一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法 【技术领域】
本发明涉及沥青的生产方法，具体的说是一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法。
背景技术
煤焦沥青是采用煤焦油深加工制得的一种沥青产品，随着其质量的提高，应用也日益广泛。目前，在国内生产中温沥青相对较成熟，不过硬质沥青的生产技术还不够成熟，硬质沥青的需求主要靠进口，但是在国外硬质沥青普遍采用中温沥青闪蒸工艺，该工艺产品质量一般，该工艺投资大，设备配件昂贵，能耗高，污染环境，装置停车检修频繁，操作人员劳动强度大。这种生产工艺所需的配套设备也较昂贵，用其生产工艺来生产硬质沥青成本会很高，而且这种工艺生产时间较长，一种生产工艺只能用一套设备来实现，工艺流程较复杂，同时也都需要对生产过程进行二次的加热，浪费热能，提高了成本，也不环保，不符合节能减耗降排的发展要求。
【发明内容】
本发明的目的是为解决上述技术问题，提供了一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，其具有生产过程不需要二次加热，反应时间短、节能和环保等优点。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，采用的生产装置包括管式炉、二段蒸发器、馏分塔、反应塔、改质塔、冷却器、气液分离器、真空泵和收集器，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：采用煤焦油作原料，将原料送入管式炉后，加热至370-420℃，生成高温焦油，高温焦油经主管道送入二段蒸发器，另有一路高温焦油经副管道流向反应塔，用于反应塔内物料的温度控制；
步骤二：高温焦油送入二段蒸发器后，进行蒸馏，蒸馏温度360-380℃，蒸馏时间5-30分钟，生成中温沥青，蒸馏过程中的油气经馏分塔冷却后收集，中温沥青送入收集器，制得中温沥青；
步骤三：在收集中温沥青的同时，二段蒸发器内的沥青由二段蒸发器与反应塔的管道送入反应塔，反应塔内的气压控制在20-80KPa，温度控制在360-390℃，当温度低于所需温度时，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入高温焦油，注入量以反应塔内温度升至所需范围止；
步骤四：送入反应塔中的沥青，在反应塔内反应10-120分钟，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器，反应后的液态沥青送入改质塔；
步骤五：液态沥青送入改质塔后，将改质塔的负压控制在-90--10KPa，进行闪蒸，闪蒸时间为5-120分钟，闪蒸过程中产生的油气经油气管排出并经冷却、分离后收集，将闪蒸后的液态沥青送入收集器，即制得液态硬质沥青；
步骤六：对收集后的液态硬质沥青进行冷却成型，即制得固态硬质沥青。
本发明，所述的煤焦油，灰份≤0.13％，萘含量≥7％，甲苯不溶物3.5-7.0％，密度1.15-1.21，当温度在80℃时的恩氏粘度≤4.0
本发明的有益效果是：
本方法通过与配套设备的结合使用，在生产中温沥青过程中还可以通过控制反应时间、压强和温度生产出硬质沥青，实现了一种方法可生产出中温沥青和硬质沥青两种沥青；反应温度通过调整高温焦油的加入比例来调节，生产工艺不需要二次加热，不会消耗热能，节约了资源；在负压低温下生产，也更环保；缩短了生产硬质沥青所需的反应时间达到40％以上，生产产率得以提高。
【附图说明】
图1是本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式：
一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，采用的生产装置包括管式炉、二段蒸发器、馏分塔、反应塔、改质塔、冷却器、气液分离器、真空泵和收集器。
实施例一
一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料煤焦油中水份1％，密度1.15，当温度在80℃时的恩氏粘度1.0，灰份0.05％，萘含量8％，甲苯不溶物3.5％，将原料送入管式炉后，加热至370℃的高温焦油，高温焦油经主管道送入二段蒸发器，另设有一路副管道直通反应塔，用于反应塔内物料的温度控制；
步骤二：高温焦油送入二段蒸发器后，进行蒸馏，蒸馏温度控制在360℃，生成中温沥青，蒸馏过程中的油气经馏分塔冷却后收集，打开二段蒸发器上的中温沥青排放阀，中温沥青被送入收集器，制得中温沥青；
步骤三：将经二段蒸发器蒸馏后的沥青由二段蒸发器与反应塔的管道送入反应塔反应，反应塔内的气压控制在20KPa，温度控制在360℃，送入反应塔的沥青的温度为360℃，满足反应塔所需的360℃的反应温度，所以此时不需开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，不用加入高温焦油调控反应塔温度；
步骤四：送入反应塔中的沥青，在反应塔内反应10分钟，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，将反应后的塔内的液态沥青送入改质塔；
步骤五：液态沥青送入改质塔后，通过真空泵将改质塔的负压控制在-90KPa，进行5分钟地闪蒸，闪蒸过程中产生的油气经油气管排出到冷却器，经过冷却后被送入气液分离器，最后排出被收集，将改质塔内闪蒸后的液态沥青送入收集器，即制得液态硬质沥青；
步骤六：对收集后的液态硬质沥青进行冷却成型，即制得固态硬质沥青。
实施例二
一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料煤焦油中密度1.21，80℃时的恩氏粘度4.0，灰份0.13％，萘含量7％，甲苯不溶物7％，将原料送入管式炉后，加热至420℃的高温焦油，高温焦油经主管道送入二段蒸发器，另设有一路副管道直通反应塔，用于反应塔内物料的温度控制；
步骤二：高温焦油送入二段蒸发器后，进行蒸馏，蒸馏温度控制在380℃，生成中温沥青，蒸馏过程中的油气经馏分塔冷却后收集，打开二段蒸发器上的中温沥青排放阀，中温沥青被送入收集器，制得中温沥青；
步骤三：将经二段蒸发器蒸馏后的沥青由二段蒸发器与反应塔的管道送入反应塔反应，反应塔内的气压控制在80KPa，温度控制在390℃，送入反应塔的沥青的温度为380℃，低于反应塔所需的390℃的反应温度，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入420℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到390℃的温度时可以关闭控制阀；
步骤四：送入反应塔中的沥青和高温焦油，在反应塔内反应120分钟，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，将反应后的塔内的液态沥青送入改质塔；
步骤五：液态沥青送入改质塔后，通过真空泵将改质塔的负压控制在-10KPa，进行120分钟的闪蒸，闪蒸过程中产生的油气经油气管排出到冷却器，经过冷却后被送入气液分离器，最后排出被收集，将改质塔内闪蒸后的液态沥青送入收集器，即制得液态硬质沥青；
步骤六：对收集后的液态硬质沥青进行冷却成型，即制得固态硬质沥青。实施例三
一种用煤焦油生产硬质沥青和中温沥青的方法，制备方法包括以下步骤：
步骤一：原料煤焦油中密度1.18，80℃时的恩氏粘度3，灰份0.1％，萘含量9％，甲苯不溶物5％，将原料送入管式炉后，加热至400℃的高温焦油，高温焦油经主管道送入二段蒸发器，另设有一路副管道直通反应塔，用于反应塔内物料的温度控制；
步骤二：高温焦油送入二段蒸发器后，进行蒸馏，蒸馏温度控制在370℃，生成中温沥青，蒸馏过程中的油气经馏分塔冷却后收集，打开二段蒸发器上的中温沥青排放阀，中温沥青被送入收集器，制得中温沥青；
步骤三：将经二段蒸发器蒸馏后的沥青由二段蒸发器与反应塔的管道送入反应塔反应，反应塔内的气压控制在50KPa，温度控制在378℃，送入反应塔的沥青的温度为370℃，低于反应塔所需的378℃的反应温度，开启管式炉与反应塔副管道上的控制阀，向反应塔内注入400℃的高温焦油，当反应塔温度经过高温焦油的调温后达到378℃的温度时可以关闭控制阀；
步骤四：送入反应塔中的沥青和高温焦油，在反应塔内反应20分钟，反应塔内的沥青在反应过程中产生的油气经油气管道送回二段蒸发器后，从二段蒸发器塔顶直接排到馏分塔并收集，将反应后的塔内的液态沥青送入改质塔；
步骤五：液态沥青送入改质塔后，通过真空泵将改质塔的负压控制在-70KPa，进行60分钟的闪蒸，闪蒸过程中产生的油气经油气管排出到冷却器，经过冷却后被送入气液分离器，最后排出被收集，将改质塔内闪蒸后的液态沥青送入收集器，即制得液态硬质沥青；
步骤六：对收集后的液态硬质沥青进行冷却成型，即制得固态硬质沥青。
根据实施例三制得的硬质沥青所达到的指标和参数如下：
沥青软化点 105℃ 甲苯不溶物 25％ 喹啉不溶物 9％ 灰份 0.20％ 挥发份 58％
在以上生产工艺中，沥青在经改质塔闪蒸后，上层轻质油分从塔顶部采出，冷却后收集即成为沥青油副产品。
本发明所使用的管式炉和二段蒸发器为焦油制沥青生产工艺中的通用设备。管式炉通过主管道与二段蒸发器连接，二段蒸发器的出料口通过管道与反应塔上的物料入口连接，管式炉通过副管道与反应塔上的高温料进口连接。
本发明采用的反应塔是为一密闭容器，反应塔上部设有两个进料口，分别与管式炉和二段蒸发器连接，用于输入中温沥青和高温焦油。在与进料口连接的管道上设置阀门，用于控制进料量，以达到调温的目的。反应塔顶部还设有油气出口，并通过输送管与二段蒸发器连接，将反应过程中从沥青中分离出的油气重新送回二段蒸发器内并排除到馏分塔内被收集。在反应塔下部设有两个出料口，分别与收集器和改质塔连接，用于中温改质沥青的输出以及向改质塔输送沥青。在反应塔上设置液位计接口和温度计接口，便于检测塔内沥青量和温度。由于在反应塔开始用于生产之前，塔内温度较低，若此时中温物料进入反应塔，温度下降较多，调整反应塔内温度时需要掺入的高温焦油太多。因此，可以在反应塔内或者塔外设置预热装置，预热装置由铺设在反应塔底部的加热管组成，加热管内通入高温蒸汽，起到预热反应塔的作用。设备开始工作后，物料源源不断进入反应塔，塔内温度由物料保持，不需加热，可停止输入高温蒸汽。
本发明所使用的改质塔为密闭容器，上部设有物料进口用于接收从反应塔送入的沥青，改质塔顶部设置用于油气排出口，油气排出口通过管道与冷却器、气液分离器和真空泵顺序连接。在抽真空的同时，将闪蒸过程分离出的油气抽出，经冷却分离后收集。改质塔底部设有收集口，通过管道与收集器连接。为提高改质塔的闪蒸效果，可在塔内设置一个分散器，使进入改质塔的沥青分散下落，增大沥青与空气的接触面，提高闪蒸产率。分散器可以从中轴线剖开的钢管交叉焊接组成，并架设在改质塔内，剖开面朝上，并在底部打孔。输入改质塔的沥青落在分散器内，顺钢管流动并由底部钻孔落下，当进入的沥青达到最大量时，还可以从两侧溢出，起到均匀分散的作用。其分散器的设置形式不限于以上描述，只要能起到分散作用即可。