一种生产氧化沥青的塔式装置和方法 |
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| 申请号 | CN202211704406.9 | 申请日 | 2022-12-10 | 公开(公告)号 | CN115926829A | 公开(公告)日 | 2023-04-07 |
| 申请人 | 北京美华盛工程技术有限公司; | 发明人 | 王云飞; 曹红磊; 范春; 郭伟; 黄鑫; 王道广; 张会军; 王英军; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种生产 氧 化 沥青 的塔式装置和方法。本发明的塔式装置包括沥青氧化塔、尾气冷凝塔以及配套的换热器和分离器等。本发明的方法将渣油依次经预热器1和渣油/沥青换热器2加热到180～260℃后与压缩空气预混进入沥青氧化塔4进行反应，在沥青氧化塔4底部同时通入另一股压缩空气参与反应，之后将沥青氧化塔塔底物料 泵 出冷却送至产品储罐。沥青氧化塔顶部排出的反应尾气经尾气冷凝塔5等分离后得到污 水 、污油和不凝气，之后将不凝气送至尾气焚烧炉15焚烧。本发明的方法分两步将压缩空气与渣油混合，使空气和渣油 接触 更充分，提高空气利用率，使反应更充分的同时加快反应速率，处理效率高，同时还将尾气全部 回收利用 。本发明的方法 稳定性 好，适用性广泛，具有很强的可操作性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种生产氧化沥青的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种生产氧化沥青的塔式装置和方法技术领域[0001] 本发明涉及氧化沥青生产领域，特别涉及一种氧化沥青的塔式装置和方法。 背景技术[0002] 沥青氧化是沥青生产工艺之一，广泛应用于沥青生产中。沥青生产装置中主要设备为沥青氧化塔，沥青氧化的目的为了改善沥青的软化点、针入度等技术指标，以达到产品在各个不同领域使用的性能要求，传统沥青氧化塔工艺为压缩空气从沥青氧化塔底部鼓入，渣油从塔上部进入，在塔内压缩空气与渣油逆流接触，压缩空气中氧气和渣油进行反应使渣油组成变化，使沥青的软化点升高，针入度降低，以达到沥青规格和使用性能的要求。传统技术一般是直接将压缩空气全部从沥青氧化塔塔底鼓入，塔内通过空气分配器或搅拌器使空气均匀分布。如果单独使用空气分配器，压缩空气既是氧化介质也是搅拌介质，空气分配器很难使空气分配均匀，为了提高氧化速率，需要加大压缩空气通入量，空气利用率低，增加能耗的同时也增加了不安全因素。如果使用搅拌器则增加了系统机械复杂性，加大了后续维修的工作量的同时也增大了能耗。 发明内容[0003] 本发明的目的是克服现有技术的不足，通过塔外塔内分步进行原料和空气的混合方式解决沥青氧化塔内空气分布不均的问题同时，又不增加系统的机械复杂性，解决氧化沥青技术中空气利用率低、空气分布不均匀、沥青氧化塔机械结构复杂、能耗高等问题。因为本发明设计的沥青氧化塔结构简单，不使用转动机械，不会涉及机械故障问题，运转更稳定，且操作简单实用。 [0004] 本发明的方法通过塔内塔外原料与空气混合相结合，分布进行的方式使沥青氧化反应更有效率，该方法包括以下步骤： [0005] 1)渣油经预热器1加热至130～160℃，再经过渣油/沥青换热器2加热到180～260℃，之后进入静态混合器3与压缩空气I预混合，得到的混合物料I送入沥青氧化塔4的中部；2)将压缩空气II由沥青氧化塔4的上部引入，经导管及安装沥青氧化塔4底部的空气分配器鼓入混合物料I中参与氧化反应，沥青氧化塔4的最高温度不超过320℃； [0006] 3)一定反应时间后在沥青氧化塔4底部和顶部分别得到高温沥青和尾气，高温沥青经塔底产品泵6输送到渣油/沥青换热器2冷却至150～180℃得到中温沥青，将部分中温沥青送返到沥青氧化塔4顶部作为回流以控制塔顶温度，其余部分经产品终冷器7冷却至100～150℃得到沥青产品； [0008] 5)将步骤4)得到的洗涤气和尾气冷凝液分别经尾气冷却器10和尾气冷凝液冷却器8冷却至50～90℃，之后分别送入尾气/油/水分离器11和三相分离器9； [0009] 6)将步骤5)中尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的气相混合得到不凝气，将其依次送入气液分离器14和尾气焚烧炉15进行燃烧，同时，尾气焚烧炉15副产的蒸汽，蒸汽压力为10～28BarG，用作预热器1加热渣油的介质； [0010] 7)将步骤5)中尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的水相混合后经污水泵13泵送至污水处理设施；将步骤5)中尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的油相混合后经污油泵12加压后一部分返回尾气冷凝塔5作为回流，其余部分送至污油回收设施。 [0011] 上述的技术方案中，步骤1)中所述的压缩空气I的气量为10～20Nm3/m3渣油，步骤2)中所述的压缩空气II的气量为30～40Nm3/m3渣油。 [0012] 上述的技术方案中，步骤2)中所述的沥青氧化塔4为板式塔，塔板不设置溢流堰和降液管，塔板的间距为600～1200mm。 [0014] 上述的技术方案中，步骤2)中所述的沥青氧化塔4的操作压力为1.5～3.5BarG。 [0015] 上述的技术方案中，步骤3)中所述的反应时间为3～10小时。 [0016] 上述的技术方案中，步骤3)中所述的塔顶温度为180～200℃，该塔顶温度调节可通过控制中温沥青的回流量或脱盐水通入量来实现。 [0017] 上述的技术方案中，步骤4)中所述的尾气冷凝塔5位于沥青氧化塔4顶部，尾气冷凝塔5型式为填料塔，填料类型为鲍尔环。 [0018] 上述的技术方案中，步骤4)中所述的尾气冷凝塔5的顶部温度控制通过调节污油回流量实现，脱盐水作为尾气冷凝塔5塔顶气相降温的补充手段。 [0019] 一种生产氧化沥青的塔式装置，上述的技术方案中，该塔式装置包括预热器1、渣油/沥青换热器2、静态混合器3、沥青氧化塔4、尾气冷凝塔5、塔底产品泵6、产品终冷器7、尾气冷凝液冷却器8、三相分离器9、尾气冷却器10、尾气/油/水分离器11、污油泵12、污水泵13、气液分离器14、尾气焚烧炉15以及附属的管道和阀门等。 [0020] 上述的塔式装置中，渣油进料管线依次连接预热器1和渣油/沥青换热器2的管侧进料口，之后与静态混合器3的第一进料口连接，静态混合器3的出料口连接至沥青氧化塔4的进料口；压缩空气I管线连接静态混合器3的第二进料口，压缩空气II管线连接至沥青氧化塔4的空气入口；沥青产品管道自沥青氧化塔4底部引出并连接至塔底产品泵6的进口，塔底产品泵6的出口与渣油/沥青换热器2的壳侧进料口连接，最后连接至产品终冷器7的产品进料口；尾气冷凝塔5的底部与沥青氧化塔4的顶部出口直接连接，尾气冷凝塔5的顶部出口连接至尾气冷却器10壳侧进料口，之后与尾气/油/水分离器11的上部进料口连接，尾气/油/水分离器11上部排气口管线和来自三相分离器9的排气口管线汇合后连接至气液分离器14的进料口，气液分离器14的顶部气相出口连接至尾气焚烧炉15；尾气冷凝塔5的底部液相出口连接至尾气冷凝液冷却器8的壳侧进料口，之后连接至三相分离器9的上部进料口，三相分离器9的污水出口管线与来自尾气/油/水分离器11的污水排出管线汇合后连接到污水泵13的入口，污水泵13的出口连接到污水处理设施；三相分离器9的污油出口管线与来自尾气/油/水分离器11的污油管线汇合后连接到污油泵12的入口，污油泵12的出口一路管线连接到尾气冷凝塔5上部进料口、另一路线污油连接到污油回收设施；中压蒸汽管线由尾气焚烧炉15的蒸汽出口连接到预热器1壳侧进料口。 [0021] 本发明的技术将压缩空气分两步与渣油进行混合，使空气和渣油接触更充分，提高空气利用率，使反应更充分的同时加快反应速率。本发明的方法稳定性好，适用性广泛，具有很强的可操作性。上述的技术方案中， [0022] 本发明的优点和积极作用在于： [0023] (1)一部分压缩空气先通过静态混合器与渣油原料在塔外进行预混，另一部分压缩空气从沥青氧化塔底部鼓入，再次强化空气和渣油的混合，使空气和渣油混合更均匀，大大降低沥青氧化反应所需的时间。 [0024] (2)通过尾气焚烧炉副产的中压蒸汽对渣油原料进行预热，省去了渣油原料加热炉，使系统操作更简单。 [0025] (3)将部分冷却后的沥青作为沥青氧化塔塔顶回流液来冷却沥青氧化塔塔顶气相，减少冷却脱盐水用量，减少污水产生。 [0027] 图1为本发明的工艺流程示意图。 [0028] 图中代号含义如下： [0029] 1.预热器 [0030] 2.渣油/沥青换热器 [0031] 3.静态混合器 [0032] 4.沥青氧化塔 [0033] 5.尾气冷凝塔 [0034] 6.塔底产品泵 [0035] 7.产品终冷器 [0036] 8.尾气冷凝液冷却器 [0037] 9.三相分离器 [0038] 10.尾气冷却器 [0039] 11.尾气/油/水分离器 [0040] 12.污油泵 [0041] 13.污水泵 [0042] 14.气液分离器 [0043] 15.尾气焚烧炉 具体实施方式[0044] 以下结合实施例和附图对本发明做详细地说明 [0045] 实施例1 [0046] 本实施例的具体工艺流程请参见图1。 [0047] 一种生产氧化沥青的装置，包括：预热器1、渣油/沥青换热器2、静态混合器3、沥青氧化塔4、尾气冷凝塔5、塔底产品泵6、产品终冷器7、尾气冷凝液冷却器8、三相分离器9、尾气冷却器10、尾气/油/水分离器11、污油泵12、污水泵13、气液分离器14、尾气焚烧炉15，以及附属管道和阀门。其中，渣油进料管线依次连接预热器1和渣油/沥青换热器2的管侧进料口，之后与静态混合器3的第一进料口连接，静态混合器3的出料口连接至沥青氧化塔4的进料口；压缩空气I管线连接静态混合器3的第二进料口，压缩空气II管线连接至沥青氧化塔4的空气入口；沥青产品管道自沥青氧化塔4底部引出并连接至塔底产品泵6的进口，塔底产品泵6的出口与渣油/沥青换热器2的壳侧进料口连接，最后连接至产品终冷器7的产品进料口；尾气冷凝塔5的底部与沥青氧化塔4的顶部出口直接连接，尾气冷凝塔5的顶部出口连接至尾气冷却器10壳侧进料口，之后与尾气/油/水分离器11的上部进料口连接，尾气/油/水分离器11上部排气口管线和来自三相分离器9的排气口管线汇合后连接至气液分离器14的进料口，气液分离器14的顶部气相出口连接至尾气焚烧炉15；尾气冷凝塔5的底部液相出口连接至尾气冷凝液冷却器8的壳侧进料口，之后连接至三相分离器9的上部进料口，三相分离器9的污水出口管线与来自尾气/油/水分离器11的污水排出管线汇合后连接到污水泵13的入口，污水泵13的出口连接到污水处理设施；三相分离器9的污油出口管线与来自尾气/油/水分离器11的污油管线汇合后连接到污油泵12的入口，污油泵12的出口一路管线连接到尾气冷凝塔5上部进料口、另一路线污油连接到污油回收设施；中压蒸汽管线由尾气焚烧炉15的蒸汽出口连接到预热器1壳侧进料口。 [0048] 沥青氧化塔4为板式塔，塔板不设置溢流堰和降液管，塔板的间距为600mm。空气分配器设有放射状空气喷嘴，空气喷嘴的直径为12mm。尾气冷凝塔5位于沥青氧化塔4顶部，尾气冷凝塔5型式为填料塔，填料类型为鲍尔环。 [0049] 将来自外部的渣油原料先经过预热器1加热至130℃，再通过渣油/沥青换热器2进一步加热到180℃，然后通过静态混合器3将压缩空气I和渣油进行预混后送入沥青氧化塔4进行反应，预混空气量为10Nm3/m3同时在沥青氧化塔底部通入压缩空气II，塔底鼓入空气量为30Nm3/m3，塔内物料反应温度为240～260℃，塔内操作压力为2.5BarG，反应时间为6小时，反应完成后的沥青由塔底产品泵6输送先经过渣油/沥青换热器2降温到150℃得到中温沥青，将30％的中温沥青送返到沥青氧化塔4顶部作为回流以控制塔顶温度在180℃，其余70％再经过产品终冷器7降温到100℃后送产品储罐保存。反应产生的尾气经尾气冷凝塔5分离其中的油和水，尾气冷凝塔5顶部温度控制在150℃，得到的洗涤气从塔顶溢出经尾气冷却器10冷却到50℃后进入尾气/油/水分离器11。尾气冷凝液从尾气冷凝塔5底部排出经尾气冷凝液冷却器8冷却到50℃后进入三相分离器9。从三相分离器9和尾气/油/水分离器 11顶部排出的尾气经过气液分离器14后进入尾气焚烧炉15焚烧，并副产10BarG的蒸汽作为预热器1加热渣油的介质。尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的水相混合后经污水泵13泵送至污水处理设施，分离出的油相混合后经污油泵12加压后一部分返回尾气冷凝塔 5作为回流，其余部分送至污油回收设施。 [0050] 实施例2 [0051] 本实施例的具体工艺流程请参见图1。 [0052] 如图1所示的装置，其中，沥青氧化塔4为板式塔，塔板不设置溢流堰和降液管，塔板的间距为1200mm。空气分配器设有放射状空气喷嘴，空气喷嘴的直径为18mm。尾气冷凝塔5位于沥青氧化塔4顶部，尾气冷凝塔5型式为填料塔，填料类型为鲍尔环。 [0053] 将来自外部的渣油原料先经过预热器1加热至150℃，再通过渣油/沥青换热器2进一步加热到240℃，然后通过静态混合器3将压缩空气I和渣油进行预混后送入沥青氧化塔4进行反应，预混空气量为15Nm3/m3同时在沥青氧化塔底部通入压缩空气II，塔底鼓入空气量为35Nm3/m3·h，塔内物料反应温度为290～320℃，塔内操作压力为3.5BarG，反应时间为10小时，反应完成后的沥青由塔底产品泵6输送先经过渣油/沥青换热器2降温到180℃得到中温沥青，将20％的中温沥青送返到沥青氧化塔4顶部作为回流以控制塔顶温度在200℃，其余80％再经过产品终冷器7降温到150℃后送产品储罐保存。反应产生的尾气经尾气冷凝塔5分离其中的油和水，尾气冷凝塔5顶部温度控制在120℃，得到的洗涤气从塔顶溢出经尾气冷却器10冷却到70℃后进入尾气/油/水分离器11。尾气冷凝液从尾气冷凝塔5底部排出经尾气冷凝液冷却器8冷却到70℃后进入三相分离器9。从三相分离器9和尾气/油/水分离器11顶部排出的尾气经过气液分离器14后进入尾气焚烧炉15焚烧，并副产28BarG的蒸汽作为预热器1加热渣油的介质。尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的水相混合后经污水泵13泵送至污水处理设施，分离出的油相混合后经污油泵12加压后一部分返回尾气冷凝塔5作为回流，其余部分送至污油回收设施。 [0054] 实施例3 [0055] 本实施例的具体工艺流程请参见图1。 [0056] 如图1所示的装置，其中，沥青氧化塔4为板式塔，塔板不设置溢流堰和降液管，塔板的间距为800mm。空气分配器设有放射状空气喷嘴，空气喷嘴的直径为15mm。尾气冷凝塔5位于沥青氧化塔4顶部，尾气冷凝塔5型式为填料塔，填料类型为鲍尔环。 [0057] 将来自外部的渣油原料先经过预热器1加热至160℃，再通过渣油/沥青换热器2进一步加热到260℃，然后通过静态混合器3将压缩空气I和渣油进行预混后送入沥青氧化塔4进行反应，预混空气量为20Nm3/m3同时在沥青氧化塔底部通入压缩空气II，塔底鼓入空气量为40Nm3/m3，塔内物料反应温度为261～285℃，塔内操作压力为1.5BarG，反应时间为3小时，反应完成后的沥青由塔底产品泵6输送先经过渣油/沥青换热器2降温到160℃得到中温沥青，将10％的中温沥青送返到沥青氧化塔4顶部作为回流以控制塔顶温度在190℃，其余90％再经过产品终冷器7降温到120℃后送产品储罐保存。反应产生的尾气经尾气冷凝塔5分离其中的油和水，尾气冷凝塔5顶部温度控制在140℃，得到的洗涤气从塔顶溢出经尾气冷却器10冷却到90℃后进入尾气/油/水分离器11。尾气冷凝液从尾气冷凝塔5底部排出经尾气冷凝液冷却器8冷却到90℃后进入三相分离器9。从三相分离器9和尾气/油/水分离器 11顶部排出的尾气经过气液分离器14后进入尾气焚烧炉15焚烧，并副产16BarG的蒸汽作为预热器1加热渣油的介质。尾气/油/水分离器11和三相分离器9分离出的水相混合后经污水泵13泵送至污水处理设施，分离出的油相混合后经污油泵12加压后一部分返回尾气冷凝塔 5作为回流，其余部分送至污油回收设施。 |
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