CN207537396U - 立式反应器和高软化点沥青连续生产*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种立式反应器和高软化点沥青连续生产***。该立式反应釜内部设置有物料输送组件，所述物料输送组件包括沿所述立式反应釜轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的物料输送带，所述立式反应釜的进料口位于所述物料输送带的上方、出料口位于所述物料输送带的下方。采用本实用新型所提供的立式反应器和高软化点沥青连续生产***所制备的高软化点沥青有利于优化沥青产品的品质。
Description
技术领域
本实用新型涉及高软化点沥青的生产领域，具体涉及一种立式反应器和高软化点沥青连续生产***。
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。
在中国专利申请CN201210418586.4中公开了一种高软化点沥青的制备方法和装置、制备的高软化点沥青及利用高软化点沥青制备的粘结剂。其中采用将改质沥青导入单体容器，单体容器设置有搅拌器，并通入惰性气体氮气，单体容器依次设置四段各自独立的加热区和独立的电加热器，加热温度依次为354℃、355℃、356℃和358℃，反应压力为0.04MPa，将沥青加热达到目标温度350℃后保持16h，得到高软化点沥青。
在中国专利申请CN201520928725.7中公开了一种用于沥青改性的专用设备，采用立式反应釜和搅拌机构改性沥青，立式反应釜包括内胆和外壳，内胆和外壳之间形成加热油腔，采用导热油加热，内胆底部设置有排料口，外壳顶部有盖板，盖板上有搅拌主轴口和投料口，搅拌机构包括搅拌主轴、搅拌头、电机和机架。
在中国专利申请CN201410438824.7中公开了一种高软化点沥青、高软化点沥青的制备方法及立式反应釜，投料方式为将煤液化沥青粉碎至一定粒径后放入立式反应釜内，对立式反应釜进行加热，并通入惰性气体，物料在立式反应釜内发生聚合反应得到高软化点沥青。立式反应釜包括釜体本体、端盖、进料口、排气口、卸料口、进气口、搅拌轴、桨式搅拌器、锚式搅拌器、测温元件、电机、折流板。
在现有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，通过立式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，而且很难保证立式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立式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。
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，提供一种立式反应器和高软化点沥青连续生产***，以改善所制备的高软化点沥青的软化点均匀性。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种立式反应釜，该立式反应釜内部设置有物料输送组件，所述物料输送组件包括沿所述立式反应釜轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的物料输送带，所述立式反应釜的进料口位于所述物料输送带的上方、出料口位于所述物料输送带的下方。
优选地，所述物料输送组件绕所述立式反应釜轴向可旋转的设置在所述立式反应釜的内部。
优选地，所述物料输送带内边缘与所述支撑杆无缝隙固定连接，所述物料输送带的外边缘与所述立式反应釜的内周间隙配合。
优选地，所述反应釜内部还设置有与供气单元相连的进气孔。
优选地，所述进气孔形成在所述物料输送带的上表面上，且所述进气孔通过设置在所述支撑杆内部的进气通道与所述供气单元相连通。
优选地，在所述立式反应釜的外周设置有沿轴向分布的多段独立控温的保温夹套。
同时，在本实用新型中还提供了一种高软化点沥青连续生产***，该***包括：连续加热进料装置和反应釜，所述连续加热进料装置与所述反应釜的进料口配合连接，其中所述反应釜为根据本实用新型所述的立式反应釜。
优选地，所述连续加热进料***为螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机。
优选地，所述***还包括造粒装置，所述造粒装置与所述立式反应釜的出口配合连接。
优选地，所述***还包括尾气处理装置，所述尾气处理装置与立式反应釜的尾气出口配合连接。
本实用新型所提供的一种立式反应器和高软化点沥青连续生产***具有如下有益效果：
(1)、本实用新型所提供的立式反应器通过设置物料输送带对沥青熔体进行输送，使得立式反应釜中沥青原料的流动方向固定，进而有利于控制沥青熔体在立式反应釜中的停留时间与温度变化，避免不同反应阶段的沥青熔体发生返混，从而改善所制备的高软化点沥青的品质。
(2)本实用新型所提供的立式反应器和高软化点沥青连续生产***通过采用连续加热进料装置将沥青原料加热至预定温度后加入至本实用新型立式反应釜中，使得加热过程与反应过程分开，有利于降低立式反应釜的加热温度对沥青原料温度的影响，降低立式反应釜中靠近外壁处与靠近中心处的沥青的温差，进而优化沥青产品的品质；
附图说明
图1示出了根据本实用新型高软化点沥青的连续生产***的结构示意图。
附图标记说明
1为进料斗、2为连续加热进料装置、3为保温夹套、4为反应器、5为电机、6为物料输送带、7为造粒装置、8为尾气处理装置。
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立式反应釜；如图1所示，该所述立式反应釜4内部设置有物料输送组件，所述物料输送组件包括沿所述立式反应釜4轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的物料输送带6，所述立式反应釜4的进料口位于所述物料输送带6的上方、出料口位于所述物料输送带6的下方。
在本实用新型的立式反应釜中，通过将物料输送带6环绕在沿立式反应釜4轴向设置的支撑杆上，不但有利于控制沥青熔体的定向流动，而且有利于沿反应器轴向对沥青熔体进行分层，避免立式反应釜下方的物料在搅拌过程中被携带到上方所造成的不同反应阶段的沥青熔体返混，进而有利于优化沥青产品的软化点均匀性。
根据本实用新型的立式反应釜，为了优化立式反应釜中物流的反应效果，优选情况下，所述物料输送组件绕所述立式反应釜4轴向可旋转的设置在所述立式反应釜4的内部。在实际操作中通过促使物料输送组件绕立式反应釜 4的轴向转动，使物料沿轴向螺旋移动，为物料提供接触动能，以利于物料反应及物料的输送。在实际操作中，物料输送组件中的支撑杆的一端与电机 5相连，该电机5设置在立式反应釜4的上方，用于驱动所述支撑杆沿所述立式反应釜4的轴心自传。
根据本实用新型的立式反应釜，为了便于所述物料输送组件的转动，优选情况下，沿所述立式反应釜4的轴线方向，所述物料输送带距离所述立式反应釜4顶部的距离为10-50mm，距离所述立式反应釜4底部的距离为 5-20mm。
根据本实用新型的立式反应釜，为了更好对沿反应器轴向分布的沥青熔体进行分离，避免返混，优选情况下，所述物料输送带6内边缘与所述支撑杆无缝隙固定连接(以避免物料沿支撑杆向下流动)，所述物料输送带6的外边缘与所述立式反应釜4的内周缝隙配合(以在满足物料输送带6旋转需求的同时，尽量减少物料沿立式反应釜4的内壁向下流动)。
根据本实用新型的立式反应釜，综合考虑物料输送带6的推动力以及沥青熔体的分区空间，优选情况下，所述物料输送带6的螺旋角β不小于45°，优选为70°≤β≤75°。
根据本实用新型的立式反应釜，为了改变沥青产品的微观结构，例如分子量、例如相关基团含量，通常的做法是可以在沥青反应过程中引入气体(包括惰性气体或者反应性气体)，在本实用新型中为了便于在立式反应釜4中引入气体，优选情况下，在所述立式反应釜4内部还设置有进气孔；进一步地，为了使得气体能够均匀的分布在反应熔体中，优选所述进气孔设置在所述物料输送带6的上表面上，且所述进气孔通过设置在所述支撑杆内部的进气通道与所述供气单元相连通，优选所述进气孔的孔径为2-15mm，优选所述进气孔的分布密度为1-4个/cm2。
根据本实用新型的立式反应釜，为了实现对于立式反应釜4中温度的控制，优选情况下，所述立式反应釜4的外周设有保温夹套3；进一步地，为了实现对立式反应釜4中不同区域的温度的单独控制，优选情况下，在所述立式反应釜4的外周设置有沿轴向分布的多段(例如3段或4段)独立控温的保温夹套3。对于保温夹套3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***(用于加热所述加热介质)的选择并没有特殊要求，可以根据立式反应釜4对于温度的要求进行合理选择即可。
第二发面，在本实用新型中还提供了一种高软化点沥青连续生产***，如图1所示，该***包括连续加热进料装置2和反应釜，所述连续加热进料装置2与所述反应釜的进料口配合连接，其中所述反应釜为根据本实用新型所述的立式反应釜4。
根据本实用新型的***，其中对于连续加热进料装置2的选择可以没有特殊要求，只要能够提供足以促使高软化点沥青熔融的温度，并且实现连续进料的功能即可，在本实用新型中优选所述连续加热进料装置2为螺杆挤出机，优选为双螺杆挤出机。这种螺杆挤出机为用于连续进料的常规装置，其不但能够促使沥青熔融，而且还能够通过搅拌、挤出赋予沥青熔体一定的流动性，以便于沥青熔体在后续的立式反应釜4中流动。在实际操作中，为了便于连续加热进料装置2的连续进料，优选情况下，在该连续加热进料装置 2的入口端设置有进料斗1，该进料斗1可以实现对沥青原料的盛放与进料。
根据本实用新型的***，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。
根据本发明的***，为了简化连续加热进料装置4(螺杆挤出机)的操作负担，优选在连续加热进料装置4的上游设置破碎装置，并使得所述破碎装置与所述连续加热进料装置的进料口相连。
根据本发明的***，其中还包括上料***，所述上料***设置在所述续加热进料装置4的上游、并与所述连续加热进料装置4的进料口相连；在本发明***中包括破碎装置的情况下，该上料***设置在破碎装置的上游，并与所述破碎装置的进料口相连；所述上料***按物料流动方向包括依次设置的沥青原料仓和称量装置。此外，为了便于***的连续使用，优选情况下，沥青原料仓和称量装置设置在高于破碎装置和连续加热进料装置的位置；而为了便于向沥青原料仓中加入原料，实际操作中，在所述沥青原料仓的上游还包括按物料进料方向依次设置的筛分装置、皮带传送机、以及斗式提升机。
根据本实用新型的***，为了简化工艺，优选情况下，所述***还包括造粒装置7，所述造粒装置7与所述立式反应釜4的出口配合连接。
根据本实用新型的***，为了友好环境，优选情况下，所述装置还包括尾气处理装置8，所述尾气处理装置与立式反应釜4的尾气出口配合连接。
第三方面，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：将沥青原料通过连续加热进料装置加热至预定温度后形成沥青熔体，将所述沥青熔体加入至立式反应釜中；并促使所述沥青熔体沿设置在所述立式反应釜内部的物料输送带连续流动并发生反应，所述物料输送带环绕沿所述立式反应釜轴向设置的支撑杆螺旋排布。
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，所述沥青熔体在所述立式反应釜中反应温度为300-480℃，反应压力为0.01-1.5MPa，停留时间为2-20h，优选为6-12h。
根据本实用新型的方法，优选情况下，所述支撑杆驱动所述物料输送带以5-100rpm的速度转动。
根据本实用新型的方法，优选情况下，沿所述立式反应釜的轴向包括至少三段加热区，且由上至下各加热区的温度依次增加，优选相邻两个加热区的温度差为5-15℃，优选靠近所述立式反应釜的进料口的第一加热区的温度大于等于所述预热温度。
根据本实用新型的方法，优选情况下，所述方法还包括向所述立式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，第四方面，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1
用于说明本实用新型高软化点沥青及其连续生产方法。
高软化点沥青连续生产***：如图1所示，具体结构说明如下：
该高软化点沥青连续生产***包括连续加热进料装置2和立式反应釜4，所述连续加热进料装置2与所述立式反应釜4的进料口配合连接；
其中连续加热进料装置2为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(长径比为40：1)，且在所述双螺杆挤出机的入口端配置有一个进料斗1。
其中所述立式反应釜4(高为3m，直径ф1m)内部设置有物料输送组件，所述物料输送组件包括沿所述立式反应釜4轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的物料输送带6；所述支撑杆的动力机构(电机5) 设置在所述立式反应釜4的上方，所述物料输送带6(螺旋角β为75°)内边缘与所述支撑杆无缝隙固定连接、外边缘与所述立式反应釜4的内周缝隙配合，且沿所述立式反应釜4的轴线方向，所述物料输送带距离所述立式反应釜4顶部(进料口一侧)的距离为10mm，距离所述立式反应釜4底部(出料口一侧)的距离为5mm；所述立式反应釜4的进料口位于所述物料输送带6的上方、出料口位于所述物料输送带6的下方，在所述立式反应釜4的垂直投影中，所述进料口相对于所述支撑杆的垂直线和所述出料口相对于所述支撑杆的垂直线之间的夹角α为180°；在所述立式反应釜4的外周外周设置有沿轴向分布的3段独立控温的保温夹套3(其中加热介质为 60％NaNO3+40％KNO3熔盐)。
高软化点沥青的连续生产方法：将前述沥青原料(经破碎装置破碎至粒径在200目以下)通过进料斗1加入至双螺杆挤出机中，并在双螺杆挤出机中将沥青原料加入至400℃形成沥青熔体，接着将沥青熔体加入至立式反应釜4中，由物料输送带的上方向下流动，在立式反应釜4中由上至下的三个加热区中温度依次为400℃、405℃以及410℃，反应压力为0.5MPa，物料的停留时间为8h，物料输送组件的转动速度为150rpm，得到高软化点沥青 A1。
实施例2
用于说明本实用新型高软化点沥青及其连续生产方法与***。
高软化点沥青连续生产***：参照实施例1，区别在于，在所述物料输送带的上表面上形成有进气孔，进气孔的孔径为5mm，孔密度为1个/cm2；位于所述物料输送带上的进气孔通过设置在所述支撑杆内部的进气通道与所述供气单元相连通；
采用实施例1中方法连续生产高软化点沥青，区别在于，通过所述物料输送带上的进气孔向立式反应釜4中通入氮气，所述氮气的流量为2L/min，得到高软化点沥青A2。
实施例3
用于说明本实用新型高软化点沥青及其连续生产方法与***。
高软化点沥青连续生产***：同实施例2；
采用实施例1中方法连续生产高软化点沥青，区别在于，通过所述物料输送带上的进气孔向立式反应釜4中通入氧气，所述氧气的流量为0.5L/min，得到高软化点沥青A3。
对比例1
用于说明本实用新型高软化点沥青及其连续生产方法与***。
高软化点沥青连续生产***：未设置连续加热进料装置，立式反应釜参照实施例1，区别在于，采用搅拌装置代替物料输送组件，该搅拌装置包括沿所述立式反应釜轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的搅拌带；所述支撑杆的动力机构(电机)设置在所述立式反应釜的上方，在所述立式反应釜的垂直投影中，搅拌带(螺旋角β为75°)的宽度(位于支撑杆一侧的宽度)为所述立式反应釜半径的1/2；
高软化点沥青的连续生产方法：将前述沥青原料通直接加入至立式反应釜中，在立式反应釜中由上至下的三个加热区中温度依次为400℃、405℃以及410℃，反应压力为0.5MPa，物料的停留时间为8h，搅拌带的转动速度为150rpm，得到高软化点沥青D1。
测试例
将由前述实施例1-3和对比例1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.
| A1 | A2 | A3 | D1 | |
| 软化点，℃ | 300 | 280 | 290 | 295 |
| 残碳含量，％ | 82 | 76 | 81 | 80 |
| 灰分含量，％ | 0.06 | 0.07 | 0.06 | 0.06 |
| 软化点偏差，℃ | ±5 | ±6 | ±8 | ±20 |
由表1中结果可知，与根据现有技术的对比例1(将原料沥青颗粒直接投入到立式反应釜中)所制备的高软化点沥青D1相比，根据本实用新型的
实施例1-3所制备的高软化点沥青A1-A3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，该高软化点沥青A1-A3的软化点偏差更小，这表示根据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 (10)
1.一种立式反应釜，其特征在于，所述立式反应釜(4)内部设置有物料输送组件，所述物料输送组件包括沿所述立式反应釜(4)轴向设置的支撑杆，以及环绕所述支撑杆螺旋排布的物料输送带(6)，所述立式反应釜(4)的进料口位于所述物料输送带(6)的上方、出料口位于所述物料输送带(6)的下方。
2.根据权利要求1所述的立式反应釜，其特征在于，所述物料输送组件绕所述立式反应釜(4)轴向可旋转的设置在所述立式反应釜(4)的内部。
3.根据权利要求1或2所述的立式反应釜，其特征在于，所述物料输送带(6)内边缘与所述支撑杆无缝隙固定连接，所述物料输送带(6)的外边缘与所述立式反应釜(4)的内周间隙配合。
4.根据权利要求1或2所述的立式反应釜，其特征在于，所述反应釜(4)内部还设置有与供气单元相连的进气孔。
5.根据权利要求4所述的立式反应釜，其特征在于，所述进气孔形成在所述物料输送带(6)的上表面上，且所述进气孔通过设置在所述支撑杆内部的进气通道与所述供气单元相连通。
6.根据权利要求1或2所述的立式反应釜，其特征在于，在所述立式反应釜(4)的外周设置有沿轴向分布的多段独立控温的保温夹套(3)。
7.一种高软化点沥青连续生产***，其特征在于，所述***包括：连续加热进料装置(2)和反应釜，所述连续加热进料装置(2)与所述反应釜的进料口配合连接，其中所述反应釜为权利要求1至6中任意一项所述的立式反应釜(4)。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述连续加热进料装置(2)为螺杆挤出机。
9.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述装置还包括造粒装置(7)，所述造粒装置(7)与所述立式反应釜(4)的出口配合连接。
10.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述装置还包括尾气处理装置(8)，所述尾气处理装置(8)与立式反应釜(4)的尾气出口配合连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN112138620A (zh) * | 2019-06-27 | 2020-12-29 | 南京韦福化工技术有限公司 | 一种用于生产二烷基次磷酸的进料装置 |
| CN112456848A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-03-09 | 天津水泥工业设计研究院有限公司 | 一种钢渣微粉活性激发剂、制备方法及其制备装置 |
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