CN207376003U - 高软化点沥青连续生产系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高软化点沥青连续生产系统。该系统包括：连续加热进料装置和沥青聚合反应系统，所述连续加热进料装置设置在所述沥青聚合反应系统的上游，并与所述沥青聚合反应系统的进料口相连，其中所述连续加热进料装置为螺杆挤出机。采用本实用新型所提供的高软化点沥青连续生产系统能够在改善高软化点沥青的软化点均匀性的同时简化系统组成。
Description
技术领域
本实用新型涉及高软化点沥青的生产领域，具体涉及一种高软化点沥青连续生产系统。
背景技术
高软化点沥青是指软化点在100℃以上，尤其是在120℃以上的沥青。高软化点沥青因其出色的抗高温能力而有着比较广泛的应用。如作为建筑房屋的屋顶罩面之用，即使在炎热的夏季也不会变得很软甚至流淌。还可以用于深层油气田的钻井作业中，作为钻井液的重要组成部分，可以在高温条件下起到封堵、防塌，稳定井壁，降低率失量的作用。此外，还可以用作高分子材料的改性添加剂等等。
在现有高软化点沥青的制备方法中，例如中国专利申请CN201210418586.4、CN201520928725.7、以及CN201410438824.7所提供的高软化点沥青的制备方法中，通常采取直接投料方式进行加料，通过反应釜粒径进行加热，通过搅拌器使温度场均匀；然而现有的这种方法不但加热时间较长，而且很难保证反应釜的外壁与中心处的温度一致，此外，鉴于沥青会挂壁，这就使得靠近外壁处的沥青与靠近中心处的沥青在反应釜中的停留时间不一致；而正是基于前述问题的存在，将可能会影响沥青产品的品质。
为了提高沥青产品的品质，在现有技术中也提出了将原料进行预热成熔体后再加入反应釜的方法，如图1所示，在图1中给出了一种现有技术中高软化点沥青的生产流程示意图，其中原料通过筛分装置1进行筛分后，经皮带传送机2和斗式提升机31进入沥青原料仓4，接着位于沥青原料仓中的原料经称量装置5称量后进入破碎装置进行破碎，破碎后的原料经斗式提升机32进入第一熔融釜71、并先后经过第一熔融釜71和第二熔融釜72的预热熔融后，进入加热熔融管73进一步热熔后进入沥青聚合反应系统中，其中第一熔融釜71、第二熔融釜72、以及加热熔融管73均通过供热装置74提供热量。而进入沥青聚合反应系统熔融沥青在反应釜8中发生聚合反应形成高软化点沥青。所生成的高软化点沥青在中间槽中经液下泵10的作用进入高置槽11，并进一步进入造粒装置12，所形成的颗粒产品通过输送机13进入后续包装装置；此外，在反应器8中生成的气体经冷凝器降温后进入储液槽15中。前述高软化点沥青的生产方法虽然能够在一定程度上提高高软化点沥青的品质，然而这种方法不但设备成本较高，工艺效率底，而且能耗较高，并不利于大规模的生产。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种高软化点沥青连续生产系统，以在改善高软化点沥青的软化点均匀性的同时简化系统组成。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种高软化点沥青连续生产系统，该系统包括：连续加热进料装置和沥青聚合反应系统，所述连续加热进料装置设置在所述沥青聚合反应系统的上游，并与所述沥青聚合反应系统的进料口相连，其中所述连续加热进料装置为螺杆挤出机，所述沥青聚合反应系统包括串联设置的2-8级反应釜。
优选地，所述螺杆挤出机包括箱体和搅拌轴，所述箱体的内部形成有可容纳所述搅拌轴的内腔，所述搅拌轴安装在所述内腔中；其中所述内腔的长径比为20-60：1。
优选地，所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
优选地，所述沥青聚合反应系统包括串联设置的2-5级反应釜。
优选地，所述系统还包括破碎装置，所述破碎装置设置在所述连续加热进料装置的上游、并与所述连续加热进料装置的进料口相连。
优选地，所述系统还包括上料系统，所述上料系统设置在所述续加热进料装置的上游、并与所述连续加热进料装置的进料口相连，所述上料系统按物料流动方向包括依次设置的沥青原料仓和称量装置。
优选地，所述系统还包括造粒装置，所述造粒装置与所述沥青聚合反应系统中各反应釜的出料口配合连接。
优选地，所述系统还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接。
优选地，所述尾气处理装置包括冷凝器和储液罐，所述冷凝器与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接，所述储液罐与所述冷凝器的出液口相连。
本实用新型所提供的一种高软化点沥青连续生产系统，通过采用连续加热进料装置(螺杆挤出机)将沥青原料加热至预定温度后加入至沥青聚合反应系统中，能够有效简化高软化点沥青连续生产装置的组成，降低设备成本，而且能够提高高软化点沥青连续生产装置的生产效率。此外，通过本实用新型所提供的高软化点沥青连续生产装置所生产的高软化点沥青具有软化点均匀性好，以及稳定性较好的特点。
附图说明
图1示出了根据现有技术的高软化点沥青的连续生产系统的结构示意图；
图2示出了根据本实用新型的高软化点沥青的连续生产系统的结构示意图。
附图标记说明
1为筛分装置、2为皮带传送机、3和31与32均为斗式提升机、4为沥青原料仓、5为称量装置、6为破碎装置、7为加热进料装置、71为第一熔融釜、72为第二熔融釜、73为加热熔融管、74为供热装置、8为反应釜、9为中间槽、10为液下泵、11为高置槽、12为造粒装置、13为输送机、14为冷凝器、15为储液槽。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本实用新型提供了一种高软化点沥青连续生产系统，该系统包括：连续加热进料装置7和沥青聚合反应系统，所述连续加热进料装置7设置在所述沥青聚合反应系统的上游，并与所述沥青聚合反应系统的进料口相连，其中所述连续加热进料装置7为螺杆挤出机，所述沥青聚合反应系统包括串联设置的2-8级反应釜。
根据本实用新型的系统，所述螺杆挤出机包括箱体和搅拌轴，所述箱体的内部形成有可容纳所述搅拌轴的内腔，所述搅拌轴安装在所述内腔中；为了优化原料在螺杆挤出机中的预热效果，优选情况下，所述箱体中内腔的长径比为20-60：1。
根据本实用新型的系统，其中螺杆挤出机具有搅拌和加热双重功能，通过螺杆挤出机的预处理，能够使得沥青原料形成具有一定流动性的熔体，该螺杆挤出机既可以为单螺杆挤出机，又可以为双螺杆挤出机。在本实用新型中优选所述螺杆挤出机为双螺杆挤出机。在实际操作中，为了便于连续加热进料系统7的连续进料，优选情况下，在该连续加热进料系统7的入口端设置有进料斗，以便于供应原料。
根据本实用新型的系统，所述沥青聚合反应系统可以采用行业内常规使用的沥青聚合反应系统，在本实用新型中优选所述沥青聚合反应系统中包括串联设置的2-5级反应釜8，例如包括串联设置的2级(两台)、3级(3台)、4级(4台)、或5级(5台)反应釜8。
根据本实用新型的系统，为了实现对于反应釜8中温度的控制，优选情况下，所述反应釜8的外周设有保温夹套。对于保温夹套的设置采用本领域的常规工艺手段即可，其中对于加热介质的选择，以及对于供热系统(用于加热所述加热介质)的选择并没有特殊要求，可以根据反应釜8对于温度的要求进行合理选择即可。
根据本实用新型的系统，为了简化连续加热进料装置7(螺杆挤出机)的操作负担，优选在连续加热进料装置7的上游设置破碎装置6，并使得所述破碎装置6与所述连续加热进料装置7的进料口相连。
根据本实用新型的系统，其中还包括上料系统，所述上料系统设置在所述续加热进料装置7的上游、并与所述连续加热进料装置7的进料口相连；在本实用新型系统中包括破碎装置6的情况下，该上料系统设置在破碎装置6的上游，并与所述破碎装置6的进料口相连；所述上料系统按物料流动方向包括依次设置的沥青原料仓4和称量装置5。此外，为了便于系统的连续使用，优选情况下，沥青原料仓4和称量装置5设置在高于破碎装置6和连续加热进料装置7的位置；而为了便于向沥青原料仓4中加入原料，实际操作中，在所述沥青原料仓4的上游还包括按物料进料方向依次设置的筛分装置1、皮带传送机2、以及斗式提升机3。
根据本实用新型的系统，其中还包括造粒系统12，所述造粒系统12与所述沥青聚合反应系统的出料口配合连接。在实际操作中，为了便于将沥青聚合反应系统的出料口与所述造粒系统12相连，通常在两者之间还设置有中间槽9、液下泵10和高置槽11，所述中间槽9与沥青聚合反应系统的出料口相连，用于储存沥青聚合反应系统产出的高软化点沥青，液下泵10连接在中间槽9和高置槽11之间，用于将中间槽9中的高软化点沥青输送至高置槽11，而高置槽11与所述造粒系统12的进料口相连；此外，还可以进一步在所述造粒系统12的下游还设置有包装装置，且所述造粒系统12和包装装置之间通过输送机13相连。
根据本实用新型的系统，其中还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接。优选所述尾气处理装置包括冷凝器14和储液罐15，所述冷凝器14与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接，所述储液罐15与所述冷凝器14的出液口相连。
同时，第二方面，在本实用新型中还提供了一种高软化点沥青连续生产方法，该方法包括：将沥青原料通过螺杆挤出机加热至预定温度后形成沥青熔体，将所述沥青熔体加入至沥青聚合反应系统中进行接触反应。
根据本实用新型的方法，优选情况下，所述预定温度为300-480℃。
根据本实用新型的方法，优选情况下，所述沥青聚合反应系统中包括串联设置的2-8级(优选2-5级)反应釜，各级反应釜中的反应温度分别为300-480℃，反应压力为0.01-1.5MPa，停留时间为2-10h，优选为4-8h。
根据本实用新型的方法，优选情况下，沿物料的流动方向，位于下游的反应釜的温度比位于上游的反应釜的温度高，且优选高3-15℃。
根据本实用新型的方法，优选情况下，将沥青原料破碎至粒径小于10目，优选粒径为100-200目后加入至螺杆挤出机中。
根据本实用新型的方法，优选情况下，所述方法还包括向各所述反应釜中通入气体的步骤，所述气体选自氮气、惰性气体、氧气(反应气体)中的一种或几种，优选所述气体的流量为0.1L/min-100L/min。
根据本实用新型的方法，其中对于沥青原料并没有特殊限定，可以是任意的对于软化点不满意的沥青原料，例如包括但不限于煤沥青、煤焦油沥青、石油沥青、石油渣油沥青，以及任意的软化点处于60～200℃的芳烃或稠环芳烃类物质，例如具有筹环结构的芳香烃，萘，四氢萘，均四甲苯等。
此外，第三方面，本实用新型还提供了一种由根据本实用新型所述的方法所制备的高软化点沥青。优选所述高软化点沥青的软化点偏差在±10℃以内优选在±8℃以内，更优选在±5℃以内；根据本实用新型所提供的高软化点沥青的具有产品性质均一，稳定性好的优势。
以下将结合具体实施例进一步说明本实用新型的有益效果。
在如下实施例和对比例中所采用的沥青原料为原自神华煤制油公司，煤直接液化工序的产出的煤基沥青，该沥青的软化点为160℃，残碳含量为40重量％，灰分含量为0.05重量％，软化点偏差为±3℃。
实施例
用于说明本实用新型高软化点沥青连续生产系统。
高软化点沥青连续生产系统：如图2所示，其中沥青聚合反应系统包括串联设置的二级反应釜(反应釜高为3m，直径ф1m，内置有叶片式搅拌器)。
高软化点沥青的连续生产方法：将前述沥青原料通过筛分装置1进行筛分后，经皮带传送机2和斗式提升机3进入沥青原料仓4，接着位于沥青原料仓中的原料经称量装置5称量后进入破碎装置进行破碎(破碎至粒径在200目以下)，破碎后的原料加入至双螺杆挤出机(商购自南京瑞亚挤出机械制造有限公司的TSE-65型号的双螺杆挤出机，螺杆挤出机的箱体内腔的长径比为40：1)中，并在双螺杆挤出机(耗能为0.2kW·h/kg)中将沥青原料加入至400℃形成沥青熔体(沥青原料在双螺杆挤出机中的停留时间为5min)，接着将沥青熔体加入至包括串联设置的二级反应釜8的沥青聚合反应系统中，其中第一级反应釜8中反应温度为400℃，反应压力为0.5MPa，停留时间为5h，搅拌器转动速度为150rpm；第二级反应釜8中反应温度为405℃，反应压力为0.5MPa，停留时间为5h，搅拌器转动速度为150rpm；所生成的高软化点沥青在中间槽中经液下泵10的作用进入高置槽11，并进一步进入造粒装置12，所形成的颗粒产品通过输送机13进入后续包装装置；此外，在反应器8中生成的气体经冷凝器降温后进入储液槽15中。
对比例
用于对比说明本实用新型高软化点沥青连续生产系统。
高软化点沥青连续生产系统：如图1所示，其中沥青聚合反应系统包括串联设置的二级反应釜(反应釜高为3m，直径ф1m，内置有叶片式搅拌器)。
高软化点沥青的连续生产方法：将前述沥青原料通过筛分装置1进行筛分后，经皮带传送机2和斗式提升机31进入沥青原料仓4，接着位于沥青原料仓中的原料经称量装置5称量后进入破碎装置进行破碎(破碎至粒径在200目以下)，破碎后的原料经斗式提升机32进入第一熔融釜71(常压、温度为160℃、停留时间为10h)、接着进入第二熔融釜72(常压、温度为200℃、停留时间为15h)，在接着进入加热熔融管73(温度为400℃、停留时间为20min)进一步热熔后进入沥青聚合反应系统中，其中第一熔融釜71、第二熔融釜72、以及加热熔融管73均通过供热装置74提供热量(耗能为5kW·h/kg)。在沥青聚合反应系统中，沥青熔体依次加入至串联设置的二级反应釜8中，其中第一级反应釜8中反应温度为400℃，反应压力为0.5MPa，停留时间为5h，搅拌器转动速度为150rpm；第二级反应釜8中反应温度为405℃，反应压力为0.5MPa，停留时间为5h，搅拌器转动速度为150rpm；所生成的高软化点沥青在中间槽中经液下泵10的作用进入高置槽11，并进一步进入造粒装置12，所形成的颗粒产品通过输送机13进入后续包装装置；此外，在反应器8中生成的气体经冷凝器降温后进入储液槽15中。
测试例
将由前述实施例和对比例所制备的高软化点沥青进行如下测试：
软化点：参照ASTM D3104-2014中方法，测量高软化点沥青中5个点的软化点取平均值；软化点方差为根据前述测量的5个点计算获得；
残碳含量：参照JB/T 6774-2006煤沥青固定炭测定方法；
灰分含量：参照GB/T2295-1980煤沥青灰分测定方法；
测试结果：如表1所示。
表1.
| 实施例1 | 实施例2 | |
| 软化点，℃ | 290 | 285 |
| 残碳含量，％ | 80 | 75 |
| 灰分含量，％ | 0.06 | 0.07 |
| 软化点偏差，℃ | ±7 | ±15 |
由上述结果可知，与根据现有技术的对比例(将原料沥青颗粒经复杂的熔融工序后投入到反应釜中)所提供的高软化点沥青的制备方法相比，本实用新型能够有效简化高软化点沥青连续生产装置的组成，降低设备成本，而且能够提高高软化点沥青连续生产装置的生产效率(预热时间由25h提升至5min)，降低能耗(预热能耗由5kW·h/kg降低2kW·h/kg)；
此外，根据本实用新型的实施例所制备的高软化点沥青不但软化点、残碳含量和灰分含量均能够达到、甚至超过D1的优化效果，而且，鉴于本实用新型所提供的高软化点沥青的制备系统及方法中，预热环节时间较短，有利于减少预热过程中不必要的聚合反应的发生，有利于降低该高软化点沥青的软化点偏差，进而使得本实用新型方法所制备的高软化点沥青具有更好的均匀性，更有利于提高高软化点沥青的稳定性，以利于该高软化点沥青的后续应用。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种高软化点沥青连续生产系统，其特征在于，所述系统包括：连续加热进料装置(7)和沥青聚合反应系统，所述连续加热进料装置(7)设置在所述沥青聚合反应系统的上游，并与所述沥青聚合反应系统的进料口相连，其中所述连续加热进料装置(7)为螺杆挤出机，所述沥青聚合反应系统(8)包括串联设置的2-8级反应釜(8)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述螺杆挤出机包括箱体和搅拌轴，所述箱体的内部形成有可容纳所述搅拌轴的内腔，所述搅拌轴安装在所述内腔中；其中所述内腔的长径比为20-60：1。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述螺杆挤出机为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述沥青聚合反应系统(8)包括串联设置的2-5级反应釜(8)。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括破碎装置(6)，所述破碎装置(6)设置在所述连续加热进料装置(7)的上游、并与所述连续加热进料装置(7)的进料口相连。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括上料系统，所述上料系统设置在所述续加热进料装置(7)的上游、并与所述连续加热进料装置(7)的进料口相连，所述上料系统按物料流动方向包括依次设置的沥青原料仓(4)和称量装置(5)。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括造粒系统(12)，所述造粒系统(12)与所述沥青聚合反应系统的出料口配合连接。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述尾气处理装置包括冷凝器(14)和储液罐(15)，所述冷凝器(14)与沥青聚合反应系统中各反应釜的尾气出口配合连接，所述储液罐(15)与所述冷凝器(14)的出液口相连。
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