徐 芹

（包頭鋼鐵職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古 包頭 014010）

某焦化廠新焦油系統(tǒng)于2012年建成投產(chǎn)，該新焦油加工系統(tǒng)設(shè)計能力為15萬t/a，設(shè)計年生產(chǎn)時間330 d，日加工量450 t，主要生產(chǎn)輕油、蒽油、洗油、工業(yè)萘、改質(zhì)瀝青等產(chǎn)品，其中改質(zhì)瀝青是焦油產(chǎn)品中占比最大的產(chǎn)品，按照瀝青產(chǎn)品占總焦油產(chǎn)品的50%～55%計算，每天生產(chǎn)改質(zhì)瀝青250 t左右，年生產(chǎn)量8萬t左右。近幾年固體改質(zhì)瀝青使用量萎縮，而液體改質(zhì)瀝青用量不斷加大[1]，該焦化廠及時調(diào)整了生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，開始生產(chǎn)液體改質(zhì)瀝青。但是由于該產(chǎn)品不能夠長期儲存，必須當天生產(chǎn)、當天發(fā)貨，因此必須保證其生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，才能確保其質(zhì)量合格。

在新焦油系統(tǒng)投產(chǎn)初期，焦油改質(zhì)瀝青質(zhì)量相對穩(wěn)定，除開停工產(chǎn)生一部分中溫瀝青外，生產(chǎn)過程中的瀝青能達到國標二級品以上要求，但近幾年隨著焦油原料的不斷變化，改質(zhì)瀝青的質(zhì)量和產(chǎn)量也發(fā)生了變化[2]，當前存在的主要問題是瀝青質(zhì)量波動性很大，主要體現(xiàn)在改質(zhì)瀝青軟化點和甲苯不溶物含量上[3]。由于產(chǎn)出的不合格產(chǎn)品不能重新加工，無法銷售或只能低價銷售，不僅造成工序上的浪費，還造成焦化廠效益的損失。

1 影響改質(zhì)瀝青質(zhì)量的主要因素

1.1 原料焦油的組成

原料焦油中甲苯不溶物含量波動較大，且總體偏低，是導(dǎo)致改質(zhì)瀝青質(zhì)量不合格的直接原因[4]。根據(jù)國標要求[5]，焦油甲苯不溶物質(zhì)量分數(shù)為3%～7%，而目前焦化廠焦油甲苯不溶物的平均質(zhì)量分數(shù)為2.5%～3.0%，低于下限，中溫瀝青的甲苯不溶物含量相對偏低，為13%～15%，因而導(dǎo)致后續(xù)改質(zhì)瀝青中的甲苯不溶物含量很難提高，低于一級改質(zhì)瀝青甲苯不溶物質(zhì)量分數(shù)在 28%～34%的要求[6]。

1.2 生產(chǎn)加工量和原料組成的變化

新焦油系統(tǒng)最初設(shè)計焦油加工量450 t/d，但實際平均加工量在480 t/d以上。加工量的增加，提高了整個系統(tǒng)的生產(chǎn)負荷，瀝青加工量從240 t/d左右增加到了255 t/d左右，但瀝青反應(yīng)釜的數(shù)量并沒有增加，導(dǎo)致瀝青在反應(yīng)釜內(nèi)的停留時間相對減少，反應(yīng)聚合時間隨之縮短，而瀝青的熱聚合程度不夠是影響瀝青軟化點和甲苯不溶物含量的重要因素。

2012年以后，隨著焦化廠舊區(qū)1#～6#焦爐陸續(xù)停產(chǎn)、新區(qū)1#～4#焦爐陸續(xù)投產(chǎn)，焦化廠新舊焦油比例不斷變化，加之這兩種焦油組成差異大，焦油均和難度大，通過離心機加工送入無水焦油槽，有時會出現(xiàn)分層，給焦油生產(chǎn)調(diào)節(jié)帶來了很大的壓力。另外，焦油組成變化就會使控制點溫度波動，改變蒸餾系統(tǒng)及改質(zhì)瀝青系統(tǒng)的加熱溫度[4]，會造成短時間質(zhì)量波動，改質(zhì)瀝青一度出現(xiàn)了軟化點偏低而甲苯不溶物含量偏高或軟化點偏高而甲苯不溶物含量偏低的不正常現(xiàn)象。

1.3 工藝參數(shù)

一次汽化溫度是焦油氣液混合物在進入二次蒸發(fā)器閃蒸后，液體（中溫瀝青）和油氣達到平衡狀態(tài)時的溫度。對于不同組成的焦油，最適宜的一次汽化溫度也不同。一次汽化溫度規(guī)定在370℃～380℃，即可滿足生產(chǎn)要求[7]。但在生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)一次汽化溫度已經(jīng)超過了380℃，中溫瀝青軟化點也在90℃以上，但在改質(zhì)瀝青工序仍有瀝青軟化點和甲苯不溶物含量無法達到質(zhì)量要求的情況。

同樣，在改質(zhì)瀝青生產(chǎn)過程中，按照焦油加工系統(tǒng)開工初期制定的工藝參數(shù)和生產(chǎn)路線操作，反應(yīng)釜溫度已經(jīng)達到了工藝要求，但生產(chǎn)出來的改質(zhì)瀝青軟化點和甲苯不溶物含量仍然存在波動，這說明現(xiàn)有工藝參數(shù)與原料組成不匹配，影響了瀝青質(zhì)量。

1.4 中溫瀝青進釜量的波動

從二段蒸發(fā)器底部出來的中溫瀝青量主要由二次蒸發(fā)器底部液位計自動控制，由于該液位計在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)存在一定的波動，使進入改質(zhì)瀝青工段的中溫瀝青量也存在著一定的波動，從而改變了瀝青反應(yīng)釜中的熱量平衡，在一定程度上影響了瀝青軟化點和甲苯不溶物含量[8]。

1.5 瀝青煙氣冷凝液的影響

在瀝青生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量瀝青煙氣，這些煙氣通過煙氣洗凈塔吸收，吸收過程中，部分煙氣會遇冷而冷凝，返回到中間槽或瀝青高置槽中。另外，瀝青反應(yīng)釜煙氣管冷凝液回流進到反應(yīng)釜內(nèi)，也會使產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)波動。

1.6 其他因素

1.6.1 反應(yīng)釜排渣頻繁的影響

改質(zhì)瀝青生產(chǎn)中后期，反應(yīng)釜底出現(xiàn)結(jié)渣，管道經(jīng)常出現(xiàn)堵塞，需要進行倒釜生產(chǎn)。每次倒釜操作都會產(chǎn)生一部分不合格瀝青，另外當反應(yīng)釜內(nèi)出現(xiàn)結(jié)渣時，不僅會影響瀝青在反應(yīng)釜加熱裝置內(nèi)的正常流動，也會在反應(yīng)釜壁形成一層隔熱層，影響瀝青反應(yīng)釜的加熱效果，使瀝青質(zhì)量受到影響。

1.6.2 煤氣壓力波動大的影響。

反應(yīng)釜瀝青溫度隨煤氣量的調(diào)節(jié)變化迅速，當煤氣壓力波動時，會在較長一段時間內(nèi)影響瀝青質(zhì)量。

1.6.3 特殊天氣的影響

雨天、大風天氣都會影響焦油蒸餾管式爐、改質(zhì)瀝青反應(yīng)釜加熱爐、瀝青高置槽等的控制溫度，出現(xiàn)短時間的改質(zhì)瀝青質(zhì)量波動，而從化、檢驗的數(shù)據(jù)變化到調(diào)整控制溫度需要10 h以上。

2 控制改質(zhì)瀝青質(zhì)量的主要措施

2.1 強化焦化廠新舊區(qū)焦油均和

從接收原料入手，加強原料焦油的均和，盡可能使新舊區(qū)來油進一個原料槽，經(jīng)加溫、靜置，初步均和焦油。經(jīng)離心機脫水脫渣后打入焦油大槽中，離心機工作應(yīng)在3個原料槽均勻進行，防止焦油渣在某個原料槽積存過多，通過離心機的加工再次將焦油均和，以達到利于蒸餾生產(chǎn)的工況，得到適用于生產(chǎn)改質(zhì)瀝青的原料[9]。

2.2 優(yōu)化調(diào)整工藝參數(shù)和工藝路線

初期，焦化廠新區(qū)焦油甲苯不溶物含量很高，但其所占比例僅1/3左右，混質(zhì)后甲苯不溶物質(zhì)量分數(shù)在6%以上，此時焦化廠在改質(zhì)瀝青生產(chǎn)過程中使用3釜加工，適當控制中溫瀝青的軟化點，提高前2個反應(yīng)釜底部溫度，恒定第3個反應(yīng)釜底部溫度；后期，新區(qū)焦油甲苯不溶物質(zhì)量分數(shù)降低到5%左右，而焦油量不斷增加，新舊焦油配比近3∶2，焦油甲苯不溶物質(zhì)量分數(shù)平均值在2.8%左右，此時在改質(zhì)瀝青生產(chǎn)過程中使用4釜加工，前3個反應(yīng)釜逐步升溫，4號反應(yīng)釜高溫下保溫，以增加瀝青反應(yīng)時間和反應(yīng)溫度，完成瀝青的改質(zhì)聚合，盡可能提高甲苯不溶物含量，實現(xiàn)均衡改質(zhì)瀝青質(zhì)量[10]。

將管式爐二段出口溫度由400℃±10℃調(diào)整為400℃以上，以提高中溫瀝青軟化點，并對蒸餾工段二次蒸發(fā)器液位及瀝青調(diào)節(jié)閥進行操作參數(shù)優(yōu)化，提高二段蒸發(fā)器液位，平穩(wěn)動作調(diào)節(jié)閥，使瀝青反應(yīng)釜進料量均勻。

2.3 對中溫瀝青管道進行保溫

對中溫瀝青管道增加保溫措施，減少過程熱量損失，從而改善改質(zhì)瀝青反應(yīng)釜的操作條件，為改質(zhì)瀝青順利生產(chǎn)、減少質(zhì)量波動創(chuàng)造良好條件。

2.4 改造煙氣管

對反應(yīng)釜至閃蒸油冷卻器（改質(zhì)瀝青中間槽）及瀝青高置槽的煙氣管進行改造，使煙氣冷凝液不能回流或減少回流到反應(yīng)釜（槽）和高置槽內(nèi)，降低對改質(zhì)瀝青質(zhì)量的影響。

2.5 及時倒換反應(yīng)釜

由于反應(yīng)釜溫度提高，瀝青結(jié)渣頻率比原來增加了近2倍，特別是后期，不僅影響瀝青質(zhì)量，結(jié)渣堵塞管道容易出現(xiàn)局部結(jié)焦，引發(fā)安全事故。為避免上述問題發(fā)生，倒釜時間從原來的50 d左右縮短為30 d左右，并及時更換釜底和門型管處管道。

2.6 應(yīng)對外來因素影響

（1）如遇風天雨天，控制好煙道翻板開度，減少煙道吸力；穩(wěn)定管式爐、加熱爐加熱制度，從而穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量[11]。

（2）針對煤氣壓力波動較大情況，及時發(fā)現(xiàn)其變化，根據(jù)反應(yīng)釜瀝青溫度變化調(diào)節(jié)煤氣量，盡量保證瀝青升降溫度平穩(wěn)。

（3）嚴格規(guī)范取送樣、做樣制度，按時間取樣、送樣，按時限及時出樣，杜絕假樣、偽樣。如果出現(xiàn)改質(zhì)瀝青質(zhì)量波動，應(yīng)及時追加送樣，驗證質(zhì)量波動是否在有效控制范圍之內(nèi)。

3 取得效果與建議

3.1 取得效果

通過以上措施，改質(zhì)瀝青質(zhì)量能保證國標二級品要求，瀝青合格率比以前提升了近2%，實現(xiàn)廢瀝青零產(chǎn)率。液體改質(zhì)瀝青的銷售量由原來的75%左右提高到了80%以上。

3.2 建議

（1）外購一部分甲苯不溶物高的焦油，優(yōu)化焦油配比，改善瀝青質(zhì)量。

（2）可考慮將焦油渣作為黏結(jié)劑粉碎后配型煤。

（3）對一段焦油泵、二段焦油泵進行合理改造，并考慮焦油渣磨損、高溫打料量的匹配性。

（4）建議增加瀝青回流系統(tǒng)，以縮短放料時間，同時還可以起到調(diào)節(jié)溫度的作用。