[發明專利]生物瀝青、生物瀝青組合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201210287249.6
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102796547A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 曹東偉;何敏;張海燕;范勇軍;鐘科
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: C10C1/16
• 分類號: C10C1/16;C10C1/18;C10C3/06;C10C3/04;C10C3/08;C10C3/00;C08L95/00
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及瀝青材料技術領域，特別涉及用生物油制備的生物瀝青、生物瀝青組合物及其制備方法。

背景技術

石油瀝青來源于原油加工煉制，其資源的日益減少，必然使得石油瀝青日趨緊俏。由于目前的過度開采和使用，石油資源即將面臨枯竭的危險，科學家預計到本世紀中葉，即2050年左右，石油資源將會開采殆盡。

石油資源現狀和環境發展的問題迫使我們不斷尋找和應用新的、可再生的替代材料。目前，全世界全力研發的生物質能源就是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。這種材料由于具有原料廣泛、可再生和生物降解的特性，國內外都已經邁開了工業化的步伐。

我國生物質資源量巨大，約有7億噸農副產品可作為能源利用。其中，農作物秸稈年產量約6億噸；其他農業廢棄物約1.3億噸；林業生物質資源每年可用于能源用途約3億噸；城市固體廢棄物年產生量約2.5億噸。與石化能源相比，生物質能源具有環境友好和可再生兩大突出優點。

熱解制油是目前生物能源生產利用的最主要技術途徑，生物質熱解又稱熱裂解或裂解，通常是指在無氧或缺氧的環境下，生物質被加熱升溫引起分子分解產生焦炭、可凝性揮發分和氣體產物的過程，可凝性揮發分被快速冷卻成可流動的液體，成為生物油或焦油，其產率約為40％-60％。經過熱解生成的生物油原油要經過進一步的處理，例如分級、精煉以及分離，才能得到汽油、柴油、甲醇、乙醇燃料油和化工產品。我國安徽、山東和東北等地已經建成了生物質熱解制油的示范工廠，且運行穩定，保障了生產生物瀝青的原料供應。

當前我國生產的生物油通常都直接作為低級燃料直接燃燒掉。但是，生物油的重組分的性質與道路用瀝青很接近，可以改性為道路建設瀝青——生物瀝青，這樣既可以實現能源化工領域的相對“廢料”的再利用，變廢為寶，又可以形成循環經濟的互補生產系統。

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的是提出用生物油制備生物瀝青材料及其制備方法，用以解決目前正在廣泛使用的石油瀝青資源日益減少、價格持續攀升以及可持續發展的問題。

用于解決問題的方案

本發明提供一種生物瀝青和生物瀝青組合物的制備方法，本發明方法以生物油為原料，采用蒸餾、萃取、氧化和調合四種工藝中的至少兩種工藝組合制備得到生物瀝青,并將其與石油瀝青、煤焦油瀝青、天然瀝青、助劑中的一種或多種按照一定比例和工藝混合得到生物瀝青組合物。

本發明的生物瀝青的制備方法，其中所述生物油是生物質經過熱解制得的油狀液體產物，其中所述生物質選自包括木材、秸稈、竹材、樹皮、玉米秸稈、橡木、柳枝稷、稻殼。

本發明的生物瀝青的制備方法，其中所述蒸餾工藝為常壓或者減壓蒸餾，其中通過蒸餾得到常壓下沸點為100℃以上的餾分。優選所述蒸餾工藝得到常壓下沸點為130℃以上的餾分，更優選得到常壓下沸點為150℃以上的餾分。所述減壓蒸餾在20-80KPa的壓力下通過減壓蒸餾得到相應餾分。

本發明所述的生物瀝青的制備方法，其中所述氧化工藝包括：（A）生物油或生物油經過所述蒸餾工藝、萃取工藝或調合工藝中的一種或多種工藝處理后所得產物在50-260℃的溫度下與空氣直接接觸并不斷攪拌0.1-48h的氧化步驟；或（B）生物油或生物油經過所述蒸餾工藝、萃取工藝或調合工藝中的一種或多種工藝處理后所得產物在氧化塔中溫度50-260℃，老化時間0.1-48h的條件下進行熱氧老化的步驟。其中優選所述（A）氧化步驟中的溫度為100-200℃，氧化時間0.1-3h，所述（B）熱氧老化步驟中的溫度為80-200℃，老化時間為0.1-3h。

本發明所述（B）熱氧老化步驟中的所述氧化塔為中空的筒形反應器，塔底設空氣通入分布管，測溫用的熱電偶及液面測量點；所述（B）熱氧老化步驟包括：先將所述生物油或其蒸餾、萃取處理的產物通入塔中加熱至80-200℃，然后將空氣從塔底鼓入塔中，熱氧老化0.1-3h。

本發明的生物瀝青的制備方法，其中所述的萃取工藝是指利用溶劑與生物油或生物瀝青組分經過蒸餾、氧化、調合工藝中的一種或多種工藝處理后所得產物混合后，再通過除去溶劑得到萃取物。