專利名稱：一種水工瀝青的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水工瀝青的制備方法，具體地說涉及一種水利水電工程的瀝青混凝土防滲面板和心墻用石油瀝青的制備方法。
背景技術(shù)：
水工瀝青作為防滲材料，是一種特種瀝青產(chǎn)品，在大壩、電站等水利水電工程中有廣泛的應(yīng)用，如用于防滲面板和心墻等。目前生產(chǎn)水工瀝青的方法仍采用生產(chǎn)道路瀝青的生產(chǎn)方法，如蒸餾法、氧化法、調(diào)和法等。但這在工程質(zhì)量上是不可取的。首先，對于電站用蓄水池有其獨(dú)特的工作特點(diǎn)，由于電力系統(tǒng)的需要，上池和下池水位在不斷發(fā)生變化，特別是在冬季氣溫較低的時候，面板的接觸溫度由水溫變?yōu)闅鉁貢l(fā)生劇烈的變化，比瀝青路面和常規(guī)水庫的瀝青混凝土斜墻的環(huán)境條件更加惡劣。其次，水利、水電工程一旦投入正常運(yùn)行則沒有汽車等載荷的反復(fù)作用，裂縫的自愈能力不及瀝青路面。再就是壩體常有較大的沉陷變形以及主體多為斜面或垂直結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土防滲墻。另外，對于投資巨大的水池建筑物來講，一旦發(fā)生裂縫、鼓包等現(xiàn)象其嚴(yán)重后果是不言而喻的。已建成的部分水工建筑物已出現(xiàn)了低溫開裂、漏水和高溫流淌等現(xiàn)象?？梢姡⒉皇侨魏螢r青都適合于修筑水利水電工程而達(dá)到低溫不開裂、高溫不流淌的目的，工程上要求水工瀝青應(yīng)具有更好的耐老化性、防滲性、抗裂性、感溫性、柔性及耐久性等。
在現(xiàn)有技術(shù)中，就道路瀝青和建筑瀝青的生產(chǎn)而言，盡管多有采用氧化工藝來實(shí)現(xiàn)的，但其并未注重基礎(chǔ)原料的選擇，所用原料是由企業(yè)上游裝置的需要來決定的，稠度難以調(diào)整，無論是采用氧化或半氧化工藝，產(chǎn)品都難以達(dá)到水工瀝青的性能要求，或者氧化深度過度，造成低溫性能下降，或者氧化深度不夠，使高溫性能得不到應(yīng)有的改善。如CN1093394A所用原料為溶劑脫瀝青的重脫瀝青油，氧化溫度高達(dá)295-310℃，風(fēng)量高達(dá)350-420NM3/t，時間需要氧化30-32h，由于氧化條件非?？量?，盡管提高了高溫性能，但瀝青已屬于凝膠狀態(tài)，致使產(chǎn)品脆性增加，而流變性能變差。CN1064987C其原料僅限于減壓渣油經(jīng)丙烷脫瀝青所得脫油瀝青，且產(chǎn)品的針入度、延度、密度和薄膜加熱后性質(zhì)變化等指標(biāo)要求與水工瀝青有很大的不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、操作方便的制備水工瀝青的方法。用該方法可生產(chǎn)出高低溫性能、抗老化性能和防滲性好的水工瀝青產(chǎn)品。
本發(fā)明水工瀝青制備方法的具體過程如下選擇或調(diào)配性質(zhì)適宜的瀝青原料，然后進(jìn)行緩和氧化處理，得到最終水工瀝青產(chǎn)品。
其中緩和氧化處理過程條件如下液相溫度140℃-260℃，優(yōu)選150℃-240℃。
含氧氣體流量0.01Nm3/kg.h-0.16Nm3/kg.h，優(yōu)選0.05Nm3/kg.h-0.12Nm3/kg.h。
氧化時間1h～10h，優(yōu)選2h～6h。
氧化塔液面高徑比(2～10)∶1，優(yōu)選(4～6)∶1。
其中瀝青原料性質(zhì)要求為按GB/T8928測定的15℃密度為＞1.000g/cm3，最好1.005～1.10g/cm3，按GB/T4509測定的基礎(chǔ)瀝青的25℃針入度為(75～200)1/10mm，最好為(80～160)1/10mm。按GB/T4507測定的基礎(chǔ)瀝青的軟化點(diǎn)為(35～60)℃，最好為(38～50)℃。
瀝青原料可以是符合性質(zhì)要求的渣油或直餾瀝青，或按上述性質(zhì)要求用調(diào)和方式得到。如渣油、直餾瀝青與溶劑脫瀝青工藝得到的脫油瀝青和/或脫瀝青油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是渣油、直餾瀝青與減壓餾分油和/或抽出油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是溶劑脫瀝青工藝得到的脫油瀝青與減壓餾分油和/或抽出油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是各種瀝青原料與催化裂化油漿調(diào)和得到的基礎(chǔ)原料等各種基礎(chǔ)原料。
所用裝置為通用的各種規(guī)模氧化瀝青生產(chǎn)裝置。
所用含氧氣體包括氧氣、空氣等，優(yōu)選空氣。
氧化過程中氣體流量可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨著氧化過程的進(jìn)行，氣體流量由小增大如在氧化過程的后20％～90％時間內(nèi)，連續(xù)或分1～10次將氣體流量提高至初期的105％～500％。
本發(fā)明水工瀝青的具體制備過程如下將基礎(chǔ)原料加熱至140℃-260℃，優(yōu)選150℃-240℃，然后送入氧化塔(或氧化釜)，與此同時按0.01Nm3/kg.h原料-0.16Nm3/kg.h原料(優(yōu)選0.05Nm3/kg.h原料-0.12Nm3/kg.h原料)的空氣通入塔(或釜)內(nèi)底部，保持塔(或釜)內(nèi)液面高徑比(2～10)∶1，優(yōu)選(4～6)∶1，控制氧化時間在1h～10h，優(yōu)選2h～6h，即可得到合格的水工瀝青產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法與已有技術(shù)相比，拓寬了氧化原料的來源，適應(yīng)面更廣，而對原料的稠度即針入度和軟化點(diǎn)以及密度有特定的要求，氧化條件更加緩和，這樣，使氧化產(chǎn)品中既保留了較多的增塑組分，從而具有更好的低溫性能，又適當(dāng)增加了感溫性和高溫性能好的瀝青質(zhì)，使瀝青具有更好的抵抗變形的能力，具體的說，水工瀝青產(chǎn)品的針入度適宜(60-1001/10mm)、低溫(15℃)延度大(薄膜加熱前大于150cm、薄膜加熱后大于100cm)、密度大(大于1.01)、薄膜加熱后針入度比高(大于70％)且軟化點(diǎn)升高數(shù)值小(小于5℃)。本發(fā)明生產(chǎn)的水工瀝青不同于現(xiàn)有道路瀝青和建筑瀝青，由于具備了好的高低溫性能和抗老化性能以及感溫性、防滲性和耐水性，故適合于水利水電工程修筑瀝青混凝土面板和心墻壩。針對瀝青原料在氧化過程中的物料體系性質(zhì)變化的不同，即氧化初期存在一個誘導(dǎo)期，反應(yīng)速度緩慢，之后反應(yīng)速度加快，瀝青性質(zhì)變化較快，通過調(diào)整在氧化過程中的氣體流量，則可以減少氧化初期操作費(fèi)用、提高空氣中氧的利用率，整體上使水工瀝青產(chǎn)品的性質(zhì)更加均一，水工瀝青的性能，特別是高溫和低溫延伸性能更加突出，這可以提高水工瀝青產(chǎn)品在長時間使用過程中的整體防滲性能。
具體實(shí)施例方式
下面將通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)話例中涉及的百分含量為重量百分含量。
實(shí)施例1所用基礎(chǔ)原料為直餾瀝青，其針入度為105 1/10mm，軟化點(diǎn)為44.3℃，密度為1.011g/cm3。將其加熱熔融后裝入500g到氧化釜中，此時，液面高徑比為4∶1，在溫度200℃、空氣流量0.04m3/h下氧化5.5h結(jié)束，放出樣品并測試瀝青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。
實(shí)施例2所用基礎(chǔ)原料為減壓渣油，其針入度為162 1/10mm，軟化點(diǎn)為39.5℃，密度為1.008g/cm3。將其加熱熔融后裝入600g到氧化釜中，此時，液面高徑比為6∶1，在溫度240℃、空氣流量0.03m3/h下氧化1h，空氣流量0.048m3/h下氧化2h，在空氣流量0.06m3/h下氧化4h結(jié)束，放出樣品并測試瀝青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。
實(shí)施例3所用基礎(chǔ)原料為丙烷脫油瀝青(針入度為781/10mm，軟化點(diǎn)為46.1℃，密度為1.018g/cm3)與抽出油(蠟含量0.25％，飽和分43.24％，芳香分43.66％，膠質(zhì)12.96％，瀝青質(zhì)0.14％)重量比為92∶8調(diào)合而得，其針入度為120 1/10mm，軟化點(diǎn)為41.7℃，密度為1.16g/cm3。將其加熱熔融后裝入550g到氧化釜中，此時，液面高徑比為5∶1，在溫度180℃、空氣流量0.033m3/h下氧化3.5h結(jié)束，放出樣品并測試瀝青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。
實(shí)施例4所用基礎(chǔ)原料為直餾瀝青(針入度為711/10mm，軟化點(diǎn)為48.1℃，密度為1.021g/cm3)與丙烷脫油瀝青(針入度為1211/10mm，軟化點(diǎn)為42.9℃，密度為1.008g/cm3)重量比為40∶60調(diào)合而得，其針入度為951/10mm，軟化點(diǎn)為44.8℃，密度為1.017g/cm3。將其加熱熔融后裝入500g到氧化釜中，此時，液面高徑比為4∶1，在溫度220℃、空氣流量0.06m3/h下氧化2.5h結(jié)束，放出樣品并測試瀝青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。
實(shí)施例5所用基礎(chǔ)原料為直餾瀝青(針入度為71 1/10mm，軟化點(diǎn)為48.1℃，密度為1.021g/cm3)與丙烷脫油瀝青(針入度為881/10mm，軟化點(diǎn)為46.0℃，密度為1.013g/cm3)重量比為50∶50調(diào)合而得，其針入度為821/10mm，軟化點(diǎn)為47.2℃，密度為1.016g/cm3。將其加熱熔融后裝入450g到氧化釜中，此時，液面高徑比為3.5∶1，在溫度160℃、空氣流量0.018m3/h下氧化3h結(jié)束，放出樣品并測試瀝青的性質(zhì)(結(jié)果見表1)。
表1中實(shí)施例水工瀝青不僅具有優(yōu)良的使用性能，而且各項性質(zhì)達(dá)到了“三峽水電工程茅坪溪防護(hù)土石壩瀝青混凝土用瀝青質(zhì)量技術(shù)要求”。
表1實(shí)施例水工瀝青產(chǎn)品性質(zhì)

*為“三峽水電工程茅坪溪防護(hù)土石壩瀝青混凝土用瀝青質(zhì)量技術(shù)要求”。
權(quán)利要求
1.一種水工瀝青的制備方法，過程如下選擇或調(diào)配性質(zhì)適宜的瀝青原料，然后進(jìn)行緩和氧化處理，得到最終水工瀝青產(chǎn)品；其中緩和氧化處理過程條件如下液相溫度140℃-260℃含氧氣體流量0.01Nm3/kg.h-0.16Nm3/kg.h氧化時間1h～10h氧化塔液面高徑比2～10∶1；其中瀝青原料性質(zhì)要求為15℃密度為＞1.000g/cm3，25℃針入度為75～200 1/10mm，軟化點(diǎn)為35～60℃。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的緩和氧化處理過程條件如下液相溫度150℃-240℃含氧氣體流量0.05Nm3/kg.h-0.12Nm3/kg.h氧化時間2h～6h氧化塔液面高徑比4～6∶1。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的瀝青原料的15℃密度為1.005～1.10g/cm3。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的瀝青原料的25℃針入度為80～160 1/10mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的瀝青原料的軟化點(diǎn)為38～50℃。
6.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于所述的瀝青原料是符合性質(zhì)要求的渣油或直餾瀝青，或按上述性質(zhì)要求用調(diào)和方式得到。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的調(diào)和方式包括渣油、直餾瀝青與溶劑脫瀝青工藝得到的脫油瀝青和/或脫瀝青油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是渣油、直餾瀝青與減壓餾分油和/或抽出油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是溶劑脫瀝青工藝得到的脫油瀝青與減壓餾分油和/或抽出油等調(diào)和得到的基礎(chǔ)瀝青，或者是各種瀝青原料與催化裂化油漿調(diào)和得到的基礎(chǔ)原料。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的含氧氣體為氧氣或空氣。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在氧化過程中氣體流量隨著氧化過程的進(jìn)行，氣體流量由小增大進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述的氣體流量調(diào)節(jié)為在氧化過程的后20％～90％時間內(nèi)，連續(xù)或分1～10次將氣體流量提高至初期的105％～500％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種水工瀝青的制備方法。用輕度氧化工藝，選擇適宜稠度(即針入度值)和密度等性質(zhì)的基礎(chǔ)原料及適宜的工藝條件，通過向加熱熔融的基礎(chǔ)瀝青中通入氧氣或含氧氣體(如空氣)進(jìn)行適度氧化制備成水工瀝青產(chǎn)品。不但生產(chǎn)工藝簡單，而且該水工瀝青產(chǎn)品具有良好的粘結(jié)性、高低溫性能、抗老化性能和防滲等性能，適合于作粘結(jié)劑和防滲材料、通過制作成瀝青混凝土來修筑水利水電等防滲工程的面板或心墻壩。
文檔編號C10C3/04GK1766037SQ20041005079
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者郭皎河, 曲濤, 李永泰, 程國香, 馮敏哿 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院