CN110686529B - 一种新型沥青降膜冷却器及其受液成膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型沥青降膜冷却器及其受液成膜方法，所述降膜冷却器中降液管的上端延伸到上管板的上方，降液管的上端设向上扩大的喇叭口；所述降液管的上方设液膜厚度调节管，液膜厚度调节管与降液管一一对应设置，液膜厚度调节管的下端伸入喇叭口中一段距离，伸入段与喇叭口之间形成环形缝隙，该环形缝隙为沥青流入降液管的通道；液膜厚度调节管的高度能够调节，其高度调节后环形缝隙的宽度随之改变。本发明通过对沥青降膜冷却器的受液成膜方式进行改进，解决了沥青降膜冷却器安装难度大和操作弹性范围窄给工艺设计和操作所带来的难题，使工艺系统更加简化，并且保证系统长久、顺畅的运转。

Description

一种新型沥青降膜冷却器及其受液成膜方法

技术领域

本发明涉及沥青生产及深加工技术领域，尤其涉及一种新型沥青降膜冷却器及其受液成膜方法。

背景技术

煤焦油加工过程中一般产生约50％～60％的中温沥青，属于焦油加工的大宗产品，改质沥青是目前中温沥青的主要下游产品，主要用于电解铝行业生产预焙阳极，制备电池棒或电极粘结剂。

国内生产的中温沥青、改质沥青产品，可以是采用液体装车的液体沥青，也可以是采用沥青固化冷却成型工艺制成的固体沥青，但不管采用哪种形式，都需要将生产出的热沥青(中温沥青或改质沥青)冷却到适宜贮存的中等温度的液体沥青或用于固化成型的低温度的液体沥青。

目前焦油蒸馏装置生产的中温沥青以及中温沥青经釜式加热法生产的改质沥青，基本上都采用沥青降膜冷却器作为冷却设备，其冷却工艺为：热沥青在去沥青贮槽或沥青成型装置前先送到降膜冷却器，在降膜冷却器与蒸汽冷凝液换热到需要的温度，然后用氮气压送到沥青贮槽或沥青成型装置的喷嘴。具体过程为：目前使用的沥青降膜冷却器，上部为降液管液-液换热器，下部设置沥青储槽，上部降液管液-液换热器的降液管通过上、部固定管板和下管板固定，热沥青经沥青分配管均匀分配到上部固定管板上，并以满流的方式进入各个降液管，在降液管内形成均匀的液膜向下流动，通过与壳程的蒸汽冷凝液换热达到所需的温度后，收集到下部的沥青储槽内；沥青储槽要保持一定的液位，然后通过氮气背压压送到沥青贮槽或沥青成型装置的喷嘴，而汽化的蒸汽冷凝液在蒸汽冷凝器通过循环冷却水冷却后，经冷凝水罐通过泵送回到降膜冷却器。

沥青降膜冷却器作为冷却设备，虽然换热的效果非常好，但在实际使用过程中暴露出一些意想不到的问题，并且难以克服；首先，对降膜冷却器的上管板安装的水平度要求非常高，稍有倾斜降液管就会产生偏流，形成不了均匀的液膜，导致换热效果非常不好；其次，焦油蒸馏装置的操作弹性为60～120％，而沥青降膜冷却器处理沥青的流量在减小至正常流量的80％左右时，换热效率急剧降低，沥青在满流至降液管时，如果流量达不到要求，在降液管内便无法形成均匀的液膜，甚至产生偏流，达不到换热的目的，也就是根本达不到设计操作弹性60％下限的要求，甚至80％都达不到；而为了达到操作弹性120％上限的要求，设计的处理量一般都偏大，致使操作弹性下限更难以满足要求。

煤焦油加工过程中产生约50％～60％的中温沥青，属于焦油加工的大宗产品，加工规模越大，沥青产量越多，改质沥青是目前沥青的主要下游产品，此外还有沥青焦、针状焦等也是中温沥青的下游产品，如果对上述产品同时加工，那么对沥青冷却设备的操作弹性要求范围越来越宽，已经不限于设计规模处理量的60～120％了，而现有结构的沥青降膜冷却器根本满足不了这种要求，只能通过多台沥青降膜冷却器的组合方式加以解决，这样做会浪费大量的占地，并导致投资成本在幅增加。

发明内容

本发明提供了一种新型沥青降膜冷却器及其受液成膜方法，对沥青降膜冷却器的受液成膜方式进行改进，液体沥青送到上管板后通过满流且强制成膜的方式进入降液管，避免由于上管板水平度不佳或流量降低导致液体沥青偏流不成膜的情况发生，解决了沥青降膜冷却器安装难度大和操作弹性范围窄给工艺设计和操作所带来的难题，使工艺系统更加简化，并且保证系统长久、顺畅的运转。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种新型沥青降膜冷却器，包括降膜冷却器，所述降膜冷却器由设置在上部的降液管液-液换热器及设置在下部的沥青储槽组成；所述降液管液-液换热器中竖直设置多个降液管，降液管的两端分别通过上管板、下管板固定；所述降液管的上端延伸到上管板的上方，降液管的上端设向上扩大的喇叭口；所述降液管的上方设液膜厚度调节管，液膜厚度调节管与降液管一一对应设置，液膜厚度调节管的下端伸入喇叭口中一段距离，伸入段与喇叭口之间形成环形缝隙，该环形缝隙为沥青流入降液管的通道；液膜厚度调节管的高度能够调节，其高度调节后环形缝隙的宽度随之改变。

所述液膜厚度调节管的上端与水平设置的固定板固定连接，降液管液-液换热器的筒体内沿周向设有多个固定支架，固定板与固定支架之间通过导向螺栓连接，固定板与固定支架的连接处留有间隙，使固定板在沥青液面波动时能够在间隙范围内随之移动，导向螺栓的两端分别通过螺母锁紧。

所述降液管液-液换热器沿水平方向分为多个区域，每个区域所对应的降液管伸出上管板的距离不同，即不同区域降液管的喇叭口上沿高度具有高差；不同区域的液膜厚度调节管的长度与对应区域降液管的喇叭口高度相配合。

所述固定板的外侧边沿与降液管液-液换热器的筒体内壁之间留有间隙。

所述液膜厚度调节管的顶端穿过固定板，并且液膜厚度调节管的上表面与固定板的上表面平齐。

一种新型沥青降膜冷却器的受液成膜方法，包括：

热沥青经沥青分配管均匀分配到上管板上，并以满流的方式通过降液管的喇叭口与液膜厚度调节管之间的环形缝隙，形成均匀的液膜进入各降液管中并沿降液管向下流动；

将降液管分成多个区域，各区域降液管对应的喇叭口上沿高度不同，沥青先通过喇叭口上沿高度较低区域的降液管流下，当该区域的沥青处理量不能满足要求时，沥青的满流液面增高，并使处于喇叭口上沿高度较高区域的降液管依次自动投入运行；

当所有区域的降液管全部投入运行之后沥青处理量仍不能满足要求时，沥青液面逐渐上移直至充满整个受液腔，固定板随沥青液面向上移动，带动液膜厚度调节管向上移动，使环形缝隙的宽度变大，直至沥青处理量满足要求；固定板向上移动时，固定板外侧间隙内的沥青流到固定板上，然后沿液膜厚度调节管流入到降液管中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)对现有沥青降膜冷却器的受液成膜方式进行改进，液体沥青分配到上管板后，通过满流且强制成膜的方式进入降液管，避免由于上管板水平度不佳导致液体沥青偏流不成膜的情况发生，解决了因现有沥青降膜冷却器安装水平度要求高使施工难度增大的问题。

2)将降液管分成多个区域，各区域降液管的喇叭口标高设置一定的高差，当低标高降液管处理量不能满足要求时，沥青满流液面增高，高标高降液管依次自动投入运行，解决了现有沥青降膜冷却器操作弹性过窄的弊病，以及需采用多个沥青降膜冷却器组合设计才能解决操作弹性的问题，简化了设计，节省了设备占地、节省了设备的开资和运行成本。

3)当所有降液管全部投入运行之后沥青处理量还不能满足要求时，沥青液面逐渐上移直至充满整个受液腔，此时固定板受压向上移动，带动液膜厚度调节管也向上移动，通过环形缝隙变宽增加成膜厚度直至达到需要的处理量，操作弹性范围显著提高。

附图说明

图1是本发明所述一种新型沥青降膜冷却器的结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图中：1.降膜冷却器 2.沥青入口管 3.降液管 4.喇叭口 5.液膜厚度调节管 6.固定支架 7.导向螺栓 8.固定板 9.上管板 10.下管板 11.沥青出口管 12.蒸汽冷凝器13.冷凝水罐 14.冷凝水泵

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：

如图1、图2所示，本发明所述一种新型沥青降膜冷却器，包括降膜冷却器1，所述降膜冷却器1由设置在上部的降液管液-液换热器及设置在下部的沥青储槽组成；所述降液管液-液换热器中竖直设置多个降液管3，降液管3的两端分别通过上管板9、下管板10固定；所述降液管3的上端延伸到上管板9的上方，降液管3的上端设向上扩大的喇叭口4；所述降液管3的上方设液膜厚度调节管5，液膜厚度调节管5与降液管3一一对应设置，液膜厚度调节管5的下端伸入喇叭口4中一段距离，伸入段与喇叭口4之间形成环形缝隙，该环形缝隙为沥青流入降液管3的通道；液膜厚度调节管5的高度能够调节，其高度调节后环形缝隙的宽度随之改变。

所述液膜厚度调节管5的上端与水平设置的固定板8固定连接，降液管液-液换热器的筒体内沿周向设有多个固定支架6，固定板8与固定支架6之间通过导向螺栓7连接，固定板8与固定支架6的连接处留有间隙，使固定板8在沥青液面波动时能够在间隙范围内随之移动，导向螺栓7的两端分别通过螺母锁紧。

所述降液管液-液换热器沿水平方向分为多个区域，每个区域所对应的降液管3伸出上管板9的距离不同，即不同区域降液管3的喇叭口4上沿高度具有高差；不同区域的液膜厚度调节管5的长度与对应区域降液管3的喇叭口4高度相配合。

所述固定板8的外侧边沿与降液管液-液换热器的筒体内壁之间留有间隙。

所述液膜厚度调节管5的顶端穿过固定板8，并且液膜厚度调节管5的上表面与固定板8的上表面平齐。

一种新型沥青降膜冷却器的受液成膜方法，包括：

热沥青经沥青分配管均匀分配到上管板9上，并以满流的方式通过降液管3的喇叭口4与液膜厚度调节管5之间的环形缝隙，形成均匀的液膜进入各降液管3中并沿降液管3向下流动；

将降液管3分成多个区域，各区域降液管3对应的喇叭口4上沿高度不同，沥青先通过喇叭口4上沿高度较低区域的降液管3流下，当该区域的沥青处理量不能满足要求时，沥青的满流液面增高，并使处于喇叭口4上沿高度较高区域的降液管3依次自动投入运行；

当所有区域的降液管3全部投入运行之后沥青处理量仍不能满足要求时，沥青液面逐渐上移直至充满整个受液腔，固定板8随沥青液面向上移动，带动液膜厚度调节管5向上移动，使环形缝隙的宽度变大，直至沥青处理量满足要求；固定板8向上移动时，固定板8外侧间隙内的沥青流到固定板8上，然后沿液膜厚度调节管5流入到降液管3中。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例】

本实施例中，一种新型沥青降膜冷却器1是在现有沥青降膜冷却器的基础上进行结构改进。

每个降液管3的上端设喇叭口4，并在喇叭口4的上方设液膜厚度调节管5，液膜厚度调节管5的下端伸入对应的喇叭口4内一段距离，并且伸入段与喇叭口4的管壁之间留有一定宽度的环形缝隙，这个环形缝隙就是液体沥青流入降液管3的通道。液体沥青通过满流方式进入降液管3时，只能通过环形缝隙进入，由于环形缝隙对流量的限制，流入降液管3的液体沥青被强制形成液膜向下流动。采用这种液膜形成方式后，与现有降膜冷却器相比，对上管板9的水平度要求不必那么高了，从而降低了施工难度。

为了提高降膜冷却器1处理原料的操作弹性，本实施例将全部降液管3分成2个区域，对应2个区域降液管3的喇叭口4标高有一个高差。当低标高区域的降液管3处理量不能满足要求时，满流液面增高，高标高区域的降液管3自动投入运行。

液膜厚度调节管5统一固定在一块水平设置并且能够沿导向螺栓7沿竖直方向微量移动的固定板8上，固定板8在不受压时，其底面与固定支架6的上表面接触，由固定支架6承担固定板8及液膜厚度调节管5的重量。当所有区域的降液管3全部投入运行之后沥青处理量还不能满足要求时，沥青液面逐渐上移直至充满整个受液腔，固定板8受压后沿导向螺栓7向上移动，带动液膜厚度调节管5也向上移动，使环形缝隙变宽，直至达到需要的处理量。

固定板8的周边与沥青降膜冷却器1的筒体内壁之间要留有一定的间隙，以便固定板8向上移动。

液膜厚度调节管5的顶端要穿过固定板8，并且上表面与固定板8的上表面保持一平，当固定板8受压向上移动时，固定板8周边缝隙向上漏出的液体沥青流到固定板8的上面，然后通过液膜厚度调节管5再流回降液管3中。

本实施例所述新型沥青降膜冷却器，可以实现现有沥青降膜冷却器的所有功能，只是通过结构改进降低了安装的难度，增加了设备的操作弹性，基于其上的沥青冷却工艺基本没有变化，其工艺过程如下：

外来的热沥青经沥青入口管2送到上管板9上，并以满流的方式进入各个降液管3，在降液管3内形成均匀的液膜向下流动，通过与壳程的蒸汽冷凝液换热，达到所需的温度后，收集到下部的沥青储槽中，沥青储槽要保持一定的液位，然后通过氮气背压(顶部通入的氮气经液膜厚度调节管5、降液管3到达下部的沥青储槽)由沥青出口管11压送到沥青贮槽或沥青成型装置，而汽化的蒸汽冷凝液在蒸汽冷凝器12通过循环冷却水冷却后，经冷凝水罐13通过冷凝水泵14送回到降膜冷却器1。

本发明所述新型沥青降膜冷却器可用于中温沥青、改质沥青或其它性质相近化工原料的冷却。

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 (5)

1.一种新型沥青降膜冷却器，包括降膜冷却器，所述降膜冷却器由设置在上部的降液管液-液换热器及设置在下部的沥青储槽组成；所述降液管液-液换热器中竖直设置多个降液管，降液管的两端分别通过上管板、下管板固定；其特征在于，所述降液管的上端延伸到上管板的上方，降液管的上端设向上扩大的喇叭口；所述降液管的上方设液膜厚度调节管，液膜厚度调节管与降液管一一对应设置，液膜厚度调节管的下端伸入喇叭口中一段距离，伸入段与喇叭口之间形成环形缝隙，该环形缝隙为沥青流入降液管的通道；液膜厚度调节管的高度能够调节，其高度调节后环形缝隙的宽度随之改变；所述降液管液-液换热器沿水平方向分为多个区域，每个区域所对应的降液管伸出上管板的距离不同，即不同区域降液管的喇叭口上沿高度具有高差；不同区域的液膜厚度调节管的长度与对应区域降液管的喇叭口高度相配合。

2.根据权利要求1所述的一种新型沥青降膜冷却器，其特征在于，所述液膜厚度调节管的上端与水平设置的固定板固定连接，降液管液-液换热器的筒体内沿周向设有多个固定支架，固定板与固定支架之间通过导向螺栓连接，固定板与固定支架的连接处留有间隙，使固定板在沥青液面波动时能够在间隙范围内随之移动，导向螺栓的两端分别通过螺母锁紧。

3.根据权利要求2所述的一种新型沥青降膜冷却器，其特征在于，所述固定板的外侧边沿与降液管液-液换热器的筒体内壁之间留有间隙。

4.根据权利要求2所述的一种新型沥青降膜冷却器，其特征在于，所述液膜厚度调节管的顶端穿过固定板，并且液膜厚度调节管的上表面与固定板的上表面平齐。

5.一种新型沥青降膜冷却器的受液成膜方法，基于权利要求1-4所述的任意一种新型沥青降膜冷却器；其特征在于，包括：

热沥青经沥青分配管均匀分配到上管板上，并以满流的方式通过降液管的喇叭口与液膜厚度调节管之间的环形缝隙，形成均匀的液膜进入各降液管中并沿降液管向下流动；

将降液管分成多个区域，各区域降液管对应的喇叭口上沿高度不同，沥青先通过喇叭口上沿高度较低区域的降液管流下，当该区域的沥青处理量不能满足要求时，沥青的满流液面增高，并使处于喇叭口上沿高度较高区域的降液管依次自动投入运行；

当所有区域的降液管全部投入运行之后沥青处理量仍不能满足要求时，沥青液面逐渐上移直至充满整个受液腔，固定板随沥青液面向上移动，带动液膜厚度调节管向上移动，使环形缝隙的宽度变大，直至沥青处理量满足要求；固定板向上移动时，固定板外侧间隙内的沥青流到固定板上，然后沿液膜厚度调节管流入到降液管中。