一种高软化点沥青的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高软点沥青的制备方法。该方法包括如下内容：熔融状态的沥青与氧化剂分别同时喷入氧化反应器，进行氧化反应，得到高软化点沥青。其中氧化剂为纳米级高锰酸钾和/或纳米级重铬酸钾，通过高压泵和压缩风把沥青和氧化剂分别以雾态，同时喷入氧化反应器进行混合。本发明方法氧化剂用量更少、氧化温度低、反应效率高、操作方便，并且反应过程环境友好，能耗低。
【专利说明】一种高软化点沥青的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高软化点浙青的制备方法，具体地说涉及一种利用氧化剂制备高软化点浙青的高效氧化方法。
【背景技术】
[0002]高软化点浙青是指软化点在100°C以上，尤其是在120°C以上的浙青。高软化点浙青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。如作为建筑房屋的屋顶罩面之用，即使在炎热的夏季也不会变得很软甚至流淌。还可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低滤失量的作用。此外，还可以用作高分子材料的改性添加剂等等。
[0003]高软化点浙青生产工艺主要采用溶剂脱浙青工艺或氧化工艺。按照现有的溶剂脱浙青工艺，生产高软化点浙青，需要采用更重的溶剂。为脱除浙青相中的溶剂，需要加热到更高的温度，极易造成加热炉结焦等问题，而且能耗很大。另外，即使在较高的温度下高软化点浙青的粘度仍然很大，生产装置出料也比较困难，因此目前的溶剂脱浙青工艺并不十分适宜生产高软化点浙青。
[0004]氧化浙青工艺是指以软化点低，针入度大及温度敏感性高的减压渣油、溶脱浙青或它们的混合物为原料，在氧化塔中在一定的温度条件下通入空气(以氧气作氧化剂)进行反应，使其组成发生变化，软化点升高，针入度和温度敏感性下降，以达到浙青产品规格和使用性能的要求。与溶 剂脱浙青工艺相比，氧化工艺具有投资少，工艺简单，易操作等优点，不失为生产高软化点浙青较理想的工艺手段。
[0005]然而，在传统的氧化浙青工艺操作中，是把压缩空气通过一个带有很细喷嘴的空气分布环导入到原料中，利用空气中的氧气做氧化剂来氧化浙青。但是，由于空气中只有少部分是氧气，而大部分是氮气和其它不能与浙青进行化学反应的惰性气体。一方面氧含量低影响氧化效率，一方面大量的氮气和其它不能与浙青进行化学反应的惰性气体又占据了大量空间使得浙青不能与氧气充分接触，部分氧气并没有被充分利用，使得浙青的氧化效率又有所降低。为了使浙青充分氧化是必要通入大量空气，一方面大量不参与化学反应的氮气和其它惰性气体不可避免地参与浙青的生产过程，极大地浪费能源；一方面大量不能被利用的氮气和惰性气体又携带着浙青氧化过程中产生的部分有害轻组分一起被排入大气中，又造成大气污染。这不仅造成了氧化反应效率低，污染空气，而且反应也很不均匀。实际上，反应仅在氧化塔底部发生。
[0006]为了解决浙青氧化过程中存在的上述问题，奥地利颇能公司公开了一种BITUR0X工艺，它是在氧化塔中增加了三级搅拌装置。在气泡上升变大的过程中，将其搅碎，重新形成小气泡分散到原料中，从而提高了氧化效率。这种方法不仅增加了机械设备的复杂性，增大了能耗，也给设备检修带来一定的困难。
[0007]CN1415699A公开了一种氧化浙青的生产方法，首先采用静态混合器将空气和浙青混合，使空气以微小的气泡分散到浙青原料中，然后进入氧化装置进行氧化反应。在生产普通道路浙青和建筑浙青时，该方法在一定程度上能够提高氧化效率。但是对于生产高软化点浙青，此种工艺存在着明显的不足。由于在静态混合器中原料与空气的混合温度为氧化温度，而生产高软化点浙青要在较高的温度下进行。在这种温度条件下进行混合，只能有很少量的气泡分散到原料中，因此对提高氧化效率的程度将十分有限，也还存在空气污染问题。
[0008]为了在较低的反应温度和较短的反应时间内，得到软化点高的浙青，通常采用催化氧化的方法，即在反应中加入一定量的催化剂，来降低反应温度和提高反应速度。但对于生产高软化点浙青来说，催化氧化温度仍然比较高、需要氧化时间仍然比较长。CN102464989A公开了一种预混式催化氧化方法生产高软化点浙青，所用的催化剂为氧化锌、硫化铜、三氯化铁和多聚磷酸，提高了氧化浙青产品的质量和效率。但是氧化过程较为复杂，且氧化温度仍然较高。CN102363731A公开了一种提高浙青软化点的方法，利用鼓风机从反应釜的底部将氧化剂送入反应釜中，对浙青熔融进行高速高温氧化、快速闪蒸和高速乳化的方式，获得具有高软化点的浙青。但是该方法制备工艺复杂、反应温度高，并且没有写明高软化点浙青的软化点范围。
【发明内容】
[0009]针对现有技术的不足，本发明提供一种高软化点浙青的制备方法，该方法氧化剂用量更少、氧化温度低、反应效率高、操作方便，并且反应过程环境友好，能耗低。
[0010]本发明的高软点浙青的制备方法，包括如下内容:熔融状态的浙青与氧化剂分别同时喷入氧化反应器，进行氧化反应，得到高软化点浙青。
[0011]本发明方法中，浙青为石油浙青，包括减压渣油、直馏浙青、溶剂脱浙青工艺得到的脱油浙青、调和浙青等中的一种或几种的混合物，浙青的25°C针入度为20~200l/10mm，软化点为30~75。。。
[0012]本发明方法中，氧化剂为纳米级高锰酸钾和/或纳米级重铬酸钾，其粒径为10~lOOnm，氧化剂的加入量占浙青质量的0.5%~?Ο%。
[0013]本发明方法中，用高压泵和压缩风把浙青和氧化剂分别以雾态，同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合。其中高压泵的操作压力为0.2~2MPa，压缩风操作压力为0.2~IMPa。
[0014]本发明方法中，氧化温度为20(T240°C，氧化时间为2~10小时。氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为3000~6000rpm。
[0015]本发明方法制备的高软化点浙青产品的软化点在12(T200°C 本发明方法与现有技术相比，具有以下优点:
(I)利用高压泵和压缩风将浙青与氧化剂进行混合，氧化剂颗粒在浙青介质中的分散效果更好，在高剪切的作用下使氧化反应更加均匀，减少了氧化剂用量，提高了氧化产物的质量和氧化效率。
[0016](2)利用纳米级高效氧化剂对浙青进行氧化，其极大的比表面积及其极高的表面活性效应在浙青氧化过程中降低了氧化温度，同时使氧化反应更加充分，反应效率高。
[0017](3)不需通入氧化反应所需的空气，减少了废气对空气的污染，同时省去空气压缩机等及其附属供气设备的使用，使工艺流程及设备更简单、操作更方便。【具体实施方式】
[0018]下面将通过实施例对本发明做进一步说明，但不因此限制本发明。其中的百分数为质量分数。
[0019]对比例I
将25°C针入度为41 l/10mm，软化点为54.6°C的浙青，占总量的96.7%，加热至150°C熔融态，加入3.3%的多聚磷酸并通入空气，用高剪切混合乳化机剪切25分钟，进入氧化塔中进行吹气氧化，得到氧化浙青。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0020]对比例2
将25°C针入度为41 l/10mm，软化点为54.6°C的浙青，加热至150°C熔融态，加入粒径为l_2mm的普通高锰酸钾(以浙青质量为基准)，进行氧化反应，得到氧化浙青。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0021]实施例1
将25°C针入度为41 l/10mm,软化点为54.6 V的浙青和粒径为50nm的高锰酸钾分别用高压泵和压缩风，以雾态同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合进行氧化反应，得到氧化浙青。高压泵的操作压力为0.810^，压缩风操作压力为0.510^。氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为 4000rpm。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0022]实施例2
将25°C针入度为41 l/10mm,软化点为54.6 V的浙青和粒径为50nm的高锰酸钾分别用高压泵和压缩风，以雾态同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合进行氧化反应，得到氧化浙青。高压泵的操作压力为1.5MPa，压缩风操作压力为0.SMPa。氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为3000rpm。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0023]实施例3
将25°C针入度为121 l/10mm，软化点为41.8°C的浙青和粒径为75nm的重铬酸钾分别用高压泵和压缩风，以雾态同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合进行氧化反应，得到氧化浙青。高压泵的操作压力为2MPa，压缩风操作压力为IMPa。氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为6000rpm。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0024]实施例4
将25°C针入度为121 l/10mm，软化点为41.8°C的浙青和粒径为75nm的高锰酸钾分别用高压泵和压缩风，以雾态同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合进行氧化反应，得到氧化浙青。高压泵的操作压力为2MPa，压缩风操作压力为IMPa。氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为6000rpm。氧化反应条件及产品性质见表1。
[0025]表1氧化反应条件及氧化产物性质。
实施例1对比例11对比例2 I实施例11实施例21实施例31实施例4
氧化温度，V"290 235 220 235 230 235
氧化时间，h88~ 38910
风量，In3Xkg-1Xh-1_0.18______
氧化剂量(以浙青质量为基准)，％~10 10 I810
软化点，V|l20 |l21.5 |l20.1 |l35 |?65.8 |l95
[0026]从表1的数据可以看出，本发明方法制备的高软化点浙青的氧化效率高，氧化效果好，氧化剂用量少。
【权利要求】
1.一种高软点浙青的制备方法，其特征在于包括如下内容:熔融状态的浙青与氧化剂分别同时喷入氧化反应器，进行氧化反应，得到高软化点浙青。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:浙青为石油浙青，包括减压渣油、直馏浙青、溶剂脱浙青工艺得到的脱油浙青和调和浙青中的一种或几种的混合物。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:浙青的25°C针入度为20~200l/10mm,软化点为30~75V。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氧化剂为纳米级高锰酸钾和/或纳米级重铬酸钾，其粒径为10~lOOnm，氧化剂的加入量占浙青质量的0.5%~?Ο%。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:用高压泵和压缩风把浙青和氧化剂分别以雾态，同时喷入氧化反应器，使其充分均匀混合。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于:高压泵的操作压力为0.2~2MPa，压缩风操作压力为0.2~IMPa。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氧化温度为20(T240°C，氧化时间为2~10小时。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于:氧化反应在剪切条件下进行，剪切机转速为 3000 ~6000rpm。
9.按照权利要 求1所述的方法，其特征在于:高软化点浙青产品的软化点在12(T200°C之间。
【文档编号】C10C3/04GK103805220SQ201210439793
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】姚汉荣, 傅丽, 郭皎河, 张建峰, 刘树华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院