CN108219838B - 用催化油浆生产沥青调合油的装置 - Google Patents

用催化油浆生产沥青调合油的装置 Download PDF

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Abstract

本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置，原料罐通过泵与过滤器联通；过滤器通过管道与一级混合器的底部联通；一级混合器的上部通过管道与一级预热器联通；一级预热器通过管道与二级混合器的底部联通；二级混合器的上部通过管道与二级预热器联通；二级预热器通过管道与反应釜的底部联通；在反应釜的上中下段各设有一个测温点以对系统温度进行监测；反应釜上部通过管道与冷凝器上部联通；冷凝器下部通过管道与产品罐上部联通；制备的改性油浆储存在产品罐内。本发明的装置部件组成合理，反应可靠，制备的改性油浆能作为高等级道路沥青调合软组分，为解决脱油沥青的利用问题提供了一种有效途径，具有积极的社会效益和经济效益。

Description

用催化油浆生产沥青调合油的装置
技术领域
本发明涉及催化油浆深加工技术领域，具体涉及用催化油浆改性生产沥青调合油的装置。
背景技术
溶剂脱沥青工艺是重油二次加工的重要手段之一，该工艺能选择性地脱除渣油中对二次加工有害的物质，为下游加工工艺提供质量较好的脱沥青油。溶剂脱沥青工艺在获得低金属、低残炭的脱沥青油的同时，还会副产一部分油分含量低、软化点高、重金属含量高、针入度小、附加值低的脱油沥青，由于脱油沥青性质很差，所以利用难度极大。
目前，对脱油沥青利用的较好的技术是：将之与软组分调合生产道路沥青。现有的调合技术主要是：将脱油沥青与润滑油精制抽出油和/或催化油浆(或拔头重油浆)调合生产道路沥青。然而，由于润滑油、精制抽出油产量低、价格高，提高了调合沥青的生产成本。而催化油浆和拔头重油浆虽产量大、但其抗老化性能差，在生产高等级道路沥青上技术难度较大。
催化油浆是石油炼制过程中的副产品，其主要由饱和分、芳香分、胶质及少量沥青质组成。在所述催化油浆中，饱和分的含量一般小于20%，而多环芳烃的含量则可达到60%～70%，这就可以使之作为沥青调合软组分，弥补脱油沥青中芳香分与胶质的不足，改善沥青的胶体结构。但是，由于催化油浆具有较高反应（缩合）活性，将之作为沥青调合软组分会造成其针入度比较低，即抗老化性能较差。采用现有的催化油浆端基封闭技术对其进行改性处理，使催化油浆的活性点在热和氧的作用下失去反应活性，而粘度又不致升高太多，为催化油浆的有效利用提供新的思路，有效地提高溶剂脱沥青装置的产能和经济效益。
中国专利CN 105482850 A公开了“一种催化油浆生产针状焦原料油的系统装置”，它采用超临界萃取分馏使油浆依次通过抽提、分离与气提塔，将催化油浆分离，得到生产高等级针状焦的针状焦原料油；可作为催化裂化原料的富饱和烃油以及用于调合高等级道路沥青的胶质渣油。所述系统装置较之一般的超临界萃取工艺可降低能耗30%且产品的灰分较低。
中国专利CN 104327879 A 公开了“一种生产燃料油、芳烃油及沥青的组合工艺”，它将贮存于原料罐中的催化油浆通过缓冲罐送至加热炉预热后进入反应器进行热裂化反应，将所得产物再通过减压蒸馏塔分离：依次在塔顶、侧线与塔底收取溶剂油、芳烃油、燃料油等产品，所述组合工艺的流程简单、易于操作。
中国专利CN 101045872A公开了“一种掺炼催化油浆的延迟焦化工艺装置”，它将高温催化油浆直接由催化裂化装置送往加热炉预热，之后在延迟焦化装置与渣油混合并进入焦炭塔进行反应，所述延迟焦化工艺装置可提高焦炭塔液体收率并降低焦炭收率，但是其中催化油浆的掺炼比例仅为2～20%。
中国专利CN 102559250 A公开了“一种以常压蒸馏代替减压蒸馏的催化油浆处理系统”，催化油浆在蒸馏之前先加入氧化剂和蒸汽分压调节剂，通过蒸馏过程在蒸馏塔内发生稠化并于塔顶得到轻油、中部馏出蜡油，在塔底部得到的高沸点重油可与丙烷脱沥青油进行调合，其质量符合GB/T15180-2000重交道路沥青AH-70的指标要求。但是，其催化油浆在调合沥青中的比例同样较低，仅不到30%。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种用催化油浆生产沥青调合油的装置，能够很好地适应采用端基封闭技术对催化油浆进行改性处理，为脱油沥青生产高等级道路沥青提供质优价廉的调合软组分，提高催化油浆和脱油沥青的利用效率和附加值，为解决溶剂脱沥青工艺的副产——脱油沥青的利用问题提供一种有效的解决途径。
需要特别说明的是，本发明所述的改性油浆和用催化油浆生产的调合软组分，均与所述的沥青调合油的含义是相同的。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案。
一种用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，含有原料罐、泵、过滤器、一级混合器、一级预热器、二级混合器、二级预热器、反应釜、冷凝器和产品罐，所述原料罐与泵联通；所述泵与过滤器联通；所述过滤器通过管道与一级混合器的底部联通；所述一级混合器的上部通过管道与一级预热器联通；所述一级预热器通过管道与二级混合器的底部联通；所述二级混合器的上部通过管道与二级预热器联通；所述二级预热器通过管道与反应釜的底部联通；在反应釜的上、中、下段各设有一个测温点以对系统温度进行监控；所述反应釜的上部通过管道与冷凝器的上部联通；所述冷凝器的下部通过管道与产品罐的上部联通；原料贮存于所述原料罐内经所述泵进入本装置，制备的（能作为高等级道路沥青调合软组分的）改性油浆储存在所述产品罐内。
进一步，所述原料罐带有加热设施，可以对罐内的原料进行加热和控温；所述原料罐设置于电子秤上，通过电子秤示数控制系统进料速率。
进一步，所述过滤器采用逆流式滤网过滤器，能对催化油浆原料中的固体颗粒和杂质进行分离和去除。
进一步，所述一级混合器与所述二级混合器为多级喷嘴结构的静态混合器。
进一步，所述反应釜为内附盘管的管式反应釜，反应物在反应釜内以近似平推流的形式进行流动，并以液相背压方式控制整个反应系统的压力。
进一步，所述冷凝器为盘管式结构，采用水冷形式进行换热。
进一步，在所述反应釜出口与所述冷凝器入口之间设有压力表，以对反应系统的压力进行监控。
本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置的积极效果是：
（1）提供了一种用催化油浆生产沥青调合油的装置，各部件组成合理，反应可靠，制备的改性油浆能作为高等级道路沥青调合软组分，为解决溶剂脱沥青工艺的副产-脱油沥青的利用问题提供一种有效的解决途径。
（2）本发明装置的工艺流程简单，反应条件缓和，所用催化油浆改性剂的用量少且价格低；获得的改性油浆的粘度变化不大，抗氧化和抗热老化性能明显提高；使用所述改性油浆与脱油沥青进行调合，即可生产满足GB15180-2010要求的高等级道路沥青。
（3）本发明的装置提升了低值副产品——脱油沥青和催化油浆的利用率和附加值，提高了溶剂脱沥青装置的加工量、开工率和经济效益，具有积极的社会效益和经济效益。
附图说明
图1为本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置的结构连接示意图。
图中的标号分别为：
1、原料罐； 2、泵；
3、过滤器； 4、一级混合器；
5、一级预热器； 6、二级混合器；
7、二级预热器； 8、反应釜；
9、冷凝器； 10、产品罐。
具体实施方式
下面结合附图介绍本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置的具体实施方式。需要说明的是，本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种用催化油浆生产沥青调合油的装置，含有原料罐1、泵2、过滤器3、一级混合器4、一级预热器5、二级混合器6、二级预热器7、反应釜8、冷凝器9和产品罐10。
实施中，所述原料罐1外设有加热套对原料进行预热和控温。可将原料罐1设置于电子秤上，通过电子秤示数控制系统进料速率。
所述泵2采用石油化工离心泵。
所述过滤器3采用逆流式滤网过滤器，对催化油浆原料中的固体颗粒和杂质进行分离和去杂。
所述一级混合器4和所述二级混合器6采用多级喷嘴结构的静态混合器。
所述一级预热器5和所述二级预热器7采用间壁式换热器。
所述反应釜8采用内附盘管的管式反应釜，反应物在反应釜8内能以近似平推流的形式流动，在反应釜8的上、中、下段各设有一个测温点以对系统温度进行监测；在反应釜8出口与冷凝器9入口之间设置压力表以对反应系统的压力进行监测并以液相背压方式对系统压力进行控制。
所述冷凝器9为盘管式结构，采用水冷形式进行换热。
所述产品罐10外可设置加热带以对油浆产品进行保温。
上述部件和设施的规格可视设计的要求和规模进行有系统的置办。
参见图1。采用圆柱形原料罐1，在罐体外设置加热套可对原料进行预热和控温，可将原料罐1设置于电子秤上，通过电子秤示数控制系统进料速率。将所述原料罐1与泵2联通；所述泵2与过滤器3联通；将所述过滤器3通过管道与一级混合器4的底部联通；将所述一级混合器4的上部通过管道与一级预热器5联通；将所述一级预热器5通过管道与二级混合器6的底部联通；将所述二级混合器6的上部通过管道与二级预热器7联通；将所述二级预热器7通过管道与反应釜8的底部联通；将所述反应釜8的上部通过管道与冷凝器9的上部联通；将所述冷凝器9的下部通过管道与产品罐10的上部联通。采用的原料先贮存于所述原料罐1内，经所述泵2进入本装置，制备的能作为高等级道路沥青调合软组分的改性油浆储存在所述产品罐10内。
本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置的工作过程为：
催化油浆的原料贮存于原料罐1内，通过进料泵2送入装置并通过电子秤对进料速率进行控制；通过过滤器3将原料油浆中的固体颗粒和杂质进行分离，然后分别与油浆改性剂和催化剂溶液在一级混合器4、二级混合器6内进行混合；所得混合原料经过二级预热器（一级预热器5、二级预热器7）加热后从反应釜8底部进入反应釜8进行油浆改性反应；通过反应釜8上、中、下段设置的三个测温点对系统温度进行监测，通过在反应釜8出口处设置的压力表以对反应系统的压力进行监控：在设定的温度和压力下（反应釜8的操作压力为常压～2.0MPa〈表压〉，反应温度为160～200℃，反应空速为1h-1），油浆改性剂与催化油浆的原料在反应釜8中发生催化氧化反应，封闭催化油浆分子中的反应活性点位，使催化油浆的抗氧化和热老化性能大幅提高。经过改性反应的催化油浆从反应釜8顶部引出进入冷凝器9，通过冷凝器9对反应油浆进行降温并分离出其中未反应的改性剂，最后将制备的改性油浆送往产品罐10。所述改性油浆能作为高等级道路沥青的调合软组分。所述改性油浆的性质见表1。
表1. 本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置制备的改性油浆的性质
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
以下提供本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置的7个应用实施例。
应用实施例1
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油。
用蒸汽或换热等形式将催化拔头重油浆加热到70～80℃，与油浆改性剂混合后并保持120℃及1.0MPa压力（表压-以防止改性剂汽化），经计量后进入本发明的装置，反应釜8的操作压力为1.5MPaG，反应温度为160℃；从反应釜8上部得到改性的反应油浆，通过冷凝器降温处理并在产品罐内得到改性油浆产品，改性油浆与未反应后的改性剂分离后最终得到沥青调合油。
应用实施例2
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为1.5MPaG，反应温度为170℃。
应用实施例3
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为1.5MPaG，反应温度为180℃。
应用实施例4
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为1.5MPaG，反应温度为190℃。
应用实施例5
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为1.5MPaG，反应温度为200℃。
应用实施例1-5以所述改性油浆为调合软组分调合后所得道路沥青的性质见表2。
表2. 应用实施例1-5用调合软组分调合后所得道路沥青的性质
Figure 166653DEST_PATH_IMAGE002
。
应用实施例1-5的结果证明：
本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置部件效果良好，可有效降低催化油浆的高温活性、提高催化油浆的高温稳定性，生产得到的改性油浆应用于道路沥青的调合可以显著提升道路沥青的抗老化性，表现为沥青产品的针入度比有明显地提升，所得到的沥青产品满足GB15180-2010标准的AH-70重交道路沥青的指标，品质得到提升；整套装置的操作温度介于160℃至200℃之间，反应条件较为缓和。
应用实施例6
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为1.0MPaG，反应温度为180℃。
应用实施例7
应用本发明的装置用催化拔头重油浆生产沥青调合油，基本内容同应用实施例1。所不同的是：反应釜8的操作压力为2.0MPaG，反应温度为180℃。
应用实施例6-7以所述改性油浆为调合软组分调合后所得道路沥青的性质见表3。
表3. 应用实施例6-7及应用实施例3用调合软组分调合后所得道路沥青的性质
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
应用实施例6-7的结果证明：
本发明用催化油浆生产沥青调合油的装置部件同样适用于不同的操作压力，操作压力介于1.0MPaG至2.0MPaG之间所生产的改性油浆用于调合得到高品质道路沥青，可明显提升沥青产品的针入度比，即抗老化性能；且产品性能随操作压力的改变变化较小，证明装置具有良好的稳定性。本发明所述的装置部件可制备高等级道路沥青的调合软组分，为解决溶剂脱沥青工艺的副产-脱油沥青的利用问题提供一种有效的解决途径。

Claims (7)

1.一种用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，含有原料罐(1)、泵(2)、过滤器(3)、一级混合器(4)、一级预热器(5)、二级混合器(6)、二级预热器(7)、反应釜(8)、冷凝器(9)和产品罐(10)，所述原料罐(1)与泵(2)联通；所述泵(2)与过滤器(3)联通；所述过滤器(3)通过管道与一级混合器(4)的底部联通；所述一级混合器(4)的上部通过管道与一级预热器(5)联通；所述一级预热器(5)通过管道与二级混合器(6)的底部联通；所述二级混合器(6)的上部通过管道与二级预热器(7)联通；所述二级预热器(7)通过管道与反应釜(8)的底部联通；在反应釜(8)的上、中、下段各设有一个测温点以对系统温度进行监控；所述反应釜(8)的上部通过管道与冷凝器(9)的上部联通；所述冷凝器(9)的下部通过管道与产品罐(10)的上部联通；原料贮存于所述原料罐(1)内经所述泵(2)进入本装置，制备的改性油浆储存在所述产品罐(10)内；其中，
所述原料中的固体颗粒在所述一级混合器(4)中与油浆改性剂混合，并随后与催化剂溶液在二级混合器(6)中混合。
2.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，所述原料罐(1)带有加热设施，能对原料罐内的原料进行加热和控温；所述原料罐(1)设置于电子秤上，通过电子秤示数控制系统进料速率。
3.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，所述过滤器(3)采用逆流式滤网过滤器，能对催化油浆原料中的固体颗粒和杂质进行分离和去除。
4.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，所述一级混合器(4)与所述二级混合器(6)为多级喷嘴结构的静态混合器。
5.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，所述反应釜(8)为管式反应釜，反应物在反应釜(8)内以近似平推流的形式进行流动，并以液相背压方式控制整个反应系统的压力。
6.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，所述冷凝器(9)为盘管式结构，采用水冷形式进行换热。
7.如权利要求1所述的用催化油浆生产沥青调合油的装置，其特征在于，在所述反应釜(8)出口与所述冷凝器(9)入口之间设有压力表，以对反应系统的压力进行监控。
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