申请/专利权人：中冶焦耐(大连)工程技术有限公司

申请日：2019-07-19

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN110240917B

主分类号：C10C3/02

分类号：C10C3/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.10.15#实质审查的生效;2019.09.17#公开

摘要：本发明涉及一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统及工艺，所述系统包括1#反应釜、1#管式炉、2#反应釜和2#管式炉；1#反应釜的顶部设氮气入口一及闪蒸油气出口一，上部一侧设沥青进料口一，另一侧设沥青满流口一，底部设循环沥青出口一，内部设柔性挡板一，2#反应釜的顶部设氮气入口二及闪蒸油气出口二，上部一侧设沥青进料口二，另一侧设沥青满流口二，底部设循环沥青出口二；内部设柔性挡板二。本发明中，反应釜由侧进料、下出料方式改为侧进料、满流出料，下出料打循环，无需液位控制就可以实现安全生产，节省了液位计或称重模块的投资，解决了液位计或称重模块检修困难的难题，简化了流程的控制方法，使系统能够长时间稳定运行。

主权项：1.一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，其特征在于，包括1#反应釜、1#管式炉、2#反应釜和2#管式炉；所述1#反应釜的顶部设氮气入口一及闪蒸油气出口一，上部一侧设沥青进料口一，上部另一侧设沥青满流口一，底部设循环沥青出口一；靠近沥青满流口一一侧的1#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板一，柔性挡板一将1#反应釜分隔为主反应区及满流区，沥青进料口一位于主反应区一侧，沥青满流口一位于满流区一侧，主反应区与满流区之间通过柔性挡板一下方的沥青流动通道一连通；循环沥青出口一通过第一沥青循环回路连接沥青进料口一，第一沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有1#沥青循环泵、1#管式炉及原料沥青入口，原料沥青入口连接外部的原料沥青输送管道；所述2#反应釜的顶部设氮气入口二及闪蒸油气出口二，上部一侧设沥青进料口二，上部另一侧设沥青满流口二，底部设循环沥青出口二；靠近沥青满流口二一侧的2#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板二，柔性挡板二将2#反应釜分隔为主反应区和满流区，沥青进料口二位于主反应区一侧，沥青满流口二位于满流区一侧，主反应区和满流区之间通过柔性挡板二下方的沥青流动通道二连通；循环沥青出口二通过第二沥青循环回路连接沥青进料口二，第二沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有2#沥青循环泵、喷射混合器及2#管式炉；1#反应釜的沥青满流口一通过一次改质沥青输送管道连接喷射混合器；2#反应釜的沥青满流口二通过二次改质沥青输送管道连接常压汽提塔的改质沥青入口；1#反应釜的氮气入口一、2#反应釜的氮气入口二分别连接外部的氮气输送管道，1#反应釜的闪蒸油气出口一、2#反应釜的闪蒸油气出口二通过闪蒸油气输送管道连接常压汽提塔的油气入口。

全文数据：一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统及工艺技术领域本发明涉及冶金焦化技术领域，尤其涉及一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统及工艺。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。釜式加热法的改质沥青生产工艺，以中温沥青为原料，由加热炉直接加热的反应釜外表面，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，使反应釜的容积受到限制，设计能力有限。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；反应分两步进行，且可以根据产品要求不同，可以是常压、加压或减压反应，反应后经汽提塔闪蒸汽提得到改质沥青产品。该工艺的优点是采用两步反应，可有效控制α-组分和β-组分生成量，产品质量可控，采用汽提法分离沥青和油品，有利于软化点调整。单炉单釜汽提闪蒸工艺也是以中温沥青为原料，在管式加热炉内进行沥青加热，然后在反应釜内进行反应，一步完成反应，反应后在汽提塔中闪蒸汽提，只是产品质量控制没有双炉双釜汽提闪蒸工艺灵活。管式炉加热法的改质沥青生产工艺，由于设计能力大，反应控制灵活，已经成为目前改质沥青生产工艺的主流，但有一个很大的问题难以解决，那就是改质沥青反应釜的液位测量问题，因为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，所以液位测量是反应过程控制的关键。传统的反应釜液位远传测量方法一般都是采用压差的测量方式，通过液体的密度核算转化为液位高度，但由于沥青液体的特殊性、反应釜内温度高达380℃以上、液体含有聚合物等固体悬浮物、液体粘度大易凝固、沥青烟挥发量大且易冷凝等原因，在仪表液体测压接口处，沥青容易凝固堵塞而导致测量仪器失灵。如果采用浮筒液面计，浮筒和导流筒或导引钢丝容易粘连在一起而不易上下浮动，导致液位测量无法实现。另外，也有尝试采用浮球液位计的，但由于反应釜液位高达10m以上，传统浮球液位计拥有与液面高度同等高度的液面指示器，导致浮球液位计升降杆太长，液面指示器在釜顶部太高而很难实现，而且其也存在浮球和导流筒或导引钢丝容易粘连在一起而不易上下浮动的问题。另外，沥青烟容易沿着液面指示器升降杆进入液面指示器产生凝结，造成液面指示器堵塞。如果采用雷达液位计，短时间测量效果还是可以的，但由于沥青烟容易在雷达液面计上产生的凝结，很快就会使雷达电磁波接收失灵，导致检修频繁。法国引进的加压双炉双釜汽提闪蒸工艺中，反应釜的液位高度控制没有采用液位测量方法，而是采用称重模块对液位高度进行换算，通过控制反应釜的整体重量来控制液位高度，而称重模块的测量点数是测量重量准确与否的关键，一般2个测量点比较准确，大型反应釜的支耳通常是6个或8个，测量不准，而且经常受到风载荷、称重模块误差的影响，导致重量测量不稳定，波动很大，造成换算出的液位不稳定，使改质沥青流出量波动很大，从而对改质沥青的质量控制产生影响。同时，由于反应釜设备外形巨大，称重模块的检修和更换非常困难，检修的时间长，严重影响正常生产。综上所述，目前管式炉加热法的改质沥青生产工艺，由于反应釜的液位测量问题没有很好解决，所以此种工艺的自动化控制有待完善，工艺、设备有待改进。发明内容本发明提供了一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统及工艺，反应釜由侧进料、下出料方式改为侧进料、满流出料，下出料打循环去管式炉加热回到反应釜作为热源，无需液位控制就可以实现安全生产，节省了液位计或称重模块的投资，解决了液位计或称重模块检修困难的难题，简化了流程的控制方法，使系统能够长时间稳定运行。为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，包括1#反应釜、1#管式炉、2#反应釜和2#管式炉；所述1#反应釜的顶部设氮气入口一及闪蒸油气出口一，上部一侧设沥青进料口一，上部另一侧设沥青满流口一，底部设循环沥青出口一；靠近沥青满流口一一侧的1#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板一，柔性挡板一将1#反应釜分隔为主反应区及满流区，沥青进料口一位于主反应区一侧，沥青满流口一位于满流区一侧，主反应区与满流区之间通过柔性挡板一下方的沥青流动通道一连通；循环沥青出口一通过第一沥青循环回路连接沥青进料口一，第一沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有1#沥青循环泵、1#管式炉及原料沥青入口，原料沥青入口连接外部的原料沥青输送管道；所述2#反应釜的顶部设氮气入口二及闪蒸油气出口二，上部一侧设沥青进料口二，上部另一侧设沥青满流口二，底部设循环沥青出口二；靠近沥青满流口二一侧的2#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板二，柔性挡板二将2#反应釜分隔为主反应区和满流区，沥青进料口二位于主反应区一侧，沥青满流口二位于满流区一侧，主反应区和满流区之间通过柔性挡板二下方的沥青流动通道二连通；循环沥青出口二通过第二沥青循环回路连接沥青进料口二，第二沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有2#沥青循环泵、喷射混合器及2#管式炉；1#反应釜的沥青满流口一通过一次改质沥青输送管道连接喷射混合器；2#反应釜的沥青满流口二通过二次改质沥青输送管道连接常压汽提塔的改质沥青入口；1#反应釜的氮气入口一、2#反应釜的氮气入口二分别连接外部的氮气输送管道，1#反应釜的闪蒸油气出口一、2#反应釜的闪蒸油气出口二通过闪蒸油气输送管道连接常压汽提塔的油气入口。所述1#反应釜沿高向设有多个沥青满流口一，各沥青满流口一分别通过沥青满流管一连接一次改质沥青输送管道，沥青满流管一上分别设满流阀一；所述2#反应釜上沿高向设有多个沥青满流口二，各沥青满流口二分别通过沥青满流管二连接二次改质沥青输送管道，沥青满流管二上分别设满流阀二。所述柔性挡板一的顶面高度高于最上方沥青满流口一的高度；所述柔性挡板二的顶面高度高于最上方沥青满流口二的高度。所述1#反应釜的底部为锥筒形，循环沥青出口一设于锥筒形底部的中心；2#反应釜的底部为锥筒形，循环沥青出口二设于锥筒形底部的中心。一种双炉双釜加压生产改质沥青的工艺，包括如下步骤：1原料中温沥青与1#管式炉出口沥青混合后自沥青进料口一进入1#反应釜，1#反应釜内通入氮气，温度控制在360～400℃，压力控制在250～350kPa；进入1#反应釜内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板一后在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生以β-改质反应为主的一次改质反应；一次改质沥青经沥青满流口一流出；一次改质反应产生的闪蒸油气经1#反应釜顶部的闪蒸油气出口一排到常压汽提塔中；21#反应釜底部的沥青经1#沥青循环泵抽出，抽出时的沥青流量相当于满流出料沥青流量的7～9倍，抽出的沥青送至1#管式炉加热，然后循环回到1#反应釜的沥青进料口处，对原料中温沥青进行加热；31#反应釜沥青满流口一流出的一次改质沥青自流到喷射混合器中，与2#反应釜底部抽出的二次改质沥青在喷射混合器中混合，经喷射混合器产生的真空吸入第二沥青循环回路，经2#管式炉加热后自沥青进料口二进入2#反应釜；2#反应釜内通入氮气，温度控制在380～420℃，压力控制在250～350kPa；进入2#反应釜内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板二后，在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生α-和β-改质反应同时进行的二次改质反应；二次改质反应产生的闪蒸油气经2#反应釜顶部的闪蒸油气出口二排到常压汽提塔；经过二次改质后的沥青经沥青满流口二流出，通过背压自流去常压汽提塔汽提后即为改质沥青成品。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1现有的双炉双釜加压改质沥青生产工艺的改质沥青反应釜，采用侧部进料、底部出料的方式，出料一部分经管式炉加热回到反应釜作为热源，通过控制另一部分出料流量来使反应釜液位或重量保持恒定，进而控制改质沥青的反应停留时间；由于液位测量困难和重量测量不稳定，造成整个工艺操作的不稳定，影响了产品质量；本发明中，改质沥青反应釜采用侧部进料、底部出料加热后打循环、满流出料的方式，根据事先设定的停留时间，设置多个满流口，通过满流高度控制改质沥青的反应停留时间，这样就可以避免由于液位测量困难和重量测量不稳所带来的影响，改质反应釜操作无需液位显示也能够顺畅、无障碍的运行；2改质反应釜在沥青满流口一侧附近设置一块柔性挡板由于底部出料用于打循环加热的沥青流量是满流出料沥青流量的8倍左右，因此主反应区的体积要大于满流区的体积，保证沥青在改质反应釜内先进先出、后进后出；3柔性挡板不仅起到区域分隔作用，而且还起到换热的作用，并且能够产生搅拌的效果，使得整个反应釜内的物料温度均衡，从而提高反应效率；4由于系统无需液位控制就可以实现安全生产，节省了液位计或称重模块的投资，解决了液位计或称重模块检修困难的难题，简化了流程的控制方法。附图说明图1是本发明所述一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统的结构示意图。图2是图1中的A-AB-B视图。图中：1.1#反应釜2.柔性挡板一3.1#沥青循环泵4.1#管式炉5.满流阀一6.2#反应釜7.柔性挡板二8.2#沥青循环泵9.2#管式炉10.满流阀二11.喷射混合器具体实施方式下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：如图1所示，本发明所述一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，包括1#反应釜1、1#管式炉4、2#反应釜6和2#管式炉9；所述1#反应釜1的顶部设氮气入口一及闪蒸油气出口一，上部一侧设沥青进料口一，上部另一侧设沥青满流口一，底部设循环沥青出口一；靠近沥青满流口一一侧的1#反应釜1内设横截面形状为蛇形的柔性挡板一2如图2所示，柔性挡板一2将1#反应釜1分隔为主反应区及满流区，沥青进料口一位于主反应区一侧，沥青满流口一位于满流区一侧，主反应区与满流区之间通过柔性挡板一2下方的沥青流动通道一连通；循环沥青出口一通过第一沥青循环回路连接沥青进料口一，第一沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有1#沥青循环泵3、1#管式炉4及原料沥青入口，原料沥青入口连接外部的原料沥青输送管道；所述2#反应釜6的顶部设氮气入口二及闪蒸油气出口二，上部一侧设沥青进料口二，上部另一侧设沥青满流口二，底部设循环沥青出口二；靠近沥青满流口二一侧的2#反应釜6内设横截面形状为蛇形的柔性挡板二7如图2所示，柔性挡板二7将2#反应釜6分隔为主反应区和满流区，沥青进料口二位于主反应区一侧，沥青满流口二位于满流区一侧，主反应区和满流区之间通过柔性挡板二7下方的沥青流动通道二连通；循环沥青出口二通过第二沥青循环回路连接沥青进料口二，第二沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有2#沥青循环泵8、喷射混合器11及2#管式炉9；1#反应釜1的沥青满流口一通过一次改质沥青输送管道连接喷射混合器11；2#反应釜6的沥青满流口二通过二次改质沥青输送管道连接常压汽提塔的改质沥青入口；1#反应釜1的氮气入口一、2#反应釜6的氮气入口二分别连接外部的氮气输送管道，1#反应釜1的闪蒸油气出口一、2#反应釜6的闪蒸油气出口二通过闪蒸油气输送管道连接常压汽提塔的油气入口。所述1#反应釜1沿高向设有多个沥青满流口一，各沥青满流口一分别通过沥青满流管一连接一次改质沥青输送管道，沥青满流管一上分别设满流阀一5；所述2#反应釜6上沿高向设有多个沥青满流口二，各沥青满流口二分别通过沥青满流管二连接二次改质沥青输送管道，沥青满流管二上分别设满流阀二10。所述柔性挡板一2的顶面高度高于最上方沥青满流口一的高度；所述柔性挡板二7的顶面高度高于最上方沥青满流口二的高度。所述1#反应釜1的底部为锥筒形，循环沥青出口一设于锥筒形底部的中心；2#反应釜6的底部为锥筒形，循环沥青出口二设于锥筒形底部的中心。本发明所述一种双炉双釜加压生产改质沥青的工艺，包括如下步骤：1原料中温沥青与1#管式炉出口沥青混合后自沥青进料口一进入1#反应釜1，1#反应釜1内通入氮气，温度控制在360～400℃，压力控制在250～350kPa；进入1#反应釜1内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板一2后在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生以β-改质反应为主的一次改质反应；一次改质沥青经沥青满流口一流出；一次改质反应产生的闪蒸油气经1#反应釜1顶部的闪蒸油气出口一排到常压汽提塔中；21#反应釜1底部的沥青经1#沥青循环泵3抽出，抽出时的沥青流量相当于满流出料沥青流量的7～9倍，抽出的沥青送至1#管式炉4加热，然后循环回到1#反应釜1的沥青进料口处，对原料中温沥青进行加热；31#反应釜1沥青满流口一流出的一次改质沥青自流到喷射混合器11中，与2#反应釜6底部抽出的二次改质沥青在喷射混合器11中混合，经喷射混合器11产生的真空吸入第二沥青循环回路，经2#管式炉9加热后自沥青进料口二进入2#反应釜6；2#反应釜6内通入氮气，温度控制在380～420℃，压力控制在250～350kPa；进入2#反应釜6内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板二7后，在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生α-和β-改质反应同时进行的二次改质反应；二次改质反应产生的闪蒸油气经2#反应釜6顶部的闪蒸油气出口二排到常压汽提塔；经过二次改质后的沥青经沥青满流口二流出，通过背压自流去常压汽提塔汽提后即为改质沥青成品。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，其特征在于，包括1#反应釜、1#管式炉、2#反应釜和2#管式炉；所述1#反应釜的顶部设氮气入口一及闪蒸油气出口一，上部一侧设沥青进料口一，上部另一侧设沥青满流口一，底部设循环沥青出口一；靠近沥青满流口一一侧的1#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板一，柔性挡板一将1#反应釜分隔为主反应区及满流区，沥青进料口一位于主反应区一侧，沥青满流口一位于满流区一侧，主反应区与满流区之间通过柔性挡板一下方的沥青流动通道一连通；循环沥青出口一通过第一沥青循环回路连接沥青进料口一，第一沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有1#沥青循环泵、1#管式炉及原料沥青入口，原料沥青入口连接外部的原料沥青输送管道；所述2#反应釜的顶部设氮气入口二及闪蒸油气出口二，上部一侧设沥青进料口二，上部另一侧设沥青满流口二，底部设循环沥青出口二；靠近沥青满流口二一侧的2#反应釜内设横截面形状为蛇形的柔性挡板二，柔性挡板二将2#反应釜分隔为主反应区和满流区，沥青进料口二位于主反应区一侧，沥青满流口二位于满流区一侧，主反应区和满流区之间通过柔性挡板二下方的沥青流动通道二连通；循环沥青出口二通过第二沥青循环回路连接沥青进料口二，第二沥青循环回路上沿沥青输送方向依次设有2#沥青循环泵、喷射混合器及2#管式炉；1#反应釜的沥青满流口一通过一次改质沥青输送管道连接喷射混合器；2#反应釜的沥青满流口二通过二次改质沥青输送管道连接常压汽提塔的改质沥青入口；1#反应釜的氮气入口一、2#反应釜的氮气入口二分别连接外部的氮气输送管道，1#反应釜的闪蒸油气出口一、2#反应釜的闪蒸油气出口二通过闪蒸油气输送管道连接常压汽提塔的油气入口。2.根据权利要求1所述的一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，其特征在于，所述1#反应釜沿高向设有多个沥青满流口一，各沥青满流口一分别通过沥青满流管一连接一次改质沥青输送管道，沥青满流管一上分别设满流阀一；所述2#反应釜上沿高向设有多个沥青满流口二，各沥青满流口二分别通过沥青满流管二连接二次改质沥青输送管道，沥青满流管二上分别设满流阀二。3.根据权利要求1所述的一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，其特征在于，所述柔性挡板一的顶面高度高于最上方沥青满流口一的高度；所述柔性挡板二的顶面高度高于最上方沥青满流口二的高度。4.根据权利要求1所述的一种双炉双釜加压生产改质沥青的系统，其特征在于，所述1#反应釜的底部为锥筒形，循环沥青出口一设于锥筒形底部的中心；2#反应釜的底部为锥筒形，循环沥青出口二设于锥筒形底部的中心。5.一种双炉双釜加压生产改质沥青的工艺，其特征在于，包括如下步骤：1原料中温沥青与1#管式炉出口沥青混合后自沥青进料口一进入1#反应釜，1#反应釜内通入氮气，温度控制在360～400℃，压力控制在250～350kPa；进入1#反应釜内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板一后在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生以β-改质反应为主的一次改质反应；一次改质沥青经沥青满流口一流出；一次改质反应产生的闪蒸油气经1#反应釜顶部的闪蒸油气出口一排到常压汽提塔中；21#反应釜底部的沥青经1#沥青循环泵抽出，抽出时的沥青流量相当于满流出料沥青流量的7～9倍，抽出的沥青送至1#管式炉加热，然后循环回到1#反应釜的沥青进料口处，对原料中温沥青进行加热；31#反应釜沥青满流口一流出的一次改质沥青自流到喷射混合器中，与2#反应釜底部抽出的二次改质沥青在喷射混合器中混合，经喷射混合器产生的真空吸入第二沥青循环回路，经2#管式炉加热后自沥青进料口二进入2#反应釜；2#反应釜内通入氮气，温度控制在380～420℃，压力控制在250～350kPa；进入2#反应釜内的混合沥青在主反应区内自上向下流动，经底部的沥青流动通道绕过柔性挡板二后，在满流区内自下向上流动，在此过程中，混合沥青发生α-和β-改质反应同时进行的二次改质反应；二次改质反应产生的闪蒸油气经2#反应釜顶部的闪蒸油气出口二排到常压汽提塔；经过二次改质后的沥青经沥青满流口二流出，通过背压自流去常压汽提塔汽提后即为改质沥青成品。

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