CN219950900U - 改质沥青生产系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种改质沥青生产系统，包括：第一反应器，具有出料口和进料口，出料口和进料口之间设有循环管线；管式炉，设于循环管线上，用于对第一反应器内的物料进行加热；滞留塔，其进料口与循环管线的位于管式炉下游的位置连接，以使由所述管式炉的出口出来的沥青一部分进入所述滞留塔，另一部分回到所述第一反应器，进入所述滞留塔的沥青在所述滞留塔内滞留并发生缩聚和聚合反应；第二反应器，其进料口与所述滞留塔的塔底连接，以使所述滞留塔内的物料进入所述第二反应器，所述第二反应器的产品出口连接液体沥青储槽。该改质沥青生产系统工艺简单，不仅能保证反应所需热量的供应，又能保证反应所需的时间和空间。

Description

改质沥青生产系统

技术领域

本实用新型涉及沥青生产技术领域，尤其涉及一种适用于各种沥青原料且节能环保的改质沥青生产系统。

背景技术

煤焦油加工过程中一般产生约50％～60％的沥青，属于焦油加工的大宗产品，加工规模越大，沥青产量越多。改质沥青是目前沥青的主要下游产品，主要用于电解铝行业生产预焙阳极，制备电池棒或电极粘结剂。目前我国的改质沥青生产工艺主要有常压釜式热聚合工艺、负压闪蒸加釜式热聚合工艺、加压热聚合工艺等。虽然生产工艺不同，但均以煤焦油蒸馏得到中温沥青为原料，通过加热改质处理制取改质沥青。目前国内生产改质沥青的工艺大多采用热缩聚法，热缩聚法按加热方式可分为釜式加热法和管式炉加热法。

目前国内生产改质沥青大多采用釜式加热法。该工艺以中温沥青为原料，由加热炉直接加热反应釜外表面，反应釜内通过控制一定的反应停留时间及适当的反应温度，达到沥青改质的目的。由于加热面为反应釜的外表面，为了达到良好的传质传热效果，反应釜内需设置搅拌器。该工艺存在的主要问题有：1.反应釜容积有限，处理能力小；2.釜内搅拌器的设置，使反应釜的容积受到限制，设计能力有限；3.自动化程度低；4.易堵塞，运行周期短。

管式炉加热法的改质沥青生产工艺，有从法国引进的加压双炉双釜汽提闪蒸工艺，也有国内的常压或减压的双炉双釜汽提闪蒸工艺以及单炉单釜汽提闪蒸工艺等；其中双釜双炉汽提闪蒸工艺以中温沥青为原料，在管式加热炉内进行沥青加热，然后在反应釜内进行改质反应。该工艺存在的主要问题有：1.由于设计能力大，反应釜外形巨大，投资费用高，检修时间长；2.改质沥青反应釜是靠控制反应物停留时间和反应温度来达到沥青改质的目的，而停留时间是靠控制反应釜液位高度来控制的，由于沥青粘度大易凝固，液位测量成了反应过程控制的关键性难题；3.管式炉出口温度高，存在结焦的风险；4.自动化控制水平低，工艺、设备有待改进；5.易结焦，运行周期短。

综上所述，为了有效提高改质沥青生产处理能力和产品质量，增加收益率，改善操作环境，寻求一种新的改质沥青生产系统，提高处理能力和操作自动化水平，解决节能和环保问题，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种工艺简单，不仅能保证反应所需热量的供应，又能保证反应所需的时间和空间的改质沥青生产系统。

本实用新型实施例采用的技术方案是，一种改质沥青生产系统，包括：

第一反应器，具有出料口和进料口，所述出料口和所述进料口之间设有循环管线；

管式炉，设于所述循环管线上，用于对所述第一反应器内的物料进行加热；

滞留塔，其进料口与所述循环管线的位于所述管式炉下游的位置连接，以使由所述管式炉的出口出来的沥青一部分进入所述滞留塔，另一部分回到所述第一反应器，进入所述滞留塔的沥青在所述滞留塔内滞留并发生缩聚和聚合反应；

第二反应器，其进料口与所述滞留塔的塔底连接，以使所述滞留塔内的物料进入所述第二反应器，所述第二反应器的产品出口连接液体沥青储槽。

可选实施例中，所述管式炉与所述第一反应器的进料口之间的循环管线上设有混合器，所述混合器上连接沥青进料管。

可选实施例中，所述改质沥青生产系统还包括汽提塔，所述汽提塔的进料口与所述第二反应器的顶部出气口连接，所述汽提塔的塔底通过第一重油管线与重油槽连接。

可选实施例中，所述改质沥青生产系统还包括真空系统，所述真空系统与所述汽提塔连接，用于对所述汽提塔及所述第二反应器抽真空。

可选实施例中，所述第一反应器的顶部通过第二重油管线连接重油槽，所述第二重油管线上设有第一重油冷却器；和/或

所述滞留塔的顶部通过第三重油管线连接重油槽，所述第三重油管线上设有第二重油冷却器。

可选实施例中，所述汽提塔的进料口与所述第二反应器的顶部出气口之间的管线上设有第一冷却器。

可选实施例中，所述第一重油管线上设有第三重油冷却器；所述改质沥青生产系统还包括第一回流管线，所述第一回流管线的一端与所述汽提塔的上部连接，所述第一回流管线的另一端与所述第一重油管线的位于所述第三重油冷却器的下游的位置连接；和/或

所述改质沥青生产系统还包括第二回流管线，所述第二回流管线的一端与所述滞留塔的塔底与所述第二反应器的进料口之间的管线连接，所述第二回流管线的另一端与所述滞留塔的靠近其下部的位置连接。

可选实施例中，所述第一反应器的顶部连接有氮气进气管。

可选实施例中，所述第一反应器和所述第二反应器内分别设有浮球液位计和称重器，所述浮球液位计设于反应器的中上部，所述称重器设于反应器的底部；

所述第二反应器的产品出口与所述液体沥青储槽之间设有改质沥青泵，所述改质沥青泵和所述浮球液位计分别与控制器连接，所述控制器接收所述浮球液位计检测的所述第二反应器内的液位信息，并根据所述液位信息控制所述改质沥青泵启闭，以使所述第二反应器内的液位保持在预设高度。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本实用新型。

本实用新型中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所实用新型的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。

图1为本实用新型实施例的改质沥青生产系统的示意图。

附图标记：

1-第一反应器；2-管式炉；3-滞留塔；4-第二反应器；5-汽提塔；6-循环管线；7-混合器；8-沥青进料管；9-沥青循环泵；10-第一重油管线；11-第一重油冷却器；12-第二重油冷却器；13-第三重油冷却器；14-重油采出泵；15-改质沥青泵；16-第一冷却器；17-第二冷却器；18-第一回流管线；19-第二回流管线；20-滞留塔底循环泵；21-真空冷凝器；22-真空缓冲罐；23-真空泵。

具体实施方式

为了使得本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1所述，本实用新型实施例提供了一种改质沥青生产系统，该改质沥青生成系统包括第一反应器1、管式炉2、滞留塔3和第二反应器4。第一反应器1具有出料口和进料口，出料口和进料口之间设有循环管线6。管式炉2设于循环管线6上，用于对第一反应器1内的物料进行加热。即管式炉2的进口与第一反应器1的出料口连接，管式炉2的出口与第一反应器1的进料口连接。由管式炉2的出口出来的沥青可以与来料的中温沥青混合后进入第一反应器1。滞留塔3的进料口与循环管线6的位于管式炉2下游的位置连接，以使由管式炉2的出口出来的沥青一部分进入滞留塔3，另一部分回到第一反应器1，进入滞留塔3的沥青在滞留塔3内滞留并发生缩聚和聚合反应。第二反应器4的进料口与滞留塔3的塔底连接，以使滞留塔3内的物料进入第二反应器4进行反应，第二反应器4的产品出口连接液体沥青储槽，改质沥青产品由第二反应器4底部的产品出口排出至液体沥青储槽。

本实用新型的改质沥青生产系统采用单炉双釜(即一个管式炉2和两个反应器)滞留闪蒸法制备改质沥青，不仅工艺简单，还能保证反应所需热量的供应，又能保证反应所需的时间和空间。即，本实用新型通过增设滞留塔3，可以将反应器设计成较小体积，保持低液位运行，滞留塔3可以弥补反应器空间小存储物料小的缺陷，将反应器内的高温热聚合反应转移到滞留塔3内进行，塔内空间可以充分保证沥青产品在塔内的滞留时间，保证聚合反应完全充分，从而达到提高装置生产能力，保证产品各项指标合格的目的，不但可以节省管式炉2加热升温到所需温度所需的煤气耗量，还可以大大降低设备投资。

在一些实施例中，继续结合图1，管式炉2与第一反应器1的进料口之间的循环管线6上设有混合器7，混合器7上连接沥青进料管8。通过沥青进料管8向混合管线内送入原料中温沥青，中温沥青与来自管式炉2的出口的一部分沥青混合后进入第一反应器1。中温沥青的软化点可以在70-90℃之间。

可选的，第一反应器1与管式炉2之间的循环管线6上设有沥青循环泵9，第一反应器1底部的沥青经沥青循环泵9加压后进入管式炉2，管式炉2可以采用煤气加热，为整个系统提供热源。管式炉2可以将沥青加热至360-380℃，管式炉2加热后出来的沥青一部分与原料中温沥青混合后进入第一反应器1进行初步反应，一部分进滞留塔3滞留并继续进一步反应。

在一些实施例中，如图1所示，改质沥青生产系统还包括汽提塔5，汽提塔5的进料口与第二反应器4的顶部出气口连接，汽提塔5的塔底通过第一重油管线10与重油槽连接，收集汽提塔5塔底的重油。

具体的，汽提塔5的进料口与第二反应器4的顶部出气口之间的管线上设有第一冷却器16。第二反应器4内的油气由其顶部出气口经第一冷却器16冷却后进入汽提塔5去除轻组分，进一步调整改质沥青产品质量。

可选实施例中，改质沥青生产系统还包括真空系统，真空系统与汽提塔5连接，用于对汽提塔5及第二反应器4抽真空。使第二反应器4和汽提塔5均为负压操作，第二反应器4和汽提塔5内的压力均保持在-60Kpa～-10Kpa。该压力范围可以根据出厂改质沥青产品指标要求，调节汽提塔5顶部压力来调整沥青软化点。通过负压真空闪蒸，改质沥青产品中多余的轻质组份即重油油气，进一步调整改质沥青产品质量。

第二反应器4的底部的产品出口连接改质沥青泵15。第二反应器4内制取的改质沥青产品经改质沥青泵15加压，经第二冷却器17冷却后进入液体沥青储槽。

进一步的，真空系统包括依次连接的真空冷凝器21、真空缓冲罐22和真空泵23，真空冷凝器21通过真空管线与汽提塔5的塔顶连接，汽提塔5的顶部油气经真空冷凝器21和真空缓冲罐22进入真空泵23，进行负压真空闪蒸，进一步调整改质沥青产品质量。通过负压真空闪蒸，改质沥青产品中多余的轻质组份即重油油气从真空泵23抽出进排气洗净塔。

在一些实施例中，第一反应器1的顶部通过第二重油管线连接重油槽，第二重油管线上设有第一重油冷却器11，参见图1；和/或

滞留塔3的顶部通过第三重油管线连接重油槽，第三重油管线上设有第二重油冷却器12。以使第一反应器1顶部出来的油气和滞留塔3顶部裂解出来的油气(或称为烟气)分别进入第一重油冷却器11和第二重油冷却器12进行冷却分离，最终作为重油收集到重油槽。

可选的，汽提塔5的进料口与第二反应器4的顶部出气口之间的管线上设有第一冷却器16。通过第一冷却器16将由冷却第二反应器4顶部出来的重油气冷却后进入汽提塔5。

可选的，第一重油管线10上设有第三重油冷却器13。改质沥青生产系统还包括第一回流管线18，第一回流管线18的一端与汽提塔5的上部连接，第一回流管线18的另一端与第一重油管线10的位于第三重油冷却器13的下游的位置连接。汽提塔5底部重油经重油采出泵14抽出送入第三重油冷却器13冷却至50-80℃后，一部分经第一回流管线18送至汽提塔5顶部打回流，回流量保持8-12m³/h；一部分作为改质沥青产品生产过程中的副产品-重油，采出进重油槽，用泵输送至外界装置。

改质沥青生产系统还包括第二回流管线19，第二回流管线19的一端与滞留塔3的塔底与第二反应器4的进料口之间的管线连接，第二回流管线19的另一端与滞留塔3的靠近其下部的位置连接。滞留塔3的塔底沥青经滞留塔底循环泵20抽出，一部分返回滞留塔3内进行循环，一部分进入第二反应器4。虽然滞留塔3没有其它热源，因进入滞留塔3的沥青温度较高，滞留塔3上、中、下部温度均能够保持在370-380℃，沥青在滞留的过程中始终保持较高的温度(370-380℃)，并在滞留塔3内发生高温热聚合反应使得沥青的芳香度继续提高，从而使得沥青的TI、QI、β树脂、结焦值都会得到提高，提高改质沥青质量。

可选的，第一反应器1的顶部连接有氮气进气管(图中未示出)。氮气进气管和第二重油管线上分别安装一台气动调节阀和远传压力表。当第一反应器1顶部压力低于设定值，第二重油管线上的排气阀关闭，氮气进气管上的补气阀开启，进行补氮气操作；第一反应器1顶部压力高于设定值，排气阀打开，补气阀关闭，进行排气泄压操作。如此，可以保持第一反应器1内压力恒定，提升反应效率。

进一步的，第一反应器1和第二反应器4内分别设有浮球液位计和称重器，浮球液位计设于反应器的中上部，称重器设于反应器的底部。浮球液位计用于监测反应器内部物料的实际液位高度；称重器用于测量反应器及其内部物料的总重量。当反应器内部物料较少时，浮球液位计和称重器均可反映出反应器内物料较少的状态，当反应器内部物料较多时，液位计和称重器都会显示物料较多，当其中一种测量方式发生故障时，两者可以互为参考备用。

第二反应器4的产品出口与液体沥青储槽之间设有改质沥青泵15，改质沥青泵15和浮球液位计分别与控制器连接，控制器接收浮球液位计检测的第二反应器4内的液位信息，并根据液位信息控制改质沥青泵15启闭，以使第二反应器4内的液位保持在预设高度。浮球液位计和改质沥青泵15变频串级控制，即，通过设置逻辑关系和PID参数，及设定一个想要保持的液位高度，当第二反应器4内液位高于设定值时，改质沥青泵15的变频相应增大，提高沥青抽出量，使第二反应器4内液位下降，保持到设定液位高度；当第二反应器4内液位低于设定液位高度时，改质沥青泵15变频相应降低，减小沥青抽出量，使第二反应器4液位上涨至设定液位高度，如此，可以使第二反应器4的液位保持在设定液位正常波动范围内，保证第二应器内液位稳定，避免发生抽空和油品溢出事故。

下面对本实用新型实施例的改质沥青生产系统的生产过程进行说明：

1.采用中温沥青为原料，用泵打至混合器7，与经管式炉2加热至360-380℃的沥青混合均匀进入第一反应器1。第一反应器1底部沥青经沥青循环泵9加压后进入管式炉2加热至380℃，由管式炉2的出口出来的沥青一部分进入混合器7与原料中温沥青混合后进入第一反应器1，一部分进滞留塔3。第一反应器1的液位或重量和顶部压力串级控制(设置逻辑关系和PID参数，将第一反应器1液位或重量和第一反应器1顶部压力串级控制，当液位或重量高时，增加第一反应器1顶部压力，从而达到提高第一反应器1内沥青的出料速度，达到降低液位或重量的目的。反之，减小第一反应器1顶部压力，降低第一反应器1内沥青的出料速度，从而达到提高第一反应器1液位或重量的目的。此方法为辅助调节方法，当液位波动范围较大时可以通过现场手阀调节)，保持第一反应器1内沥青量占容积的三分之一到二分之一之间。沥青循环量保持140-160t³/h，提高管式炉2热效率。

2.滞留塔3内液位保持占塔内总高度的五分之四左右(保持液位越高，停留时间越长，从而保证沥青在滞留塔3内停留时间不低于10个小时，以滞留塔3内体积为400m³为例，塔内液位保持在23-24米，1米可存放沥青18吨，23-24米可存放沥青414-432吨。滞留塔3内沥青为上进下出，每小时沥青处理量按35t/h计算，沥青从进到出大概需要11-12小时，从而保证了在滞留塔3内停留时间不低于10个小时)。滞留塔3保持微正压操作，沥青在滞留塔3内高温(370-380℃)滞留，发生缩聚和聚合反应，提高改质沥青质量。

3.滞留塔3底部沥青经滞留塔底循环泵20抽出，一部分回滞留塔3底循环，一部分进第二反应器4。滞留塔3的塔底循环量保持40t³/h，保证滞留塔3内沥青混合均匀(混合均匀可以使滞留塔3内新进的沥青和充分聚合反应的沥青混合均匀，从而保证进入第二反应器4的沥青都是经过充分滞留聚合反应后的改质沥青中间产品)。向第二反应器4进料流量和滞留塔3上部浮球液位显示都自动控制，保证滞留塔3液位和沥青滞留时间。

4.第一反应器1顶部裂解出来的油气进入第一重油冷却器11，滞留塔3顶部裂解出来的油气进入第二重油冷却器12，经冷却后的油品汇集到一起作为重油收集，进入重油槽。

5.沥青在第二反应器4内经真空闪蒸后，从底部靠重力自动流入改质沥青泵15，经加压后过第二冷却器17冷却后作为改质沥青产品进入改质沥青液体储槽储存。

6.第二反应器4顶部裂解出的重油气经第一冷却器16冷却后进入汽提塔5。汽提塔5顶部抽真空，压力保持在-60Kpa～-10Kpa。第二反应器4和汽提塔5顶部的油气经真空冷却器冷却后进入真空缓冲罐22气液分离，不凝气体经真空泵23进入烟气处理系统集中处理。

7.汽提塔5底部重油经泵抽出送入第三重油冷却器13冷却至50-80℃后，一部分送至汽提塔5顶部打回流，回流量保持8-12m3/h；一部分采出进重油槽，用泵输送至外界装置。

本实用新型实施例的改质沥青生产系统的有益效果在于：

1.采用单炉双釜滞留闪蒸法制备改质沥青，工艺简单，处理量大，经济效益高。

2.可以将反应器体积做小，使其占地面积较小，费用低，维护方便。

3.可以将滞留塔3体积做大，沥青在滞留塔3内停留时间长，反应更充分，确保改质沥青各项产品指标合格。

4.较小体积的反应器内所存储的沥青量小，降低了沥青结焦和挂壁的面积，减少了结焦量，降低了堵塞管道的几率，因此提高了运行周期，系统的运行周期可以由现行大部分成熟工艺的7-8个月延长到12个月。

5.第一反应器1内沥青保持低负荷运行，节省煤气消耗，制造费用低。

6.第二反应器4液位和改质沥青泵15串级控制，自动化程度高。

7.整个系统操作灵活，可以和沥青来料装置同时开停。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。而且上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。

Claims (9)

1.一种改质沥青生产系统，其特征在于，包括：

第一反应器，具有出料口和进料口，所述出料口和所述进料口之间设有循环管线；

管式炉，设于所述循环管线上，用于对所述第一反应器内的物料进行加热；

滞留塔，其进料口与所述循环管线的位于所述管式炉下游的位置连接，以使由所述管式炉的出口出来的沥青一部分进入所述滞留塔，另一部分回到所述第一反应器，进入所述滞留塔的沥青在所述滞留塔内滞留并发生缩聚和聚合反应；

第二反应器，其进料口与所述滞留塔的塔底连接，以使所述滞留塔内的物料进入所述第二反应器，所述第二反应器的产品出口连接液体沥青储槽。

2.根据权利要求1所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述管式炉与所述第一反应器的进料口之间的循环管线上设有混合器，所述混合器上连接沥青进料管。

3.根据权利要求1所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述改质沥青生产系统还包括汽提塔，所述汽提塔的进料口与所述第二反应器的顶部出气口连接，所述汽提塔的塔底通过第一重油管线与重油槽连接。

4.根据权利要求3所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述改质沥青生产系统还包括真空系统，所述真空系统与所述汽提塔连接，用于对所述汽提塔及所述第二反应器抽真空。

5.根据权利要求1所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述第一反应器的顶部通过第二重油管线连接重油槽，所述第二重油管线上设有第一重油冷却器；和/或

所述滞留塔的顶部通过第三重油管线连接重油槽，所述第三重油管线上设有第二重油冷却器。

6.根据权利要求3所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述汽提塔的进料口与所述第二反应器的顶部出气口之间的管线上设有第一冷却器。

7.根据权利要求3所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述第一重油管线上设有第三重油冷却器；所述改质沥青生产系统还包括第一回流管线，所述第一回流管线的一端与所述汽提塔的上部连接，所述第一回流管线的另一端与所述第一重油管线的位于所述第三重油冷却器的下游的位置连接；和/或

所述改质沥青生产系统还包括第二回流管线，所述第二回流管线的一端与所述滞留塔的塔底与所述第二反应器的进料口之间的管线连接，所述第二回流管线的另一端与所述滞留塔的靠近其下部的位置连接。

8.根据权利要求1所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述第一反应器的顶部连接有氮气进气管。

9.根据权利要求1所述的改质沥青生产系统，其特征在于，所述第一反应器和所述第二反应器内分别设有浮球液位计和称重器，所述浮球液位计设于反应器的中上部，所述称重器设于反应器的底部；

所述第二反应器的产品出口与所述液体沥青储槽之间设有改质沥青泵，所述改质沥青泵和所述浮球液位计分别与控制器连接，所述控制器接收所述浮球液位计检测的所述第二反应器内的液位信息，并根据所述液位信息控制所述改质沥青泵启闭，以使所述第二反应器内的液位保持在预设高度。