1、1煤焦油深加工装置沥青系统的改造与运用甄凡瑜（山东济矿民生煤化有限公司 山东 济宁 272211）摘 要 我国现有煤焦油加工装置 200 多套，多采用蒸馏改质工艺生产中温沥青和改质沥青。由于沥青软化点高、易凝固，二段蒸发器、沥青换热器、沥青高位槽等沥青系统如果设计不合理，使用不当，在生产过程中很容易出现沥青凝固、堵塞管道和设备的现象。通过优化设计并对原有装置沥青系统进行改造，沥青系统堵塞现象大大减少，不仅生产更加稳定，沥青换热器换热效果也非常明显，降低了能耗，减少了环境污染。关键词 煤焦油加工，沥青，堵塞，改造，效果，稳定生产Design and Application of Pitch Sy
2、sterm in Coal Tar Further Processing UnitZhen Fanyu(Shandong Jikuang Minsheng Coal-chemical Co., Ltd., Jining Shandong 272211, China)Abstracts There are 200 sets more of coal tar processing units now existing in China, among which, most of them is to produce medium temperature pitch and the modified
3、 pitch by adopting distillation with the modified pitch production unit. The problems like pipe and equipment block due to high pitch solidification will occur if the pitch flash column, pitch heat exchanger and pitch holder are not designed, and or operated properly. Achievements like stable produc
4、tion, less coking, high heating exchange efficiency of pitch heat exchanger and less environmental pollution and lower energy consumption have been obtained after the improvements being down to the previous process system.Key words coal tar processing, pitch, block, improvement, effective, stable pr
5、oduction煤焦油加工生产过程中有 55%的沥青产品， （即使直接生产炭黑油，也有 25%的沥青产品） ，由于沥青软化点高（一般 70-120 )、易凝固，在生产过程中经常出现沥青凝固堵塞管道设备的情况，造成短时间停车或降低生产负荷，严重时会造成长时间停车，影响生产。因此，沥青系统设计的合理与否，直接影响到生产能否连续稳定运行。另外，沥青从二段蒸发器出来温度在 360 以上，如果热量不能回收，不仅造成生产能耗高，而且会因为沥青温度高而污染环境 1 。本文针对上述煤焦油生产中沥青系统存在的问题进行原因分析，并对兖矿科蓝煤焦化有限公司的技改措施进行了介绍，为相关企业进行煤焦油深加工沥青系统的改
6、造提供了借鉴。1 部分焦油加工生产装置沥青系统存在的问题2煤焦油加工生产过程中，沥青系统主要包括二段蒸发器沥青的采出、沥青与无水焦油的换热、沥青的输送、沥青在高位槽的冷却放料等。上述各个环节能否正常运行直接影响到整个生产的稳定运行。1.1 二段蒸发器沥青采出系统的问题目前，国内大部分焦油加工装置的二段蒸发器沥青采出管大都是采用“丁” 字管的采出方式 1 ，其结构示意图见图 1，或塔外平衡管的采出方式 2 ，其结构示意图见图 2，其目的是为了实现沥青的稳定、连续采出。带来的问题：一是沥青不能把长时间积累在二段蒸发器塔底部的沥青渣带出，运行一段时间后，塔底部的沥青渣会越积越多，时间长了会把沥青采出
7、管下管口堵塞。图 1 采出方式因沥青采出管的气液平衡口在塔内，沥青采出管下管口堵塞后无法用蒸汽吹扫，影响沥青采出。如果是塔外气液平衡管的方式，沥青采出管下管口被沥青渣堵死后虽然可用蒸汽吹扫，但效果不好，若蒸汽带水多，塔内液体沥青会爆沸，出现安全事故。二是沥青采出管的气液平衡管口与塔内油气相通，沥青采出时塔内油气会部分随沥青一起出去，不仅降低了沥青的软化点，同时也影响沥青的其他指标。如果要提高沥青软化点，就要提高无水焦油炉出口温度，增加煤气的消耗。 1.2 沥青换热器换热效果差的问题早期的焦油加工装置设计中一般没有沥青换热器（或汽化器） ，从二段蒸发器出来的沥青 360 左右，直接进入沥青高位槽
8、，自然冷却到 220 时再放到链板机用水冷却。高温沥青在高位槽内冷却过程中，沥青烟向外扩散，影响周围环境，即使用沥青烟洗涤器收集，沥青冷却系统气味也很严重。为了解决这一问题，后期的焦油加工装置一般设计沥青换热器（或汽化器） 3 ，或改造增加沥青换热器，其工艺流程图见图 5，通过沥青换热器来降低沥青进入高位槽的温度，减少环境污染，同时回收沥青热量，提高焦油的温度，降低能耗。但由于沥青管线设计不合理，沥青温度一般降能到 300左右，如此高温的沥青进入高位槽冷却时仍有沥青烟扩散，气味很大。另外，如果沥青高位槽数量有限，300左右的沥青在高位槽内冷却不到220就要放料，造成沥青在往链板机水池中放料冷却
9、成型过程中也有沥青烟扩散，3影响周边环境。1.3 沥青高位槽放料的问题现在大部分的焦油加工装置都是采用沥青高位槽自然冷却沥青，沥青在高位槽内冷却到 220 以下后再放到链板机用水冷却成型。二段蒸发器出来的沥青部分装置是采用如图 3 的方式进入沥青高位槽，冷却后的沥青再从沥青入口的对面放料口放到链板机上。沥青的这种进出方式从理论上讲是合理的，但实际应用时沥青出口经常因此处沥青温度低而堵塞。放料口堵塞后，一是用蒸汽在外面加热，但效果不好，即使长时间加热也不一定能解决；二是用煤气在外面烧放料阀门前短接和槽体，这样做存在很大的安全隐患，很容易引起火灾，因为槽上部有挥发的沥青油气。如果长时间不能疏通，必
10、须降低生产负荷，严重时会造成停车。 2. 沥青生产系统的改造2.1 沥青采出管道的改造为了解决沥青采出管堵死和沥青软化点偏低的问题，兖矿科蓝煤焦化有限公司等企业均把沥青采出管直接改在二段蒸发器底部 4 ，其结构示意图见图 4。在二段蒸发汽器底部沥青采出管线上安装耐高温（一般 425 ）气动调节阀，调节阀与塔底液位连锁（见图中虚线） ，用调节阀开度控制塔底液位。这样塔底部的沥青渣会随4沥青不断排出，不会再堵塞沥青采出管道。 操作要点：（1）塔底部采出口处要安装阀门，待塔内液位高于正常生产液位、达到液位范围上限时，再打开此阀门，沥青物料能瞬间大量流出，暖热管道。 （2）塔底部阀门打开前，要提前预热
11、沥青采出管线，包括沥青调节阀组。2.2 沥青换热器后沥青管道的改造兖矿科蓝煤焦化有限公司 2012 年新建了一套 20 万 t/a 焦油加工装置，设计了沥青换热器，用二段蒸发器采出的 380 沥青与一段蒸发器出来的 105-110 无水焦油换热，沥青换热器沥青出口管道示意图如图 5。焦油走管程，沥青走壳程，且上进下出。经几次运行后，焦油温度由 105 升到 130 ，沥青温度由 380 降到 300-320 ，远远没有达到沥青降到 220-230 的设计要求。2013 年初对换热器沥青出料管进行了改造，抬高了沥青出料管的高度，沥青出口低于换热器 150mm，增加了平衡管线，使沥青充满换热器，增
12、加沥青和焦油的换热面积。改造后的沥青换热器沥青出口管线示意图如图 6。改造后，经过多次使用，沥青温度由 380 降到了 240 ，沥青在往高位槽放料过程中没有沥青烟扩散，减轻了沥青冷却工序的压力，极大的改善了沥青冷却岗位生产环境。焦油温度也由 105 -110 升到了 180 ，降低了能耗。改造前沥青从 320 冷却到 220 需要 5 个沥青高位槽循环使用，改造后沥青从 240 放到沥青高位槽冷到 220 只需要两个高位槽循环使用即可满足生产要求。 5原因分析：原来的工艺管线沥青从换热器底部流出后直接进入了沥青高位槽，沥青没有充满换热器，即沥青与焦油没有充分换热。改造后，利用气液平衡管来保证
13、沥青换热器内液位始终与沥青出料管高度一致，保证了沥青与焦油能充分换热，发挥了沥青换热器应有的作用，达到了预期的效果。操作要点：（1）沥青管道高度比换热器筒体上顶面低 100 -150 mm 即可，不能使沥青换热器内沥青液位太满，否则沥青进入气液平衡管内容易凝固堵塞，平衡管失去作用。 （2）沥青换热器使用前一定要保证气液平衡管畅通。 （3）沥青在进换热器前先进无水焦油，用 105 的焦油加热整个换热器，焦油在换热器内运行一段时间后再进沥青，保证沥青换热器壳程畅通。 （4）每次生产停车或换热器停用后，要打开换热器放空阀，放净换热器内沥青，防止沥青堵塞换热器壳程或沥青管道。必要时也可用洗油通过沥青换
14、热器壳程打循环，清洗壳程沥青，保证壳程畅通。2.3 沥青高位槽进出管道的改造为了解决沥青高位槽放料管堵的问题，兖矿科蓝煤焦化有限公司把沥青放料管改在沥青进料口的同一侧，高度与原放料口一致。改造后的沥青放料管结构示意图如图 7。沥青进料口与出料口在高位槽的同一侧，同时把沥青出口的法兰短接去掉，法兰直接焊在槽体上，阀门改成上展式放料阀，沥青冷却到 220 再放料。改造后沥青放料管没再出现堵的情况。6原因分析：图 3 的沥青进料口和出料口在高位槽的两侧，从理论上讲是可行的，但在实际使用中，沥青进满一个高位槽需要 10h 左右，高位槽进料结束后，沥青出料口处（含短接）的沥青温度早已降到 100 以下，
15、此时沥青已凝固，无法放出。改造后，沥青放料口处始终有热沥青进入，此处沥青温度不会低；沥青出料口处短接去掉后，阀门直接与槽内热沥青接触，且上展式放料阀的特殊结构是阀坨向里推进时阀门打开，因此改造后沥青高位槽再放料时从没再出现堵塞的情况。3 结语 兖矿科蓝煤焦化有限公司经过上述改造后，不仅解决了二段蒸发器长时间运行沥青采出管堵的问题，也解决了沥青因冷却效果不好带来的环境污染问题，同时回收了沥青的热量，降低了能耗，保证了焦油加工装置长周期、连续稳定地运行，其改造可供相关企业借鉴。作者简介：甄凡瑜（1966） ，男，山东济宁，工程师。1988 年毕业于华东化工学院煤化工专业，本科。现主要从事于炼焦、煤焦油深加工和沥青的生产研究工作。E-mail： 。参考文献：1 水恒福.张德祥,张超群.煤焦油分离与精制M.北京，化学工业出版社，2010，45-53.2 甄凡瑜，二段蒸发器沥青采出管的改造J.煤化工，2009,37(4):51-523 肖瑞华，煤焦油化工学（第二版） M.北京：冶金工业出版社，2009，56-57.4 甄凡瑜，改质沥青生产工艺的比较与应用J.煤化工，2010,38(1):52-54.
