[发明专利]一种用重溶剂脱油沥青生产超硬沥青的方法及装置

说明书

本发明公开的一种重溶剂脱油沥青生产超硬沥青的方法及装置，包括原料罐、进料泵、氮气进料系统、空气进料系统、水蒸汽进料系统等；原料罐出口与原料泵相连，原料泵出口管线分别与反应器上部和下部进料分布器相连，反应器顶部设有气体出口，向后依次连接三级冷凝器及各自对应的产物接收罐、尾气吸收罐和真空泵，最终的未凝气体由真空泵排出装置；所述的氮气进料系统、空气进料系统和水蒸汽进料系统均与原料泵出口的两路管线相连。该装置可以按反应器顶部进料或底部进料两种方式进行操作，其优点是对原料的适应性广、进料方式灵活、轻质化组分收率高、可以重溶剂脱油沥青/煤硬质沥青为原料制备环球法软化点300℃以上的超硬沥青。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，主要涉及一种用重溶剂脱油沥青生产超硬沥青的方法及装置，特别是用C4或C5重溶剂脱沥青工艺副产的脱油沥青/硬质煤沥青生产超硬沥青的装置及使用方法。

背景技术

溶剂脱沥青工艺是以轻烃为溶剂进行重/渣油萃取分离的一种重油二次加工技术，在重油加工过程中占有重要的地位。溶剂脱沥青工艺所用的轻溶剂为丙烷，重溶剂一般为C4和C5，包括正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷及其混合物。重溶剂脱沥青工艺的优点是可以为催化裂化和加氢裂化等轻质化工艺提供更多的原料，同时也副产软化点为105～190℃、难经以高效利用的硬质脱油沥青，成为制约重溶剂脱沥青工艺的技术难题。

重溶剂脱油沥青和硬质煤沥青具有相似的性质，均可用于生产高软化点的沥青碳材料。重溶剂脱油沥青/硬质煤沥青软化点虽然较高，但作为碳材料使用其C/H比仍然偏低，将其进行深度裂解和缩合，可以制备C/H更高的超硬沥青，作为活性炭、耐火材料粘结剂、电极用粘结剂等的原料，同时也可以获得大量的轻质化组分，显著地提高脱油沥青/硬质煤沥青的附加值，为重溶剂脱油沥青/硬质煤沥青的高效利用开创一条新思路。中国发明专利CN102464989 A公开了一种高软化点沥青的制备方法，是将软化点30～75℃的渣油、直馏沥青、溶剂脱沥青工艺得到的脱油沥青、调和沥青中的一种或几种的混合物，加热至熔融状态，与占原料总质量0. 0 l%～5%的反应添加剂以及空气在80～180℃、混合时间1min～40min进行充分预混合反应，然后进入氧化反应器在200～340℃、氧化时间3～10小时进行吹气氧化，制备软化点为120℃以上、优选150℃以上的高温性能和感温性能优良的高软化点沥青产品。该发明优点是解决了现有氧化法生产高软化点沥青过程中存在的反应时间过长、空气分布不均、易结焦、氧化塔操作周期短，产品性能差等问题；其缺点一是在原料预混过程中采用搅拌式混合器或高剪切式混合器，不适合重溶剂脱油沥青原料；二是在反应过程中加入硫化铜、氯化铁等与多聚磷酸的无机混合物作为氧化催化剂，对产品造成了污染，不适合对高软化点沥青杂质或灰分要求严格的场合；三是由于该发明的反应温度低，主要以缩合反应为主，所制备的高软化点沥青的软化点较低，且反应过程无法获得更多的高附加值的轻组分；四是反应过程未考虑安全问题。发明专利CN 104946289 A公开了一种高软化点沥青、其制备方法及应用，以软化点为30～120℃中温煤焦油沥青、煤焦油或道路沥青为原料，在磁力搅拌釜中于200～300℃下进行空气氧化法，先制得高软化点沥青；然后在10～100kPa的真空度下抽出占高软化点沥青总质量5～30%的轻组分，最终制得软化点200～280℃、族组成分布较窄、轻组分含量较低，适宜于制备泡沫炭或纺丝沥青的高软化点沥青。该方法的缺点是反应温度较低，进料、反应和轻组分分离过程不连续，生产效率低，反应器气相未设置安全措施，存在着安全风险。发明CN 203820710 U公开了一种用于高软化点沥青的分离装置，主要通过闪蒸和减压蒸馏相结合的方法分离出原料中的轻组分，在分离塔底获得高软化点沥青，整个系统属物理蒸馏装置。发明专利CN 105316019 A公开了一种生产高软化点沥青用的间歇氧化装置及其使用方法，由带有搅拌器的空气氧化反应器、位于空气氧化反应器底部的过滤器、位于过滤器底部的沥青接收器、与空气氧化反应器和沥青接收器相连的气体净化器、回收器和真空泵组成。该发明将原料装入空气氧化反应器中，控制所述空气氧化反应器在压力-90～-50kPa，温度250～400℃进行氧化反应，利用真空泵将氧化反应产生的气体经净化器和回收器后排出，氧化反应的产品经过过滤器后收集到滤清收集器内。该发明适合于小批量制备高软化点沥青，在一定程度上解决了沥青氧化试验所产生的有毒有害气体对实验环境的污染问题，但是，其缺点主要有：①原料一次性加入空气氧化反应器，由于沥青类原料导热系数很小，原料升温时间长且反应器不同区域的温度差较大；②在空气氧化反应器底部设置了过滤器，反应产物通过过滤器进入沥青接收器，因高转化点沥青的粘度极高，且反应过程中并未开启与沥青接收器相连的气体排出阀，沥青接收器的压力应高于空气氧化反应器的压力，故沥青产品很难通过过滤器进入沥青接收器；③该发明所制备的高软化点沥青在所述的反应温度下仍处于流动状态，说明的所述的沥青软化点不高于280℃；④设置真空泵的目的是为了解决沥青氧化结束放料时的有害气体外逸问题，而氧化反应产生的气体则经净化器和回收器后排出，造成轻组分浪费和环境污染；⑤空气氧化反应器运行过程中存在安全隐患。