中间相沥青及其连续生产方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及中间相沥青生产领域，公开了中间相沥青及其连续生产方法与系统，系统包括：连续加热进料系统(7)和其下游的沥青聚合反应系统(8)，连续加热进料系统出料口与沥青聚合反应系统进料口相连；连续加热进料系统包括沥青融化单元(71)和沥青加热单元(72)，沥青聚合反应系统包括串联的2‑8级反应釜及至少1级备用反应釜；沥青加热单元包括分别装填沥青和熔盐的空间。方法包括：将沥青融化，并加热至预定温度后形成沥青熔体，将沥青熔体加入沥青聚合反应系统接触反应；通过熔盐对融化沥青加热；聚合反应系统包括串联的2‑8级反应釜及至少1级备用反应釜。生产的中间相沥青品质可控性好，软化点均匀和稳定性好，可连续生产。

【技术实现步骤摘要】
中间相沥青及其连续生产方法与系统
本专利技术涉及中间相沥青的生产领域，具体涉及一种中间相沥青连续生产系统，以及由所述方法生产得到的中间相沥青。
技术介绍
中间相沥青是经热处理后含有相当数量中间相的沥青，在常温下中间相沥青为黑色无定形固体。中间相沥青的中间相组分具有光学各向异性的特征，中间相在形成初期呈小球状，称中间相小球体。中间相沥青的密度为1.4-1.5g/cm3。中间相沥青主要用于制备中间相沥青碳纤维，还可以用于制备针状焦，以及碳-碳复合材料的基体材料和提取中间相碳微球等，利用中间相沥青制得的沥青碳纤维具有很高的弹性模量，因此中间相沥青作为一种新材料，具有广阔的发展前景，但是中间相沥青的高成本限制了中间相沥青炭纤维以及以其为原料制备的各种材料的工业应用。中间相沥青通常以萘或者煤沥青、石油沥青为原料进行制备。以萘为原料制备中间相沥青的过程中，需使用HF酸/BF3或者无水AlCl3作为催化剂，这些催化剂具有强烈的腐蚀作用，对反应釜的材质要求高，而且得到的中间相沥青或齐聚物需要去除催化剂的工艺，增加了中间相沥青的制备成本；以煤焦油沥青为原料制备中间相沥青，反应控制难度高于以萘为原料的聚合过程，在以煤沥青为原料制备中间相沥青的过程中，由于煤沥青分子量分布宽，结构复杂，随着热缩聚反应的进行，不同分子量的组分聚合程度差异，导致合成的中间相沥青性质不均匀，难以获得优质中间相沥青。专利申请CN201510013077.7公开了一种煤液化残渣制中间相沥青的方法，该方法包括：(1)将煤液化残渣与萃取剂混合进行萃取，得到精制沥青；(2)将所述精制沥青与C7-C14的芳烃混合并进行高压反应，得到中间相沥青；采用该方法可以制备软化点更低，中间相含量更高的中间相沥青。文章《煤直接液化残渣制备中间相沥青炭纤维》(刘均庆，宫晓颐，郑冬芳-《功能材料》-2015)以经过脱灰分离的液化残渣为原料，通过不同的热缩聚条件，制备不同中间相含量、不同软化点和不同挥发分含量的中间相沥青。但目前生产中间相沥青处于实验室阶段，尚无工业化生产装置，按照热缩聚工艺，只能借鉴改性沥青生产装置及工艺路线。目前，改质沥青装置多采用釜式加热的热缩聚法。虽然釜式加热工艺具有技术成熟、投资省和操作易控制等优点，但由于沥青本身是高粘结性和易结焦的高温液体，在改性沥青生产中存在生产周期短、沥青升温过程易产生结焦等问题，且自动化水平低，工人劳动强度大。而中间相沥青软化点较改质沥青软化点更高，粘性更大，因此，探索开发一种新的能实现完全连续生产的中间相沥青生产工艺及装置势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种中间相沥青连续生产系统和方法，本专利技术提供的中间相沥青连续生产系统组成得到简化，且能够连续进行中间相沥青的生产，生产过程中不易发生结焦问题，自动化水平高。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种中间相沥青连续生产系统，所述系统包括：连续加热进料系统和沥青聚合反应系统，所述连续加热进料系统设置在所述沥青聚合反应系统的上游，且所述连续加热进料系统的出料口与所述沥青聚合反应系统的进料口相连；其中，所述连续加热进料系统包括沥青融化单元和沥青加热单元，所述沥青聚合反应系统包括串联设置的2-8级反应釜以及至少1级备用反应釜；其中，所述沥青加热单元包括用于输送沥青的内管和装填有熔盐的外管。优选地，所述沥青加热单元的出料口与所述沥青聚合反应系统的进料口通过动力供给单元相连；所述动力供给单元为扬程为80-200m的沥青泵。优选地，所述沥青融化单元包括添加剂供给单元和混合单元，所述融化后的沥青和添加剂在所述混合单元中进行混合；所述混合单元为静态混合器。优选地，所述反应釜的进料口设置在所述反应釜的顶部，出料口设置在所述反应釜的底部；且所述反应釜内设置有搅拌器，在所述反应釜的出料口的下部设置有放料口；所述放料口设置的放料阀优选为下展式放料阀。另一方面，本专利技术提供了一种中间相沥青连续生产方法，所述方法包括：将沥青原料进行融化，并将融化后的沥青加热至预定温度后形成沥青熔体，将所述沥青熔体加入至沥青聚合反应系统中进行接触反应；其中，通过熔盐对融化后的沥青进行加热；其中，聚合反应系统包括串联设置的2-8级反应釜以及至少1级备用反应釜。优选地，所述融化后的沥青在沥青加热单元中进行加热，且融化后的沥青在沥青加热单元中的流速为2-2.5m/s。优选地，将所述融化后的沥青加热至预定温度过程中的升温速度为120-240℃/h。再一方面，本专利技术还提供了由如上所述的方法所制备的中间相沥青所述中间相沥青，软化点为280-320℃，软化点偏差在±10℃以内，中间相含量为80-90重量％。通过本专利技术的技术方案，可取得如下的技术效果：(1)通过使用熔盐对沥青进行加热以代替反应器提温可实现沥青聚合的快速提温，减少反应停留时间，使得反应釜的数量减少，总装置投资降低，大大提高了生产能力；且引入熔盐体系后，避免了每个反应釜都有一套煤气加热系统，系统简单；再者，由于熔盐体系的引入，可准确控制反应温度，避免现有技术中釜顶温度低于釜底温度的现象，同时减少380℃低温下的停留时间，生产的中间相沥青产品品质可控性好，具有软化点均匀性和稳定性较好的特点；(2)所述将沥青聚合反应系统设置为包括串联设置的2-8级反应釜以及至少1级备用反应釜，始终保留1台为备用状态，按照检修清理周期，在沥青连续聚合生产过程中依次切换进行各反应釜的清理而不引起生产中断，从而可实现生产的连续进行，自动化水平提高；(3)简化了操作，减轻工人劳动强度，劳动效率高；降低了能源消耗，其电耗、煤气耗量均明显下降；(4)优选情况下，使用动力供给单元代替液位差产生的压差使沥青进入反应釜中，完全避免了管道堵塞和反应器抽空现象；(5)优选情况下，通过反应釜的出料及放料阀的设置可有效避免反应器结焦。附图说明图1示出了根据本专利技术的中间相沥青的连续生产系统的结构示意图。附图标记说明1为筛分装置、2为皮带传送机、31与32均为斗式提升机、4为沥青原料仓、5为称量装置、6为破碎装置、7为连续加热进料装置、71为沥青融化单元、711为第一熔融釜、712为第二熔融釜、713添加剂供给单元、714为混合单元、72为沥青加热单元、73为供热装置、8为沥青聚合反应系统、9为中间槽、10为液下泵、11为高置槽、12为造粒装置、13为输送机、14为冷凝器、15为储液槽、16为动力供给单元。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供一种中间相沥青连续生产系统，所述系统包括：连续加热进料系统7和沥青聚合反应系统8，所述连续加热进料系统7设置在所述沥青聚合反应系统8的上游，且所述连续加热进料系统7的出料口与所述沥青聚合反应系统8的进料口相连；其中，所述连续加热进料系统7包括沥青融化单元71和沥青加热单元72，所述沥青聚合反应系统8包括串联设置的2-8级反应釜以及至少1级备用反应釜；其中，所述沥青加热单元72本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中间相沥青连续生产系统，其特征在于，所述系统包括：连续加热进料系统(7)和沥青聚合反应系统(8)，所述连续加热进料系统(7)设置在所述沥青聚合反应系统(8)的上游，且所述连续加热进料系统(7)的出料口与所述沥青聚合反应系统(8)的进料口相连；其中，所述连续加热进料系统(7)包括沥青融化单元(71)和沥青加热单元(72)，所述沥青聚合反应系统(8)包括串联设置的2‑8级反应釜以及至少1级备用反应釜；其中，所述沥青加热单元(72)包括相互独立的用于装填沥青的空间和用于装填熔盐的空间。

【技术特征摘要】
1.一种中间相沥青连续生产系统，其特征在于，所述系统包括：连续加热进料系统(7)和沥青聚合反应系统(8)，所述连续加热进料系统(7)设置在所述沥青聚合反应系统(8)的上游，且所述连续加热进料系统(7)的出料口与所述沥青聚合反应系统(8)的进料口相连；其中，所述连续加热进料系统(7)包括沥青融化单元(71)和沥青加热单元(72)，所述沥青聚合反应系统(8)包括串联设置的2-8级反应釜以及至少1级备用反应釜；其中，所述沥青加热单元(72)包括相互独立的用于装填沥青的空间和用于装填熔盐的空间。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述沥青加热单元(72)的出料口与所述沥青聚合反应系统(8)的进料口通过动力供给单元(16)相连；所述动力供给单元(16)为扬程为80-200m的沥青泵。3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，所述沥青融化单元(71)包括添加剂供给单元(713)和混合单元(714)，所述融化后的沥青和添加剂在所述混合单元(714)中进行混合；优选的，所述混合单元(714)为静态混合器。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其中，所述连续加热进料系统(7)还包括供热装置(73)，所述供热装置(73)中的供热介质为熔盐，且所述供热装置(73)提供的热量至少供给所述沥青融化单元(71)和沥青加热单元(72)。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其中，所述反应釜的进料口设置在所述反应釜的顶部，出料口设置在所述反应釜的底部；且所述反应釜内设置有搅拌器，在所述反应釜的出料口的下部设置有放料口；所述放料口设置的放料阀优选为下展式放料阀。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括破碎装置(6)，所述破碎装置(6)设置在所述连续加热进料装置(7)的上游、并与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫学良，刘均庆，罗峰，王珂，梁文斌，常彬杰，矫卫东，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11