改质沥青生产工艺的比较与应用.pdf

第1期(总第146期)
煤化工
No.1(Total No146)
2010年2月
Coal Chemical Industry
Feb.2010
改质沥青生产工艺的比较与应用
甄凡瑜
(山东济矿民生煤化有限公司,济宁2720)
摘要介绍了改质沥青的生产原理及我国目前改质沥青的生产现状,分析了各种改质沥青生产工艺的
优缺点。改质沥青有多种生产方法,国内大部分厂家目前仍采用釜式连续加热聚合法,日本及欧美等国家则采
用比较先进的熱沥青循环聚合法和真空闪蒸法。通过对比,指出了焦油连续加热聚合法和真空闪蒸法是适合我
国国情的发展趋势较好的两种工艺。
关词煤焦油加热聚合改质沥青
文章编号:1005-9598(2010)-01-0052-04中图分类号:10522.65文献标识码:B
随着我国炼铝工业和钢铁工业的快速发展,治炼业。我国近几年オ开始生产改质沥青,现在已能够规
行业对炭素制品的要求越来越高,普通中温沥青由于模生产,产品指标接近世界发达国家水平。
其指标性能的差异已越来越不能满足其需要。国外同
行业早已根据发展需求,对普通中温沥育进行改质,1我国改质沥青的用途及生产现状
生产出了高品质的改质沥青,用改质沥青生产出的炭
素制品性能极其优越,已广泛地应用于炼铝和钢铁工
中温沥青及改质沥青的相关标准、指标见表
表1中温沥膏和改质沥膏的指标对比
软化点甲苯不喹啉不灰分B树脂挥发分结焦值水分
/℃
溶物/‰溶物/%/%
/%
/%
中温沥青
电极沥青
15~25
≤10
≤0.3
5
(GB/T2290-94)一般沥青75-95
≤25
≤0.5
≤5
改质沥青
一级品108~-11428~32
2≤0,3≥18
≥
≤5
(YB/T5194-2003)二级品
105-12026~-34
6~14生
≤0.3
≥18
≥54
≤5
沥青是炼焦生产过程中产生的焦油经蒸馏出各来越多的炭素制品生产厂家都改用改质沥青来代替
种油类产品后剩余的残渣,占焦油质量的50%-5
中温沥青生产炭素制品。目前我国的改质沥青生产工
是炭素行业的主要原料,在铝用阳极、铝用阴极和炼艺大都采用釜式连续加热聚合法,但此法占地面积
钢用电极的生产上作黏结剂和浸渍剂。以前我国大部大、工艺落后、产品质量不好控制,不能大规模生产。
分炭素制品厂家都是用普通中温沥青生产炭素制品,
由于改质沥青具有较好的黏结性和结焦性,用改质沥2改质沥青的生产原理
青与沥青焦混配生产出来的上述产品强度高、导电性
好、成品率高,因此,随着改质沥青在我国的生产,越
铝用阳极、铝用阴极和炼钢用电极生产中所用沥
青主要是作黏结剂,把沥青焦等骨料黏结在一起。沥
收稿日期:2009-10-27
青中主要起黏结作用的是B树脂,β树脂是喹啉可溶
作者简介:甄凡瑜(1966-),男,1988年毕业于华东化工学而苯(甲苯)不溶的中分子芳烃聚合物,是真正代表黏
院煤化工专业,高级工程师,现主要从事煤焦油的深加工结性的组分。普通中温沥青中的甲苯不溶物(T)为
和沥青的研究开发工作。
18%左右,喹啉不溶物(Qの)为6%左右,当对此种沥青
2010年2月
甄凡瑜:改质沥膏生产工艺的比较与应用
53
进行高温加热时,沥青中的芳烃分子在高温下发生聚使用。
合反应,沥青中原有的B树脂的一部分能转化为a树3.,2焦油连续加热加压聚合法
腫,苯溶物的一部分转化为B树脂(二次β树脂),其
此法是将脱水焦油经管式炉加热至390℃~
转化程度随加热温度的升高而增大,从而形成更高的410℃后进入反应器,焦油在反应器中加压到
B树脂。经热处理后的沥青,可使其Q增至88-12%,0.5MPa-l.OPa,在380℃-400℃条件下保持5h-10h,
值增至28%~34%,B树脂(T~-Q)可增至18%以上,使焦油中有用的组分,特别是重油组分、以及低沸点
黏结性成分有了增长,沥青得到了改质。
不稳定的杂环组分在反应釜中聚合转变成沥青质,从
而得到质量较好的改质沥青。此法可生产软化点为
3改质沥膏的生产方法
85℃~105℃、B树脂高达23%以上任何等级的改质沥
青,产率比热聚合法高10%,在原西德等发达国家曾
目前,国内外比较有代表性的改质沥青生产方法有广泛应用。此法的优点是工艺过程简单,直接从焦
主要有:釜式连续加热聚合法、焦油连续加热聚合法
油到改质沥青,降低了操作费用
焦油连续加热加压聚合法、热沥青循环聚合法、真空3.3焦油常压连续加热聚合法
闪蒸法等。国内普遍采用瓮式连续加热聚合法。
此法是以无水焦油为原料,经管式炉加热至
3.1式连续加热合法
385℃~405℃后进入一聚合塔内,闪蒸出油气进入分
以中温沥青为原料,连续用泵送入带有搅拌的反馏塔,沥青在聚合塔内停留大约5h~10h后连续地排
应釜,经过加热至390℃-400℃,大分子间相互作用,出即为改质沥青(如图1)。此法的优点是可直接生
小分子气体析出,釜液即为改质沥青,其软化点和性产80℃~15℃范围内的各种指标的中温沥青、中温
能指标可通过改变加热温度和沥青在瓮内停留时间改质沥青和高温改质沥青,操作简单、能耗较低
来控制。在具体操作过程中,有的通过釜中通入过热用此法生产的中温改质沥青和改质沥青的产品指标
蒸汽来进行调质,有的通过釜中通入空气进行氧化来见表2。
进行调质。工艺流程有两种:一种是间歇法,中温沥青
轻油
在卧式釜中加热到一定温度和恒温一定时间后放料,
轻油及水
闪蒸油气
即为改质沥青;另一种是连续法,中温沥青连续不断
地从立式釜上部进人第一釜,然后从第一釜下部窜至
第二釜上部(第二瓮比第一崟低400mm),最后沥青从
第二釜下部连续不断地放出(有的厂家采用三釜申焦油加热器
脱水塔
聚合塔
分に混油
馏
塔一蒽油
联)。前一种方法工艺简单,不能大规模生产,由于是
间歇式操作,质量不易稳定,放料困难。后一种方法,
段焦油泵
管式炉
沥青
二油
工艺相对复杂一些,但较前种方法,指标易于控制,中
温沥青处理量大幅提高,这种方法目前在我国被广泛
图1焦油常压连续加热合法示意日
2焦油常压连续加热合法产品指标
软化点/℃
Q/%
T/%
结焦值/%
挥发分/
灰分/%
中温改质沥青
8-10
26-~30
54~56
58_-60
<0.3
改质沥青
100~-115
9~12
28-34
58~60
<0.3
3,4热沥环合法
出来的沥青混合后进入管式炉,加热到400℃后再
热沥青循环聚合法工艺流程示意图见下页图2。进入x树脂反应器,沥青在此进行再聚合,生成a树
80℃-90℃的中温沥青与B树脂反应器来的370℃的脂。经过聚合后的沥青从闪蒸塔的中上部进人闪蒸塔
热沥青混合后进人1管式炉,加热到380℃后再进入进行闪蒸