CN106017137B - 分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺及装置，高温液体沥青由沥青降膜冷却器顶部进入上段管程；与壳程内的除盐水或饱和蒸汽进行换热后完成上段冷却过程；需要生产外运液体沥青时，高温液体沥青由上段管程冷却至220～250℃后采出；需要生产固化成型沥青时，经上段冷却后的液体沥青继续完成下段冷却过程后在沥青降膜冷却器底部液体沥青储槽中待固化成型。本发明实现了在同一设备内将高温液体沥青可选择地一步冷却到适于运送或固化成型的低温液体沥青，过程中产生的热量全部转化为副产工艺用低压蒸汽输出，其工艺流程简单，操作方便灵活，达到了节能降耗和充分利用能源的目的。

Description

分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺及装置
技术领域
本发明涉及焦化行业焦油与沥青生产加工技术领域，尤其涉及一种分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺及装置。
背景技术
在煤焦油的蒸馏加工过程中，各种相对较轻的馏分如轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油馏分经切取后，重质组分最后会残留在塔底沥青中。由于沥青是一种重要的化工工业原料，如用于碳素材料，电极粘结剂等。所以，对于焦油加工企业而言，占焦油组分大部分的沥青如何增加其效益，降低投资消耗和生产过程中的能耗与维护成本往往是企业核心竞争力的体现。
目前，提高沥青附加值的加工方法主要有：1)将焦油蒸馏塔底沥青用直接或间接冷却工艺生产中温沥青；2)对液体沥青采用热聚合法或闪蒸法进行改质，再冷却生产改质沥青；3)沥青炭化成焦生产沥青焦或针状焦。限于技术能力与行业发展水平，国内应用最多的工艺仍是前两种方法即生产中温沥青和改质沥青。这两种沥青的生产都需经历由高温到低温的一个降温过程，而沥青冷却的方式主要有水冷和空冷，水冷的冷却效率明显高于空冷，所以国内大部分冷却工艺都以水冷为主。目前高温液体沥青的冷却一般采取如下步骤：第一步，用循环水在沥青汽化冷凝冷却器中降温；第二步，用蒸汽发生器冷却进行再降温，同时生产低压蒸汽，沥青冷却后温度大致在200～250℃，适于液体存储或液体运输；如需固化成型则还需要进一步降温至更低温度，才能进行水下成型。上述工艺流程在各沥青加工企业中虽有差异，但总的思路都是采取循环水移取热能的方式实现高温液体沥青的降温过程。
现有高温液体沥青降温冷却工艺的弊端主要体现在以下几点：1)冷却工艺路线冗长，涉及设备繁多，造成实际生产中维护成本高；2)工艺需要外加大量循环水或循环蒸汽，增加运营成本；3)高温液体沥青所具有的大部分热量没有得到再利用，造成了能源浪费。
发明内容
本发明提供了一种分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺及装置，实现在同一设备内将高温液体沥青可选择地一步冷却到适于运送或固化成型的低温液体沥青，过程中产生的热量全部转化为副产工艺用低压蒸汽输出，其工艺流程简单，操作方便灵活，达到了节能降耗和充分利用能源的目的。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺，高温液体沥青在沥青降膜冷却器上、下两段分段冷却，沥青降膜冷却器中部设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽；具体冷却过程包括如下步骤：
1)生产线来的高温液体沥青由沥青降膜冷却器顶部进入塔内，经塔顶分配板均匀分布后自动流入上段管程；管内液体沥青在塔顶外供氮气保压状态下，沿着上段管程内壁往下流，与壳程内的除盐水或饱和蒸汽进行换热后完成上段冷却过程；
2)需要生产外运液体沥青时，高温液体沥青由上段管程冷却至220～250℃，在沥青降膜冷却器中部采出即可；
3)需要生产固化成型沥青时，经上段管程冷却后的液体沥青仍需进行深度冷却；此时将沥青降膜冷却器中部液体沥青采出口关闭，液体沥青在沥青降膜冷却器塔内中部分配板经再次均匀分布后流入下段管程，并沿着内壁继续往下流，完成下段冷却过程后的液体沥青在沥青降膜冷却器底部液体沥青储槽中待固化成型。
以除盐水作为换热介质时，除盐水液位维持在沥青降膜冷却器的上段或下段；外来除盐水为常温，采用除盐水预热器预热，热源采用沥青降膜冷却器副产的蒸汽；除盐水预热器壳程运行除盐水，通过设置旁路调节控制进入沥青降膜冷却器的除盐水的温度为80～120℃；除盐水预热器管程为沥青降膜冷却器副产的饱和蒸汽，饱和蒸汽冷凝后部分返回沥青降膜冷却器内，其余低压蒸汽输出。
用于实现分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺的装置，包括沥青降膜冷却器和除盐水预热器，所述沥青降膜冷却器塔内分上、下两段冷却系统，两段管程和壳程独立控制，塔内顶部和中部分别设分配板；沥青降膜冷却器顶部分配板上方设高温液体沥青入口，上、下两段管程分界处设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽；除盐水预热器设置高度与沥青降膜冷却器中上部平齐；沥青降膜冷却器上部的蒸汽出口连通除盐水预热器的管程入口，除盐水预热器的管程出口连通沥青降膜冷却器壳程的返回蒸汽入口，除盐水预热器顶部还设有低压蒸汽出口；除盐水输送管道经除盐水预热器壳程后连通沥青降膜冷却器壳程的除盐水入口；沥青降膜冷却器顶部一侧设氮气入口，另一侧设管程安全阀；沥青降膜冷却器上部壳程还设有壳程安全阀。
所述除盐水预热器前的除盐水输送管道上设除盐水输送泵，除盐水输送泵后、除盐水预热器前的除盐水输送管道与沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道之间设旁路管道，旁路管道上设除盐水温度调节阀；沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道上设除盐水流量调节阀。
所述沥青降膜冷却器中的上段和下段除盐水冷却系统分别设测液位装置，测液位装置的控制端连接沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上的除盐水流量调节阀；沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上设测温装置，测温装置的控制端连接旁路管道上的除盐水温度调节阀。
所述高温液体沥青入口前的高温液体沥青输送管道上设测温装置、流量测量装置和高温液体沥青进料调节阀，流量测量装置的控制端连接高温液体沥青进料调节阀。
所述氮气入口前的氮气输送管道上设氮气阀后稳压自力式调节阀。
所述低压蒸汽出口后的低压蒸汽输送管道上设蒸汽阀前稳压自力式调节阀。
所述液体沥青采出口后的沥青输送管道上设测温装置，该测温装置的控制端连接沥青降膜冷却器上段除盐水冷却系统的测液位装置；液体沥青储槽上设测温装置，该测温装置的控制端连接沥青降膜冷却器下段除盐水冷却系统的测液位装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用一步法直接冷却高温液体沥青至目标温度，且可根据实际需求对工艺进行调节生产出两种不同温度规格的液体沥青；
2)通过本发明所述工艺可将高温液体沥青所具有的热能最大限度地回收，转化为副产工艺用低压蒸汽，避免了以往工艺中循环水的热量消耗，对于企业的节能增效具有较强的现实意义；
3)本发明所述工艺流程简单，相比以往同类工艺具有所用设备少，操作灵活方便的特点。
附图说明
图1是本发明所述分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置的结构示意图。
图中：1.沥青降膜冷却器上段 2.沥青降膜冷却器下段 3.液体沥青储槽 4.除盐水预热器 5.除盐水输送泵 6.氮气阀后稳压自力式调节阀 7.高温液体沥青进料调节阀8.除盐水温度调节阀 9.除盐水流量调节阀 10.蒸汽阀前稳压自力式调节阀 11.壳程安全阀 12.管程安全阀 13.测液位装置 14/16/17/18.测温装置 15.流量测量装置
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺，高温液体沥青在沥青降膜冷却器上、下两段1、2分段冷却，沥青降膜冷却器中部设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽3；具体冷却过程包括如下步骤：
1)生产线来的高温液体沥青由沥青降膜冷却器顶部进入塔内，经塔顶分配板均匀分布后自动流入上段管程；管内液体沥青在塔顶外供氮气保压状态下，沿着上段管程内壁往下流，与壳程内的除盐水或饱和蒸汽进行换热后完成上段冷却过程；
2)需要生产外运液体沥青时，高温液体沥青由上段管程冷却至220～250℃，在沥青降膜冷却器中部采出即可；
3)需要生产固化成型沥青时，经上段管程冷却后的液体沥青仍需进行深度冷却；此时将沥青降膜冷却器中部液体沥青采出口关闭，液体沥青在沥青降膜冷却器塔内中部分配板经再次均匀分布后流入下段管程，并沿着内壁继续往下流，完成下段冷却过程后的液体沥青在沥青降膜冷却器底部液体沥青储槽3中待固化成型。
以除盐水作为换热介质时，除盐水液位维持在沥青降膜冷却器的上段1或下段2；外来除盐水为常温，采用除盐水预热器4预热，热源采用沥青降膜冷却器副产的蒸汽；除盐水预热器4壳程运行除盐水，通过设置旁路调节控制进入沥青降膜冷却器的除盐水的温度为80～120℃；除盐水预热器4管程为沥青降膜冷却器副产的饱和蒸汽，饱和蒸汽冷凝后部分返回沥青降膜冷却器内，其余低压蒸汽输出。
用于实现分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺的装置，包括沥青降膜冷却器和除盐水预热器4，所述沥青降膜冷却器塔内分上、下两段1、2冷却系统，两段管程和壳程独立控制，塔内顶部和中部分别设分配板；沥青降膜冷却器顶部分配板上方设高温液体沥青入口，上、下两段管程分界处设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽3；除盐水预热器4设置高度与沥青降膜冷却器中上部平齐；沥青降膜冷却器上部的蒸汽出口连通除盐水预热器4的管程入口，除盐水预热器4的管程出口连通沥青降膜冷却器壳程的返回蒸汽入口，除盐水预热器4顶部还设有低压蒸汽出口；除盐水输送管道经除盐水预热器4壳程后连通沥青降膜冷却器壳程的除盐水入口；沥青降膜冷却器顶部一侧设氮气入口，另一侧设管程安全阀12；沥青降膜冷却器上部壳程还设有壳程安全阀11。
所述除盐水预热器4前的除盐水输送管道上设除盐水输送泵5，除盐水输送泵5后、除盐水预热器4前的除盐水输送管道与沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道之间设旁路管道，旁路管道上设除盐水温度调节阀8；沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道上设除盐水流量调节阀9。
所述沥青降膜冷却器中的上段1和下段2除盐水冷却系统分别设测液位装置13，测液位装置13的控制端连接沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上的除盐水流量调节阀9；沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上设测温装置14，测温装置14的控制端连接旁路管道上的除盐水温度调节阀8。
所述高温液体沥青入口前的高温液体沥青输送管道上设测温装置16、流量测量装置15和高温液体沥青进料调节阀7，流量测量装置15的控制端连接高温液体沥青进料调节阀7。
所述氮气入口前的氮气输送管道上设氮气阀后稳压自力式调节阀6。
所述低压蒸汽出口后的低压蒸汽输送管道上设蒸汽阀前稳压自力式调节阀10。
所述液体沥青采出口后的沥青输送管道上设测温装置17，测温装置17的控制端连接沥青降膜冷却器上段1除盐水冷却系统的测液位装置13；液体沥青储槽3上设测温装置18，测温装置18的控制端连接沥青降膜冷却器下段2除盐水冷却系统的测液位装置13。
由于直接外运的液体沥青与固化成型的液体沥青的温度有很大差异，传统工艺对两种温度规格的沥青采用的冷却流程和冷却方式也有所不同。本发明采用同一设备实现两种温度规格的沥青，外运的液体沥青仅在沥青降膜冷却器的上段1换热冷却，通过调节沥青降膜冷却器上段1除盐水液位高低来控制液体沥青的冷却温度在220～250℃。用于固化成型的液体沥青必须冷却至更低温度，仅使用沥青降膜冷却器上段1面积进行换热液体沥青达不到目标温度，此时采用沥青降膜冷却器上、下两段1、2同时冷却的方式，当沥青用于液体状态存储或装车时仅用沥青降膜冷却器上段1冷却，当沥青用于固化成型时开启沥青降膜冷却器上、下段1、2全冷却模式。
沥青降膜冷却器管程运行高温液体沥青，壳程运行除盐水或饱和蒸汽，顶部设置氮气压力装置用于挤压液体沥青沿着管程内壁往下流。同时，顶部设置正压安全阀保护管程，壳程设置正压安全阀保护壳程，以免操作异常导致超压。
工艺冷却介质采用外来除盐水，除盐水预热器4设置在与沥青降膜冷却器上段1(接近标高)的高度。除盐水先在除盐水预热器4中与沥青降膜冷却器来的饱和蒸汽换热，调节至适宜的温度后进入降膜冷却器内。通过沥青降膜冷却器相关输送管道上的多个沥青测温装置和阀门控制各部温度，通过控制进入降膜冷却器内的除盐水量调节沥青降膜冷却器壳程内除盐水的液位高度，从而保证出口液体沥青温度和出口饱和蒸汽温度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺，其特征在于，高温液体沥青在沥青降膜冷却器上、下两段分段冷却，沥青降膜冷却器中部设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽；具体冷却过程包括如下步骤：
1)生产线来的高温液体沥青由沥青降膜冷却器顶部进入塔内，经塔顶分配板均匀分布后自动流入上段管程；管内液体沥青在塔顶外供氮气保压状态下，沿着上段管程内壁往下流，与壳程内的除盐水或饱和蒸汽进行换热后完成上段冷却过程；
2)需要生产外运液体沥青时，高温液体沥青由上段管程冷却至220～250℃，在沥青降膜冷却器中部采出即可；
3)需要生产固化成型沥青时，经上段管程冷却后的液体沥青仍需进行深度冷却；此时将沥青降膜冷却器中部液体沥青采出口关闭，液体沥青在沥青降膜冷却器塔内中部分配板经再次均匀分布后流入下段管程，并沿着内壁继续往下流，完成下段冷却过程后的液体沥青在沥青降膜冷却器底部液体沥青储槽中待固化成型。
2.根据权利要求1所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺，其特征在于，以除盐水作为换热介质时，除盐水液位维持在沥青降膜冷却器的上段或下段；外来除盐水为常温，采用除盐水预热器预热，热源采用沥青降膜冷却器副产的蒸汽；除盐水预热器壳程运行除盐水，通过设置旁路调节控制进入沥青降膜冷却器的除盐水的温度为80～120℃；除盐水预热器管程为沥青降膜冷却器副产的饱和蒸汽，饱和蒸汽冷凝后部分返回沥青降膜冷却器内，其余低压蒸汽输出。
3.用于实现权利要求1所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却工艺的装置，其特征在于，包括沥青降膜冷却器和除盐水预热器，所述沥青降膜冷却器塔内分上、下两段冷却系统，两段管程和壳程独立控制，塔内顶部和中部分别设分配板；沥青降膜冷却器顶部分配板上方设高温液体沥青入口，上、下两段管程分界处设液体沥青采出口，底部设液体沥青储槽；除盐水预热器设置高度与沥青降膜冷却器中上部平齐；沥青降膜冷却器上部的蒸汽出口连通除盐水预热器的管程入口，除盐水预热器的管程出口连通沥青降膜冷却器壳程的返回蒸汽入口，除盐水预热器顶部还设有低压蒸汽出口；除盐水输送管道经除盐水预热器壳程后连通沥青降膜冷却器壳程的除盐水入口；沥青降膜冷却器顶部一侧设氮气入口，另一侧设管程安全阀；沥青降膜冷却器上部壳程还设有壳程安全阀。
4.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述除盐水预热器前的除盐水输送管道上设除盐水输送泵，除盐水输送泵后、除盐水预热器前的除盐水输送管道与沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道之间设旁路管道，旁路管道上设除盐水温度调节阀；沥青降膜冷却器前的除盐水输送管道上设除盐水流量调节阀。
5.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述沥青降膜冷却器中的上段和下段除盐水冷却系统分别设测液位装置，测液位装置的控制端连接沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上的除盐水流量调节阀；沥青降膜冷却器前除盐水输送管道上设测温装置，测温装置的控制端连接旁路管道上的除盐水温度调节阀。
6.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述高温液体沥青入口前的高温液体沥青输送管道上设测温装置、流量测量装置和高温液体沥青进料调节阀，流量测量装置的控制端连接高温液体沥青进料调节阀。
7.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述氮气入口前的氮气输送管道上设氮气阀后稳压自力式调节阀。
8.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述低压蒸汽出口后的低压蒸汽输送管道上设蒸汽阀前稳压自力式调节阀。
9.根据权利要求3所述的分段式副产蒸汽型沥青降膜冷却装置，其特征在于，所述液体沥青采出口后的沥青输送管道上设测温装置，该测温装置的控制端连接沥青降膜冷却器上段除盐水冷却系统的测液位装置；液体沥青储槽上设测温装置，该测温装置的控制端连接沥青降膜冷却器下段除盐水冷却系统的测液位装置。
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