在常减压装置增加氧化流程生产道路沥青的研究.docx

李晓明( 中海油青岛重质油加工工程技术研究中心有限公司，山东 青岛 266555)摘要: pl － 193 原油属于重质原油，其中的沥青组分占原油的比重很大，普通的常减压蒸馏装置经过生产，从减压塔底只能生产出 燃料油。早期的氧化设备是单独釜，现已发展为单塔或多塔串联的连续氧化沥青工艺。原料油经加热炉加热到 260 ～ 280℃ 进入 氧化塔，塔内鼓入压缩空气进行剧烈搅拌，进行氧化。所生产的氧化沥青进入成品罐，然后送往成型、包装，得到的产品主要是建 筑沥青。生产道路沥青一般采用浅度氧化工艺，单塔连续操作，渣油进塔温度为 190 ～ 210℃ 。随原料不同，生产的沥青标号不同， 操作条件也不尽相同。增加氧化流程后，生产出的渣油针入度在 70 ～ 90 之间，可以生产标号 70 #和 90 #的道路沥青。不仅给炼厂 带来经济效益，而且减少环境污染。本文主要进行了沥青氧化塔的计算，通过计算液相部分的直径和高度、气相部分直径 Dv 和气 相部分高度、空气耗氧量、原料入塔温度、气相部分注水量、塔内空气分配管等得到最合理化的设备提高效益。关键词: 重质原油; 沥青; 包装; 氧化中图分类号: TQ522． 65文献标识码: A文章编号: 1008 － 021X( 2014) 03 － 0105 － 031前言从原料生成沥青，要经过一系列的氧化、聚合、缩合和脱 氢反应的过程，放出水和少量 二 氧 化 碳，并放出大量的热。 在反应过程中，和沥青反应的氧的主要部分出现在尾气中， 其余的氧则化合后进入吹制产品中。其反应可用下式表示:Cx Hy + O2 → Cx Hy ·H2 O + H2 O + 热量 上述的反应过程，大致经过三个阶段: 氧化诱导阶段、加速反应阶段和反应迟滞阶段．原料和空气中的氧接触时; 需要经过一段时间才有显著 的反应发生。这个阶段即为氧化诱导阶段，或称氧化引发阶 段。其主要特征是反应物软化点无多大变化，氧消耗量低。 如果在反应物中加入一些过氧化物，可使氧化反应的诱导期 缩短，提前进入加速度应阶段，使总的氧化时间缩短。在沥青原料中加入适量的三氯化铁 ( FeCl3 ·6H2 O) 高 锰酸钾、硫磺粉、松香等，都可使氯化诱导阶段时间缩短［1］。 其中以三氯化铁的效果最显著，加入量为 1% 时，可提高氧 化速度 4． 5 倍。加速反应阶段是由原料生成沥青的主要过程。在这个 阶段内，激烈地进行着氧化、聚合、缩合和脱氢反应，并放出 大量反应热。其主要的特征是反应物软化点迅速上升，氧消 耗量显著增加。当加速反应阶段结束后，便自动进入迟滞阶 段。在这个阶段，反应继续进行，其主要特征是氧的消耗量 大大减少，沥青软化点上升很慢。2氧化沥青装置的设计2． 1设计依据及装置组成2． 1． 1 设计依据( 1) 原料性质: 软 化 点，针 入 度，延 度，比 重，＞ 500℃ 馏 分的含量，100℃ 时的黏度，蜡含量，沥青质和胶质含量等。( 2) 所要求的产品标号、规格及数量。( 3) 主要操作条件: 氧化时间、氧化温度、空气耗量 ( 或 根据原料性质与经验选取) 率。( 4) 沥青收率、副产馏出油和尾气的产量及损失 ( 或根据原料性质与经验选取)( 5) 按原料性质选取年开工天数。2． 2． 2 沥青氧化塔设计目前各厂使用的沥青设备，按结构形式可分为氧化釜和 氧化塔两类。在进行氧化塔的设 计 计 算 时，为了提高氧化塔的利用 率，塔内装料高度可根据设备条件的许可，在 10 ～ 15m 范围 内选择，并据此算出所需塔径。塔内气提空间高度应不小于 6m。关于塔上的开口位置，原料入塔管线可在塔的底部、中 部和上部开口; 在上部开口时，位置应高出液面。空气管线、 安全蒸汽管线、注水管线( 包括气相和液相注水管线) 的开 口位置应高出液面 3 ～ 4m。最好在塔的顶部开口。在沥青 氧化塔中沿塔壁应设置直梯，在距塔顶 2． 5 ～ 3m 处设置支 撑横梁或沿塔壁设环形走台，供检修与清焦时使用。环形走 台踏板宜用钢筋制作，并留较宽的档距。2． 2． 3 塔内空气分配管的设计目前使用的空气分配管有两种形式; 一种为篦式结构， 一种为喷嘴式结构。( 1) 篦式 结 构: 属于早期设计的一种，采 用 的 比 较 多。 其结构是在总管两侧对称地等距离分布 8 ～ 12 根支管，成篦 状。总风管一般用 dg150 ～ dg200mL 钢管制作，直管一般用 dg40 ～ dg50mL 钢管制作。在支管上朝下开 1 ～ 3 排风孔，开 孔交错排列，孔径 10 ～ 15mL 孔距由总风管向外逐渐缩短， 其目的是使空气分配均匀［2］。为防止在停止工作时总风管 内存积沥青，在总风管的底面要开若干个出风出油孔。篦式 结构的缺点是容易结焦，堵塞出风孔，使用周期短，法兰