CN101775307A - 用于制备硬质沥青和改质沥青的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法及其装置，将煤焦油送入管式炉加热后送入二段蒸发器蒸馏制得中温沥青，后送入反应塔，反应塔内温度调整在370～390℃，反应时间10～120分钟，反应后的沥青送入改质塔，改质塔的负压控制在-90～-10KPa，闪蒸5～120分钟制得硬质沥青，停止生产硬质沥青；将反应塔内温度调整在370～400℃，反应时间6～12小时，将反应后的沥青送入改质塔，将改质塔的负压控制在-90～-10KPa，闪蒸5～120分钟制得改质沥青；其采用的装置是：管式炉、二段蒸发器、反应塔、改质塔、冷却器、汽液分离器和真空泵顺序串接。本发明实现了一种设备可以生产多种沥青，并且生产中不需二次加热。
Description
技术领域
本发明涉及沥青生产的方法及其装置，具体的说是用于制备硬质沥青和改质沥青的方法及其装置。
背景技术
目前，在国内生产硬质沥青的生产技术还不够成熟，硬质沥青的需求主要靠进口，但是在国外硬质沥青普遍采用中温沥青闪蒸工艺，该工艺产品质量一般，该工艺投资大，设备配件昂贵，能耗高，污染环境，装置停车检修频繁，操作人员劳动强度大。这种生产工艺所需的配套设备也较昂贵，用其生产工艺来生产硬质沥青成本会很高，而且这种工艺生产时间较长，一种生产工艺只能用一套设备来实现，工艺流程较复杂，同时也都需要对生产过程进行二次的加热，浪费热能，提高了成本，也不环保，不符合节能减耗降排的发展要求。
当前，改质沥青的生产设备一般采用的是常规设备，一般为一台蒸发器、若干台反应釜或一台改质塔串接而成，生产过程中，采取单人单机的操作方法，此种设备主要有以下缺点：其一、需要较多人力、物力，投资大；其二、反应釜持续保持加热状态，能耗高；其三、温度不易控制，而且每种设备只能生产出一种型号产品，无法满足一种设备生产多种沥青的要求；其四、改质塔内处理时间过长，而且产品性能较差。由于原有设备的不足，能耗高、投资大，从而严重影响了该行业的持续发展。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供了一种用于制备硬质沥青和改质沥青的方法及其装置，实现了一种设备可生产多种沥青，并且生产过程中不需二次加热，具有能耗低、环保无污染，生产产率高等优点。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，采用的生产装置包括管式炉、二段蒸发器、馏分塔、反应塔、改质塔、冷却器、气液分离器、真空泵和收集器，制备方法包括如下步骤：
步骤一：采用煤焦油作原料，将原料送入管式炉后，加热至370～420℃，生成高温焦油，加热后的高温焦油一路通过管道送入二段蒸发器，另一路通过管道被送入反应塔；
步骤二：送入二段蒸发器的高温焦油经过二段蒸发器的蒸馏，蒸馏时间5-30分钟，制成365～380℃的中温沥青，蒸馏出的油气送入馏分塔冷却后收集，制得的中温沥青送入反应塔；
步骤三：将反应塔内的气压控制在20～80KPa，同时通过管式炉与反应塔之间的管道，向反应塔内注入高温焦油，以实现高温焦油与中温沥青的混合反应和温度调节；
步骤四：将反应塔内反应温度调整在370～390℃，反应时间10～120分钟，后将反应后的沥青送入改质塔；
步骤五：将改质塔的负压控制在-90～-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为5～120分钟，蒸出的油气排出，冷却分离后收集，闪蒸后的液态沥青进入收集器，即制得硬质沥青；
步骤六：当停止生产硬质沥青时，将反应塔内的温度调整在370～400℃，对进入反应塔内的沥青反应6～12小时，后将在反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤七：将改质塔的负压控制在-90～-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为10～90分钟，蒸出的油气排入冷却器和气液分离器进行冷却分离后收集，将改质塔内的液态沥青送入收集器，即制得改质沥青。
本发明，所述的煤焦油中的密度1.15～1.21，灰份≤0.13％，萘含量≥7％，甲苯不溶物3.5～7.0％，当温度在80℃时的恩氏粘度≤4.0。
本发明，所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法采用的装置，包括管式炉、二段蒸发器、冷却器、气液分离器和真空泵，该装置中还设有反应塔和改质塔，管式炉、二段蒸发器、反应塔、改质塔、冷却器、汽液分离器和真空泵顺序串接。
本发明，所述的管式炉与反应塔之间还设有一条高温焦油输送管。
本发明，所述的反应塔，其腔体外部设有加热装置，加热装置的进气管口穿过塔体与供热管路连接，顶部设有油气排出口I，油气排出口I通过管道与二段蒸发器连接。
本发明，所述的改质塔，其腔体内设有分配器，分配器由交叉相连的钢管组成，钢管的上端面开口，下端面设有多个流通孔，其底部设有其底部设有收集口I和收集口II。
本发明的有益效果是：
本方法通过与配套设备的结合使用，在生产中可以通过控制反应时间、压强和温度生产出硬质沥青和改质沥青；使用中温沥青与高温焦油混合制备硬质沥青或改质沥青，反应温度通过调整高温焦油的加入比例来调节，在整个生产过程中不需要进行二次加热，不会消耗热能节约了资源；在负压低温下生产，也更环保；缩短了生产硬质沥青所需的反应时间达40％以上，生产效率得以提高，提高了改质沥青的产品质量。
本发明所采用的装置提高了装置运行的安全性和可操作性，可以通过调节设备内的温度、时间和压强生产出硬质沥青和改质沥青，实现了一台设备生产多种沥青的要求；反应塔上设有两个物料进口，可同时进入两种不同温度的物料调节反应塔内的反应温度，不需对反应塔进行二次加热，节省能耗，减小了投资成本；在改质塔内设置分配器，提高闪蒸的效果，从而保证了沥青产品的质量；实现了一人可控制多台设备，具有能耗低、环保无污染，生产产率高等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中反应塔的结构示意图；
图3是反应塔内加热管的结构示意图；
图4是本发明中改质塔的结构示意图；
图5是改质塔内分配器的结构示意图；
图6是本发明的生产工艺流程图；
图中标记是：1、管式炉，2、二段蒸发器，3、反应塔，4、改质塔，5、管道，6、收集器I，7、控制阀，8、物料入口，9、高温料进口，10、油气排出口I，11、冷却器，12、真空泵，13、气液分离器，14、收集口I，15、收集器II，16、出料口，17、收集口II，18、腔体I，19、支撑体，20、压力表接口I，21、液位计I，22、温度计I，23、预热装置，24、腔体II，25、压力表接口II，26、液位计II，27、温度计II，28、支撑板，29、分配器，30、油气排出口II，31、流通孔，32、进料口，33、馏分塔，34、加热管，35、进气管口。
具体实施方式：
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，采用的生产装置包括管式炉、二段蒸发器、馏分塔、反应塔、改质塔、冷却器、气液分离器、真空泵和收集器。
实施例一
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：原料煤焦油中密度1.15，当温度在80℃时的恩氏粘度1.0，灰份0.05％，萘含量8％，甲苯不溶物3.5％，将原料送入管式炉后，加热至370℃，生成高温焦油，加热后的高温焦油一路通过管道送入二段蒸发器，另一路通过管道被送入反应塔；
步骤二：送入二段蒸发器的高温焦油经过二段蒸发器的蒸馏，蒸馏时间5分钟，制成365℃的中温沥青，蒸馏出的油气送入馏分塔冷却后收集，制得的中温沥青送入反应塔；
步骤三：通过管式炉与反应塔之间的管道，向反应塔内注入高温焦油，以实现高温焦油与中温沥青的混合反应和温度调节，将反应塔内的气压控制在20KPa，送入反应塔的中温沥青的温度为365℃，低于反应塔所需的370℃的反应温度，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入370℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到370℃的温度时可以关闭控制阀，暂停注入高温焦油；
步骤四：反应塔内反应温度调整在370℃，中温沥青和高温焦油在反应塔内反应10分钟，在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将反应后的沥青送入改质塔；
步骤五：用真空泵将改质塔的负压控制在-90KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为5分钟，蒸出的油气排出，冷却分离后收集，闪蒸后的液态沥青进入收集器，即制得硬质沥青；
步骤六：当停止生产硬质沥青时，将反应塔内的温度控制在370℃，对进入反应塔内的中温沥青和高温焦油反应6小时，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤七：用真空泵将改质塔的负压控制在-90KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为10分钟，蒸出的油气排入冷却器和气液分离器进行冷却分离后收集，将改质塔内的液态沥青送入收集器，即制得改质沥青。
实施例二
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：原料煤焦油中密度1.21，80℃时的恩氏粘度4.0，灰份0.13％，萘含量7％，甲苯不溶物7％，将原料送入管式炉后，加热至420℃，生成高温焦油，加热后的高温焦油一路通过管道送入二段蒸发器，另一路通过管道被送入反应塔；
步骤二：送入二段蒸发器的高温焦油经过二段蒸发器的蒸馏，蒸馏时间15分钟，制成370℃的中温沥青，蒸馏出的油气送入馏分塔冷却后收集，制得的中温沥青送入反应塔；
步骤三：将步骤二生成的中温沥青经二段蒸发器与反应塔的管道送入反应塔，以实现高温焦油与中温沥青的混合反应和温度调节，将反应塔内的气压控制在80KPa，送入反应塔的中温沥青的温度为370℃，低于反应塔所需的390℃的反应温度，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入420℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到390℃的温度时可以关闭控制阀，暂停送入高温焦油；
步骤四：反应塔内反应温度调整在390℃，中温沥青和高温焦油在反应塔内反应120分钟，在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将在反应塔内反应后的沥青送入改质塔；
步骤五：用真空泵将改质塔的负压控制在-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为120分钟，蒸出的油气排出，冷却分离后收集，对塔内闪蒸后的液态沥青进行收集，即制得硬质沥青；
步骤六：当停止生产硬质沥青时，将反应塔内的温度调整在400℃，送入反应塔的中温沥青的温度为370℃，低于反应塔所需的400℃的反应温度，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入420℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到400℃的温度时可以关闭控制阀，暂停送入高温焦油，对进入反应塔内的中温沥青和高温焦油反应12小时，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将在反应塔内反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤七：用真空泵将改质塔的负压控制在-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为90分钟，蒸出的油气排入冷却器和气液分离器进行冷却分离后收集，将改质塔内的液态沥青送入收集器，即制得改质沥青。
实施例三
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一：原料煤焦油中密度1.18，80℃时的恩氏粘度3，灰份0.1％，萘含量9％，甲苯不溶物5％，将原料送入管式炉后，加热至410℃，生成高温焦油，加热后的高温焦油一路通过管道送入二段蒸发器，另一路通过管道被送入反应塔；
步骤二：送入二段蒸发器的高温焦油经过二段蒸发器的蒸馏，蒸馏时间30分钟，制成379℃的中温沥青，蒸馏出的油气送入馏分塔冷却后收集，制得的中温沥青送入反应塔；
步骤三：将通过管式炉与反应塔之间的管道，向反应塔内注入高温焦油，以实现高温焦油与中温沥青的混合反应和温度调节，将反应塔内的气压控制在50KPa，送入反应塔的中温沥青的温度为379℃，达到了反应塔所需的379℃的反应温度，就不需另外打开管式炉与反应塔副管道上的控制阀，不用借助高温焦油的注入来调温；
步骤四：反应塔内反应温度调整在379℃，反应时间控制在20分钟，反应塔内的中温沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将在反应塔内反应后的沥青送入改质塔；
步骤五：用真空泵将改质塔的负压控制在-70KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为60分钟，蒸出的油气排出，冷却分离后收集，对塔内液态沥青进行收集，即制得硬质沥青；
步骤六：当停止生产硬质沥青时，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入400℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到395℃的温度时可以关闭控制阀，暂停注入高温焦油，反应塔内的温度调整在395℃后，对进入反应塔内的中温沥青和高温焦油反应10小时，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，然后将在反应塔内反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤七：用真空泵将改质塔的负压控制在-30KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为50分钟，蒸出的油气排入冷却器和气液分离器进行冷却分离后收集，将改质塔内的液态沥青送入收集器，即制得改质沥青。
本发明的工艺采用实施例三的技术方案，制得的产品参数指标如下：
硬质沥青
| 沥青软化点 | 105℃ |
| 甲苯不溶物 | 25％ |
| 喹啉不容物 | 9％ |
| 灰份 | 0.20％ |
| 挥发份 | 58％ |
改质沥青
| 沥青软化点 | 116℃ |
| 甲苯不溶物 | 34％ |
| 喹啉不容物 | 12.95％ |
| 灰份 | 0.24％ |
| 结焦值 | 56％ |
采用高温焦油与中温沥青混合反应的方式，不仅使反应塔内沥青受热均匀，还提高了沥青产品的软化点和甲苯不溶物含量等质量指标。
用于制备硬质沥青和改质沥青的方法采用的装置，如图1和图4所示，本装置主要由管式炉1、二段蒸发器2、反应塔3、改质塔4、管道5和收集器构成，管式炉1的一路管道与二段蒸发器2连接，管式炉1的另一路管道与反应塔3上的高温料进口9连接，二段蒸发器2的出料口通过管道与反应塔3上的物料入口8连接，在反应塔3下部设有出料口16，出料口16通过管道与改质塔4上的进料口32连接，反应塔3上的油气排出口I 10通过管道与二段蒸发器2连接，从而便于其内的气体经过二段蒸发器2内排出到馏分塔33内收集处理，改质塔4底部设有收集口I 14和收集口II 17，在改质塔4顶部设有油气排出口II 30，油气排出口II 30与真空泵12的连接管道之间顺序串接冷却器11和气液分离器13，真空泵12主要用于控制改质塔内的负压真空度，真空度的大小影响到产品的质量。
本发明，所述的管道5上均设有控制阀7，其主要用于调节进料速度和进料时间等参数；在二段蒸发器2上部设置的管口与馏分塔33连接，用于收集排出的油气。
如图2和图3所示，所述的反应塔3，包括一个密闭的腔体I 18，在腔体I18上部还设有压力表接口I 20，腔体I 18外部还设置有液位计I 21和温度计I22，有助于实时监控，便于调整进料速度、时间等参数；在腔体I 18内设有预热装置23，在腔体I 18下部还设有支撑体19，所述的支撑体19可以为一个上端开口的空心圆筒，将腔体I 18的下部封闭其内部，从而有助于实现保温时间长的效果，在反应塔3上设有物料入口8和高温料进口9，可选择设置在反应塔3的两侧，前一道工序生产的中温沥青从物料入口8进入反应塔3内，高温料进口9可通入加热后的煤焦油，实现了两种不同的物料、不同的温度在反应塔3内互相调和，达到物料反应时所需的温度，从而了替代了常规二次加热的手段，达到了节能的效果。
在反应塔3内的下部设有预热装置23，预热装置23由加热管34构成，该预热装置23的进气管口35设置在反应塔3外部并与供热管路连接，所述的加热管34为一个空心金属管，呈弯曲状设置在反应塔3内。其主要作用是：在反应的初级阶段，为达到物料反应时所需温度和压力，在进气管口通入高温蒸汽，高温蒸汽进入设置在反应塔3内的预热装置23，从而实现对反应塔预热的效果，采用此种设备，可大大提高生产过程中的自动化程度，改变了原有设备一机一人的落后局面，实现了一人可控制多机，而且在生产过程中达到了节能的效果。
如图4和图5所示，所述的改质塔4包括一个密闭的腔体II 24，在腔体II24上部设有油气排出口II 30和压力表接口II 25，在腔体II 24的中部设有进料口32、温度计II27和液位计II26，在腔体II24的下部设有收集口I 14和收集口II17，在腔体II 24内部位于进料口32的下端设有分配器29，分配器29设置在腔体II 24内的支撑板28上，分配器29为一个可分散流通的管道，由多个管道交叉连接组成，各个管道之间相通，管道的上端面开口，其下端面均匀设有多个流通孔31，其孔径的大小可根据所要生产沥青的粘稠度来决定，所述的进料口32深入腔体II 24内的管口与分配器29的管道连接，所以当进料口32的物料进入腔体II24时，物料迅速沿分配器29分散开，有助于提高其分散度，提高闪蒸效果。
改质塔底部设有的收集器I 6和收集器II 15可分别用于收集硬质沥青和改质沥青。
所述的分配器29可采用由钢板焊接成交叉相连的箱体，底部钻有多个孔；或者采用钢管的一半焊接成多个十字交叉的连接管道，并在底部钻多个孔。
本发明，不用另外增加热源自动化程度高，同时具有投资省(为国外专装置的1/4，国内装置的70％)，节约人力、节约能源和环保，本发明最大的优点为可以单独生产一种沥青产品，也可以同时生产多种沥青产品，而且整个生产过程中不需要二次加热。
Claims (6)
1.用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，采用的生产装置包括管式炉、二段蒸发器、馏分塔、反应塔、改质塔、冷却器、气液分离器、真空泵和收集器，其特征在于：制备方法包括如下步骤：
步骤一：采用煤焦油作原料，将原料送入管式炉后，加热至370～420℃，生成高温焦油，加热后的高温焦油一路通过管道送入二段蒸发器，另一路通过管道被送入反应塔；
步骤二：送入二段蒸发器的高温焦油经过二段蒸发器的蒸馏，蒸馏时间5-30分钟，制成365～380℃的中温沥青，蒸馏出的油气送入馏分塔冷却后收集，制得的中温沥青送入反应塔；
步骤三：将反应塔内的气压控制在20～80KPa，同时通过管式炉与反应塔之间的管道，向反应塔内注入高温焦油，以实现高温焦油与中温沥青的混合反应和温度调节；
步骤四：将反应塔内反应温度调整在370～390℃，反应时间10～120分钟，后将反应后的沥青送入改质塔；
步骤五：将改质塔的负压控制在-90～-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为5～120分钟，蒸出的油气排出，冷却分离后收集，闪蒸后的液态沥青进入收集器，即制得硬质沥青；
步骤六：当停止生产硬质沥青时，将反应塔内的温度调整在370～400℃，对进入反应塔内的沥青反应6～12小时，后将在反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤七：将改质塔的负压控制在-90～-10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为10～90分钟，蒸出的油气排入冷却器和气液分离器进行冷却分离后收集，将改质塔内的液态沥青送入收集器，即制得改质沥青。
2.如权利要求1所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法，其特征在于：所述的煤焦油中的密度1.15～1.21，灰份≤0.13％，萘含量≥7％，甲苯不溶物3.5～7.0％，当温度在80℃时的恩氏粘度≤4.0。
3.如权利要求1所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法所采用的装置，其特征在于：包括管式炉(1)、二段蒸发器(2)、冷却器(11)、气液分离器(13)和真空泵(12)，其特征在于：该装置中还设有反应塔(3)和改质塔(4)，管式炉(1)、二段蒸发器(2)、反应塔(3)、改质塔(4)、冷却器(11)、汽液分离器(13)和真空泵(12)顺序串接。
4.如权利要求3所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法所采用的装置，其特征在于：管式炉(1)与反应塔(3)之间还设有一条高温焦油输送管。
5.如权利要求3所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法所采用的装置，其特征在于：所述的反应塔(3)，其腔体外部设有加热装置(23)，加热装置(23)的进气管口(35)穿过塔体与供热管路连接，顶部设有油气排出口I(10)，油气排出口I(10)通过管道与二段蒸发器(2)连接。
6.如权利要求3所述的用于制备硬质沥青和改质沥青的方法所采用的装置，其特征在于：所述的改质塔(4)，其腔体内设有分配器(29)，分配器(29)由交叉相连的钢管组成，钢管的上端面开口，下端面设有多个流通孔(31)，其底部设有收集口I(14)和收集口II(17)。
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| CN109294610A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-02-01 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 针对高qi和高ti焦油原料的改质沥青生产工艺及装置 |
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| CN109294610A (zh) * | 2018-11-08 | 2019-02-01 | 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司 | 针对高qi和高ti焦油原料的改质沥青生产工艺及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100714 |