[发明专利]道路沥青改性剂及其制备方法和改性道路沥青

说明书

本发明涉及煤直接液化领域，公开了一种道路沥青改性剂及其制备方法和改性道路沥青；该制备方法包括：在氧化剂的存在下，将煤直接液化沥青、石油重质油分和助氧化剂在密炼机中于180‑350℃加热并搅拌20‑120分钟，得到道路沥青改性剂。本发明的制备方法能提高煤直接液化沥青和石油重质油分的氧化程度，所制得的道路沥青改性剂能提高改性道路沥青的耐老化性，尤其是老化后的低温延展度。

技术领域

本发明涉及煤直接液化领域，具体涉及一种道路沥青改性剂的制备方法，由该制备方法制得的道路沥青改性剂，以及一种改性道路沥青。

背景技术

煤直接液化是煤清洁利用的一种有效途径，其中，对煤直接液化工艺的副产物煤直接液化残渣(DCLR，也称为“煤直接液化沥青”)的综合利用，则能在提高煤直接液化工艺经济性的同时促进煤清洁利用的绿色、协调发展，这是与我国国情相适应的能源技术创新。煤直接液化残渣作为一种新型沥青材料，经过技术处理后，能够用于道路沥青。

CN1827697A公开了一种道路沥青改性剂及其应用方法，该方法直接将煤直接液化残渣粉碎后，在100-250℃的温度范围内，按5-30％的重量比与道路沥青混合制备改性沥青。该方法直接以煤直接液化残渣作为道路沥青改性剂，其添加量及改性后沥青的性能与煤直接液化残渣的来源和性质关系密切，调制灵活性比较差；另外，该改性沥青的延展性随温度变化的敏感性强，低温下延展性损失严重，且老化后性能非常差，难以满足路基性能要求。CN101161778B公开了一种制备改性沥青的方法，该方法与CN1827697A相似，其改进点只在于在150-280℃时，将熔融态的煤直接液化残渣与基质沥青混合；该方法的问题在于，混合时物料需经历较高温度，极易造成基质沥青的老化，且改性后基质沥青的温度敏感性依然较高。

CN104513488A公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法，该方法将煤直接液化残渣、石油重质油分与聚合物在高于残渣软化点的温度下充分混合，制得道路沥青改性剂，再与基质石油沥青在低温下充分均匀混合得到改性道路沥青。该方法中，需要将石油重质油分与聚合物高温长时间搅拌，工艺复杂，且高温和/或长时间极易造成改性沥青老化。

CN106032438A也公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料。其中，先将煤直接液化残渣、粉煤灰和水在氧化剂存在下加热，得到改质煤直接液化残渣，再将改质煤直接液化残渣添加到石油重质油分和聚合物预溶得到的混合物中，再搅拌均匀并冷却，得到道路沥青改性剂，之后，将该道路沥青改性剂与基质道路沥青混合均匀，得到道路改性沥青。CN106032437A也公开了一种道路沥青改性剂和改性道路沥青及其制备方法与沥青混合料，该方法是将含有煤直接液化残渣的原料在氧化剂存在下加热，得到改性煤直接液化沥青，然后以与CN106032438A类似的方法制备道路沥青改性剂和道路改性沥青，改性沥青的低温延度符合道路沥青标准的I-C和I-D要求，且制备的沥青混合料的稳定性较高。虽然前述的两篇专利文献均公开了将煤直接液化残渣在一定温度下加热氧化后，所制得的道路沥青改性剂可改善改性沥青的低温延展性等，但是由于液化残渣粘度较高，与石油重质油分、聚合物的相容性较差，该改性沥青在老化后的低温延度低，不能达到聚合物改性沥青的老化标准要求，因而限制了其利用范围，且要制得道路改性沥青，需要先将残渣氧化制成改性液化残渣，再将改性液化残渣与高分子和石油重质油分的混合物混合制成沥青改性剂，将沥青改性剂与基质石油沥青才能制成改性沥青，工艺复杂。

可见，仍有必要开发新的以煤直接液化沥青为原料的改性道路沥青及制备方法。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现，现有的以煤直接液化残渣制备改性沥青的方法中，需要先将液化残渣进行氧化，再与增柔剂混合，而残渣的氧化通常都是在容积式反应器(例如搅拌釜式反应器)中通入空气来进行，这仅实现了沥青液面与氧气的接触，实际氧化面积小；为此，发明人经进一步深入研究发现，通过加入助氧化剂并结合密炼机，能同时促进煤液化残渣和作为增柔剂的石油重质油分的氧化，并且以其产物作为改性剂制备的改性沥青具有更高的耐老化性能，基于以上发现，提出本发明。