CN105670673B - 制备改质沥青的装置和使用该装置制备改质沥青的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤焦油深加工制备改质沥青的装置，以及使用该装置制备改质沥青的方法。本发明的制备改质沥青的方法利用管式炉出口的高热量沥青进入沥青改质系统，增加沥青在一定温度下的反应时间，从而在不引入额外热源的情况下保证改质沥青产品质量，可以节约大量能源。

Description

制备改质沥青的装置和使用该装置制备改质沥青的方法

技术领域

本发明涉及一种煤焦油深加工制备改质沥青的装置，以及使用该装置制备改质沥青的方法，本发明的方法可以代替以中温沥青为原料的连续常压热聚合法生产工艺，节约大量能源。

背景技术

“煤沥青及煤焦油改质沥青综述”(《广州化工》2010年第38卷第5期第68-70页)一文记载了：煤沥青是煤焦油沥青的简称，是煤焦油蒸馏后的残渣，为煤焦油加工过程中的大宗产品，是制取各种碳素材料不可替代的原料。中国是煤沥青生产和应用的大国，目前煤沥青的产量已达200万t，占煤焦油总量的50％以上。目前，煤沥青主要用于制造冶金业中碳素电极的粘结剂，高附加值的碳材料和针状焦，以及防水和建筑材料，其中以粘结剂的应用最为广泛。但是，未经改质的煤焦油沥青，其软化点低，挥发份高，结焦值低。所生产的电极制品比电阻大，抗氧化和热稳定性差，机械强度低。因此，煤焦油沥青要经过改质，改善其理化性质后，才能满足电极生产的质量要求。

传统改质沥青的生产工艺主要以中温沥青为原料的连续常压热聚合法生产，其中加热釜串联使用以进行物料加热聚合反应。该工艺因物料加热聚合反应温度较高，长时间运行时反应釜内结焦，且同时引起反应釜变形；而且该工艺生产流程复杂，生产运行成本较高，设备检维修费用高，能源消耗及废气排放量大，不能长时间连续生产。

目前改质沥青用于电解铝行业、电炭行业的发展越来越广泛，其作为炭-石墨制品的黏结剂是高科技炭-石墨产品中不可缺少的原料。目前国内改质沥青的需求量日趋增长，改质沥青新工艺的研究显得尤为重要。

发明内容

本申请的发明人根据改质沥青生产工艺特点及沥青产品的物性数据资料，从延长沥青在改质塔内停留时间，降低煤气消耗，优化改质沥青产品质量的角度出发，对现有生产工艺进行研究，提出改变中温沥青的采出位置，利用管式炉出口的高热量沥青进入沥青改质系统，并增加沥青在一定温度下的反应时间，在减少热量消耗的同时保证了改质沥青产品质量。在此基础上完成了本发明。

本发明的目的是提供一种煤焦油深加工制备改质沥青的装置，以及使用该装置制备改质沥青的方法。

根据本发明的一个实施方式，其提供了一种煤焦油深加工制备改质沥青的装置，该装置包括：

一段蒸发器1，其包括一段蒸发器入口11和一段蒸发器出口12；

二段蒸发器2，其包括回流入口21、二段蒸发器入口22和二段蒸发器出口23；

管式炉3，其包括管式炉入口31和管式炉沥青采出口32；

改质塔4，其包括改质塔入口41和改质塔出口42；

闪蒸器5，其包括闪蒸器入口51和闪蒸器第一出口52；

其中，所述一段蒸发器1的一段蒸发器入口11接收原料焦油；所述一段蒸发器1的一段蒸发器出口12通过管路连接到所述二段蒸发器2的二段蒸发器入口22；

所述二段蒸发器2中的二段蒸发器出口23通过管路连接到所述管式炉3的管式炉入口31；

所述管式炉3的管式炉沥青采出口32通过管路连接到所述二段蒸发器2的回流入口21和所述改质塔4的改质塔入口41；

所述改质塔4的改质塔出口42通过管路连接到所述闪蒸器5的闪蒸器入口51。

优选地，所述装置还包括馏分塔2’，所述馏分塔2’包括馏分塔入口21’，馏分塔底部出口22’、馏分塔中部出口23’和馏分塔顶部出口24’；且所述二段蒸发器2还包括二段蒸发器顶部出口24；

其中，所述二段蒸发器2的二段蒸发器顶部出口24通过管路连接到所述馏分塔2’的馏分塔入口21’，所述馏分塔2’的馏分塔底部出口22’排出一蒽油，馏分塔中部出口23’排出三混馏分，馏分塔顶部出口24’排出轻油。

优选地，所述闪蒸器5还包括闪蒸器第二出口53。

优选地，所述改质塔没有另外的加热装置。

在本申请的煤焦油深加工制备改质沥青的装置中，还可包括本领域中公知的泵、流量计、管线、真空系统、废气出口等，其功能和效果是公知的，在此不再赘述。

根据本发明的另一个实施方式，其提供了一种煤焦油深加工制备改质沥青的方法，该方法包括：

1)一段蒸发步骤，将原料焦油引入一段蒸发器中加热以去除焦油中的水分，将剩余的无水焦油输送至二段蒸发器中；

2)二段蒸发步骤，将一段蒸发步骤中的无水焦油引入二段蒸发器，二段蒸发器底部通过循环泵送入管式炉中循环加热，即二段蒸发器底部的中温沥青通过沥青循环泵打入管式炉；

3)管式炉加热步骤，将二段蒸发器底部得到的中温沥青打入管式炉中循环加热，并从管式炉的沥青采出口采出中温沥青；通过管路将采出的中温沥青的一部分送回二段蒸发器，另一部分送入改质塔；

4)改质步骤，将管式炉中采出的中温沥青在改质塔内进行聚合反应，将聚合后的沥青通过沥青泵打入闪蒸器中；

5)闪蒸步骤，将改质塔中聚合后的沥青在闪蒸器内闪蒸，提高沥青的软化点以得到改质沥青。

优选地，在二段蒸发步骤中，在无水焦油中蒸发得到的轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油组分以气态形式从塔顶采出进入馏分塔进一步精馏以得到一蒽油馏分、三混馏分和轻油馏分；从而进一步利用改质新方法中各步骤内产生的废料。

优选地，在闪蒸步骤中进一步收集蒸出的馏分。

优选地，在改质步骤中不包含加热过程。

优选地，在各个装置中的反应条件如下：

其中，一段蒸发器1的顶温为100～110℃，顶压为3～8KPa，底温为155～175℃，底压为3～8KPa；

二段蒸发器2的顶温为318～330℃，顶压为18～25KPa，底温为360～370℃，底压为22～35KPa；

管式炉3的进口温度为356～365℃，出口温度为385～388℃；

改质塔4的顶压为22～30KPa，顶温为365～370℃；底温为372～378℃；

闪蒸器5的顶压为70-90KPa的真空度，顶温为315～330℃，底温为330～345℃；

优选地，其中，馏分塔2’的顶温为105～115℃，顶压为2～6KPa，侧线温度为190～230℃，底温为260～280℃，底压为22～32KPa。

其中，所述侧线温度是指馏分塔2’的侧面出口采出的物质的温度。

根据本发明的制备改质沥青的方法，可利用管式炉物料所带的热量为改质系统的沥青聚合反应提供热源，通过增加沥青在改质系统的停留时间以实现充分聚合，达到改质沥青的要求。而且，通过合理的设计生产工艺，并相应调整生产设备，可以极大地减少能源消耗，并极大地减少工业三废的产生。

附图说明

图1是本发明的煤焦油深加工制备改质沥青的装置的结构图。

附图标记

1一段蒸发器

11一段蒸发器入口 12一段蒸发器出口

2二段蒸发器

21回流入口 22二段蒸发器入口

23二段蒸发器出口 24二段蒸发器顶部出口

3管式炉

31管式炉入口 32管式炉沥青采出口

4改质塔

41改质塔入口 42改质塔出口

5闪蒸器

51闪蒸器入口 52闪蒸器第一出口

53闪蒸器第二出口

2’馏分塔

21’包括馏分塔入口 22’馏分塔底部出口

23’馏分塔中部出口 24’馏分塔顶部出口

具体实施方式

以下将参照附图根据本申请的优选实施方式详细描述本申请，然而，以下的实施方式仅是用于说明的目的，而不是为了限制本申请。

实施例1改质沥青的制备

如图1所示，将原料焦油引入一段蒸发器1中加热以去除焦油中的水分，将剩余的无水焦油通过焦油泵引入二段蒸发器2中。

将一段蒸发步骤中的无水焦油引入二段蒸发器，二段蒸发器底部通过循环泵送入管式炉中循环加热，无水焦油中轻、酚、萘、洗、蒽组分以气态形式从塔顶采出进入馏分塔。

将二段蒸发器2的二段蒸发器出口23中得到的中温沥青引入管式炉3中加热；在二段蒸发器顶部出口24得到的馏分送入馏分塔2’内进一步精馏。

从管式炉3的管式炉沥青采出口32采出中温沥青，通过管路将采出的中温沥青的一部分经回流入口21送回二段蒸发器2，另一部分送入改质塔4；

将管式炉3中采出的中温沥青在改质塔4内进行聚合反应；在改质塔4顶部得到的馏分进行尾气回收处理，并将改质塔4中聚合后的沥青通过管路引入闪蒸器5中；而且在改质塔4中并没有另外的加热装置提供热量；

将改质塔4中聚合后的沥青在闪蒸器5内闪蒸，提高沥青的软化点以得到改质沥青；

在馏分塔2’内，所述馏分被精馏以得到一蒽油馏分、三混馏分和轻油馏分。

实施例2改质沥青的性能和生产消耗

根据YB/T5194-2003标准测试通过实施例1制备的改质沥青，其技术指标参见下表1。

表1

指标名称	实施例1	一级标准
			软化点/℃	105～115	100～115
甲苯不溶物(TI)/％	29～31	28～34
			喹啉不溶物(QI)/％	10～12	8～14
β树脂/％	21.8	≥18
			结焦值/％	57.8	≥54
灰分/％	0.12	≤0.3
			水分/％	2～3	≤5

根据以上结果可以看出，根据本发明的方法制备的改质沥青满足YB/T5194-2003标准，而且，其性能特别优异，有望用于电极领域。

采用实施例1中的装置连续生产改质沥青10吨/h(量)，计算得出从原料焦油生产改质沥青时，除了改质沥青以外，还得到闪蒸油，与现有技术常压热聚合法工艺相比，每吨改质沥青节省成本约18元，此外还得到有附加值的副产品闪蒸油。

Claims (10)

1.一种煤焦油深加工制备改质沥青的装置，该装置包括：

一段蒸发器(1)，其包括一段蒸发器入口(11)和一段蒸发器出口(12)；

二段蒸发器(2)，其包括回流入口(21)、二段蒸发器入口(22)和二段蒸发器出口(23)；

管式炉(3)，其包括管式炉入口(31)和管式炉沥青采出口(32)；

改质塔(4)，其包括改质塔入口(41)和改质塔出口(42)；

闪蒸器(5)，其包括闪蒸器入口(51)和闪蒸器第一出口(52)；

其中，所述一段蒸发器(1)的一段蒸发器入口(11)接收原料焦油；所述一段蒸发器(1)的一段蒸发器出口(12)通过管路连接到所述二段蒸发器(2)的二段蒸发器入口(22)；

所述二段蒸发器(2)中的二段蒸发器出口(23)通过管路连接到所述管式炉(3)的管式炉入口(31)；

所述管式炉(3)的管式炉沥青采出口(32)通过管路连接到所述二段蒸发器(2)的回流入口(21)和所述改质塔(4)的改质塔入口(41)；

所述改质塔(4)的改质塔出口(42)通过管路连接到所述闪蒸器(5)的闪蒸器入口(51)。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述装置还包括馏分塔(2’)，所述馏分塔(2’)包括馏分塔入口(21’)，馏分塔底部出口(22’)、馏分塔中部出口(23’)和馏分塔顶部出口(24’)；且所述二段蒸发器(2)还包括二段蒸发器顶部出口(24)；

其中，所述二段蒸发器(2)的二段蒸发器顶部出口(24)通过管路连接到所述馏分塔(2’)的馏分塔入口(21’)，所述馏分塔(2’)的馏分塔底部出口(22’)排出一蒽油，馏分塔中部出口(23’)排出三混馏分，馏分塔顶部出口(24’)排出轻油。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述闪蒸器(5)还包括闪蒸器第二出口(53)。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，

所述改质塔没有另外的加热装置。

5.一种煤焦油深加工制备改质沥青的方法，该方法包括：

1)一段蒸发步骤，将原料焦油引入一段蒸发器(1)中加热以去除焦油中的水分，将剩余的无水焦油输送至二段蒸发器(2)中；

2)二段蒸发步骤，将一段蒸发步骤中的无水焦油引入二段蒸发器(2)，二段蒸发器(2)底部通过循环泵送入管式炉(3)中循环加热，即二段蒸发器(2)底部的中温沥青通过沥青循环泵打入管式炉(3)；

3)管式炉加热步骤，将二段蒸发器(2)底部得到的中温沥青打入管式炉(3)中循环加热，并从管式炉(3)的沥青采出口采出中温沥青；通过管路将采出的中温沥青的一部分送回二段蒸发器(2)，另一部分送入改质塔(4)；

4)改质步骤，将管式炉(3)中采出的中温沥青在改质塔(4)内进行聚合反应，将聚合后的沥青通过沥青泵打入闪蒸器(5)中；

5)闪蒸步骤，将改质塔(4)中聚合后的沥青在闪蒸器(5)内闪蒸，提高沥青的软化点以得到改质沥青。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，

在二段蒸发步骤中，在无水焦油中蒸发得到的轻油、酚油、萘油、洗油、蒽油组分以气态形式从塔顶采出进入馏分塔(2’)进一步精馏以得到一蒽油馏分、三混馏分和轻油馏分。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，

在闪蒸步骤中进一步收集蒸出的馏分。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，

在改质步骤中不包含加热过程。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，

在各个装置中的反应条件如下：

其中，所述一段蒸发器(1)的顶温为100～110℃，顶压为3～8KPa，底温为155～175℃，底压为3～8KPa；

所述二段蒸发器(2)的顶温为318～330℃，顶压为18～25KPa，底温为360～370℃，底压为22～35KPa；

所述管式炉(3)的进口温度为356～365℃，出口温度为385～388℃；

所述改质塔(4)的顶压为22～30KPa，顶温为365～370℃；底温为372～378℃；

所述闪蒸器(5)的顶压为70-90KPa的真空度，顶温为315～330℃，底温为330～345℃。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述馏分塔(2’)的顶温为105～115℃，顶压为2～6KPa，侧线温度为190～230℃，底温为260～280℃，底压为22～32KPa。