CN211946912U - 一种气体顺循环降膜冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气体顺循环降膜冷却装置，包括由降液管液‑液换热器和沥青储槽组成的沥青降膜冷却器；所述降液管液‑液换热器的上方一侧设循环氮气入口，所述沥青储槽的上部一侧设循环氮气出口，循环氮气出口通过外部的循环氮气管道连接循环氮气入口，沿氮气流动方向，循环氮气管道上依次设有氮气循环风机及流量记录联锁仪表。本实用新型对现有沥青降膜冷却器的沥青自然成膜方式进行改进，采用循环氮气带动成膜液体快速向下流动，对沥青成膜提供辅助动力，使沥青流速加快、成膜薄而均匀，使换热效率获得极大提高；随着循环氮气流速的增加，还可以提高原料的处理量，极大地提高了设备的操作弹性。
Description
技术领域
本实用新型涉及沥青生产及深加工技术领域，尤其涉及一种气体顺循环降膜冷却装置。
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，主要采用沥青固化冷却成型的固体方式进行销售，需要将生产出的热沥青(中温沥青或改质沥青)冷却到用于固化成型的低温度的液体沥青。
液体沥青本身的特性是：含有聚合物等固体悬浮物，液体粘度大易凝固，软化点高达105℃以上，而沥青成型温度最低要求150℃左右，因此沥青冷却器容易堵塞。以往都是通过高置槽静置自然冷却的方式进行冷却，但这种方式只适合小规模生产。对于较大规模生产，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，基本上采用降膜冷却器作为冷却设备。
降膜冷却器的冷却工艺是：沥青成型前的热沥青先送到降膜冷却器，在降膜冷却器中与蒸汽冷凝液换热到需要的温度(150℃左右)，然后以氮气作为背压，压送到沥青成型装置的喷嘴。目前普遍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，降液管液-液换热器中的降液管通过上管板及下管板固定，热沥青经沥青分配管均匀分配到上管板上，然后以满流的方式进入各降液管，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中。沥青储槽要保持一定的液位，然后通过氮气背压将冷却后的沥青压送到沥青成型装置的喷嘴处，换热汽化后的蒸汽冷凝液在蒸汽冷凝器中通过循环冷却水冷却后，经冷凝水罐通过泵送回到降液管液-液换热器中循环使用。
沥青降膜冷却器作为冷却设备，虽然换热的效果非常好，但对冷却沥青而言，还是有些特殊的问题需要解决；由于沥青的粘度随着温度的降低而快速增大，沥青在降液管上部温度较高时成膜较好，而在降液管下部，随着冷却温度的降低，沥青的粘度快速增大，流速变慢，成膜逐渐变厚，液膜温度越低，换热效果变差；而对于沥青成型而言，冷却的温度越低，成型的效果越好。因此，现有的沥青降膜冷却器在沥青降膜冷却的成膜效果方面，还有改进的迫切要求。
发明内容
本实用新型提供了一种气体顺循环降膜冷却装置，对现有沥青降膜冷却器的沥青自然成膜方式进行改进，采用循环氮气带动成膜液体快速向下流动，对沥青成膜提供辅助动力，使沥青流速加快、成膜薄而均匀，使换热效率获得极大提高；随着循环氮气流速的增加，还可以提高原料的处理量，极大地提高了设备的操作弹性。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种气体顺循环降膜冷却装置，包括由上部降液管液-液换热器和下部沥青储槽组成的沥青降膜冷却器；降液管液-液换热器中的降液管通过上管板和下管板固定，降液管上方的降液管液-液换热器内设沥青分配管；降液管液-液换热器的顶部设背压氮气入口与氮气气源相连；所述降液管液-液换热器的上方一侧设循环氮气入口，所述沥青储槽的上部一侧设循环氮气出口，循环氮气出口通过外部的循环氮气管道连接循环氮气入口，沿氮气流动方向，循环氮气管道上依次设有氮气循环风机及流量记录联锁仪表，流量记录联锁仪表与氮气循环风机联锁控制。
所述氮气循环风机采用变频控制。
所述循环氮气入口沿降液管液-液换热器的周向均匀设置多个。
所述循环氮气出口沿沥青储槽的周向均匀设置多个。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1)通过外部增设氮气循环风机，使氮气在降液管内沿沥青液膜流动方向循环流动，循环氮气带动成膜液体快速向下流动，对沥青成膜提供辅助动力，使沥青流速加快、成膜薄而均匀，并使换热效率获得极大提高；
2)随着循环氮气流速的增加，还可以提高原料的处理量，使沥青降膜冷却器的操作弹性范围显著提高；
3)增设氮气循环功能后，可以进一步增加降液管的长度，并以此增加换热面积，降低沥青的最终冷却温度，有利于沥青成型；
4)本实用新型所述方法及装置的应用范围广泛，不仅适用于沥青，也适用于其他粘稠性液体。
附图说明
图1是本实用新型所述一种气体顺循环降膜冷却装置的结构示意图。
图中：1.沥青降膜冷却器 2.沥青入口 3.沥青出口 4.循环氮气出口 5.循环氮气入口 6.沥青分配管 7.上管板 8.下管板 9.降液管 10.蒸汽冷凝器 11.冷凝水罐 12.冷凝水泵 13.氮气循环风机 14.沥青换热器 15.压力调节阀 16.液位调节阀 17.喷嘴LRC01.液位记录调节仪表 FRC01.流量记录联锁仪表 PRC01.压力记录联锁仪表
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本实用新型所述一种气体顺循环降膜冷却装置，包括由上部降液管液-液换热器和下部沥青储槽组成的沥青降膜冷却器；降液管液-液换热器中的降液管9通过上管板7和下管板8固定，降液管9上方的降液管液-液换热器内设沥青分配管6；降液管液-液换热器的顶部设背压氮气入口与氮气气源相连；所述降液管液-液换热器的上方一侧设循环氮气入口5，所述沥青储槽的上部一侧设循环氮气出口4，循环氮气出口4通过外部的循环氮气管道连接循环氮气入口5，沿氮气流动方向，循环氮气管道上依次设有氮气循环风机13及流量记录联锁仪表FRC01，流量记录联锁仪表FRC01与氮气循环风机13联锁控制。
所述氮气循环风机13采用变频控制。
所述循环氮气入口5沿降液管液-液换热器的周向均匀设置多个。
所述循环氮气出4口沿沥青储槽的周向均匀设置多个。
一种气体顺循环降膜冷却装置的工作原理是：在沥青降膜冷却器1的外部增设氮气循环风机13，将下部沥青储槽中作为沥青背压的氮气回送到上部降液管液-液换热器的顶部，使沥青降膜冷却器1内部充满的氮气在降液管9内沿沥青流动方向流动，并通过外部循环氮气管道实现循环流动，循环流动的氮气带动沥青液体快速向下流动，对沥青成膜提供辅助动力，使沥青流速加快、成膜薄且均匀，同时提高换热效率。
所述沥青为中温沥青或改质沥青。
以下实施例在以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
【实施例】
本实施例中，一种气体顺循环降膜冷却装置通过如下方式实现：
现有常规的沥青降膜冷却器1由上部的降液管液-液换热器及下部的沥青储槽组成，如图1所示，降液管液-液换热器的顶部设背压氮气入口，通过氮气管道连接氮气气源；氮气管道上设压力记录联锁仪表PRC01。降液管液-液换热器内竖直设置多个降液管9，降液管9的上端通过上管板7固定，降液管9的下端通过下管板8固定；降液管9上方的降液管液-液换热器内设沥青分配管6，沥青分配管6一端的沥青入口2与沥青入口管道相连，沥青入口管道上设沥青换热器14。降液管液-液换热器的壳程下部设蒸汽冷凝液入口，壳程上部设蒸汽出口，蒸汽出口通过循环冷却管道连接蒸汽冷凝液入口，循环冷却管道上沿气、液体流动方向依次设置蒸汽冷凝器10、冷凝水罐11及冷凝水泵12；沥青储槽底部设沥青出口3，通过沥青出口管道连接沥青成型装置的多个喷嘴17，沥青出口管道上设液位调节阀16及液位记录调节仪表LRC01，液位调节阀16及液位记录调节仪表LRC01联锁控制。
本实用新型所述气体顺循环降膜冷却装置是在现有常规沥青降膜冷却器的基础上进行结构改进，本实施例中，在位于沥青液面上方的沥青储槽一侧设循环氮气出口4，在位于沥青分配管6上方、降液管液-液换热器顶部空间的同一侧设循环氮气入口5。循环氮气出口4通过循环氮气管道连接循环氮气入口5，循环氮气管道上依次设有氮气循环风机13及流量记录联锁仪表FRC01，流量记录联锁仪表FRC01与氮气循环风机13联锁控制，氮气循环风机13采用变频控制。
本实施例通过增设氮气循环风机13，将沥青降膜冷却器内部充满的、作为沥青背压的氮气，自下部沥青储槽抽出，然后送回降液管液-液换热器，实现氮气的循环流动；循环氮气从沥青分配管6上方的降液管液-液换热器顶部空间进入，在氮气循环风机13的作用下在降液管9内沿沥青液膜流动方向流动，循环氮气带动成膜液体快速向下流动，对沥青成膜提供辅助动力，使沥青液流速加快，成膜薄而均匀，且换热效率提高；氮气循环风机13的电机设变频控制器实现变频控制，通过调节循环氮气的流速控制沥青成膜厚度；随着循环氮气流速的增加，还可以提高沥青的处理量，在最佳换热效率和最大处理量之间可以根据需要进行调节。
沥青冷却成型的具体过程为：液态沥青首先通过沥青换热器14与焦油换热，回收一定的热量后，经沥青入口2进入降液管液-液换热器，经沥青分配管6分配到上管板7上，上管板7作为受液盘，沥青以满流的方式均匀分配到各个降液管9；在降液管9内沥青形成均匀的液膜向下流动，通过与壳程中的蒸汽冷凝液换热，降温到150℃左右，然后收集到下部的沥青储槽中；换热后汽化的蒸汽进入蒸汽冷凝器10中通过循环冷却水冷凝冷却，然后送往冷凝水罐11，再通过冷凝水泵12抽送回到沥青降膜冷却器1中进行换热。
沥青降膜冷却器1的顶部设有背压氮气入口，压力为0.4MPa的氮气经压力调节阀15调压，当压力记录联锁仪表PRC01显示其压力为0.2MPa后进入沥青降膜冷却器1；氮气经降液管9可以直通下部的沥青储槽，从而充满整个沥青降膜冷却器1并作为沥青背压使冷却后的沥青自沥青出口3流出。沥青储槽中保持设定的液位，通过设置在沥青出口管上的液位调节阀16及沥青储槽上的液位记录控制仪表LRC01使液位保持恒定，液体沥青以氮气背压作为动力经沥青出口3送沥青成型装置的多个喷嘴17。
本实施例中，在沥青降膜冷却器1的外部设氮气循环风机13，从沥青储槽上的循环氮气出口4抽出内部充满且作为沥青背压的氮气，再从循环氮气入口5送回沥青降膜冷却器1的顶部，使得已经充满内部的氮气在降液管9内沿沥青液膜流动方向加速流动，循环氮气带动成膜液体快速向下流动，对成膜沥青提供辅助动力，使其流速加快，成膜薄而均匀，换热效率提高；氮气循环风机13采用变频控制，并通过流量记录联锁仪表FRC01联锁控制循环氮气的流量，以循环氮气的流速控制沥青成膜厚度。随着氮气流速的增加，还可以提高沥青的处理量，在最佳换热效率和最大处理量之间确定最适宜的平衡点。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种气体顺循环降膜冷却装置，包括上部的降液管液-液换热器和下部的沥青储槽；降液管液-液换热器中的降液管通过上管板和下管板固定，降液管上方的降液管液-液换热器内设沥青分配管；降液管液-液换热器的顶部设背压氮气入口与氮气气源相连；其特征在于，所述降液管液-液换热器的上方一侧设循环氮气入口，所述沥青储槽的上部一侧设循环氮气出口，循环氮气出口通过外部的循环氮气管道连接循环氮气入口，沿氮气流动方向，循环氮气管道上依次设有氮气循环风机及流量记录联锁仪表，流量记录联锁仪表与氮气循环风机联锁控制。
2.根据权利要求1所述的一种气体顺循环降膜冷却装置，其特征在于，所述氮气循环风机采用变频控制。
3.根据权利要求1所述的一种气体顺循环降膜冷却装置，其特征在于，所述循环氮气入口沿降液管液-液换热器的周向均匀设置多个。
4.根据权利要求1所述的一种气体顺循环降膜冷却装置，其特征在于，所述循环氮气出口沿沥青储槽的周向均匀设置多个。
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