CN113797572A - 一种石油焦生产过程中的分馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油分馏技术领域，具体是一种石油焦生产过程中的分馏装置，包括精馏塔一和精馏塔二，所述精馏塔二的顶部安装有重组分管二和轻组分管二，所述重组分管二和轻组分管二的一端均套接有螺旋导热管，所述精馏塔一的顶部安装有重组分管一，所述重组分管一的一端连接有换热机构一，所述混匀箱的一侧设置有辅助机构，本发明能够实现对混匀箱中流体的充分搅拌和晃动，使得管路中的流体温度混匀，避免管路外层温度过高导致的换热管二与螺旋导热管之间的温度差较小，得到混匀后的流体整体温度混合均匀，扩大了换热管二与螺旋导热管之间的温度差，进而提升二次换热的效率，实现对精馏塔二中热量的充分吸收。

Description

一种石油焦生产过程中的分馏装置

技术领域

本发明涉及石油分馏技术领域，具体是一种石油焦生产过程中的分馏装置。

背景技术

石油焦是石油的减压渣油，经焦化的装置，在500～550°C下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭，其外观为黑色或暗灰色的蜂窝状结构，焦块内气孔多呈椭圆形，且互相贯通，一般认为它是无定形炭体，或是一种高度芳构化的高分子碳化物中，含有微小石墨结晶的针状或粒状构造的炭体物，碳氢比很高，石油焦在生产时需要使用到分馏设备，然而现有的分馏设备功能单一，不便于对热能量收集并循环使用，存在大量的资源浪费现象，增加了生产成本。

针对上述问题公开号为CN212532870U的中国实用新型专利公开了一种石油焦生产过程中的分馏装置，该装置通过设置的换热座实现对管路中热量的收集利用，减少了资源浪费，但是在实际应用中却发现存在如下问题：换热时，两种介质间的温度差越大换热效果越好，虽然管道中的流体在流动，但是在初步换热后管道的流体仍然存在外围温度受热快，温度高，而靠近管道中心位置的流体温度较低，温度分布不均，导致此时换热介质间的温度差较小，换热效果变差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石油焦生产过程中的分馏装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种石油焦生产过程中的分馏装置，包括精馏塔一和精馏塔二，所述精馏塔二的顶部安装有重组分管二和轻组分管二，所述重组分管二和轻组分管二的一端均套接有螺旋导热管，所述精馏塔一的顶部安装有重组分管一，所述重组分管一的一端连接有换热机构一，所述换热机构一包括换热箱一，所述换热箱一的内壁设置有换热管一，两根所述螺旋导热管螺旋盘绕在换热管一的外壁，所述换热管一的一端套接有连接管，所述连接管的一端设置有换热机构二，所述换热机构二包括换热箱二，所述换热箱一与换热箱二之间设置有混匀箱，所述混匀箱的一侧设置有辅助机构。

优选的，所述换热箱一的分为内外两层，且换热箱一的内层为换热保温层，所述换热箱一的外层为换热隔热层，所述换热箱二的内壁设置有换热管二，所述换热管二的一端设置有加热箱，位于所述换热箱一和换热箱二内壁的螺旋导热管的一侧外壁分别与换热管一和换热管二的外壁紧密接触，所述螺旋导热管的一侧外壁设置为弧面，且螺旋导热管的弧面外壁设置有凸起。

优选的，所述螺旋导热管和凸起的材质为铝铜合金。

优选的，所述混匀箱的内壁转动连接有扰动板，所述混匀箱的外壁固定有套块，所述套块的一侧外壁固定有横轴，所述横轴的一端转动连接于精馏塔一的一侧外壁，所述横轴的外壁固定有固定块，所述横轴的外壁套接有扭簧，所述扭簧的两端分别固定于固定块的一侧外壁和精馏塔一的一侧外壁，所述混匀箱的顶部和底部均安装有软管，位于混匀箱顶部的软管顶端与换热管一的一端连接，位于混匀箱底部的的软管的底端与换热管二的一端连接。

优选的，所述加热箱分为内外两层，内外两层的加热箱分别为蒸汽壳和蒸汽保温层，所述蒸汽壳的内壁设置为蒸汽容腔，所述蒸汽壳的外壁套接有钢管，且钢管一端穿过蒸汽保温层与蒸汽容腔接通，所述钢管的另一端套接有蒸汽中转箱，所述蒸汽中转箱的底部套接有蒸汽进管。

优选的，所述蒸汽壳的内壁套接有多个喷头，所述加热箱的内壁设置有加热管，所述加热管的一端与换热管二套接，且加热管的另一端套接有进料管二。

优选的，所述加热管的中段弯折处外壁套接有导流板，所述加热箱的底部套接有排水管，所述排水管的外壁通过螺栓固定有电磁阀。

优选的，所述蒸汽中转箱的顶部开设有轴承孔，轴承孔的内壁通过轴承连接有竖轴，所述竖轴的底端固定有驱动扇叶，且竖轴的顶端固定有棘轮，所述棘轮的一侧固定有拨块，所述横轴的圆周一侧固定有档杆。

优选的，所述精馏塔一的一侧外壁安装有进料管一，且精馏塔一的顶部外壁安装有轻组分管一。

优选的，所述轻组分管一、重组分管一、重组分管二、轻组分管二、进料管二和连接管的管道外层、中层和内层均设置为管路保温层、真空管和导热管路，所述换热管一和换热管二均为单层设计，且换热管一和换热管二的材质为铝铜合金。

本发明通过改进在此提供一种石油焦生产过程中的分馏装置，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

其一：本发明在流体流入混匀箱中时带动扰动板转动，实现对流体的搅拌，且搅拌发生时，由于混匀箱的上下两端连接为软管，此时扰动板对流体的搅拌带动混匀箱产生震动，共同作用实现对混匀箱中流体的充分搅拌和晃动，使得管路中的流体温度混匀，避免管路外层温度过高，导致换热管二与螺旋导热管之间的温度差较小，得到混匀后的流体整体温度混合均匀，扩大了换热管二与螺旋导热管之间的温度差，进而提升二次换热的效率，实现对精馏塔二中热量的充分吸收；

其二：本发明在重组分管二和轻组分管二的一端均连接有螺旋导热管，螺旋导热管盘绕在换热管一的外壁，且螺旋导热管的一侧外壁与换热管一充分接触，使得从精馏塔二中流出的轻组分和重组分的热量均能够高效的传导至换热管一内壁中的流体中，设置的凸起能够增加螺旋导热管的散热面积，使得螺旋导热管的热量能够快速传导至换热箱一的内壁环境中，且换热箱一的保温效果好，螺旋导热管为铝铜合金材质，综合设置的上述结构能够使得换热管一中的流体问题快速升高，实现充分的换热，实现对重组分管一中流体的快速预热，节省后续加热箱所需的热能，且能够提升加热速度；

其三：本发明通过蒸汽进管和钢管箱蒸汽壳的内壁供入高温高压的蒸汽，蒸汽从喷头喷至加热管的外壁，实现对加热管内壁的重组分加热，喷头设置有多个，且沿着蒸汽壳的内壁分布，使得加热管被加热的面积大，加热速度快；

其四：本发明通过将位于换热箱一和换热箱二内壁中管路外壁设置为导热性好的铝铜合金材质，实现快速换热，而位于换热箱一和换热箱二外壁的管路均设置有三层，其中真空管的保温性良好，能够尽可能的减少热量损失，综合设置使得热量得到最大程度的利用；

其五：本发明通过设置的换热箱二位于换热箱一的下方，换热箱二内壁的结构包括换热管二，通过同样的结构设计实现对轻组分管二和重组分管二中的热量的二次回收，榨取从精馏塔二中流出的残余热量，提升整个装置对预热的回收效率；

其六：本发明在蒸汽通过蒸汽进管进气时，高压的蒸汽调动驱动扇叶转动，进而通过竖轴的传动带动棘轮转动，棘轮带动拨块间歇撞击档杆，在扭簧的配合作用下扩大混匀箱的晃动幅度和晃动频率，该结构设计新颖，提升了对流经混匀箱内壁的流体的搅拌效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大图；

图3是图1中B部分的局部放大图；

图4是本发明中加热箱部分的立体图；

图5是本发明中螺旋导热管部分的结构示意图；

图6是本发明中轻组分管二部分的剖视结构示意图；

图7是本发明中旋导热管部分的剖视结构示意图；

图8是本发明中混匀箱部分的局部剖视立体图。

附图标记说明：

1、精馏塔一；101、进料管一；102、轻组分管一；103、重组分管一；2、换热箱一；201、换热隔热层；202、换热保温层；3、精馏塔二；301、重组分管二；302、轻组分管二；303、进料管二；4、加热箱；401、排水管；402、喷头；403、蒸汽壳；404、蒸汽保温层；405、电磁阀；5、换热箱二；6、连接管；7、混匀箱；701、软管；702、套块；703、横轴；704、档杆；705、扭簧；706、固定块；707、扰动板；8、管路保温层；9、真空管；10、导热管路；11、螺旋导热管；12、蒸汽进管；13、蒸汽中转箱；14、驱动扇叶；15、竖轴；16、钢管；17、换热管一；18、换热管二；19、棘轮；20、拨块；21、导流板；22、加热管；23、凸起。

具体实施方式

下面对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供一种石油焦生产过程中的分馏装置，本发明的技术方案是：

如图1-图8所示，一种石油焦生产过程中的分馏装置，包括精馏塔一1和精馏塔二3，精馏塔二3的顶部安装有重组分管二301和轻组分管二302，重组分管二301和轻组分管二302的一端均套接有螺旋导热管11，精馏塔一1的顶部安装有重组分管一103，重组分管一103的一端连接有换热机构一，换热机构一包括换热箱一2，换热箱一2的内壁设置有换热管一17，两根螺旋导热管11螺旋盘绕在换热管一17的外壁，换热管一17的一端套接有连接管6，连接管6的一端设置有换热机构二，换热机构二包括换热箱二5，换热箱一2与换热箱二5之间设置有混匀箱7，混匀箱7的一侧设置有辅助机构。

进一步的，换热箱一2的分为内外两层，且换热箱一2的内层为换热保温层202，换热箱一2的外层为换热隔热层201，换热箱二5的内壁设置有换热管二18，换热管二18的一端设置有加热箱4，位于换热箱一2和换热箱二5内壁的螺旋导热管11的一侧外壁分别与换热管一17和换热管二18的外壁紧密接触，螺旋导热管11的一侧外壁设置为弧面，且螺旋导热管11的弧面外壁设置有凸起23，换热箱一2和换热箱二5能够实现保温，避免在换热管一17和换热管二18与螺旋导热管11进行热量交换时产生不必要的热量损失，且设置的凸起23能够增加螺旋导热管11的散热面积，使得螺旋导热管11的热量能够快速传导至换热箱一2的内壁环境中。

进一步的，螺旋导热管11和凸起23的材质为铝铜合金，铝铜合金的导热性好，有助于将螺旋导热管11内壁的热量导出，实现对热量的快速交换。

进一步的，混匀箱7的内壁转动连接有扰动板707，混匀箱7的外壁固定有套块702，套块702的一侧外壁固定有横轴703，横轴703的一端转动连接于精馏塔一1的一侧外壁，横轴703的外壁固定有固定块706，横轴703的外壁套接有扭簧705，扭簧705的两端分别固定于固定块706的一侧外壁和精馏塔一1的一侧外壁，混匀箱7的顶部和底部均安装有软管701，位于混匀箱7顶部的软管701顶端与换热管一17的一端连接，位于混匀箱7底部的的软管701的底端与换热管二18的一端连接，流体流入混匀箱7中时带动扰动板707转动，且扰动板707由四个板块组成，同时扰动板707的转动中心位于混匀箱7的横截面圆心的一侧，为偏心设置，此时伴随流体的流动使得扰动板707的一侧受到冲击大，另一侧受到冲击小，从而使得扰动板707连续不断地转动，进而实现对流体的搅拌，且搅拌发生时，由于混匀箱7的上下两端连接为软管701，此时扰动板707对流体的搅拌带动混匀箱7产生震动，共同作用实现对混匀箱7中流体的充分搅拌和晃动，使得管路中的流体温度混匀，避免管路外层温度过高，导致换热管二18与螺旋导热管11之间的温度差较小，使得混匀后的流体整体温度混合均匀。

进一步的，加热箱4分为内外两层，内外两层的加热箱4分别为蒸汽壳403和蒸汽保温层404，蒸汽壳403的内壁设置为蒸汽容腔，蒸汽壳403的外壁套接有钢管16，且钢管16一端穿过蒸汽保温层404与蒸汽容腔接通，钢管16的另一端套接有蒸汽中转箱13，蒸汽中转箱13的底部套接有蒸汽进管12，通过蒸汽进管12和钢管16箱蒸汽壳403的内壁供入高温高压的蒸汽。

进一步的，蒸汽壳403的内壁套接有多个喷头402，加热箱4的内壁设置有加热管22，加热管22的一端与换热管二18套接，且加热管22的另一端套接有进料管二303，蒸汽从喷头402喷至加热管22的外壁，实现对加热管22内壁的重组分流体进行加热，喷头402设置有多个，且沿着蒸汽壳403的内壁分布，由于加热管22被加热的面积大，从而使得加热速度快。

进一步的，加热管22的中段弯折处外壁套接有导流板21，加热箱4的底部套接有排水管401，排水管401的外壁通过螺栓固定有电磁阀405，导流板21的设置，方便部分遇冷液化的水沿着导流板21的外壁向下流动，方便对液化水进行收集。

进一步的，蒸汽中转箱13的顶部开设有轴承孔，轴承孔的内壁通过轴承连接有竖轴15，竖轴15的底端固定有驱动扇叶14，且竖轴15的顶端固定有棘轮19，棘轮19的一侧固定有拨块20，横轴703的圆周一侧固定有档杆704，装置中的混匀箱7、软管701、套块702、横轴703、档杆704、扭簧705以及固定块706在安装时经过测试能够在水平方向上来回移动，在蒸汽通过蒸汽进管12进气时，高压的蒸汽调动驱动扇叶14转动，进而通过竖轴15的传动带动棘轮19转动，棘轮19带动拨块20间歇撞击档杆704，在扭簧705的配合作用下扩大混匀箱7的晃动幅度和晃动频率，该结构设计新颖，提升了对流经混匀箱7内壁的流体的搅拌效果。

进一步的，精馏塔一1的一侧外壁安装有进料管一101，且精馏塔一1的顶部外壁安装有轻组分管一102，通过进料管一101供入原料。

进一步的，轻组分管一102、重组分管一103、重组分管二301、轻组分管二302、进料管二303和连接管6的管道外层、中层和内层均设置为管路保温层8、真空管9和导热管路10，换热管一17和换热管二18均为单层设计，且换热管一17和换热管二18的材质为铝铜合金，该设置使得位于换热箱一2和换热箱二5内壁中管路外壁均设置为导热性好的铝铜合金材质，实现快速换热，而位于换热箱一2和换热箱二5外壁的管路均设置有三层，其中真空管9的保温性良好，能够尽可能的减少热量损失，综合设置使得热量得到最大程度的利用。

工作原理：使用时通过精馏塔一1对原料进行初步的精馏，将轻组分从轻组分管一102中排出，重组分管一103中存在未精馏出的轻组分，此时重组分通过重组分管一103进入加热箱4中，通过蒸汽进管12和钢管16箱蒸汽壳403的内壁供入高温高压的蒸汽，蒸汽从喷头402喷至加热管22的外壁，实现对加热管22内壁的重组分加热，喷头402设置有多个，且沿着蒸汽壳403的内壁分布，使得加热管22被加热的面积大，加热速度快，加热后进入精馏塔二3中进行二次精馏，在二次精馏后得到的轻组分和重组分中存在着大量热能，轻组分流入轻组分管二302中，重组分流入到重组分管二301的内壁中，重组分管二301和轻组分管二302的一端均连接有螺旋导热管11，螺旋导热管11盘绕在换热管一17的外壁，且螺旋导热管11的一侧外壁与换热管一17充分接触，使得从精馏塔二3中流出的轻组分和重组分的热量均能够高效的传导至换热管一17内壁中的流体中，设置的凸起23能够增加螺旋导热管11的散热面积，使得螺旋导热管11的热量能够快速传导至换热箱一2的内壁环境中，且换热箱一2的保温效果好，螺旋导热管11为铝铜合金材质，综合设置的上述结构能够使得换热管一17中的流体问题快速升高，实现充分的换热，实现对重组分管一103中流体的快速预热，节省后续加热箱4所需的热能，且能够提升加热速度，且设置的换热箱二5位于换热箱一2的下方，换热箱二5内壁的结构包括换热管二18，通过同样的结构设计实现对轻组分管二302和重组分管二301中的热量的二次回收，榨取从精馏塔二3中流出的残余热量，提升整个装置对预热的回收效率，在经过换热箱二5的二次利用之后通过螺旋导热管11将分别从重组分管二301和轻组分管二302流出的重组分和轻组分导入到相应的收集容器中，同时在流体流入混匀箱7中时带动扰动板707转动，且扰动板707由四个板块组成，同时扰动板707的转动中心位于混匀箱7的横截面圆心的一侧，为偏心设置，此时伴随流体的流动使得扰动板707的一侧受到冲击大，另一侧受到冲击小，从而使得扰动板707连续不断地转动，进而实现对流体的搅拌，且搅拌发生时，由于混匀箱7的上下两端连接为软管701，此时扰动板707对流体的搅拌带动混匀箱7产生震动，共同作用实现对混匀箱7中流体的充分搅拌和晃动，使得管路中的流体温度混匀，避免由于管路外层温度过高，从而导致的换热管二18与螺旋导热管11之间的温度差较小，得到混匀后的流体整体温度均匀，扩大了换热管二18与螺旋导热管11之间的温度差，进而提升二次换热的效率，实现对精馏塔二3中热量的充分吸收，同时在蒸汽通过蒸汽进管12进气时，高压的蒸汽调动驱动扇叶14转动，进而通过竖轴15的传动带动棘轮19转动，棘轮19带动拨块20间歇撞击档杆704，在扭簧705的配合作用下扩大混匀箱7的晃动幅度和晃动频率，该结构设计新颖，提升了对流经混匀箱7内壁的流体的搅拌效果。

上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：包括精馏塔一（1）和精馏塔二（3），所述精馏塔二（3）的顶部安装有重组分管二（301）和轻组分管二（302），所述重组分管二（301）和轻组分管二（302）的一端均套接有螺旋导热管（11），所述精馏塔一（1）的顶部安装有重组分管一（103），所述重组分管一（103）的一端连接有换热机构一，所述换热机构一包括换热箱一（2），所述换热箱一（2）的内壁设置有换热管一（17），两根所述螺旋导热管（11）螺旋盘绕在换热管一（17）的外壁，所述换热管一（17）的一端套接有连接管（6），所述连接管（6）的一端设置有换热机构二，所述换热机构二包括换热箱二（5），所述换热箱一（2）与换热箱二（5）之间设置有混匀箱（7），所述混匀箱（7）的一侧设置有辅助机构。

2.根据权利要求1所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述换热箱一（2）的分为内外两层，且换热箱一（2）的内层为换热保温层（202），所述换热箱一（2）的外层为换热隔热层（201），所述换热箱二（5）的内壁设置有换热管二（18），所述换热管二（18）的一端设置有加热箱（4），位于所述换热箱一（2）和换热箱二（5）内壁的螺旋导热管（11）的一侧外壁分别与换热管一（17）和换热管二（18）的外壁紧密接触，所述螺旋导热管（11）的一侧外壁设置为弧面，且螺旋导热管（11）的弧面外壁设置有凸起（23）。

3.根据权利要求2所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述螺旋导热管（11）和凸起（23）的材质为铝铜合金。

4.根据权利要求2所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述混匀箱（7）的内壁转动连接有扰动板（707），所述混匀箱（7）的外壁固定有套块（702），所述套块（702）的一侧外壁固定有横轴（703），所述横轴（703）的一端转动连接于精馏塔一（1）的一侧外壁，所述横轴（703）的外壁固定有固定块（706），所述横轴（703）的外壁套接有扭簧（705），所述扭簧（705）的两端分别固定于固定块（706）的一侧外壁和精馏塔一（1）的一侧外壁，所述混匀箱（7）的顶部和底部均安装有软管（701），位于混匀箱（7）顶部的软管（701）顶端与换热管一（17）的一端连接，位于混匀箱（7）底部的的软管（701）的底端与换热管二（18）的一端连接。

5.根据权利要求4所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述加热箱（4）分为内外两层，内外两层的加热箱（4）分别为蒸汽壳（403）和蒸汽保温层（404），所述蒸汽壳（403）的内壁设置为蒸汽容腔，所述蒸汽壳（403）的外壁套接有钢管（16），且钢管（16）一端穿过蒸汽保温层（404）与蒸汽容腔接通，所述钢管（16）的另一端套接有蒸汽中转箱（13），所述蒸汽中转箱（13）的底部套接有蒸汽进管（12）。

6.根据权利要求5所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述蒸汽壳（403）的内壁套接有多个喷头（402），所述加热箱（4）的内壁设置有加热管（22），所述加热管（22）的一端与换热管二（18）套接，且加热管（22）的另一端套接有进料管二（303）。

7.根据权利要求6所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述加热管（22）的中段弯折处外壁套接有导流板（21），所述加热箱（4）的底部套接有排水管（401），所述排水管（401）的外壁通过螺栓固定有电磁阀（405）。

8.根据权利要求5所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述蒸汽中转箱（13）的顶部开设有轴承孔，轴承孔的内壁通过轴承连接有竖轴（15），所述竖轴（15）的底端固定有驱动扇叶（14），且竖轴（15）的顶端固定有棘轮（19），所述棘轮（19）的一侧固定有拨块（20），所述横轴（703）的圆周一侧固定有档杆（704）。

9.根据权利要求1所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述精馏塔一（1）的一侧外壁安装有进料管一（101），且精馏塔一（1）的顶部外壁安装有轻组分管一（102）。

10.根据权利要求9所述的一种石油焦生产过程中的分馏装置，其特征在于：所述轻组分管一（102）、重组分管一（103）、重组分管二（301）、轻组分管二（302）、进料管二（303）和连接管（6）的管道外层、中层和内层均设置为管路保温层（8）、真空管（9）和导热管路（10），所述换热管一（17）和换热管二（18）均为单层设计，且换热管一（17）和换热管二（18）的材质为铝铜合金。

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