专利名称：包括多磷酸的空气氧化沥青的制作方法
技术领域：
一方面，本发明涉及用于生产用多磷酸改性的空气氧化浙青的改进的方法。另一 方面，本发明涉及包含用多磷酸改性的空气氧化浙青的改进的浙青组合物以及所得到的组 合物的应用。
背景技术：
对于某些应用来说，残余或直馏浙青(有时被称为地浙青(bitumen))不适合以其 生产出的状态用于某些用途。在许多情况下，将浙青通过氧化过程或空气氧化过程进行改 性，以改变浙青的某些性质。一般来说，这种技术能够增加浙青的硬度、软化点、柔韧性和抗 风化性，同时降低其延展性和对温度变化的敏感性。现有的使用空气氧化来氧化浙青的方法典型地包含将空气吹扫通过浙青料以氧 化浙青。该吹扫过程典型地在400° F到550° F的温度范围内并以典型约3000CFM的空 气吹扫速率进行，以产生作为与空气接触的结果而具有改变性质的浙青。在这些过程中，空 气氧化典型地进行多达20小时的时间。也已经使用添加剂来增强空气氧化浙青的整体性质并减少加工时间。目前在空气 氧化过程中使用的一种添加剂是多磷酸(PPA)。在空气氧化过程中向浙青添加PPA，典型地 允许降低氧化过程中浙青的温度，导致焦炭形成的减少。在空气氧化过程中添加PPA还可 以减少加工时间。PPA的添加还可有助于产生与通过不添加PPA的氧化过程生产的浙青相 比，具有高的软化点以及较高渗透值的浙青产品。取决于原油的天然来源，可以生产具有非常特定的和独特性质的浙青。因此，从不 同原油来源生产的浙青在氧化过程中的表现非常不同。已经发现，某些浙青在空气氧化过 程中在PPA的存在下反应，在氧化塔中形成固体沉淀。这种现象显然是不理想的，直到现在 仍限制着PPA在与PPA反应形成沉淀的浙青中的使用。因此，理想的是具有能够与PPA — 起使用的空气氧化浙青氧化方法以形成具有改进的性质的浙青。发明简述本发明涉及用于生产改进的浙青组合物的方法。在该方法中，在添加多磷酸之前 使浙青空气氧化缩短的时问段。空气氧化过程在空气氧化浙青典型使用的温度下和空气体 积下进行。该方法可以使用纯净浙青进行，或者可以用于浙青与助熔剂、石油残渣的混合物 或助熔剂与石油残渣的混合物。在最初的空气氧化时间后，向浙青加入多磷酸。多磷酸可以在浙青所处的温度下 加入，或者在加入多磷酸之前可以允许浙青稍微冷却。在加入多磷酸后，浙青可以经历进一 步的空气氧化以获得所需性质。该方法的优点在于可以生产具有改进的性质的空气氧化浙青，同时使现有技术使 用多磷酸的空气氧化过程中形成的沉淀最小化或者消除，并且可以减少的空气氧化时间，降低的生产成本生产具有所需性质的浙青。对于本领域技术人员来说，基于下面提供的本 发明的描述，本方法的其他优点将是显而易见的。
图1显示了使用本发明的方法对90%石油残渣与10%减压渣油的组合获得的结^ ο图2显示了使用本发明的方法对70%浙青与30%减压渣油的组合获得的结果。图3显示了使用本发明的方法对70%浙青与30%减压渣油的组合获得的结果。图4显示了在空气氧化约250分钟时不添加PPA以及添加了 PPA使PPA浓度达到 以重量计0. 5%、1%和2%的情况下，软化点相对于时间的变化。图5显示了在空气氧化约510分钟时不添加PPA以及添加了 PPA使PPA浓度达到 以重量计0. 5%、1%和2%的情况下，软化点相对于时间的变化。发明详述已经发现，使用下述空气氧化的氧化过程可以生产具有改进性质的浙青首先将 空气在一段与完全空气氧化方法相比缩短的时间内吹扫通过浙青，以产生“半氧化”浙青。 然后向半氧化浙青加入PPA。向半氧化浙青添加PPA显著提高了软化点而不过度降低渗透 值。此外，可以使用较短的氧化时间获得所需的性质。本发明考虑了使用典型的工业浙青空气氧化设备和步骤。空气氧化过程可以在从 350° F到550° F的典型温度范围内，并使用高达3000CFM的空气吹扫速率进行。通过将 空气在一段与正常空气氧化方法相比缩短的时间内吹扫通过浙青，产生半氧化浙青。该方 法的空气氧化时间可以在约60分钟到700分钟之间，优选在约200到300分钟之间，更优 选在约225分钟到约260分钟之间。在本发明中使用的PPA的当量值优选在105 %到118 %之间。添加PPA获得了以 重量计0. 1 %到3%之间的PPA浓度。在添加PPA后，将PPA与浙青搅拌一段适合的时间以 获得良好的混合，典型为15分钟到10小时。PPA可以在浙青处于所使用的空气氧化温度时 加入，或者在加入PPA之前可以允许浙青冷却。在一个实施方案中，在加入PPA之前可以允 许浙青冷却到320° F(160°C)。该方法对于使用在非常具有PPA反应性的浙青类型或非常 具有PPA反应性的浙青与助熔剂或石油残渣的组合的改性中是特别理想的。如果需要，可以在浙青中加入在浙青改性中使用的其他添加剂。这些添加剂可以 在加入PPA之前、与PPA —起或在PPA加入之后添加。可以掺入到改性浙青中的添加剂包 括例如其他酸，例如磷酸、硫酸、盐酸、有机酸或任何其他用于改性浙青的酸。其他典型用于 氧化过程的添加剂，例如蜡或氯化铁，也可以添加到改性浙青中。应该理解，用于获得具有所需特定性质的浙青的精确条件将取决于用于生产纯净 浙青所使用的原油的来源、温度和空气流量以及所使用的PPA的级别。本领域技术人员能 够容易地改变这些参数以获得具有所需性质的浙青。下面的实施例描述了本发明的优选实施方案。这些实施例的提供是为了说明本发 明的方法的具体实施方案，它们不打算以任何方式限制本发明的范围。实施例1进行了实验室试验以确定在空气氧化后加入PPA的半氧化浙青的性质。为了建立基线条件，将空气以30升/分钟的速率吹扫通过纯净浙青。使用的浙青从俄罗斯原油生产。 在各种不同的氧化时间取出浙青样品并进行测试。对于基线浙青来说，在选定时间后的软 化点和渗透深度显示在下面的表1中。表1-纯净沥青相对于时间的软化点和渗诱氧化条件440F,3kg沥青
权利要求
1.一种用于生产空气氧化浙青的方法，所述方法包括下列步骤(a)提供浙青组合物；(b)通过空气氧化处理浙青60分钟到700分钟的时间段；(c)在空气氧化处理后，在搅拌同时向浙青加入多磷酸。
2.权利要求1的方法，其中空气氧化处理在350°F到550° F的温度下进行。
3.权利要求2的方法，其中多磷酸的当量值为105%到118%。
4.权利要求3的方法，其中添加多磷酸得到以重量计0.到3%的浓度。
5.权利要求4的方法，其中加入多磷酸后搅拌浙青和多磷酸的混合物15分钟到10小 时的时间段。
6.权利要求5的方法，其中在空气氧化之前，将浙青与助熔剂、石油残渣或助熔剂与石 油残渣的组合混合。
7.权利要求5的方法，还包含在加入多磷酸之前将浙青冷却到300°F到340° F的温 度的步骤。
8.一种用于生产空气氧化浙青的方法，所述方法包括下列步骤(a)提供浙青组合物；(b)在400°F到550° F的温度下通过空气氧化处理浙青200分钟到300分钟的时间段；(c)在空气氧化处理后，在搅拌同时向浙青加入当量值105%到118%的多磷酸，来获 得以重量计0. 1 %到3 %的浓度。
9.权利要求8的方法，其中在加入多磷酸后搅拌浙青和多磷酸混合物15分钟到10小 时的时间段。
10.权利要求9的方法，其中在空气氧化之前，将浙青与助熔剂、石油残渣或助熔剂与 石油残渣的组合混合。
11.权利要求10的方法，还包含在加入多磷酸之前将浙青冷却到300°F到340° F的 温度的步骤。
全文摘要
本申请提供了一种用于生产改进的沥青组合物的方法，方法为在添加多磷酸之前进行缩短时间的空气氧化。空气氧化过程在空气氧化沥青典型使用的温度下和空气体积下进行。该方法可以使用纯净沥青进行，或者可以用于沥青与助熔剂、石油残渣的混合物或助熔剂和石油残渣的混合物。在最初的空气氧化时期后，向沥青加入多磷酸。多磷酸可以在沥青所处的温度下加入，或者在加入多磷酸之前可以允许沥青稍微冷却。在加入多磷酸后，沥青可以经历进一步的空气氧化以获得所需性质。
文档编号C10C3/00GK102066525SQ200980117198
公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月7日 优先权日2008年4月7日
发明者加隆·莱恩·鲍姆加德内, 安德鲁·迈克尔·米纳佩斯, 约翰·麦德福德·杜马斯, 让-瓦莱里·马丁 申请人:伊诺弗斯公司