改善改质沥青反应釜结焦的措施_反应釜防范泄漏的措施

2020-02-28 其他范文下载本文

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改善改质沥青反应釜结焦的措施

马进育（酒泉钢铁集团公司焦化厂，嘉峪关 735100）

改质沥青是煤焦油沥青经高温热聚反应而成的高附加值产品，用于制取电炉炼钢的石墨电极、电解制铝的电极板及电极糊等碳素制品的粘结剂。由于其产量占煤焦油量的50％左右，因此，其产量及质量对煤焦油加工的整体效益具有决定性影响。我国是世界第三大产铝国，随着我国对钢铁及铝产品结构的调整，高功率及超高功率电极的需求日益增加，加之碳素行业的飞速发展，对优质沥青的需求逐年增加。国外焦化行业由于受环保的限制而呈现萎缩，导致对改质沥青进口的增加。正由于改质沥青产品有着广阔的国内国际市场及较高的利润，近年来国内各大焦化厂相继增建了改质沥青生产装置，使产品的市场竞争日趋激烈。改质沥青的质量标准见表1。

表1 改质沥青技术性能

指标名称软化点，℃

甲苯不溶物（TI），％喹啉不溶物（QI），％ β-树脂，％结焦值，％灰分，％＜

一级品 100～115 28～34 8～14 ＞18 ＞54 ＜0.3

二级品 100～120 ＞26 6～8 ＞16 ＞50 0.3 我厂年产30000吨改质沥青的生产装置，采用热聚法三釜串联工艺，中温沥青依次经3台串联的常压反应釜进行热聚合，发生聚合反应和缩合反应后，沥青中的低沸点组分被闪蒸，随着沥青软化点的升高，代表沥青粘结性指标的β-树脂含量也得以提高而成为改质沥青。改质沥青自流到中间槽，再用液下泵送到高置槽，经链板机冷却成型。

图1为生产改质沥青的工艺流程示意图。

图1 三釜串联的改质沥青流程示意图存在问题在生产过程中存在反应釜结焦十分严重的问题，经常造成釜底角阀和管道堵塞，系统阻力增加，反应釜满流不畅。生产运行中已多次发生沥青自闪蒸油管串入冷凝器造成冷凝器堵塞报废及釜底角阀堵塞，致使沥青从釜中放不出来，不得不进行人工清釜。尤其在系统运行20天以后，结焦堵塞尤为严重，生产不能正常运行，迫使焦油系统全面停车清渣，大量外发原料焦油，影响到焦油加工的整体的经济效益。为减轻高温结焦，虽采取降低了加热温度的措施，但所得的改质沥青因TI和QI含量而降级为二级品，产品质量不能满足用户要求。原因分析

通过对釜底结焦情况的检查，发现釜壁结焦在10～15mm，尤其在温度较高的2号釜，釜底结焦厚度达20mm。分析原因有以下几个方面，一是生产过程中，沥青的轻质组分被蒸发，高碳成分增加，粘度增大，造成沥青流动性降低，在高温下易结焦。二是系统温度过高，由于我厂沥青中原生的喹啉不溶物QI含量较低，沥青软化点在115℃以下，改质沥青中QI达不到6％以上，必须将软化点控制到120℃以上，QI才能达到质量要求的6%。各反应釜加热温度较高，釜底温度达到410-420℃，造成高温结焦。三是在开工初期，釜底沥青不流动，搅拌机开启不及时造成釜底结焦，其中高温结焦是最主要的因素。改进措施

决定改质沥青质量的主要因素是反应温度和停留时间。理论研究表明，在反应温度较低的情况下，通过增加停留时间同样可使沥青质量得到提高，图2示出了加热温度和静置时间对沥青质量的影响情况。

基于上述原理，可通过增加反应时间、降低反应温度来生产合格的改质沥青，以减轻反应釜的高温结焦问题。为此，我们在原三釜串联的基础上，增加1台反应釜，形成四釜串联的低温长流程生产工艺，见图3。同时将开工初期的釜温控制在150℃以下，搅拌机开启时间由进料后1h调整为30min。

图2 加热温度和反应时间对沥青质量的影晌

图3 四釜串联的改质沥青工艺流程图改进效果

以上措施实施后，在得到相同质量改质沥青的情况下，系统温度明显降低，产品质量完全符合要求，反应釜结焦情况得到明显改善，结焦情况也明显减少，装置的生产周期从原来的20天左右增加到50天以上。系统的连续生产能力大幅度提升。表2为改进前后的系统操作参数和产品质量。

表2 改进前后系统操作参数和产品质量

项目

加热炉炉膛温度，℃

改进前 700～750

改进后 550～600 反应釜釜底温度，℃ 改质沥青软化点，℃ β-树脂，％

甲苯不溶物（TI），％喹啉不溶物（QI），％

410～420 110～120 18～20 26～29 6～8