[实用新型]一种调制高软化点沥青的空气氧化装置

说明书

本实用新型属于沥青氧化技术领域，具体涉及一种调制高软化点沥青的空气氧化装置；采用的技术方案为：其呈弓卧式结构，氧化装置包括一个带有夹套的反应器和多孔金属板，多孔金属板设置于反应器内部的上方，多孔金属板的下端设置有若干上导流板，反应器内设置有多个下导流板，下导流板与上导流板交替平行排布；反应器的两端分别设置有沥青沥青进料口和沥青沥青出料口，反应器靠近沥青进料口的一端设置有导热油进口和空气入口，导热油进口设置于沥青进料口的上方，空气入口设置于沥青进料口的下方，反应器靠近沥青出料口一端的底部设置有导热油出口；反应器顶部设置有尾气出口；本实用新型能够制得软化点为240‑290^oC、QI低于18%的高软化点沥青，并且其分子量分布较窄。

技术领域

本实用新型属于沥青氧化技术领域，具体涉及一种调制高软化点沥青的空气氧化装置。

背景技术

新材料是当今国家重大发展战略之一，其中沥青基炭纤维和沥青基球形活性炭又是碳材料领域发展的又一新兴产业。沥青基炭纤维，是以纺丝沥青（高软化点沥青的一种，软化点为240-290^oC）为原料，经纺丝、氧化、炭化而制得的一种军民两用新型碳材料，其在军工、汽车、风力、氢能、桥梁建筑等领域具有广阔的应用前景。沥青基球形活性炭，是高软化点沥青（软化点为240-290^oC）为原料，经成球、萃取、氧化不熔化、炭化、活化而制得，其独特的球形结构、高比表面积、高微孔孔容、高电导率及高强度等特点使其具有装填密度高、吸附选择性好、生物相容性好、可采用电解吸等优异特性，因而在军工、医药、电子、汽车、家居、污水处理、废气处理等领域具有广泛的应用。

高软化点沥青，是以乙烯渣油、煤焦油或中温煤沥青为原料，通过空气氧化而制得。由于乙烯渣油、煤焦油或中温煤沥青中存在大量的不饱和烃、不饱合芳香族化合物和少量容易燃烧的轻组分（如苯乙烯、甲烷、萘、丙烯等），其在空气氧化过程中反应速度极快，进而容易造成结焦反应，因此调制高软化点沥青的反应设备是制约该材料能否实现连续化生产的关键。其次，沥青基炭纤维和沥青基球形活性炭对高软化点沥青原料的要求也极为苛刻，不仅要求高软化点沥青原料的软化点较高（240-290^oC），而且要求其具有较低的喹啉不溶物（QI）含量（18%）和较窄的分子量分布。

虽然以乙烯渣油、煤焦油或中温煤沥青为原料，采用搅拌釜式反应器也能在一定条件下制得软化点为240-290^oC的高软化点沥青，但所制高软化点沥青的QI一般都在25%以上，并不能用作生产沥青基炭纤维或沥青基球形活性炭的原料。具体原因在于：1）在空气氧化过程中，沥青在釜式反应器内部与搅拌轴垂直方向上存在较宽的热场分布，导致所制高软化点沥青的分子量分布较宽；2）为了减小热场分布对高软化点沥青性质的影响，只能将反应温度提高至320^oC以上，这又导致所制高软化点沥青的QI含量较高；3）乙烯渣油、煤焦油或中温煤沥青与空气的氧化反应属于放热反应，不仅存在局部过热（甚至暴聚）现象，而且会造成反应釜内部平行于搅拌轴的方向也存在温度场分布。

为了解决上述釜式反应器在调制高软化点沥青时所存在的难题，有研究者提出采用三级式加热方法进行氧化，即采用导热油加热，在反应釜的上、中、下三个部位的夹套中设计成三个独立的导热油加热和循环系统。该方法通过控制不同部位的温度可以适当减小因反应热而造成的不利影响，但加热系统及导热油辅助循环系统的增加，无疑会大幅提高生产过程中的能耗。华东理工大学发明了“一种制备高软化点煤沥青的空气氧化装置(ZL201921805602.9)”。所述工卧式反应器的核心在于将釜式反应器由立式结构改为卧式结构，然后采用多套搅拌器进行搅拌。虽然该装置在一定程度上能够提高沥青在反应器内的混合效果，但并不能从根本上解决高软化点沥青的窄分子量分布和低QI的难题。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种调制高软化点沥青的空气氧化装置。