本發明屬于煤化工，具體涉及一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法及生產系統。
背景技術：
1、煤焦油瀝青主要是煤焦油經過脫除輕餾分(分離一蒽油、二蒽油)后，再經過高溫蒸餾，生產軟瀝青。煤瀝青具備強大的與含碳骨料結合能力，同時獲取煤瀝青的來源極為廣泛。在傳統工業領域生產中，煤瀝青常被用于制造燃料、粘合劑、浸漬劑、環氧煤涂料等多種用途，也被作為生產高附加值的碳材料如針狀焦、碳纖維和鋰電負極等高等級碳材料的原料，但煤瀝青中的硫、氮等雜原子元素對瀝青的加工過程以及下游產品的質量造成影響，瀝青中的硫、氮會殘留在下游產品針狀焦、碳纖維等高等級碳材料中，嚴重影響碳材料產品的性能。由于煤焦油進料品質原因，目前，生產出的軟質瀝青的硫含量約為0.60％，氮含量約為0.90％，難以滿足特定場合對軟質瀝青的使用要求，所以需要進一步降低軟瀝青中的硫、氮含量。
2、由于瀝青中的氮主要以吡啶和吡咯形式穩定存在于瀝青質分子內部，且含量較高。鑒于吡啶和吡咯環狀結構的熱穩定性好，瀝青中氮的脫除相對瀝青中硫的脫除會更為困難。現有技術中，申請號202310363129.8的發明專利公開了一種瀝青脫硫方法，包括：將瀝青與溶劑混合，得到混合油；加熱(150～400℃)所述混合油；加熱后的混合油進入氧化塔閃蒸，通入氣體氧化劑進行反應；反應后，溶劑和未反應的氣體氧化劑進入輕相，從塔頂逸出；瀝青進入重相，從塔底排出；瀝青進入洗槽，通入脫硫液，混合并攪拌；富硫的脫硫液由洗槽上部排出，脫硫瀝青從洗槽底部排出。氣體氧化劑包括臭氧、氧氣或空氣中的至少一種。然而，實際生產過程中，用空氣作為氣體氧化劑脫硫率低，脫硫效果不理想。
技術實現思路
1、基于此，本申請提供一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法及生產系統，以解決現有技術中，空氣作為氣體氧化劑脫硫率低，脫硫效果不理想的技術問題。
2、本申請解決上述技術問題的技術方案如下：
3、一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，包括以下步驟：
4、s10.在煤焦油瀝青中加入溶劑，加熱至第一預設溫度并混合均勻，得到混合油；
5、s20.將所述混合油加熱到140℃至220℃，在催化劑存在下，通入空氣反應，得到一次混合油；所述催化劑包括負載型鐵系金屬氧化物催化劑；
6、s30.將所述一次混合油進行萃取、蒸發，得到低硫低氮煤焦油瀝青。
7、一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，包括：
8、溶解反應釜，所述溶解反應釜的進口連接有煤焦油瀝青罐和溶劑罐，所述溶解反應釜的底部出口設置有混合油出料管；
9、氧化塔，在高度方向上，所述氧化塔內自上而下設置有噴淋層、固定床、氣體分布器，所述氧化塔的底部出口設置有一次出料管，所述混合油出料管的另一端與所述一次出料管相連，所述一次出料管還連接有循環管，所述循環管上設置有第一加熱器，所述循環管的另一端與所述噴淋層相連，所述固定床用于填裝催化劑，所述氣體分布器通過空氣進料管連接有空氣壓縮機；
10、萃取塔組，所述一次出料管的另一端與所述萃取塔組的輕液進口相連；
11、蒸發塔，所述萃取塔組的輕液出口與所述蒸發塔的進口相連，所述蒸發塔的塔底出口連接有成品采出管；所述蒸發塔的塔頂出口與所述溶劑罐的進口相連。
12、與現有技術相比，本申請至少具有以下優點：
13、本申請公開的一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，將煤焦油瀝青與溶劑混合后制得混合油，通過將混合油加熱到140℃至220℃并在負載型鐵系金屬氧化物催化劑存在下通入空氣反應，然后再萃取、蒸發，即可得到低硫低氮煤焦油瀝青。空氣和負載型鐵系金屬氧化物催化劑的共同作用促進了氧化反應的發生，使得脫硫脫氮效果得到強化。實驗證明，本申請方案制得的低硫低氮煤焦油瀝青脫硫率達61.7％，脫氮率達44.8％，脫硫脫氮效果優良，且在反應過程中使用空氣就可以實現反應過程，空氣易于獲取，可以降低生產成本。
14、本申請公開的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，包括溶解反應釜、氧化塔、萃取塔組及蒸發塔，煤焦油瀝青與溶劑在溶解反應釜中混合、加熱，得到混合油；混合油經過加熱進入氧化塔，從氧化塔上部的噴淋層向下噴出，空氣通過氣體分布器均勻分布于氧化塔內，固定床填裝有催化劑，混合油在氧化塔中發生充分的氧化反應，有效地分離煤焦油瀝青中的硫、氮。經過反應的一次混合油在萃取塔組中經過萃取，脫除了其中的硫、氮及有機物、鹽分等，萃取后的輕相，也就是煤焦油瀝青和溶劑的混合物在蒸發塔中進行蒸發后，得到了低硫低氮煤焦油瀝青成品，蒸發出的溶劑則輸送至溶劑罐，進行回收利用。采用這套系統使脫硫反應更加充分，從而提高脫硫脫氮效率，同時將溶劑回收再利用，節約原材料、降低了成本。
1.一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，步驟s10中，所述溶劑包括洗油或蒽油中的至少一種。
3.如權利要求1所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，步驟s10中，所述第一預設溫度為50℃至110℃。
4.如權利要求1所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，步驟s20中，所述混合油與所述空氣的質量比為1:（1.4至4）。
5.如權利要求1所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，步驟s20中，所述負載型鐵系金屬氧化物催化劑的基底包括硅藻土、氧化鋁中任意一種，所述鐵系金屬包括鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷和鎳中任意兩種。
6.如權利要求1所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，其特征在于，步驟s20中，所述催化劑的添加量為所述煤焦油瀝青的0.5wt%至3wt%。
7.一種基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，其特征在于，應用如權利要求1至6中任一項所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青的生產方法，包括：
8.如權利要求7所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，其特征在于，所述萃取塔組包括串聯設置的第一萃取塔和第二萃取塔，所述一次出料管的另一端與所述第一萃取塔的輕液進口相連，所述第一萃取塔的輕液出口與所述第二萃取塔的輕液進口相連，所述第二萃取塔的輕液出口與所述蒸發塔的進口相連；所述第二萃取塔設置重液進料管，所述第二萃取塔的重液出口與所述第一萃取塔的重液進口相連，所述第一萃取塔的重液出口連接有廢液管。
9.如權利要求7所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，其特征在于，所述混合油出料管上設置有第二加熱器。
10.如權利要求7所述的基于空氣氧化的低硫低氮煤焦油瀝青生產系統，其特征在于，所述蒸發塔的塔底出口設置有瀝青循環管，所述瀝青循環管上設置有第三加熱器，所述瀝青循環管的另一端與所述蒸發塔頂端的循環進口相連，所述瀝青循環管連接有所述成品采出管。