CN116200206A - 一种石油高粘硬组分固化成型工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油高粘硬组分固化成型工艺及装置,该装置包括脱气装置、分布器、回转钢带、产品冷却区以及产品仓。脱气装置用于将原料脱气处理;分布器通过原料泵与脱气装置底部连接;回转钢带一端设置于所述分布器的下方,且与分布器不接触;产品冷却区设置于回转钢带的下方,包括第一冷却区和第二冷却区,第一冷却区靠近分布器一侧,第二冷却区设置于远离分布器的一侧;产品仓设置于回转钢带另一端的下方。本发明设备紧凑,工艺过程简单,产品外形美观,表面无坑洞,不粘连,生产过程无废水和废气污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油高粘硬组分固化成型工艺及装置,特别是一种用于溶剂脱沥青装置分离得到的沥青质固化成型工艺及装置。
背景技术
随着轻质油可采储量的减少以及石油开采技术的不断提高,21世纪劣质重油供应的比重将会不断增大,委内瑞拉超重油、加拿大油砂沥青等超重稠油的开发具有重要意义。这部分原油显著的特点是:比重大,粘度高,常温不流动,储存和运输困难;沥青质、金属含量以及残炭值高,给加工处理过程带来设备结焦、催化剂失活、产品质量难以达标等一系列问题,需要经过处理手段,以改善其流动性和油品品质,提升能源利用效率和开发过程的经济效益。
组成分析表明,这类超重稠油中含有5-20%甚至更高比例的C7不溶沥青质,这部分物质作为黏度和密度的载体,从存在形态上来看,以类固体的形态胶溶在体系中,同时形成胶结聚集中心,与强极性的胶质缔合成分子团,使整个体系的可输送性变得更差。因此,沥青质的转化或者脱除,是降低油砂沥青油黏度并提高oAPI的首选措施。基于上述认识,可以把这类原料看作两个部分:一部分是液相油性组分,另一部分是沥青质与强极性的胶质缔合而成的类固相沥青质组分,采取物理分离技术,把油性组分与类固相沥青质组分分开,液相油性组分部分掺入稀释剂而达到管道输送要求,而沥青质组分则采取固体运输方式,这种顺应物质固有属性的“分质分运”方式,从物质和能量投入上来看,无疑是更为经济合理的。另外一个关键在于,虽然沥青质组分中富集了金属、残炭等对储运、炼制加工过程不利的元素,但是其分子量高、粘附性能好、高温性能优异,可以开发高价值的产品加以资源化利用。
石油中含有沥青质类高分子化合物,给储存、运输和加工利用带来较大困难。可以利用溶剂萃取的方式将其分离出来,据其特性加以处理,形成单独的高粘硬组分。基于上述基本原理,CN 2018111195459.6公开了一种超重稠油综合处理改质工艺及系统。对于溶剂萃取分离过程,在相同条件下,针对产品开发利用需要,两相分离后高效固化成型是有效解决途径。高软化点沥青是一种性质特殊的高粘介质,在很宽的温度范围流动性差,在较低温下又会相互粘连,因此目前市场没有专门针对高软化点沥青的固化成型的设备和有效方法。
在溶剂萃取分离过程中,利用相似相溶原理,原料通过溶剂萃取分成两层,萃取相分布于上层,萃余相分布于下层,两相再各自进行汽提,分别形成产物脱沥青油与脱油沥青,使溶剂与最终产物实现分离,该过程是纯物理过程,在保证不破坏原料分子结构的同时,使油品脱硫脱氮、除重金属、轻质化的有效手段。但也正是由于相似相溶原理,汽提后的液态脱油沥青中不可避免地夹带少量轻烃溶剂。在脱油沥青干法造粒过程中,这些溶剂气化会导致沥青颗粒鼓泡,影响沥青颗粒的品相,降低沥青颗粒的堆积密度;在湿法造粒过程中,沥青颗粒中的气泡破裂会在表面留下坑洞,吸附大量的水,造成沥青颗粒很难干燥,从而影响其使用性能。
US7964090公开了一种使用SDA加气化改质重油的方法,通过溶剂的携带作用DOA转移到气化器内进行气化反应生成合成气,该过程就地转化了DOA,但是大量溶剂在气化器内被消耗,因而价值损失较大。CN101203586A和CN105189710A分别提出了以混合烃为溶剂升级沥青等重油的方法,其可以实现油、水和沥青质等组分分离,但是缺少可以调控产品品质的技术措施。CN1891784A公开了一种通过耦合萃余残渣造粒实现重油深度梯级分离的方法及处理系统,该方案采用碳原子数较高的轻烃作溶剂,以获得较高收率的DAO,通过向DOA相中引入分散溶剂,喷雾快速相变分散为固体微粒,在气固分离器中实现DOA与溶剂分离,该过程需要在DOA软化点足够高下实施,且得到粉状颗粒具有吸湿粘结倾向。CN103102894A公开了一种高软化点脱油沥青造粒回收溶剂的装置和方法,具体是将溶剂脱沥青塔底出来的高软化点脱油沥青通过螺旋杆挤出系统造粒,并将颗粒状脱油沥青直接导入脱油沥青溶剂富集室。溶剂富集室顶部设有溶剂气体回收管道并连通于溶剂回收系统,室内设有脱油沥青固体颗粒入水滑道等设施,粒状SDA经过足够释放溶剂的时间后接落入冷却水中,该方法虽然解决了高软化点沥青溶剂回收问题,但是产生大量污水需额外的处理。
为了提高脱油沥青应用的便捷性,CN201210423551.X公开了一种硬质沥青造粒方法及其装置,是将熔融态的硬质沥青泵送到旋转速度可调的布料器中,以滴状均匀分布在回转钢带上,在回转钢带的下面设置冷却水喷淋系统对钢带进行强制降温,固化成型的沥青颗粒在回转钢带的回转端与钢带分离脱落入收集器中。该专利公开的硬质沥青造粒工艺是一种典型的干法造粒工艺,其优点是工艺过程简单,颗粒大小可调,对造粒产品不产生二次污染。缺点有三:一是沥青颗粒品相差,由于未对脱油沥青(该专利所述的硬质沥青的一种)进行脱气处理,造粒过程中溶剂气化会在沥青颗粒表面形成较多坑洞,影响产品外观和堆积密度;二是污染较严重,由于造粒尾气存在着较严重的沥青烟,如无专门处理措施,会产生环境污染问题,不符合清洁生产的要求;三是钢带冷却效率低,整个过程只有一个水冷却系统,冷却效率低,造成钢带距离加长,产品无法完全冷透,沥青颗粒易出现粘连、结块,影响产品质量。
CN201520315307.0公开了一种沥青造粒设备,由料斗、输油管、造粒转子桶、造粒定子桶、输油口、输送装置、收集槽和输油泵组成,其中沥青造粒分布器由内桶固定的造粒定子桶和外桶旋转的造粒转子桶构成,内桶壁最低点开有造粒通孔,外桶壁上开有若干排通孔,通过外桶绕内桶旋转达到将液体沥青分散成滴状的目的。沥青液滴落在输送装置上,然后被转移到冷却水槽中冷却成型。该实用新型的优点是结构简单、操作方便、占地面积小;缺点是进料管直接与造粒通孔相连,内桶空间未被有效利用,进料没有压力缓冲,造成颗粒大小不均;整套装置没有原料脱气功能,不适用脱油沥青造粒;整套装置没沥青烟气收集处理装置,生产环境差;沥青颗粒直接在水中冷却,产品脱水难度较大且造成颗粒表面污染。
201822175982.4公开了一种浇筑钢带式沥青造粒的生产机组,由物料保温系统、升降移动浇注造粒系统、冷却传送系统以及成品包装系统组成。物料保温系统通过给料管道与升降移动浇注造粒系统相连,物料保温系统用于分别保存外壳用沥青(高软化点的硬质沥青)和内芯用沥青(低软化点的重交沥青或聚合物改性沥青),并通过给料管道以及物料泵输送至升降移动浇注造粒系统,升降移动浇注造粒系统用于对外壳用沥青和内芯用沥青浇注造粒并形成液体颗粒进行输出,冷却传送系统与升降移动浇注造粒系统相连,对输出的液体颗粒进行冷却形成固体颗粒状沥青并输出,成品包装系统和冷却传送系统相连,对冷却后固体颗粒状沥青进行包装。该实用新型的优点是生产连续;通过将高软化点沥青裹附在低软化点的重交沥青的表面,避免低软化点造粒技术的粘接,沥青颗粒均匀;缺点是升降造粒系统结构复杂,包括浇筑挤压装置、升降装置、第一物料斗、第二物料斗、压注腔等设备;生产苛刻度高,要求对两第一、第二两物料斗内分别装填高软化点沥青及低软化点沥青、否则升降造粒无法实施;沥青颗粒较大,通过高软化点沥青包裹低软化点沥青的方式,最终产品沥青颗粒往往较大,不利于后续产品包装运输。
201822175206.4中公开了一种浇注模具式沥青造粒及脱模的生产机组,包括物料熔化保温系统、浇注模具式造粒系统、冷却脱模系统以及成品包装系统,物料熔化保温系统通过给料管道与浇注模具式造粒系统相连,物料熔化保温系统分别保存外壳用沥青(高软化点的硬质沥青)和内芯用沥青(低软化点的重交沥青或聚合物改性沥青),并通过给料管道以及物料泵输送至模具式造粒系统,在其中对外壳用沥青和内芯用沥青浇注造粒并形成液体颗粒并输送至冷却脱模系统,在冷却脱模系统中,将对液体颗粒进行冷冻,充分冷冻后形成固体沥青颗粒进行脱模,成品包装系统对固体沥青颗粒进行包装。该实用新型的优点是造粒过程连续,通过浇注滴落、平移板的伺服电机、传送带传送、成品包装等环节实现连续生产;通过将高软化点沥青裹附在低软化点的重交沥青的表面,避免低软化点造粒技术的粘接;在模具中冷冻的固体沥青颗粒规则,一个颗粒重量制备成5g左右;缺点是浇注模具式造粒系统结构复杂,其中包括第一物料斗、第二物料斗、压注腔、伺服电机等设备;生产苛刻度高,要求对两第一、第二两物料斗内分别装填高软化点沥青及低软化点沥青、否则浇注造粒无法实施;冷却脱模系统复杂,其中包括平移板、方格模具、冷冻装置等,高温液滴需要精准滴落在平移板上的方格模具凹槽内,待充分冷却后再经过传送轨道运至成品包装中;在模具冷却过程中,未对滴落的造粒烟气进行专门处理,存在着较严重的沥青烟污染问题,不符合清洁生产的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种用于重油溶剂萃取分离过程产生的高粘硬质脱油沥青直接固化成型工艺及其装置。该设备紧凑,工艺过程简单,产品外形美观,表面无坑洞,不粘连,生产过程无废水和废气污染。
为达上述目的,本发明提供一种石油高粘硬组分固化成型设备,该包括脱气装置、分布器、回转钢带、产品冷却区以及产品仓。脱气装置用于将原料脱气处理;分布器通过原料泵与脱气装置底部连接;回转钢带一端设置于所述分布器的下方,且与分布器不接触;产品冷却区设置于回转钢带的下方,包括第一冷却区和第二冷却区,第一冷却区靠近分布器一侧,第二冷却区设置于远离分布器的一侧;产品仓设置于回转钢带另一端的下方。
在一实施例中,还包括吸附塔;脱气装置的顶部设有气体出口,气体出口与吸附塔的底部连接。
在一实施例中,还包括空气冷却区,空气冷却区设置于回转钢带的正上方,其进气口与供风机相连,出气口与脱气装置的气体出口合并后与吸附塔的底部连接。
在一实施例中,脱气装置包括:脱气罐、文丘里管、集液槽、分布器、气液分离器、罐内支撑和破沫网;脱气罐的顶部设有气液进口管和气体出口管,脱气罐的底部设有液体出口管,脱气罐的中部自上而下依次设有文丘里管、集液槽、分布器以及气液分离器,并通过罐内支撑固定于脱气罐;文丘里管与气液进口管连接;破沫网与气体出口管连接。
优选地,文丘里管的出口部分伸入集液槽中,但两者互不接触。
本发明的脱气装置的集液槽最好为倒锥台体或倒正多形台体结构,优选倒锥台体。文丘里管的收缩角为18-24°,扩散角为8-12°,缩颈比为0.4-0.6。
最优选地,文丘里管的收缩角为20-22°,扩散角为9-11°,缩颈比为0.45-0.55。
本发明的脱气装置的集液槽为倒锥台体或倒正多形台体,优选为倒锥台体。
本发明的脱气装置的分布器外观最好为圆柱体或正多边形柱体,优选圆柱体;分布器的底部最好设有筛孔;更优选的是在筛孔的上方设有斜板,如分布器可以上层由相互平行的多块斜板组成,下层为钻有若干筛孔的分布板。
本发明所述分布器的斜板与水平面的夹角α可以取20~90°,优选45~60°;相邻两个斜板之间的间距最好满足前一块斜板在垂直方向上的投影部分遮盖后一块斜板在水平方向上的投影。
本发明的脱气装置的分布器的分布板上的筛孔最好按等边三角形均匀分布。
本发明的脱气装置的分布器最好通过罐内支承固定,其一端固定在脱气罐的内壁,另一端与分布器连接。
本发明的液体在气液分离器中进行第二次气液分离。本发明优选了一种气液分离器,其至少由两层正圆锥形或多边正台形嵌套在一体,其同轴最好平行布置,各层台体之间最好间距相等,优选圆锥形台体。
本发明所述的集液槽、分布器和气液分离器在组合时采用横截面相似的结构。
本发明还提供一种应用本发明装置的液体脱气方法,包括以下步骤:
(1)将含有气体或易气化组分的液体经气液进口管通过文丘里管喷入脱气罐的集液槽内,进行第一次脱气;
(2)第一次脱气后的液体经集液槽收集和分布器再分配后,经气液分离器的壁面均匀流下,进行二次连续脱气;
(3)经两次组合脱气的液体沿脱气罐底部的液体出口管排出装置,脱出的气体依靠自身压力经过破沫网然后从脱气罐顶部的气体出口管排出,气体中夹带的液滴经过破沫网聚结后重新落入脱气罐中。
本发明所述的液体脱气方法,其中优选的是,所述脱气罐的操作条件为:压力0.1~0.3MPa,温度200~300℃,进一步优选230~270℃。
本发明所述的液体脱气方法,其中优选的是,所述液体的粘度为9~15Pa*s,进一步优选为10.5~11.5Pa*s;所述液体的流速为1~5m/s,进一步优选为2~4m/s。
在一实施例中,分布器包括筒体、驱动轴、切割板以及布料孔。筒体一端设有进料口;驱动轴穿过筒体的另一端并沿筒体的中心轴设置;切割板通过沿筒体圆周方向设置的支承条与驱动轴连接;布料孔设于筒体底部。
在一实施例中,进料口连接有进料口管线。
在一实施例中,进料口管线还连接有清洗液进口,筒体的底部还设有排液口。
在一实施例中,进料口管线于筒体的外部设有阀门。
在一实施例中,切割板的数量为多个;优选地,多个切割板均匀分布;优选地,切割板为长条圆弧状,多个切割板的形状相同。
在一实施例中,相邻两个切割板之间的间隔宽度T大于等于布料孔的直径t。
在一实施例中,布料孔的数量为多个,且均匀分布。
在一实施例中,筒体的两端均设有加热模块。
在一实施例中,加热模块设于筒体的内侧。
在一实施例中,筒体的半径与切割板的半径之差为0.02~1mm。
本发明中,最好依靠分布器内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青沿分布器筒体最底部的小孔,以液滴的形式分布在回转钢带的上表面。
本发明中,最好在回转钢带的下表面设置两个冷却区,第一冷却区采用常温循环水冷却降温,第二冷却区采用低温循环水冷却降温。第一冷却区依次由一区集水槽、换热器、一区水泵和一区水喷淋系统通过管线阀门顺序连接。第二冷却区依次由二区集水槽、制冷机、二区水泵和二区水喷淋系统通过管线阀门顺序连接。
本发明中,最好在回转钢带的上面设置一个空气冷却区,让冷空气逆向流过移动的沥青颗粒表面。空气冷却区包括空气冷却器、钢带风罩以及管线阀门。
本发明中,钢带风罩应尽可能地包覆盖钢带上表面但不与钢带接触,应尽量减少冷空气泄漏到环境空间。
本发明中,最好将脱气罐脱出的气体与沥青造粒过程产生废气合并,通过抽风机抽出,从下部进料口进入尾气吸附塔,脱除其中的有毒有害组分后从吸附塔顶部放空。
本发明中还提供了更优化的沥青冷却固化操作条件,第一冷却区的循环水温度最好为15~40℃;第二冷却区的循环水温度最好为1~15℃;空气冷却区的冷却空气温度最好为0~15℃。
本发明中,吸附塔为填料塔,吸附剂的装填最少为一层,吸附塔中所用的吸附剂最好为柱状或粒状的分子筛、活性炭、活性氧化铝的一种或多种,优选活性炭。
本发明还提供一种石油高粘硬质组分固化成型工艺,包括以下步骤:
(1)将液态脱油沥青原料在脱气装置中进行脱气处理,脱气后的液态脱油沥青用原料泵送入分布器中,依靠分布器内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青沿分布器底部的孔,以液滴的形式均布在回转钢带的上表面;
(2)在回转钢带的下表面设置产品冷却区,产品冷却区包括第一冷却区和第二冷却区,第一冷却区采用常温循环水冷却降温,第二冷却区采用低温循环水冷却降温;
(3)在回转钢带的上方设置空气冷却区,让冷空气逆向流过移动的沥青颗粒表面;
(4)将脱气装置脱出的气体与沥青造粒过程产生废气合并,通过抽风机抽出,从下部进料口进入吸附塔,脱除其中的有毒有害组分后从吸附塔顶部放空。
本发明中还提供了特别适用于该石油高粘硬组分固化成型工艺的系统,接于重油萃取分离装置中的脱油沥青汽提单元后端,其特征在于该系统主要包括脱气罐、原料泵、沥青分布器、回转钢带、第一冷却区、第二冷却区、产品仓、供风机、空气冷却区、抽风机和尾气吸附塔;脱气罐顶部设有气体出口管,上部接有液态脱油沥青原料入口管,下部接有脱气后的液态脱油沥青出口管;液态脱油沥青原料入口管一端与脱油沥青汽提单元相接,一端伸入至脱气罐内并与文丘里管相接,脱气罐内中心部位自上而下顺序同轴布置有文丘里管、集液槽、脱气分布器、气液分离器;所述的脱气分布器上端与集液槽相接,下端与气液分离器相接;气体出口管一端延伸至脱气罐内并与破沫网相接;气体出口管另一端与抽风机的入口相连,脱气后的液态脱油沥青出口管通过原料泵与沥青分布器相连;沥青分布器设置在回转钢带布料端的上面,与回转钢带不接触,依靠内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青以液滴的形式分散在回转钢带的上表面;在回转钢带的下表面设置两个冷却区,第一冷却区布置在靠近分布器一侧的布料端,第二冷却区设置在第一冷却区之后靠近产品仓一侧的卸料端;产品仓设置在回转钢带卸料端的下方;空气冷却区设置在回转钢带的正上方区域,其进气口与供风机相连,出气口与脱气罐的气体出口一起与抽风机的入口相连,抽风机出口与尾气吸附塔相连。
本发明的石油高粘硬质组分固化成型装置,其内部带有文丘里管和气液分离器的脱气装置,能够对来自溶剂脱沥青装置汽提塔脱底的脱油沥青进行二次脱气,很好地脱除其中夹带的溶剂,防止残留溶剂带来的环境污染和产品质量问题,避免了汽化在沥青颗粒表面留下坑洞,提高沥青颗粒的品相。优化了沥青颗粒的冷却方式,在回转钢带的下面设置两个具有不同温度梯度的冷却区,常温循环冷却水在前,低温循环冷却水在后;在钢带上面设置了与沥青颗粒逆向运行的冷空气,显著提高了沥青颗粒的冷却效果,彻底解决了沥青颗粒因冷却不彻底而导致的粘连和结块问题。设置了吸附塔,能够对该装置运行过程中产生的废气进行有效处理,避免对环境造成污染,实现绿色清洁生产。
附图说明
图1为本发明的石油高粘硬质组分固化成型装置的一实施例的工艺流程图。
图2为本发明的脱气罐的一实施例的结构示意图。
图3为本发明的分布器的一实施例的结构示意图。
图4为图3的分布器的A-A向剖面示意图。
其中,附图标记:
1,脱气装置;1-1,脱气罐;1-2,气液进口管;1-3,文丘里管;1-4,集液槽;1-5,气液分离器;1-6,液体出口管;1-7,气体出口;2,原料泵;3,分布器;3-1,筒体;3-2,支承条;3-3,切割板;3-4,驱动轴;3-5,排液口;3-6,布料孔;3-7,进液口;3-8,清洗液进口;4a、4b,转子;5,回转钢带;6,换热器;7,一区水泵;8,一区水喷淋系统;9,一区集水槽;10,二区水喷淋系统;11,二区集水槽;12,制冷机;13,二区水泵;14,产品仓;15,供风机;16,空气冷却器;17,钢带风罩;18,抽风机;19,吸附塔。
Ⅰ,第一冷却区;Ⅱ,第二冷却区;Ⅲ,空气冷却区。
A,液态脱油沥青原料;B,脱气后的脱油沥青;C,一区循环冷却水;D,二区循环冷却水;E,空气;F,造粒废气;G,脱气罐尾气;H,尾气吸附塔的尾气。
具体实施方式
为便于理解本发明的技术内容,下面结合附图对其作进一步说明。
请参照图1,本发明的石油高粘硬组分固化成型设备,包括脱气装置1、分布器3、回转钢带5、产品冷却区以及产品仓14。
请同时参照图1和图2,脱气装置1用于将原料脱气处理;脱气装置包括脱气罐1-1、气液进口管1-2、文丘里管1-3、集液槽1-4、分布器、气液分离器1-5、液体出口管1-6、罐内支承、破沫网、气体出口管1-7。文丘里管1-3、集液槽1-4、分布器、和气液分离器1-5均置于脱气罐1-1内的同一垂直轴线上,从上到下的排列顺序依次为文丘里管1-3、集液槽1-4、分布器、和气液分离器1-5。文丘里管1-3的一端与气液进口管1-2连通,另一端部分伸入集液槽1-4中,但两者互不接触;其目有二:一是为一次脱气保留一定的气液分离空间;二是将一次脱后液体完全导入二次脱气通道。
集液槽1-4为倒锥台体或倒正多形台体结构,优选倒锥台体,其上端面为开放结构,下端面与分布器连接相通。分布器的外观为圆柱体或正多边形柱体,优选圆柱体,由分布器外壁以及分布其内部的斜板、斜板支承和分布板组成。分布器分为上下两层。上层由上下斜板支承以及固定在其之间且相互平行的多块斜板组成,下层由分布板和设置其上分布孔组成;斜板与水平面的夹角α取20~90°,优选45~60°,更优选相邻两块斜板之间的间距应满足前一块斜板在垂直方向上的投影部分遮盖后一块斜板在水平方向上的投影;分布板504上钻有若干筛孔,筛孔按等边三角形均布。分布器的上层部分可以对液体起到整流作用,防止液体产生壁流或沟流;下层的分布板的作用是对液体进行二次均匀分布作用,使液体均匀地流入气液分离器1-5。
优选的是,气液分离器1-5的上部与分布器的下部连接并相通,气液分离器1-5至少由两层外形相似、上小下大的圆锥形台体或正多边形台体嵌套在一体组成,各层台体之间间距相等,进一步优选圆锥形台体;该多层嵌套结构将分布器流下的液体分割成许多薄层,显著地增加了液体流动的面积,有利于一次脱后液体更好地进行气液传质作用,进一步提高液体脱气率。为了便于各部件之间的连接,本发明所述的集液槽1-4、分布器和气液分离器1-5在组合时采用横截面相似的结构。所述罐内支承一端固定在脱气罐1的内壁上,另一端连接在分布器上,对集液槽1-4、分布器和气液分离器1-5起到固定作用。
所述的气液进口管1-2、液体出口管1-6和气体出口管1-7分别位于脱气罐1-1侧壁的上部、下部及脱气罐的顶部,均与脱气罐连接并连通;破沫网固定在气液进口管1-7延伸到脱气罐内的一端。
含有气体或易气化组分的液体经气液进口管1-2进入文丘里管1-3,以一定压力喷入脱气罐1-1内的集液槽1-4里,由于压力突变,溶解在液体中的气体或易气化组分将大量地从液体中解吸出来,在文丘里管1-3的出口到集液槽1-4所收集的液体表面间实现液体的第一次脱气;由于第一次脱气时液体的表面积较小,气液分离受到了一定的限制。为了进一步提高脱气效率,集液槽1-4收集的经过第一次脱气的液体,向下流动进入分布器,依靠分布器的斜板和分布板,达到对一次脱气液体的整流和均匀再分配的目的。
从分布器流下的液体沿气液分离器1-5的多层锥面呈放射状均匀流下,进行二次连续脱气;由于气液分离器1-5的液体流道为多层锥面的间隙,因此二次脱气表面显著增大,为强化液气脱气创造了良好的条件。经两次组合脱气的液体沿脱气罐1-1底部的液体出口管1-6排出装置,脱出的气体依靠自压经破沫网后从脱气罐1-1顶部的气体出口管1-7排出,气体中夹带的液滴经破沫网聚结后重新落入脱气罐1-1中。
请同时参照图1、图3和图4,分布器3通过原料泵2与脱气装置1底部连接;分布器3包括筒体3-1、驱动轴3-4、切割板3-3以及布料孔3-6。
筒体3-1用于盛装熔融态的沥青,其形状为两端密封的卧式圆柱体空心结构;筒体3-1的一端设有进料口3-7,沥青通过进料口3-7进入筒体3-1的内部。
驱动轴3-4穿过筒体3-1的另一端并沿筒体3-1的中心轴设置,驱动轴3-4与筒体3-1的端面之间通过轴密封座和填料函密封。
切割板3-3通过支承条3-2与驱动轴3-4连接,支承条3-2与切割板3-3均位于筒体3-1内部,切割板3-3与筒体3-1的中心轴向平行,支承条3-2的一端固定在驱动轴3-4上,支承条3-2的另一端与切割板3-3固定连接,支承条3-2沿筒体3-1的圆周方向设置;支承条3-2、切割板3-3与驱动轴3-4构成旋转组件,旋转组件围绕驱动轴3-4旋转。
优选地,切割板3-3的数量为多个,多个切割板3-3之间间隔等距均匀分布;本发明的切割板3-3优选地设置为长条圆弧状,且多个切割板3-3的形状相同。在本实施例中,切割板3-3均为全等的扇形,相邻的两个切割板3-3之间互不相连,相邻的两个切割板3-3之间留有一条长方形的间隔,其间隔宽度T大于等于筒体1底部的布料孔3-6的直径t。筒体3-1的半径与切割板3-3的半径之差为0.02~1mm。
布料孔3-6设于筒体3-1的底部,优选地,布料孔3-6的数量为多个,且均匀分布,多个布料孔3-6等径。
作为优选地,筒体3-1的两端内侧分别设有第一加热模块和第二加热模块,第一加热模块和第二加热模块包括但不限于为电加热块。第一加热模块12-1和第二加热模块能够防止筒体3-1内的液体沥青因温度降低而凝固。
作为优选地,进料口3-7连接有进料口管线,进料口管线于筒体3-1的外部设有阀门。在本实施例中,进料口管线还连接有清洗液进口3-8,清洗液进口3-8的管线上还设有阀门。
沥青通过进料口3-7的进料口管线进入分布器的筒体3-1内,并从进料口管线出口流出,被转动的切割板3-3切割,抛落后从筒体3-1底部的布料孔3-6排出完成造粒成型。当旋转组件上相邻的两个切割板3-3之间的间隔转动到与筒体3-1底部的布料孔3-6重合时,筒体3-1中的液体沥青就会沿着布料孔3-6流出,该间隙继续旋转到与布料孔3-6完全不重合时,筒体3-1内的液体沥青停止流出,已经流出的液体沥青在表面张力的作用下收缩有球形液滴,接着在冷却介质或冷却钢带上固化成型。通过调整旋转组件的旋转速度,即可方便地控制沥青处理量及沥青颗粒的大小。由于本发明的分布器采用了将筒体3-1固定,而由支承条3-2、切割板3-3与驱动轴3-4构成的旋转组件在筒体3-1内腔中旋转的方式,同时将切割板3-3与筒体3-1内壁之间的距离设计到仅有0.02~1mm,从而可以有效避免液体沥青沿旋转组件与筒体3-1之间的缝隙流出,解决了因此分布器泄漏造成的沥青颗粒连片和拖尾的问题。
进料口3-7的进料口管线上设有阀门;清洗液进口3-8与进料口管线在阀门靠近筒体3-1的一侧连通,清洗液进口3-8的管线上设有阀门;排液口3-5与进料口3-7分别布置在筒体3-1两侧的不同端面上,排液口3-5布置在筒体3-2一侧端面的最低点,排液口3-5的管线上均设有阀门。由于分布器设置了清洗液进口3-8和排液口3-5,且将二者布置在筒体3-1两侧高度不同的位置上,可以方便地在停工时将筒体3-1内腔中的液体沥青全部清出,还能对筒体进行清洗,将筒体内残留的沥青冲洗干净,防止分布器再工作时出现堵塞的问题。
脱气罐1的顶部设置了一个气体出口1-7,与抽风机18的入口相连,脱气罐1的侧壁上部设置了液态脱油沥青原料入口1-2,侧壁对向下部设置了脱气后的液态脱油沥青出口1-6,脱气后的液态脱油沥青出口1-6通过原料泵2与分布器3相连。分布器3设置在回转钢带5布料端的上面,与回转钢带不接触,依靠内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青以液滴的形式均布在回转钢带的上表面。在回转钢带5的下表面设置两个冷却区,第一冷却区Ⅰ布置在靠近分布器3的布料端,第二冷却区Ⅱ设置在第一冷却区之后靠近产品仓14一侧的卸料端;第一冷却区Ⅰ由一区水泵7、一区水喷淋系统8、一区集水槽9、换热器6和相应的管线阀门等辅件组成,其连接顺序为一区集水槽9、冷却器6、一区水泵7和一区水喷淋系统8;第二冷却区Ⅱ由二区水泵13、二区水喷淋系统10、二区集水槽11、制冷机12和相应的管线阀门等辅件组成,其连接顺序为二区集水槽11、制冷机12、二区水泵13和二区水喷淋系统10。产品仓14设置在回转钢带5卸料端的下方。空气冷却区Ⅲ设置在回转钢带5的上方区域,其进气口与供风机15相连,出气口与抽风机18相连,抽风机出口与尾气吸附塔19相连,所述的空气冷却区Ⅲ由空气冷却器16、钢带风罩17和管线阀门等辅件组成;所述的钢带风罩17应尽可能地包覆在回转钢带5上表面但不与钢带接触,防止冷空气泄漏到环境空间。
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A进入脱气罐1中,依次流过脱气罐内的文丘里管1-3、集液槽1-4和气液分离器1-5,其中夹带的轻烃溶剂因压力突变和薄膜状流动进行二次脱气,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青B沿分布器筒体最底部的小孔,以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;在回转钢带的下表面设置两个冷却区,由于第一冷却区Ⅰ靠近分布器,沥青液滴的温度较高,因此,第一冷却区Ⅰ采用常温循环水C冷却降温,循环水温度保持在15~40℃,第一冷却区Ⅰ的常温循环水C由一区水泵7抽出后,经一区水喷淋系统8喷淋到回转钢带的背面,依靠回转钢带的传热作用对分布在其上表面的沥青液滴进行冷却定型,从回转钢带背面落下的循环水温度较高,收集在一区集水槽9中,经换热器6冷却后进入一区水泵7入口,形成闭路循环;为了进一步提高冷却效果,第二冷却区Ⅱ采用低温循环水D进行冷却降温,循环水D的温度1~15℃,低温循环水D由二区水泵13抽出后,经二区水喷淋系统10喷淋到回转钢带的背面,进一步对沥青颗粒进行冷却,从回转钢带背面落下的循环水收集在二区集水槽11中,然后经制冷机12冷却到1~15℃后进入二区水泵13入口,形成闭路循环。在回转钢带的上面设置一个空气冷却区Ⅲ,供风机15送来的空气E,经空气冷却器冷却到0~15℃,让冷空气在钢带风罩17中逆向流过移动的沥青颗粒表面,对沥青颗粒上表面进行强制冷却,冷却固化后的沥青颗粒在回转钢带的卸料端脱落,收集在产品仓14中。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为柱状或粒状的硅胶、分子筛、活性炭、活性氧化铝和一种或多种,优选活性炭。
图1-4和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案,已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此,本发明并不局限于下述可选实施方式,而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A(温度为230℃,粘度为11.5Pa.s,流速为4m/s)进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在15℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在10℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在0℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒(平均粒径为5mm)表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为5A小球分子筛和柱状活性炭,各装一层,脱后气体的VOCs含量不大于20mg/m3。
实施例2
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A(温度为280℃,粘度为10.5Pa.s,流速为2m/s)进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在40℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在1℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在15℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒(平均粒径为3.5mm)表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为柱状活性炭,装一层,脱后气体的VOCs含量不大于10mg/m3。
实施例3
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A(温度为250℃,粘度为10.5Pa.s,流速为2.5m/s)进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在34℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在8℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在8℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为球状5A分子筛、柱状活性炭、粒状活性氧化铝,各装一层,脱后气体的VOCs含量不大于5mg/m3。
实施例4
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A(温度为240℃,粘度为10.0Pa.s,流速为2m/s)进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在25℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在10℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在5℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为粒状活性氧化铝,装一层,脱后气体的VOCs含量不大于60mg/m3。
实施例5
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在25℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在10℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在5℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为球状5A分子筛,装一层,脱后气体的VOCs含量不大于20mg/m3。
实施例6
来自溶剂脱沥青装置等的液态脱油沥青原料A进入脱气罐1中进行二次脱气后,脱除出来气相G从脱气罐顶部的气体出口1-7流出,进入抽风机18入口;脱气后的液态脱油沥青B用原料泵2送入分布器3中,依靠分布器内部构件的旋转将脱油沥青B以液滴的形式均布在回转钢带5的上表面;将第一冷却区Ⅰ的循环水温度设置在34℃,第二冷却区Ⅱ低温循环水D的温度设置在8℃,空气冷却区Ⅲ的冷空气温度设置在8℃,回转钢带上表面的脱油沥青颗粒冷却固化成型,在回转钢带的卸料端脱落后收集在产品仓14中,所生产的沥青颗粒表面光滑,无粘连现象。当钢带风罩17中的冷却空气F流出布料端时,与脱气罐1顶部流出的废气G合并,用抽风机18抽出,从下部入口进入尾气吸附塔19,脱除其中的有毒有害组分后的气体H从吸附塔顶部放空;所述的尾气吸附塔19所用的吸附剂为柱状活性炭和粒状活性氧化铝,各装一层,脱后气体的VOCs含量不大于10mg/m3。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种石油高粘硬质组分固化成型工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将液态脱油沥青原料在脱气装置中进行脱气处理,脱气后的液态脱油沥青用原料泵送入分布器中,依靠分布器内部构件的旋转将脱气后的液态脱油沥青沿分布器底部的孔,以液滴的形式均布在回转钢带的上表面;
(2)在回转钢带的下表面设置产品冷却区,产品冷却区包括第一冷却区和第二冷却区,第一冷却区采用常温循环水冷却降温,第二冷却区采用低温循环水冷却降温;
(3)在回转钢带的上方设置空气冷却区,让冷空气逆向流过移动的沥青颗粒表面;
(4)将脱气装置脱出的气体与沥青造粒过程产生废气合并,通过抽风机抽出,从下部进料口进入吸附塔,脱除其中的有毒有害组分后从吸附塔顶部放空。
2.根据权利要求1所述的石油高粘硬质组分固化成型工艺,其特征在于,所述第一冷却区的循环水温度15~40℃,第二冷却区循环水温度1~15℃,空气冷却区的冷却空气温度0~15℃。
3.根据权利要求1所述的石油高粘硬质组分固化成型工艺,其特征在于,所述吸附塔所用的吸附剂为柱状或粒状的分子筛、活性炭、活性氧化铝中的一种或多种。
4.一种石油高粘硬组分固化成型设备,适用于权利要求1-3任一项所述的石油高粘硬质组分固化成型工艺,其特征在于,包括:
脱气装置,用于将原料脱气处理;
分布器,通过原料泵与所述脱气装置底部连接;
回转钢带,一端设置于所述分布器的下方,且与所述分布器不接触;
产品冷却区,设置于所述回转钢带的下方,包括第一冷却区和第二冷却区,所述第一冷却区靠近所述分布器一侧,所述第二冷却区设置于远离所述分布器的一侧。
5.根据权利要求4所述的石油高粘硬组分固化成型设备,其特征在于,还包括吸附塔、产品仓和空气冷却区;所述脱气装置的顶部设有气体出口,所述气体出口与所述吸附塔的底部连接;所述产品仓,设置于所述回转钢带另一端的下方;所述空气冷却区设置于回转钢带的正上方,其进气口与供风机相连,出气口与所述脱气装置的气体出口合并后与所述吸附塔的底部连接。
6.根据权利要求4所述的石油高粘硬质组分固化成型装置,其特征在于,所述脱气装置包括脱气罐、文丘里管、集液槽、分布器、气液分离器、罐内支撑和破沫网;所述脱气罐的顶部设有气液进口管和气体出口管,所述脱气罐的底部设有液体出口管,所述脱气罐的中部自上而下依次设有所述文丘里管、所述集液槽、所述分布器以及所述气液分离器,并通过所述罐内支撑固定于所述脱气罐;所述文丘里管与所述气液进口管连接;所述破沫网与所述气体出口管连接。
7.根据权利要求4所述的石油高粘硬质组分固化成型装置,其特征在于,所述分布器包括筒体、驱动轴、切割板以及布料孔,所述筒体的一端设有进料口;所述驱动轴穿过所述筒体的另一端并沿所述筒体的中心轴设置;所述切割板通过沿所述筒体圆周方向设置的支承条与所述驱动轴连接;所述布料孔设于所述筒体底部。
8.根据权利要求4所述的石油高粘硬质组分固化成型装置,其特征在于,所述第一冷却区依次由一区集水槽、换热器、一区水泵和一区水喷淋系统通过管线阀门顺序连接;所述第二冷却区依次由二区集水槽、制冷机、二区水泵和二区水喷淋系统通过管线阀门顺序连接。
9.根据权利要求4所述的石油高粘硬质组分固化成型装置,其特征在于,所述空气冷却区包括空气冷却器、钢带风罩以及管线阀门。
10.根据权利要求9所述的石油高粘硬质组分固化成型装置,其特征在于,所述钢带风罩包覆于盖钢带上表面但不与钢带接触。
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- 2021-11-30 CN CN202111446839.4A patent/CN116200206A/zh active Pending
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