多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及改质沥青生产技术领域，尤其涉及一种多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统


背景技术：

[0002]
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。
[0003]
目前国内生产改质沥青的生产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，本实用新型仅针对管式炉加热法进行研究。管式炉加热法的改质沥青生产工艺，包括从法国引进的加压双炉双釜汽提闪蒸工艺，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。
[0004]
双炉双釜汽提闪蒸工艺是以中温沥青为原料，通过管式加热炉进行沥青加热，然后在反应釜内进行改质反应；改质反应分两步进行即分为一次改质反应和二次改质反应，以产品的要求不同，两次改质反应可以是常压反应、加压反应或减压反应，反应后经汽提塔闪蒸汽提，得到改质沥青产品。双炉双釜汽提闪蒸工艺的优点是采用两步反应，每一步的反应温度、反应时间不一样，反应达到的目的也不一样，可有效控制α-组分和β-组分的生成量，产品质量可控；另外，采用汽提法分离沥青和油品，有利于软化点调整。
[0005]
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，反应后经汽提塔中闪蒸汽提得到改质沥青；因为是一步完成反应，因此单炉单釜汽提闪蒸工艺的产品质量控制没有双炉双釜汽提闪蒸工艺的灵活。
[0006]
管式炉加热法的改质沥青生产工艺，依据中温沥青在改质沥青反应釜内的反应物停留时间和反应温度来达到沥青改质的目的，停留时间是靠控制反应釜容积的大小来实现，反应温度靠管式加热炉提供保证。
[0007]
随着焦油装置单套处理能力的不断加大(以前都是15万t/a或20万t/a，现在已经达到30万t/a或50万t/a)，传统的双炉双釜改质沥青生产工艺仅靠单条生产线已经不能满足要求了，因为停留时间的因素，反应釜的容积不能无限的增大，所以，现阶段30万t/a或50万t/a的焦油加工装置，改质沥青的生产往往需要配套两条甚至多条改质沥青生产线。
[0008]
采用两条甚至多条改质沥青生产线，不仅占地面积大，而且控制系统复杂、操作人员多、生产成本高；如果采用一条生产线，在每步反应过程中设多个反应釜进行并联操作，通过相应的控制工艺，就可以解决以上问题。
[0009]
综上所述，对目前管式炉加热法的双炉双釜改质沥青生产工艺进行改进，通过多个改质沥青反应釜并联操作实现提高单条生产线的处理量，是非常必要的。


技术实现要素：

[0010]
本实用新型提供了一种多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统，在单次
改质反应过程中设两个或多个反应釜进行并联操作，能够有效提高单次改质反应的处理量，进而提高单条生产线的生产能力，满足现有焦油装置的配套要求。
[0011]
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
[0012]
多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统，包括一次反应单元，或者包括一次反应单元及二次反应单元；所述一次反应单元中设有多个并联的反应釜，所述二次反应单元中设有多个并联的反应釜。
[0013]
多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统，包括一次反应单元及二次反应单元；所述一次反应单元中设有1#管式炉、1#反应釜a、1#反应釜b、1#改质沥青循环泵a及1#改质沥青循环泵b；所述二次反应单元中设有2#管式炉、2#反应釜a、2#反应釜b、喷射混合器a、喷射混合器b、2#改质沥青循环泵a及2#改质沥青循环泵b；
[0014]
所述1#反应釜a、1#反应釜b的顶部均设有闪蒸油气出口，上部均设有沥青入口，底部均设有一次改质沥青出口；1#反应釜a的闪蒸油气出口、1#反应釜b的闪蒸油气出口分别通过闪蒸油气输送管道连接外部的常压汽提塔；所述1#管式炉上设沥青入口及沥青出口，1#管式炉的沥青出口通过沥青出口总管一连接沥青回流管道一和沥青回流管道二；沥青回流管道一连接1#反应釜a的沥青入口，沥青回流管道二连接1#反应釜b的沥青入口；所述沥青回流管道一另外通过中温沥青管道一连接原料中温沥青总管，沥青回流管道二另外通过中温沥青管道二连接原料中温沥青总管；所述1#反应釜a的一次改质沥青出口处设1#改质沥青循环泵a；所述1#反应釜a的一次改质沥青出口通过沥青回送管道一连接1#管式炉的沥青入口，通过沥青输送管道一连接二次反应单元中的喷射混合器a；所述1#反应釜b的一次改质沥青出口处设1#改质沥青循环泵b；所述1#反应釜b的一次改质沥青出口通过沥青回送管道二连接1#管式炉的沥青入口，通过沥青输送管道二连接二次反应单元中的喷射混合器b；
[0015]
所述2#反应釜a、2#反应釜b的顶部均设有闪蒸油气出口，上部均设有沥青入口，底部均设有二次改质沥青出口；2#反应釜a的闪蒸油气出口、2#反应釜b的闪蒸油气出口分别通过闪蒸油气输送管道连接外部的常压汽提塔；所述2#管式炉上设沥青入口及沥青出口，2#管式炉的沥青出口通过沥青出口总管二连接沥青回流管道三和沥青回流管道四；沥青回流管道三连接2#反应釜a的沥青入口，沥青回流管道四连接2#反应釜b的沥青入口；所述2#反应釜a的二次改质沥青出口处设2#改质沥青循环泵a；所述2#反应釜a的二次改质沥青出口通过沥青回送管道三连接2#管式炉的沥青入口，沥青回送管道三上设喷射混合器a，所述2#反应釜a的二次改质沥青出口通过沥青外送管道一连接沥青外送总管道；所述2#反应釜b的二次改质沥青出口处设2#改质沥青循环泵b；所述2#反应釜b的二次改质沥青出口通过沥青回送管道四连接2#管式炉的沥青入口，沥青回送管道四上设喷射混合器b，所述2#反应釜b的二次改质沥青出口通过沥青外送管道二连接沥青外送总管道；所述沥青外送总管道连接常压汽提塔。
[0016]
所述沥青出口总管一上设流量记录仪表fr05，所述沥青回流管道一上设流量记录比例调节仪表ffrc06及流量调节阀一，所述沥青回流管道二上设流量调节阀二；流量记录仪表fr05、流量记录比例调节仪表ffrc06、流量调节阀一及流量调节阀二联锁控制。
[0017]
所述原料中温沥青总管上设流量记录累积仪表frq01，所述中温沥青支管一上设流量记录比例调节仪表ffrc02及流量调节阀三，所述中温沥青支管二上设流量调节阀四；
流量记录累积仪表frq01、流量记录比例调节仪表ffrc02、流量调节阀三及流量调节阀四联锁控制。
[0018]
所述1#反应釜a设重量记录控制仪表wrc01a，所述沥青输送管道一上设重量记录调节阀一，重量记录控制仪表wrc01a与重量记录调节阀一联锁控制；所述沥青回送管道一上设流量记录累积仪表fr03；所述1#反应釜b设重量记录控制仪表wrc01b，所述沥青输送管道二上设重量记录调节阀二，重量记录控制仪表wrc01b与重量记录调节阀二联锁控制；所述沥青回送管道二上设流量记录累积仪表fr04。
[0019]
所述沥青出口总管二上设流量记录仪表fr09，所述沥青回流管道三上设流量记录比例调节仪表ffrc10及流量调节阀五，所述沥青回流管道四上设流量调节阀六；流量记录仪表fr09、流量记录比例调节仪表ffrc10、流量调节阀五及流量调节阀六联锁控制。
[0020]
所述2#反应釜a设重量记录控制仪表wrc02a，所述沥青外送管道一上的重量记录调节阀三，重量记录控制仪表wrc02a与重量记录调节阀三联锁控制；所述混合沥青管道一上设流量记录仪表fr07；所述2#反应釜b设重量记录控制仪表wrc02b，所述沥青外送管道二上设重量记录调节阀四，重量记录控制仪表wrc02b与重量记录调节阀四联锁控制；所述混合沥青管道一上设流量记录仪表fr08。
[0021]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
[0022]
1)在单次改质反应过程中(单炉单釜汽提闪蒸工艺包括一次改质反应，双炉双釜汽提闪蒸工艺包括一次改质反应、二次改质反应即两次改质反应)，采用多个反应釜进行并联操作；使之前焦油装置需要配套两条甚至多条改质沥青生产线的，现在只需一条改质沥青生产线即可满足要求；
[0023]
2)采用反应釜并联操作模式与采用两条以上改质沥青生产线相比，控制系统得到了极大的简化，并且减少了操作及维护人员，降低了生产成本。
[0024]
2)采用反应釜串联操作模式与采用两条以上改质沥青生产线相比，大大节约了占地面积及投资成本。
附图说明
[0025]
图1是本实用新型所述多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统的结构示意图(以双炉双釜汽提闪蒸工艺为例)。
[0026]
图中：1a.1#反应釜a 1b.1#反应釜b 2a.2#反应釜a 2b.2#反应釜b 3a.1#改质沥青循环泵a 3b.1#改质沥青循环泵b 4a.2#改质沥青循环泵a 4b.2#改质沥青循环泵b 5.1#管式炉 6.2#管式炉 7a.喷射混合器a 7b.喷射混合器b 8.流量调节阀一 9.流量调节阀二 10.流量调节阀三 11.流量调节阀四 12a.重量记录调节阀一 12b.重量记录调节阀二 13.流量调节阀五 14.流量调节阀六 15a.重量记录调节阀三 15b.重量记录调节阀四 wrc01a/wrc01b/wrc02a/wrc02b.重量记录控制仪表 frq01/fr03/fr04/fr05/fr07/fr08/fr09.流量记录累积仪表 ffrc02/ffrc06/ffrc10.流量记录比例调节仪表
具体实施方式
[0027]
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：
[0028]
本实用新型所述多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统，包括一次反应
单元，或者包括一次反应单元及二次反应单元；所述一次反应单元中设有多个并联的反应釜，所述二次反应单元中设有多个并联的反应釜。
[0029]
本实用新型所述多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统，包括一次反应单元及二次反应单元；所述一次反应单元中设有1#管式炉5、1#反应釜a 1a、1#反应釜b 1b、1#改质沥青循环泵a 3a及1#改质沥青循环泵b 3b；所述二次反应单元中设有2#管式炉6、2#反应釜a 2a、2#反应釜b 2b、喷射混合器a 7a、喷射混合器b 7b、2#改质沥青循环泵a 4a及2#改质沥青循环泵b 4b；
[0030]
所述1#反应釜a 1a、1#反应釜b 1b的顶部均设有闪蒸油气出口，上部均设有沥青入口，底部均设有一次改质沥青出口；1#反应釜a 1a的闪蒸油气出口、1#反应釜b 1b的闪蒸油气出口分别通过闪蒸油气输送管道连接外部的常压汽提塔；所述1#管式炉5上设沥青入口及沥青出口，1#管式炉5的沥青出口通过沥青出口总管一连接沥青回流管道一和沥青回流管道二；沥青回流管道一连接1#反应釜a 1a的沥青入口，沥青回流管道二连接1#反应釜b 1b的沥青入口；所述沥青回流管道一另外通过中温沥青管道一连接原料中温沥青总管，沥青回流管道二另外通过中温沥青管道二连接原料中温沥青总管；所述1#反应釜a 1a的一次改质沥青出口处设1#改质沥青循环泵a 3a；所述1#反应釜a 1a的一次改质沥青出口通过沥青回送管道一连接1#管式炉5的沥青入口，通过沥青输送管道一连接二次反应单元中的喷射混合器a 7a；所述1#反应釜b 1b的一次改质沥青出口处设1#改质沥青循环泵b 3b；所述1#反应釜b 1b的一次改质沥青出口通过沥青回送管道二连接1#管式炉5的沥青入口，通过沥青输送管道二连接二次反应单元中的喷射混合器b 7b；
[0031]
所述2#反应釜a 2a、2#反应釜b 2b的顶部均设有闪蒸油气出口，上部均设有沥青入口，底部均设有二次改质沥青出口；2#反应釜a 2a的闪蒸油气出口、2#反应釜b 2b的闪蒸油气出口分别通过闪蒸油气输送管道连接外部的常压汽提塔；所述2#管式炉6上设沥青入口及沥青出口，2#管式炉6的沥青出口通过沥青出口总管二连接沥青回流管道三和沥青回流管道四；沥青回流管道三连接2#反应釜a 2a的沥青入口，沥青回流管道四连接2#反应釜b 2b的沥青入口；所述2#反应釜a 2a的二次改质沥青出口处设2#改质沥青循环泵a 4a；所述2#反应釜a 2a的二次改质沥青出口通过沥青回送管道三连接2#管式炉6的沥青入口，沥青回送管道三上设喷射混合器a 7a，所述2#反应釜a 2a的二次改质沥青出口通过沥青外送管道一连接沥青外送总管道；所述2#反应釜b 2b的二次改质沥青出口处设2#改质沥青循环泵b 4b；所述2#反应釜b 2b的二次改质沥青出口通过沥青回送管道四连接2#管式炉6的沥青入口，沥青回送管道四上设喷射混合器b 7b，所述2#反应釜b 2b的二次改质沥青出口通过沥青外送管道二连接沥青外送总管道；所述沥青外送总管道连接常压汽提塔。
[0032]
所述沥青出口总管一上设流量记录仪表fr05，所述沥青回流管道一上设流量记录比例调节仪表ffrc06及流量调节阀一8，所述沥青回流管道二上设流量调节阀二9；流量记录仪表fr05、流量记录比例调节仪表ffrc06、流量调节阀一8及流量调节阀二9联锁控制。
[0033]
所述原料中温沥青总管上设流量记录累积仪表frq01，所述中温沥青支管一上设流量记录比例调节仪表ffrc02及流量调节阀三10，所述中温沥青支管二上设流量调节阀四11；流量记录累积仪表frq01、流量记录比例调节仪表ffrc02、流量调节阀三10及流量调节阀四11联锁控制。
[0034]
所述1#反应釜a 1a设重量记录控制仪表wrc01a，所述沥青输送管道一上设重量记
录调节阀一12a，重量记录控制仪表wrc01a与重量记录调节阀一12a联锁控制；所述沥青回送管道一上设流量记录累积仪表fr03；所述1#反应釜b 1b设重量记录控制仪表wrc01b，所述沥青输送管道二上设重量记录调节阀二12b，重量记录控制仪表wrc01b与重量记录调节阀二12b联锁控制；所述沥青回送管道二上设流量记录累积仪表fr04。
[0035]
所述沥青出口总管二上设流量记录仪表fr09，所述沥青回流管道三上设流量记录比例调节仪表ffrc10及流量调节阀五13，所述沥青回流管道四上设流量调节阀六14；流量记录仪表fr09、流量记录比例调节仪表ffrc10、流量调节阀五13及流量调节阀六14联锁控制。
[0036]
所述2#反应釜a 2a设重量记录控制仪表wrc02a，所述沥青外送管道一上的重量记录调节阀三15a，重量记录控制仪表wrc02a与重量记录调节阀三15a联锁控制；所述混合沥青管道一上设流量记录仪表fr07；所述2#反应釜b 2b设重量记录控制仪表wrc02b，所述沥青外送管道二上设重量记录调节阀四15b，重量记录控制仪表wrc02b与重量记录调节阀四15b联锁控制；所述混合沥青管道一上设流量记录仪表fr08。
[0037]
本实用新型所述多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统的工艺过程为：所述改质沥青生产工艺为单炉单釜汽提闪蒸工艺，包括一次改质反应过程；或者所述改质沥青生产工艺为双炉双釜汽提闪蒸工艺，包括一次改质反应过程和二次改质反应过程；其特征在于，单次改质反应过程中，采用2个以上的反应釜进行并联操作。
[0038]
所述改质沥青生产工艺为常压双炉双釜汽提闪蒸工艺，其中的双釜为1#反应釜组和2#反应釜组，所述1#反应釜组由1#反应釜a 1a和1#反应釜b 1b并联组成，所述2#反应釜组由2#反应釜a 2a和2#反应釜b 2b并联组成。
[0039]
多反应釜并联的管式炉加热法改质沥青生产系统的工艺过程具体包括：
[0040]
1)1#管式炉5的沥青出口总管上设流量记录仪表fr05,流过流量记录仪表fr05后的沥青分成两路，一路沥青返回1#反应釜a 1a，对应的沥青回流管道一上设流量记录比例调节仪表ffrc06及流量调节阀一8；另一路沥青返回1#反应釜b 1b，对应的沥青回流管道二上设流量调节阀二9；通过流量调节阀一8、流量调节阀二9，控制流量记录比例调节仪表ffrc06流量为流量记录仪表fr05流量的一半；
[0041]
2)原料中温沥青总管上设流量记录累积仪表frq01,流过流量记录累积仪表frq01后的原料中温沥青分成两路，一路原料中温沥青通过中温沥青管道一与沥青出口管道一中的沥青混合，然后一同进入1#反应釜a 1a进行一次改质反应；中温沥青管道一上设流量记录比例调节仪表ffrc02及流量调节阀三10；另一路原料中温沥青通过中温沥青管道二与沥青出口管道二中的沥青混合，然后一同进入1#反应釜b 1b进行一次改质反应；中温沥青管道二上设流量调节阀四11；通过流量调节阀三10、流量调节阀四11，控制流量记录比例调节仪表ffrc02流量为流量记录仪表frq01流量的一半；
[0042]
3)1#反应釜a 1a、1#反应釜b 1b中的一次改质反应过程为：反应釜内的温度控制在360～400℃，沥青以发生β-改质反应为主，闪蒸裂解产生的闪蒸油气经反应釜顶部的闪蒸油气总管排到常压汽提塔中；
[0043]
4)1#反应釜a1a中经过一次改质后的沥青通过1#改质沥青循环泵a 3a从其底部抽出，大部分通过沥青回送管道一送去1#管式炉5加热后，循环回到1#反应釜a 1a对新混合进来的原料中温沥青进行加热，剩余部分通过沥青输送管道一送去2#反应釜a 2a进行二次改
质反应；通过设于沥青输送管道一上的重量记录调节阀一12a维持1#反应釜a 1a的重量稳定，1#反应釜a 1a的重量由重量记录控制仪表wrc01a进行监测；控制送去进行二次改质反应的沥青流量，沥青回送管道一上设流量记录累积仪表fr03，用于监控1#反应釜a 1a的改质沥青循环量；
[0044]
1#反应釜b 1b中经过一次改质后的沥青通过1#改质沥青循环泵b 3b从其底部抽出，大部分通过沥青回送管道二送去1#管式炉6加热后，循环回到1#反应釜b 1b对新混合进来的原料中温沥青进行加热，剩余部分通过沥青输送管道二送去2#反应釜b 2b进行二次改质反应；通过设于沥青输送管道二上的重量记录调节阀二12b维持1#反应釜b 1b的重量稳定，1#反应釜b 1b的重量由重量记录控制仪表wrc01b进行监测；控制送去进行二次改质反应的沥青流量，沥青回送管道二上设流量记录累积仪表fr04，用于监控1#反应釜b 1b的改质沥青循环量；
[0045]
5)2#管式炉6的沥青出口总管上设流量记录仪表fr09,流过流量记录仪表fr09后的沥青分成两路，一路沥青通过沥青回流管道三返回2#反应釜a 2a进行二次改质反应，沥青回流管道三上设流量记录比例调节仪表ffrc10及流量调节阀五13；另一路沥青通过沥青回流管道四返回2#反应釜b 2b进行二次改质反应，沥青回流管道四上设流量调节阀六14，通过流量调节阀五13、流量调节阀六14，控制流量记录比例调节仪表ffrc10流量为流量记录仪表fr09流量的一半；
[0046]
6)2#反应釜a 2a、2#反应釜b 2b中的二次改质反应过程为：反应釜内温度控制在380～420℃，同时进行α-和β-改质反应，闪蒸裂解产生的闪蒸油气经反应釜顶部的闪蒸油气总管排到常压汽提塔中；
[0047]
7)2#反应釜a 2a中经过二次改质后的沥青通过2#改质沥青循环泵a 4a从其底部抽出，大部分与通过沥青输送管道一送来的、经一次改质后的沥青，在喷射混合器a 7a中进行混合后通过混合沥青管道一送去2#管式炉6加热，并通过沥青回流管道三循环回到2#反应釜a 2a进行二次改质反应，剩余部分通过沥青外送管道一送去常压汽提塔；通过设于沥青外送管道一上的重量记录调节阀三15a控制送去常压汽提塔的沥青流量，以维持2#反应釜a 2a的重量稳定，2#反应釜a 2a的重量由重量记录控制仪表wrc02a监测；混合沥青管道一上设流量记录仪表fr07用于监控2#反应釜a 2a的改质沥青循环量；
[0048]
2#反应釜b 2b中经过二次改质后的沥青通过2#改质沥青循环泵b 4b从其底部抽出，大部分与通过沥青输送管道二送来的、经一次改质后的沥青，在喷射混合器b 7b中进行混合后通过混合沥青管道二送去2#管式炉6加热，并通过沥青回流管道四循环回到2#反应釜b进行二次改质反应，剩余部分通过沥青外送管道二送去常压汽提塔；通过设于沥青外送管道二上的重量记录调节阀四15b控制送去常压汽提塔的沥青流量，以维持2#反应釜b 2b的重量稳定，2#反应釜b 2b的重量由重量记录控制仪表wrc02b监测；混合沥青管道一上设流量记录仪表fr08用于监控2#反应釜b 2b的改质沥青循环量。
[0049]
以常压双炉双釜汽提闪蒸工艺为例，本实用新型中的一次改质反应、二次改质反应过程中都采用2个反应釜并联的操作模式，2个反应釜的控制原理如下：
[0050]
1)并联操作的两个反应釜各配有一台改质沥青循环泵，这样可以保证每个反应釜循环量相同和稳定，确保每个反应釜反应后沥青出料量的相同和稳定，简化工艺的控制。
[0051]
2)通过对应阀门的控制保持反应釜的重量不变，确保沥青出料量与进料量相同。
[0052]
3)通过流量记录仪表监控两个反应釜的循环量是否基本相同，以保证每个反应釜的运行状态是否一致。
[0053]
4)为保证每个反应釜的循环量一致，也就是确保返回到每个反应釜中的沥青循环量相同，理论上只要确保返回单个反应釜的循环量为总循环量的一半就可以了。因此，在回流总管道上设置流量记录仪表，对应2个反应釜的沥青回流管道上各设置一个流量调节阀，并在其中的一个沥青回流管道上设置流量记录比例调节仪表，通过2个流量调节阀共同调节，控制流量记录比例调节仪表的数值为回流总管道上流量记录累积仪表的一半。
[0054]
5)为保证每个反应釜的原料量一致，也就是确保输入到每个反应釜中的沥青原料量相同，理论上只要确保输入单个反应釜的输入量为总原料量的一半就可以了。因此，在原料总管道上设置流量记录累积仪表，对应2个反应釜的沥青输入管道上各设置一个流量调节阀，并在其中的一个沥青输入管道上设置流量记录比例调节仪表，通过2个流量调节阀的共同调节，控制流量记录比例调节仪表的数值为原料总管道上总流量记录累积仪表的一半。
[0055]
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。