子量547；

松香树脂5kg，淡黄色或浅棕色片状或块状固体，平均分子量400-2000，破碎为粒径小于5mm的小片或块。

其制备方法如下：

将上述原料同时加入到不锈钢容器中在常温条件下搅拌均匀，加热至150℃，然后用高速分散机分散40分钟，得到改性沥青试样3。

实施例4：

以制备煤直接液化残渣复合改性沥青100kg为例，所用原料如下：

煤直接液化残渣70kg，片状固体；

环氧大豆油辛酯10kg，浅黄色油状液体，相对分子量424；

桐油12kg,透明液体；

松香树脂5kg，淡黄色或浅棕色片状或块状固体，平均分子量400-2000，破碎为粒径小于5mm的小片或块；

低分子量聚酰胺树脂3kg，相对分子量约1000，棕红色液体。

其制备方法如下：

将上述原料同时加入到不锈钢容器中在常温条件下搅拌均匀，加热至150℃，然后用高速分散机分散40分钟，得到改性沥青试样4。

对比实施例：

申请人将北京燕山石化公司生产的国创一号新型SBS作为沥青改性剂，基质沥青采用进口的韩国AH-70号重交通道路石油沥青，制备SBS改性沥青，并与试样1、试样2、试样3和试样4的性能进行测试比较。试验方法按照交通部颁布的JTT052-2000《公路工程沥青及沥青混凝土混合料试验规范》相关规范进行操作，实验结果参见下表1：

表1.改性沥青试验结果对比表

从上表可以看出，试样1、试样2、试样3、试样4与SBS改性沥青相比，试样1、试样2、试样3、试样4的性能与SBS改性沥青的相近。 

使用以上5种改性沥青制作AC-13沥青混凝土，沥青混合料的矿料级配为AC-13C型中值，石料采用陕西铜川石料,分别进行高温稳定性试验（车辙试验）马歇尔实验以及冻融劈裂实验，其性能测试结果见表2。

表2.沥青混凝土性能

从表2中的数据分析，本发明的煤直接液化残渣制备的改性沥青路用性能都接近或高于SBS改性沥青的路用性能，因此，本发明的煤直接液化残渣制备的改性沥青可代替常用的SBS改性沥青，用于高级路面的铺装，这对于降低道路沥青混凝土材料成本具有重要意义。 

Claims (4)

1.一种煤直接液化残渣复合改性沥青，其特征在：它是由下述原料按照重量百分比制成：煤直接液化残渣：70～80%、油分：15～30%、胶质：5～10%，原料的百分比之和为100%。

2.如权利要求1所述的煤直接液化残渣复合改性沥青，其特征在于：所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180℃，固体含量不超过50%重量百分比的煤残渣；

所述的油分为邻苯二甲酸酯类、环氧化合物、环烷烃油、脂肪烃油、芳烃油、松节油、松焦油、松香酸酯、柠檬酸酯、脂肪族二羧酸酯、单羧酸酯、偏苯三酸酯、或磷酸酯类其中一种或几种混合物；

所述的胶质为松香树脂、古马隆树脂、热塑性酚醛树脂、低分子量聚酰胺树脂、醋酸乙烯树脂、碳5石油树脂或碳9石油树脂其中一种或几种混合物。

3.权利要求1所述的煤直接液化残渣复合改性沥青的制备方法，其特征在于：按照重量百分比选取煤直接液化残渣：70～80%、油分：15～30%、胶质：5～10%作为原料，并在常温下将原料进行搅拌混合，然后升温至90～160℃，经过高速分散机高速分散、混合30～45分钟之后得到煤直接液化残渣复合改性沥青。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的煤直接液化残渣是煤直接液化后从减压蒸馏装置排出的软化点不高于180℃,固体含量不超过50%重量百分比的煤残渣；

所述的油分为邻苯二甲酸酯类、环氧化合物、环烷烃油、脂肪烃油、芳烃油、松节油、松焦油、松香酸酯、柠檬酸酯、脂肪族二羧酸酯、单羧酸酯、偏苯三酸酯、或磷酸酯类其中一种或几种混合物；

所述的胶质为松香树脂、古马隆树脂、热塑性酚醛树脂、低分子量聚酰胺树脂、醋酸乙烯树脂、碳5石油树脂或碳9石油树脂其中一种或几种混合物。