氧化沥青的生产及尾气处理工艺设计研究

作     者：刘亚琪 

作者单位：中国石油大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：刘蓓;严文强

授予年度：2017年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：氧化沥青 道路沥青 尾气 工艺设计 工艺计算 

摘      要：随着西南地区交通建设规模和投资力度的增大,道路沥青需求量居高不下。本论文依托云南石化减压渣油,增设一套50×10 t/a道路石油沥青生产装置,以减少作为延迟焦化装置原料的减压渣油进料,避免大量价格低廉、利用困难的石油焦的产生,并生产满足要求的道路沥青,具有显著的社会效益和经济效益。考虑到生产过程中有害尾气的生成,需加设相应的尾气处理流程。本论文在实验分析和工程设计的基础上,从目标产品确定、原油生产沥青产品可行性、沥青生产方法选择及尾气处理技术对比方面,进行了深入研究分析;并对原料加热炉、沥青氧化塔、焚烧炉进行工艺计算;利用HYSYS模拟软件进行了吸收塔对尾气各组分吸收效果的研究分析。依据道路沥青生产标准,对西南地区气候特征进行分析研究,确定目标产品为70号或90号沥青;对云南石化原油性质进行实验分析,得出沙中和科威特原油可以生产沥青,而沙轻原油生产沥青则有一定难度,进一步进行了三种原油按比例混合生产沥青的可行性研究,分析得出混合原油可以生产沥青;对溶剂脱沥青法、氧化法两种实验方法得到相应的沥青产品性能指标进行研究分析,得出氧化法可以生产出满足要求的70号和90号沥青。设计氧化沥青生产工艺流程为减压渣油经加热炉加热到230℃后送入沥青氧化塔,与空气逆向接触进行反应;对原料加热炉和氧化塔进行工艺计算得到:加热炉热负荷设计值为5 MW,燃料油用量703 kg/h,排出的烟气流量1.72×10 kg/h,氧化塔的塔高21 m,空气流量1400 kg/h,喷淋注水量170 kg/h,空气分配管数为78个。通过氧化工艺生产道路沥青试验研究分析了氧化温度、氧化时间、氧化风量等对氧化沥青性能指标的影响;通过对喷淋—焚烧法、喷淋—催化氧化法、喷淋—光氧化法三种氧化沥青尾气处理方法的理论分析研究,得到喷淋—焚烧法最佳;通过HYSYS流程模拟尾气的吸收过程,分析研究了在不同吸收剂流量、塔板数、吸收剂入塔温度下各烃类气体的吸收效果情况,并得出三个变量因素的最优值;由工艺计算得焚烧炉的炉膛体积为7.25 m,烟气排放量1.13×10kg/h。