CN101289625B

CN101289625B - 浸渍剂沥青的生产工艺

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Publication number: CN101289625B
Application number: CN2008100384947A
Authority: CN
Inventors: 吴连生; 李玉财; 辛文亮; 叶裕章
Original assignee: HONGTE COAL CHEMICAL CO Ltd SHANXI
Current assignee: HONGTE COAL CHEMICAL CO Ltd SHANXI
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2028-06-03
Also published as: CN101289625A

Abstract

本发明涉及一种浸渍剂沥青的生产方法，该方法包括：选择脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂配制混合溶剂；中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂按照一定比例进入至少三级混合器，经充分混合后进入萃取塔进行分离；萃取塔内，将喹啉不溶物含量少的轻相沥青和重相沥青抽提分离；轻相沥青在汽提塔内汽提得到浸渍剂沥青。该方法通过利用结构简单的设备，不易发生沥青堵塞现象，可以连续工业化生产优质浸渍剂沥青，并降低成本。

Description

浸渍剂沥青的生产工艺

技术领域

本发明涉及浸渍剂沥青的生产工艺，特别是涉及以中温煤沥青或煤焦油软沥青原料，通过液-液萃取连续式工业化生产浸渍剂的工艺方法。

背景技术

浸渍剂沥青是炭素行业必需的原料之一。在一定的温度和压力下迫使液态浸渍剂浸入多孔材料的气孔中，以提高多孔材料的体积密度和降低其渗透率，提高与改善炭素制品的物理化学性能。特别是对需要高强度和高密度，低渗透的炭素制品来说，为了减少孔隙率和提高体积密度、机械强度，降低渗透率都需要浸渍剂沥青一次或多次的浸渍作业来完成。

由于我国没有工业化生产浸渍剂沥青的方法，以前生产炭素制品仅用中温煤沥青替代，煤沥青中喹啉不溶物(QI)一般在4％～12％之间，严重影响了炭材料中浸渍的效果，降低了炭材料的浸透率和炭坯体的均质化，产品质量难以提高，工艺流程变长，生产成本居高不下。

日本等发达国家在上世纪80年代末即采用了专用浸渍剂浸渍的炭素制品生产流程，与国内相比，可减少一次浸渍和焙烧工序。

近年来随着国内煤沥青行业的技术发展和炭素行业特别是高功率超高功率石墨电极的大规模开发应用，迫切需要优质浸渍剂沥青来降低生产成本和提高产品质量。

浸渍剂沥青的开发，关键是中温煤沥青中喹啉不溶物的去除。浸渍剂沥青的基本要求是：

结焦值＞50％

灰分＜0.3％

喹啉不溶物＜0.5％

例如，日本三菱化成的浸渍用沥青试样技术数据如表1所示。

表1

软化点(环球法)℃	苯不溶物％	喹啉不溶物％	灰分％	结焦值％	密度(100℃)g/cm<sup>3</sup>
						86.5	24.55	0.39	0.03	52.84	1.238

目前，脱除煤沥青中喹啉不溶物(QI)的方法主要有：

山西煤化所的加压化学共聚法，限制脱氢的两步缩聚法和真空刮膜蒸发法，垦利三合新材料科技公司的添加剂法，山东兖矿科蓝煤焦化公司的间歇溶剂法(申请号为02214667.9的专利申请)，其它还有加压加热过滤法，真空过滤法，离心分离法等。但上述方法的缺点是由于未能找到最佳的工艺路线和控制方法，设备结构复杂，重相沥青易赌，因此生产成本高，去除喹啉不溶物的效果差，不能达到浸渍剂沥青的指标，也未能实现连续工业化生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以中温煤沥青或煤焦油软沥青为原料，能连续式工业化生产浸渍剂沥青的新工艺路线和方法。

本发明的工艺路线的关键在于：寻找一种高效率的溶剂，能充分脱除煤沥青中的喹啉不溶物，提高萃取效率。寻找一种能连续生产的工艺路线，以适应大型化工业生产的需要，降低生产成本。从而能工业化生产优质的浸渍剂沥青以满足炭素行业制取高功率和超高功率石墨电极的需要。

液-液萃取连续式工业化生产优质浸渍剂沥青工艺由三部分组成：

溶剂配制：选择一种脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂的混合溶剂。两种溶剂的混合按1∶0.8～1.2配比在计量罐中配制好备用。

液-液萃取：中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂按一定的比例进入三级混合器经充分混合后进入萃取塔进行分离，萃取塔内根据溶剂萃取原理在一定的温度下利用轻相沥青与重推沥青的比重差，将喹啉不溶物含量少的轻相沥青抽提出来。

溶剂回收和浸渍剂沥青的生产：将轻相沥青与重推沥青分别在两个气提塔中气提，回收溶剂，得到浸渍剂沥青。

本发明的浸渍剂沥青的生产方法，包括如下步骤：

选择脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂配制混合溶剂；按1∶0.8～1.2比例配制好备用。

中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂按照一定比例进入三级混合器，经充分混合后进入萃取塔进行分离；

萃取塔内，将喹啉不溶物含量少的轻相沥青和重推沥青抽提分离；

轻相沥青在汽提塔内汽提得到浸渍剂沥青。

其中，混合溶剂中脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂的混合比为1∶0.8～1.2。优选脂肪烃溶剂为煤油，芳香烃溶剂为洗油。

为保证混合溶剂与中温沥青或煤焦油软沥青能充分混合，本发明采用了三级静态混合器。进第二级混合器的混合溶剂量相对多些。入混合器的溶剂油与煤沥青的分配是进第一、三级混合器的溶剂量各占总用量的15％～20％进第二级混合器的溶剂量占总溶剂量的60％～70％。

从第三级进混合器出来的中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂的比例为1∶0.8～1.2。

优选地，中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂的比例为1∶1～1.2。

萃取塔温度为80℃～140℃。

更优选，萃取塔内的抽提温度为100℃～120℃。

萃取塔压力为0.1Mpa～0.5Mpa。

优选，萃取塔内抽提喹啉不溶物含量少的轻相沥青的抽提温度为100℃～120℃。利用比重差分离轻相沥青与重推沥青。

根据本发明，依据轻相和重相组分比例不同(轻相组分大，重相组分小)萃取塔设计成塔径为上大下小的立式两段圆柱型空塔，内部不设塔盘、搅拌装置和加热设施，以使萃取塔可以连续生产。

经过萃取塔中抽提分离的轻相沥青与重推沥青分别经过加热炉加热后进入两个汽提塔，即轻相汽提塔和重相汽提塔。

重相汽提塔和轻相汽提塔的操作压力为0～0.3Mpa。

萃取塔出来的轻相沥青经过轻相沥青加热炉加热到温度为360℃～400℃进入轻相沥青汽提塔，萃取塔出来的重相沥青经过重相沥青加热炉加热到温度为390℃～430℃进入重相沥青汽提塔。

两个汽提塔均采用塔底汽提，塔顶回流的溶剂回收方式。

轻相沥青汽提塔内共有30块塔盘，设有一个集油箱，顶部设有一层破沫网。

重相沥青汽提塔内共有30块塔盘，设有一个集油箱，顶部设有一层破沫网。重相沥青进料方式采用切线进料和循环脱沥青油洗涤，以防止重相沥青发泡引起雾沫夹带，堵塞后序冷却系统。

本发明设备结构简单，萃取效率高，易大型连续化生产优质浸渍剂沥青，不易发生沥青堵塞现象。

附图说明

图1、图2是本发明的一个实施例工艺原则流程图。

附图标记说明

V101 原料缓冲罐

P101A/B 原料油泵

M1101 萃取进料一级混合器

M1102 萃取进料二级混合器

M1103 萃取进料三级混合器

V-102A/B 萃取塔

T-101 轻相沥青汽提塔

P102A/B 轻相沥青溶液泵

F101 轻相沥青溶液加热炉

P107A/B 轻相沥青油泵

E107 轻相沥青换热器

E-103 浸渍剂沥青冷却器

P-103A.B.C 重相沥青溶液泵

T-102 重相沥青汽提塔

F-102 重相沥青溶液加热炉

P-108AB 重相沥青泵

E-101 重相沥青换热器

E-102 粘结剂沥青冷却器

E-105 轻相沥青汽提塔顶换热器

E-106 溶剂后冷却器

E-109 重相沥青汽提塔顶换热器

E-110 溶剂后冷却器

V104 轻相沥青汽提塔塔顶溶剂罐

V105 重相沥青汽提塔塔顶溶剂罐

P105A/B 溶剂循环泵

P111A/B 溶剂循环泵

P109A/B 重相沥青中间循环泵

P110A/B 轻相沥青中间循环泵

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例较为详细地介绍本发明。

实施例1

本实施例工艺中的主要设备包括：

原料罐φ2800mm×11514mm；

萃取塔设计成塔径为上大下小的立式两段圆柱型空塔，上塔φ4500mm×h(20000)mm，下塔φ1200mm×h(6500)mm，过度段高度为1800mm，材质16MnR；

汽提塔30块塔盘，塔内件材质316C。

以中温煤沥青为原料，其规格为：

软化点，℃：80～90

甲苯溶物，％：15～25

灰分，％：≯0.3

挥发分，％：58～68

喹啉溶物，％：≯10

所用的脂肪烃溶剂为煤油，其规格为：

密度(20℃)g/cm³：≮0.775

馏程：

1BP，℃ 实测

10％溜出温度，℃ ≮204

20％溜出温度，℃ 实测

50％溜出温度，℃ ≯232

90％溜出温度，℃ 实测

98％溜出温度，℃ ≯280

残留量及损失量，％ ≯2.0

芳烃含量，％： ≯20

所用的芳香烃溶剂为洗油，其规格为：

密度(20℃)，g/cm³：1.03～1.06

馏程：

230℃前溜出量，％ ≤3

300℃前溜出量，％ ≥90

含萘量，％： ≤15

含酚量，％： ≤0.5

液-液萃取连续式工业化生产优质浸渍剂沥青工艺由溶剂萃取和汽提两大部分组成。

原料中温沥青以18～30吨/时流量，进入原料缓冲罐V101，原料经原料油泵P101A/B与混合剂罐来的溶剂，混合溶剂为煤油∶洗油＝1∶0.8～1.20，通过一级混合器M1101，二级混合器M1102，三级混合器M1103进行混合。进入混合油的溶剂油分配方式是，一、三级用量相对占总用量的比例要少些，溶剂油大部分分配到第二级混合器中，进一、三级混合器的溶剂油各为总溶剂量的15％～20％，进二级混合器的溶剂量为总溶剂量的60％～70％。从第三级混合器出来的中温沥青-溶剂油混合物(比例为1∶08～1.2)进入萃取塔V-102A/B。

在萃取塔中，轻相油和重相油根据比重差异，在萃取塔内沉降分离，从萃取塔上部出来的萃取相经轻相沥青溶液泵P102A/B，在轻相沥青汽提塔顶换热器E105中与轻相沥青汽提塔T-101塔顶产品换热后，在轻相沥青换热器E107中与轻相沥青汽提塔T-101塔底产品换热，升温至165～175℃，进入轻相沥青溶液加热炉F-101。经加热炉加热后的轻相沥青溶液温度达360～400℃，进入轻相沥青汽提塔T-101第12层塔板。塔下部由系统外部供应的0.8Mpa过热蒸汽进行汽提。

经汽提塔T-101汽提回收溶剂后，塔底的轻相沥青(浸渍剂沥青)经轻相沥青油泵P-107A/B，经轻相沥青换热器E-107进行换热降温至160～170℃，再经浸渍剂沥青冷却器E-103，将浸渍剂沥青产品冷却至125～135℃，送往产品罐区。汽提塔T-101第25层塔板出侧线油产品，以改善塔底产品粘度，侧线油抽出量一般控制在2.4～4.2吨/时。

萃取塔V-102A/B底部抽出的重相沥青溶液经重相沥青溶液泵P-103A/B/C，在重相沥青汽提塔顶换热器E-109中与重相沥青汽提塔塔顶换热后，在重相沥青换热器E101中与重相沥青汽提塔塔底产品换热，升温至255～275℃，进入重相沥青溶液加热炉。经过加热后重相沥青溶液温度达390℃～430℃，进入重相沥青汽提塔T-102第12层塔板，塔下部进入0.8Hpa过热蒸汽进行汽提。经汽提塔T-102汽提回收溶剂后，塔底沥青由重相沥青泵P-108A、B送入重相沥青换热器E-101换热，温度降至170～180℃，再经粘结剂沥青冷却器E-102将沥青冷却到130～140℃，送往界外沥青产品罐。

为防止重相沥青发泡引起雾沫夹带，堵塞后部冷却系统，重相沥青汽提塔T-102用T-101塔底出的轻相沥青进入T-102的第3层塔盘洗涤，并在T-102上部第11层塔盘外用重相沥青循环至第3层塔盘(中部循环)，进料方式采用切线进料，减少后溅。

轻相沥青汽提塔T101塔顶排出的气相溶剂油，经轻相沥青塔顶换热器E105换热降温至170～180℃，再经溶剂后冷却器E106冷却到105～110℃，进入溶剂罐V-104，一部分回收使用，一部分回流至汽提塔内，回流比控制在0.2～0.3(回流/进料)。

重相沥青汽提塔T102塔顶排出的气相溶剂油经重相沥青汽提塔顶换热器E109换热冷至160～170℃，进入溶剂后冷器E110冷却至105～110℃，进入溶剂罐V-105，一部分回收使用，一部分回流至汽提塔内，回流比控制在0.2～0.3(回流/进料)。

实施例2

以煤焦油软沥青为原料，其规格为：

蒸馏试验：软化点30℃～40℃，300℃前溜出量小于10voL％，密度(100℃)：1.16～1.20g/cm³。

康氏残炭：27～35wt％，动力粘度(140℃)：10～40cp

主要控制工艺参数：

软沥青流量：18～30吨/时

混合溶剂∶煤油∶洗油＝1∶0.8～1.0

混合溶剂∶软沥青＝0.8～0.9∶1

其它的工艺路线和控制工艺参数与实施例1相同。

通过上述两个实施例都可以制得优质的浸渍剂沥青。

由于尚未有国家标准，仅列炭素行业对浸渍剂沥青的要求指标：

软化点：80～90℃

喹啉不溶物：＜0.5％

甲苯不溶物：＞20％

灰分：＜0.3％

结焦值：＞50％

本发明工艺制得的浸渍剂沥青与同类型企业产品的指标比较结果如表2所示。

表2

	实施例1	实施例2	新日铁	三菱	兖矿科蓝
						软化点，℃	87	82	86	80	86
喹啉不溶物，％	0.10	0.08	0.1	0.01	0.15
						甲苯不溶物，％	25	23	14.8	17	18
结焦值，％	52.0	50.5	51	52	50
						灰分，％	0.1	0.1	0.05	0.01	0.1
密度(100℃)，g/cm<sup>3</sup>	1.21	1.20	/	1.29	/

从表中可以看出本发明工艺制得的浸渍剂沥青可达到新日铁、三菱的同等标准，高于兖矿科蓝标准，完全符合炭素行业需要。

更为重要的是本发明工艺可以满足连续大型工业化生产，最大处理量可达24万吨/年，也解决了重相沥青在连续生产中易堵的问题。从而开辟了液-液萃取溶剂法连续生产浸渍剂沥青的途径，质量达到或超越了日本水平。

虽然以上通过具体实例对本发明进行了较为详细的说明，但不限于这些实例，还可以有其更多变化的等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求书的范围确定。

Claims

1.一种浸渍剂沥青的生产方法，包括如下步骤：

选择脂肪烃溶剂与芳香烃溶剂配制混合溶剂；混合溶剂中脂肪烃溶剂

与芳香烃溶剂的混合比为1∶0.8～1.2；脂肪烃溶剂为煤油，芳香烃溶

剂为洗油；

中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂按照一定比例进入至少三级混合器，经充分混合后进入萃取塔进行分离；

萃取塔内，将喹啉不溶物含量少的轻相沥青与重相沥青抽提分离；

轻相沥青在汽提塔内汽提得到浸渍剂沥青；

萃取塔为立式两段圆柱型空塔，塔径为上大下小，内部不设塔盘、搅拌装置和加热设施，以使萃取塔可以连续生产。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中温煤沥青或煤焦油软沥青与混合溶剂的比例为1∶0.8～1.2。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，中温煤沥青与混合溶剂的比例为1∶1～1.2。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，混合器为三级混合器，其中，入混合器的溶剂油与煤沥青的分配是：进第一、三级混合器的溶剂量各占总用量的15％～20％，进第二级混合器的溶剂量占总溶剂量的60％～70％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，萃取塔温度为80℃～140℃。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，萃取塔内的抽提温度为100℃～120℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，萃取塔压力为0.1MPa～0.5MPa。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分离的轻相沥青与重相沥青分别进入轻相汽提塔和重相汽提塔。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，轻相汽提塔和重相汽提塔采用塔底汽提，塔顶回流的溶剂回收方式。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其特征在于，轻相汽提塔和重相汽提塔操作压力为0～0.3MPa，进入轻相沥青汽提塔的轻相沥青温度为360℃～400℃，进入重相沥青汽提塔的重相沥青温度为390℃～430℃。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，重相沥青进料方式采用切线进料和循环脱沥青油洗涤，以防止重相沥青发泡引起雾沫夹带，堵塞后序冷却系统。