一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统

1.一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，其特征在于，包括第一反应釜、第二反应釜、改质沥青中间槽、改质塔、油气冷凝冷却器、真空排气冷凝冷却器、真空机组及放空槽；所述第一反应釜的外部、第二反应釜的外部分别设反应釜加热炉；第一反应釜的上部设中温沥青入口，第一反应釜底部的液态沥青出口连接第二反应釜上部的液态沥青入口，第二反应釜底部的液压沥青出口连接改质沥青中间槽；改质沥青中间槽的液态沥青出口通过液态沥青管道连接改质塔上部的液态沥青入口，液态沥青管道上设液态沥青泵；改质塔底部的改质沥青出口通过沥青循环管道连接改质塔上部的循环沥青入口，沥青循环管道上设改质沥青循环泵及改质沥青产品出口；改质塔顶部设闪蒸油气出口，通过闪蒸油气管道依次连接油气冷凝冷却器、真空排气冷凝冷却器及真空机组，真空机组的尾气出口连接反应釜加热炉的尾气入口，反应釜加热炉另外设燃料气入口；真空机组的洗油入口连接洗油槽，油气冷凝冷却器的液相出口、真空排气冷凝冷却器的液相出口、真空机组的洗油出口分别连接放空槽的入口；放空槽的出口连接闪蒸油管道，闪蒸油管道上设闪蒸油泵。
2.根据权利要求1所述的一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，其特征在于，所述第一反应釜内、第二反应釜内均设有搅拌装置。

一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及煤焦油深加工技术领域，尤其涉及一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统。\n背景技术\n[0002] 随着国内焦化行业的爆发式发展，煤焦油的产量逐年上升，煤焦油深加工产业规模的提升也引起了重视，如何有效延长煤焦油深加工链、提升煤焦油深加工产品的附加值成为业内新的探索命题，且主要集中在以煤沥青作为碳基原料的研究方向。对于煤焦油深加工企业来说，如何高效产出优质的沥青产品，是在未来抢占市场、取得有效利润、赢得长久发展的关键。\n[0003] 目前，国内外比较有代表性的改质沥青生产方法主要有热缩聚法和真空闪蒸法。\n真空闪蒸法是将中温沥青在真空条件下汽化，使沥青软化点和析焦量增加，但其甲苯不溶物、喹啉不溶物含量则变化较少，因此一般不采用此种方法生产改质沥青。热缩聚法按加热方式可分为釜式加热法和管式炉加热法；按操作压力可分为负压、常压、加压三种方法，工艺过程简要介绍如下：\n[0004] 1.法国Litwin工艺\n[0005] 法国Litwin工艺为双炉双釜、管式炉加热、加压热缩聚工艺。\n[0006] 原料中温沥青进入1#反应釜，在此进行改质反应，通过调节反应釜温度，使其主要生成β树脂。釜底沥青由循环泵抽出，一部分送至1#管式炉加热再返回釜内，另一部分送至\n2#管式炉入口，与2#反应釜循环沥青混合进入2#管式炉。由1#反应釜来的沥青在2#反应釜内继续改质反应，通过调节反应釜温度，使其主要生成α树脂，釜底沥青由循环泵抽出，一部分送至2#管式炉加热再返回釜内，另一部分送至汽提塔。经过两次改质反应的沥青中间产物，在汽提塔内由反应釜顶的油气和过热蒸汽汽提，得到改质沥青产品，汽提塔为常压操作。两台反应釜通入氮气，改质反应为加压操作。\n[0007] 该工艺分两步进行，可有效控制β‑组分和α‑组分生成量，加压反应有利于β‑树脂生成，提高结焦值；采用汽提法分离沥青和油品有利于软化点调整。其缺点是：加压法提高了反应温度，沥青容易结焦，且能耗较大。汽提法分离沥青和油品，产生大量工艺废水。\n[0008] 2.德国Uhde工艺\n[0009] 德国Uhde工艺为单炉单釜、管式炉加热、负压热缩聚工艺。\n[0010] 原料中温沥青进入反应釜，在此发生热缩聚反应，改变沥青组分。反应釜底部沥青由沥青循环泵抽出，大部分送至加热炉循环加热，小部分送至沥青闪蒸罐，由反应釜顶的油气气提，进一步提高其软化点，生产合格的改质沥青产品。闪蒸罐顶油气冷凝冷却后的不凝性气体进入真空系统，为反应釜提供负压。\n[0011] 该工艺的特点是沥青改质过程在一个负压釜内完成，工艺流程短，反应温度较低，有利于减少结焦，减少能耗。但是改质反应在一个釜内完成，对温度和时间的控制要求较高，产品质量可调范围较窄；产品沥青和油品在闪蒸罐内分离，得到的改质沥青软化点较低。\n[0012] 3.日本JFE工艺\n[0013] 日本JFE改质沥青生产工艺没有独立的生产单元，只是在焦油蒸馏单元增加部分设备。具体工艺流程为：焦油分馏塔顶部接入真空系统，侧线切取重油馏分，塔底沥青自流入沥青贮罐并在此发生热缩聚反应，从而改变沥青组分。贮罐底部沥青由沥青循环泵抽出送至加热炉，加热后返回焦油分馏塔，提供蒸馏及改质所需热量。改质沥青产品由沥青贮罐底部的抽出泵送出。\n[0014] 该工艺的特点是：在焦油分馏塔及沥青贮罐中直接完成改质及沥青与油品的分离，工艺流程最短；改质属于一步反应，并且是负压操作，有利于减少结焦，减少能耗。但经实际运行后反映出的缺点是：改质过程停留时间短，缩聚不完全，产品质量欠佳，β‑树脂含量低。\n[0015] 4.直接加热釜连续热改质法\n[0016] 直接加热釜连续热改质工艺系统由2台或3台沥青反应釜串联组成。中温沥青先进入1#反应釜进行热缩聚反应，再自流到2#反应釜继续热缩聚反应。釜外是加热炉，使用燃料气直接加热反应釜内沥青，为热缩聚反应提供热量，根据质量要求控制反应釜温度，待改质沥青质量合格后，将其从2#反应釜底排至改质沥青中间槽。反应釜顶产生的闪蒸油蒸汽经冷凝冷却后流入闪蒸油槽。\n[0017] 该工艺一度成为国内应用最广泛的改质沥青生产工艺，技术成熟可靠。但其处理能力小，生产温度高，沥青容易结焦，管道堵塞严重，系统运行周期短。\n[0018] 5.单炉双釜负压改质工艺\n[0019] 原料沥青与两台反应釜的循环沥青混合后进入加热炉，在此加热到一定温度进入闪蒸槽，在负压下闪蒸；闪蒸槽底部沥青自流入1#反应釜，在此停留发生改质反应。釜底沥青由1#循环泵抽出，一部分自循环返回釜内；另一部分送至串联操作的2#反应釜继续停留，进一步发生改质反应；还有一部分与2#反应釜循环沥青及原料沥青混合后进入加热炉。2#釜底沥青由2#循环泵抽出，一部分自循环返回釜内；另一部分与1#反应釜循环沥青及原料沥青混合后进入加热炉。沥青采出泵将1#反应釜底沥青抽出送至汽提塔，用过热蒸汽汽提，得到改质沥青产品，汽提塔为常压操作。闪蒸槽连接真空系统，为反应釜提供负压。\n[0020] 该工艺的改质过程在负压条件下操作，反应温度较低，有利于减少结焦。虽然有两个反应釜，但是两釜采用串级操作，仍属于一步反应，对温度和时间的控制要求较高；采用汽提法分离沥青和油品，产生大量工艺废水；原料沥青在改质前先闪蒸，更适合低软化点原料。\n[0021] 6.双炉双釜负压改质工艺\n[0022] 原料中温沥青首先与炉后1#反应釜循环沥青混合，进入1#反应釜并在此停留发生改质反应，控制温度使其主要生成β‑树脂。釜底沥青由1#循环泵抽出，一部分经1#加热炉加热后返回1#反应釜，另一部分与2#反应釜循环沥青混合后进入2#管式炉，加热后进入2#反应釜并在此进一步发生改质反应。通过调节反应釜温度，控制使其主要生成α‑树脂。釜底沥青由2#循环泵抽出，一部分送至2#管式炉加热后返回釜内，提供聚和反应所需热量；另一部分送至改质塔，增加停留时间使沥青和油气分离，得到改质沥青产品。1#反应釜、2#反应釜顶部油气冷凝冷却后进入真空系统，为两台反应釜提供负压，改质塔为常压操作。\n[0023] 该工艺的改质反应分两步进行，可有效控制β‑组分和α‑组分生成量；改质过程在负压条件下操作，反应温度较低，有利于减少结焦。操作过程不需要蒸汽参与，不产生工艺废水。\n发明内容\n[0024] 本实用新型提供了一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，实现连续生产改质沥青；直接加热釜采用降温操作，减少设备及管道结焦的可能性，延长改质沥青装置的运行周期；改质塔采用负压操作，有利于沥青轻组分挥发，提高沥青软化点；改质塔出来的改质沥青一部分返回塔内循环，有利于调整改质沥青产品软化点。\n[0025] 为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：\n[0026] 一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，包括第一反应釜、第二反应釜、改质沥青中间槽、改质塔、油气冷凝冷却器、真空排气冷凝冷却器、真空机组及放空槽；所述第一反应釜的外部、第二反应釜的外部分别设反应釜加热炉；第一反应釜的上部设中温沥青入口，第一反应釜底部的液态沥青出口连接第二反应釜上部的液态沥青入口，第二反应釜底部的液压沥青出口连接改质沥青中间槽；改质沥青中间槽的液态沥青出口通过液态沥青管道连接改质塔上部的液态沥青入口，液态沥青管道上设液态沥青泵；改质塔底部的改质沥青出口通过沥青循环管道连接改质塔上部的循环沥青入口，沥青循环管道上设改质沥青循环泵及改质沥青产品出口；改质塔顶部设闪蒸油气出口，通过闪蒸油气管道依次连接油气冷凝冷却器、真空排气冷凝冷却器及真空机组，真空机组的尾气出口连接反应釜加热炉的尾气入口，反应釜加热炉另外设燃料气入口；真空机组的洗油入口连接洗油槽，油气冷凝冷却器的液相出口、真空排气冷凝冷却器的液相出口、真空机组的洗油出口分别连接放空槽的入口；放空槽的出口连接闪蒸油管道，闪蒸油管道上设闪蒸油泵。\n[0027] 所述第一反应釜内、第二反应釜内均设有搅拌装置。\n[0028] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：\n[0029] 1)工艺流程简单易行，整体运行能耗低；\n[0030] 2)利用沥青余热进行热改质反应，不需补充额外热量；\n[0031] 3)改质塔采用负压操作，利于沥青轻组分挥发，提高沥青软化点；\n[0032] 4)改质塔出来的改质沥青一部分返回塔内循环，有利于调整改质沥青产品软化点；\n[0033] 5)设置改质塔及真空机组，延长了液态沥青的停留时间，大幅降低反应釜的操作温度，减少设备及管道结焦的可能性，延长改质沥青装置的运行周期，产品质量可调范围宽；\n[0034] 6)真空尾气送至反应釜加热炉内焚烧处理，达到环保目的的同时降低了燃料气消耗。\n附图说明\n[0035] 图1是本实用新型所述一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统结构示意图。\n[0036] 图中：1.第一反应釜 2.第二反应釜 3.反应釜加热炉 4.改质沥青中间槽 5.改质塔 6.油气冷凝冷却器 7.真空排气冷凝冷却器 8.真空机组 9.放空槽 10.洗油槽11.液态沥青泵 12.改质沥青循环泵 13.闪蒸油泵\n具体实施方式\n[0037] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：\n[0038] 如图1所示，本实用新型所述一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，包括第一反应釜1、第二反应釜2、改质沥青中间槽4、改质塔5、油气冷凝冷却器6、真空排气冷凝冷却器7、真空机组8及放空槽9；所述第一反应釜1的外部、第二反应釜2的外部分别设反应釜加热炉3；第一反应釜1的上部设中温沥青入口，第一反应釜1底部的液态沥青出口连接第二反应釜2上部的液态沥青入口，第二反应釜2底部的液压沥青出口连接改质沥青中间槽\n4；改质沥青中间槽4的液态沥青出口通过液态沥青管道连接改质塔5上部的液态沥青入口，液态沥青管道上设液态沥青泵11；改质塔5底部的改质沥青出口通过沥青循环管道连接改质塔5上部的循环沥青入口，沥青循环管道上设改质沥青循环泵12及改质沥青产品出口；改质塔5顶部设闪蒸油气出口，通过闪蒸油气管道依次连接油气冷凝冷却器6、真空排气冷凝冷却器7及真空机组8，真空机组8的尾气出口连接反应釜加热炉3的尾气入口，反应釜加热炉3另外设燃料气入口；真空机组8的洗油入口连接洗油槽10，油气冷凝冷却器6的液相出口、真空排气冷凝冷却器7的液相出口、真空机组8的洗油出口分别连接放空槽9的入口；放空槽9的出口连接闪蒸油管道，闪蒸油管道上设闪蒸油泵13。\n[0039] 所述第一反应釜1内、第二反应釜2内均设有搅拌装置。\n[0040] 本实用新型所述一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统，其工作原理是：中温沥青在2个采用连续直接加热的反应釜中进行改质反应后，送至改质塔继续进行热改质反应；2个连续直接加热反应釜的温度为370℃～390℃，改质塔的温度为340℃～360℃；从改质塔出来的改质沥青一部分返回改质塔内循环，剩余部分作为改质沥青产品外送；\n改质塔顶采用负压操作，真空尾气由真空机组送至反应釜加热炉内焚烧处理。\n[0041] 本实用新型所述一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的系统的工艺过程如下：\n[0042] 1)直接釜式加热改质；\n[0043] 由焦油蒸馏单元来的液态中温沥青，送至第一反应釜1中，当第一反应釜1装满后，从第一反应釜底排出的液态沥青流入第二反应釜2内，第一反应釜1、第二反应釜2均采用燃料气通过反应釜加热炉3直接加热；根据成品质量要求控制反应温度，达到设定质量目标后的液态沥青从第二反应釜底排至改质沥青中间槽4，再经液态沥青泵11送至改质塔5；\n[0044] 2)改质塔改质；\n[0045] 通过对进入改质塔5内的液态沥青流量进行调节，保证改质沥青中间槽4的液位恒定；改质沥青在改质塔5内继续进行热改质反应；改质塔5底部的改质沥青经改质沥青循环泵12抽出，一部分返回改质塔5内循环，剩余部分作为改质沥青产品送出；\n[0046] 3)油气处理；\n[0047] 改质塔顶采用负压操作，改质塔5顶部的闪蒸油汽进入油气冷凝冷却器6，经循环水冷凝冷却后，气相进入真空排气冷凝冷却器7进一步冷却，真空排气冷凝冷却器7的尾气由真空机组8送至反应釜加热炉3内焚烧处理；油气冷凝冷却器6及真空排气冷凝冷却器7产生的液态闪蒸油自流至放空槽9，定期由闪蒸油泵13送出。\n[0048] 通过洗油槽11向真空机组8内补充新洗油，废洗油则排至放空槽9内。\n[0049] 本实用新型所述一种直接加热釜联合改质塔生产改质沥青的工艺是在现有直接加热釜连续热改质法的基础上进行的改进，通过设置改质塔及真空机组，延长了液态沥青的停留时间，大幅降低反应釜的操作温度(由常规的400℃以上降低至370℃～390℃)，从而有效减少设备及管道结焦的可能性，延长改质沥青装置的运行周期，不仅处理能力提升，并且产品质量可调范围更宽。两种工艺的操作参数对比如下表所示：\n[0050]\n工艺参数 直接加热釜连续热改质法 本实用新型所述工艺\n改质温度 不低于400℃ 370～385℃\n沥青停留时间 约8h 约16h\n沥青软化点调节范围 100～112℃ 100～125℃\n生产周期 约20天 约45天\n[0051] 以下实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。\n[0052] 【实施例】\n[0053] 如图1所示，本实施例中，直接加热釜联合改质塔生产改质沥青工艺包括如下步骤：\n[0054] 1)直接釜式加热改质\n[0055] 由焦油蒸馏单元来的中温沥青送至第一反应釜1中，当第一反应釜1装满时，从第一反应釜底排出的液态沥青流入第二反应釜2内，2个反应釜均使用燃料气通过反应釜加热炉3直接加热。根据质量要求控制温度，2个反应釜内的温度均控制在385℃。达到设定质量目标后，将液态沥青从第二反应釜底排至改质沥青中间槽4，然后经液态沥青泵11送至改质塔5。\n[0056] 2)改质塔改质\n[0057] 将改质沥青中间槽4的液态沥青经液态沥青泵11送至改质塔5时，通过控制液态沥青流量调节改质沥青中间槽4的液位，使其液位保持恒定。液态沥青在改质塔5内继续进行热改质反应，控制改质塔5内温度为350℃，改质塔5底部的改质沥青经改质沥青循环泵12抽出，一部分返回改质塔5内循环，剩余部分作为改质沥青产品送出。\n[0058] 3)油气处理\n[0059] 改质塔5顶部维持负压操作，真空度保持在75kPa。改质塔5顶部的闪蒸油汽进入油气冷凝冷却器6，经循环水冷凝冷却后，汽相进入真空排气冷凝冷却器7进一步冷却，真空排气冷凝冷却器7的尾气由真空机组8送至反应釜加热炉3内焚烧处理。真空机组8所需的洗油由洗油储槽10补充，废洗油则排至放空槽9内。\n[0060] 油气冷凝冷却器6及真空排气冷凝冷却器7产生的液体闪蒸油自流至放空槽9，定期由闪蒸油泵13送出。\n[0061] 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

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