[发明专利]制备具有已知稳定性能的沥青共混物的方法

说明书

申请背景

发明领域

本发明涉及制造和使用沥青生产产品如铺路。本发明特别地涉及用于铺路应用的共混沥青。

现有技术背景

本领域中非常重质的烃通常称为沥青、油母质、柏油和焦油。这些材料可以是在地下地层中经常遇到的高分子量烃。它们也可以是来自炼制原油的类似材料。这些非常重质的烃在环境温度下范围从浓厚粘稠的液体到固体。

当从地质地层直接产出时，以有用的形式回收它们通常相当昂贵。例如，沥青天然存在于例如加拿大艾伯塔省(Alberta,Canada)等地的焦油砂中，和委内瑞拉奥里诺科河(Orinoco river)北的奥里诺科油地带中。油母质是化石燃料的前体，并且也是形成油页岩的材料。在沉积岩地层中经常发现油母质。柏油或沥青也是用于来自原油炼制步骤(如裂化和焦化)的非常重质的烃的术语。

沥青是甚至在严苛环境中耐用的材料，并且可以几乎一直循环利用。再循环沥青的源包括但不限于道路柏油、汽车轮胎、屋面板(roofing shingle)和屋面膜(roofing membrane)。在再循环沥青中，经常需要将再循环沥青流与初始(virgin)沥青流混合。有时，不一定是柏油或沥青的重质烃也可以用来与再循环流混合。

不幸的是，这些沥青流不总是相容，这回导致由此生产的沥青产物过早的失败。难以预计哪些沥青混合物相容而哪些不相容，因此本领域中需要在使用沥青产物流制造产品如铺路材料之前可靠地确定这些流的稳定性。

发明概述

一方面，本发明是一种制备沥青的方法，该方法包括：将至少两个沥青进料流混合以制备沥青产物流；使用沥青的沥青质稳定性指数测试来分析进料流和产物流，以确定各自的稳定性指数；并且当沥青产物流的指数值小于进料流的加权平均指数值的约90％时，改性产物流以获得为进料流的加权平均指数值的至少90％的稳定性指数值。

另一方面，本发明是一种制备沥青的方法，该方法包括：通过将至少两个沥青进料流的样品混合以生成模型沥青产物流，来为沥青生产过程建模；使用沥青的沥青质稳定性指数测试来分析进料流和产物流，以确定各自的稳定性指数；并且当沥青产物流的指数值小于进料流的加权平均指数值的约90％时，使用不同的进料混合比和/或沥青稳定性添加剂来重复该过程，直到产生稳定的沥青产物流模型；然后使用该模型来控制沥青生产过程。

发明详述

一方面，本发明是制备沥青的方法，该方法包括：将至少两个沥青进料流混合以制备沥青产物流；使用沥青的沥青质稳定性指数测试来分析进料流和产物流，以确定各自的稳定性指数；并且当沥青产物流的指数值小于进料流的加权平均指数值的约90％时，改性产物流以获得为进料流的加权平均指数值的至少90％的稳定性指数值。沥青质稳定性指数测试通过采用近红外(NIR)激光检测沥青质开始絮凝和沉淀为沥青来进行。它测定沥青中沥青质的稳定程度。将沥青样品加热并保持均衡。添加非溶剂如减粘剂正丁烷，并且监测近激光透射率。当沥青质开始絮凝时，激光透射率将降低。对透射率相对于添加的非溶剂体积作图，因而它是絮凝点的相对度量。

在本公开方法的实践中，将至少两个沥青进料流混合。两个进料流可以均为初始沥青，不过通常沥青进料流中的至少一个可以为沥青再循环流。沥青再循环流可以选自回收自道路或停车场的再循环柏油、再循环屋面板、再循环屋面膜及其组合。在多数实施方案中，将该工艺流熔融并进行处理，以除去填料和其他成分如沙砾。

在一些实施方案中，沥青进料流可以甚至由沥青组成。例如，炼厂可以选择使用不完全是沥青的重质烃作为用于特别重质的沥青的稀释剂。不过在多数实施方案中，沥青进料流将为再循环沥青进料流和初始沥青进料流。

在本公开方法的某些实施方案的实践中，将进料流混合以形成产物流。可以采用任何实现该功能的方法。例如，可以将进料流进入槽中并搅拌。在替代的实施方案中，进料流可以共同注入在适当位置具有静态搅拌器的作业线中。在另外的实施方案中，可以采用这两种方法来混合沥青进料流，以制备沥青产物流。

在本公开方法的实践中，使用沥青的沥青质稳定性指数测试(BASIT)来分析各进料流和得到的产物流，以确定沥青质稳定性指数(ASI)值。然后根据比例将进料流的指数值加权平均。例如，如果仅有两个进料流并且它们体积相同，则各流的指数值仅取平均数。如果以2:1的比率使用两个流，则指数值也进行2:1加权。