本實用新型涉及焦化行業(yè)焦油與瀝青生產加工技術領域，尤其涉及一種分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置。

背景技術：

在煤焦油的蒸餾加工過程中，各種相對較輕的餾分如輕油、酚油、萘油、洗油和蒽油餾分經切取后，重質組分最后會殘留在塔底瀝青中。由于瀝青是一種重要的化工工業(yè)原料，如用于碳素材料，電極粘結劑等。所以，對于焦油加工企業(yè)而言，占焦油組分大部分的瀝青如何增加其效益，降低投資消耗和生產過程中的能耗與維護成本往往是企業(yè)核心競爭力的體現。

目前，提高瀝青附加值的加工方法主要有：1)將焦油蒸餾塔底瀝青用直接或間接冷卻工藝生產中溫瀝青；2)對液體瀝青采用熱聚合法或閃蒸法進行改質，再冷卻生產改質瀝青；3)瀝青炭化成焦生產瀝青焦或針狀焦。限于技術能力與行業(yè)發(fā)展水平，國內應用最多的工藝仍是前兩種方法即生產中溫瀝青和改質瀝青。這兩種瀝青的生產都需經歷由高溫到低溫的一個降溫過程，而瀝青冷卻的方式主要有水冷和空冷，水冷的冷卻效率明顯高于空冷，所以國內大部分冷卻工藝都以水冷為主。目前高溫液體瀝青的冷卻一般采取如下步驟：第一步，用循環(huán)水在瀝青汽化冷凝冷卻器中降溫；第二步，用蒸汽發(fā)生器冷卻進行再降溫，同時生產低壓蒸汽，瀝青冷卻后溫度大致在200～250℃，適于液體存儲或液體運輸；如需固化成型則還需要進一步降溫至更低溫度，才能進行水下成型。上述工藝流程在各瀝青加工企業(yè)中雖有差異，但總的思路都是采取循環(huán)水移取熱能的方式實現高溫液體瀝青的降溫過程。

現有高溫液體瀝青降溫冷卻工藝的弊端主要體現在以下幾點：1)冷卻工藝路線冗長，涉及設備繁多，造成實際生產中維護成本高；2)工藝需要外加大量循環(huán)水或循環(huán)蒸汽，增加運營成本；3)高溫液體瀝青所具有的大部分熱量沒有得到再利用，造成了能源浪費。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置，實現在同一設備內將高溫液體瀝青可選擇地一步冷卻到適于運送或固化成型的低溫液體瀝青，過程中產生的熱量 全部轉化為副產工藝用低壓蒸汽輸出，其結構簡單，操作方便靈活，達到了節(jié)能降耗和充分利用能源的目的。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：

分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置，包括瀝青降膜冷卻器和除鹽水預熱器，所述瀝青降膜冷卻器塔內分上、下兩段冷卻系統(tǒng)，兩段管程和殼程獨立控制，塔內頂部和中部分別設分配板；瀝青降膜冷卻器頂部分配板上方設高溫液體瀝青入口，上、下兩段管程分界處設液體瀝青采出口，底部設液體瀝青儲槽；除鹽水預熱器設置高度與瀝青降膜冷卻器中上部平齊；瀝青降膜冷卻器上部的蒸汽出口連通除鹽水預熱器的管程入口，除鹽水預熱器的管程出口連通瀝青降膜冷卻器殼程的返回蒸汽入口，除鹽水預熱器頂部還設有低壓蒸汽出口；除鹽水輸送管道經除鹽水預熱器殼程后連通瀝青降膜冷卻器殼程的除鹽水入口；瀝青降膜冷卻器頂部一側設氮氣入口，另一側設管程安全閥；瀝青降膜冷卻器上部殼程還設有殼程安全閥。

所述除鹽水預熱器前的除鹽水輸送管道上設除鹽水輸送泵，除鹽水輸送泵后、除鹽水預熱器前的除鹽水輸送管道與瀝青降膜冷卻器前的除鹽水輸送管道之間設旁路管道，旁路管道上設除鹽水溫度調節(jié)閥；瀝青降膜冷卻器前的除鹽水輸送管道上設除鹽水流量調節(jié)閥。

所述瀝青降膜冷卻器中的上段和下段除鹽水冷卻系統(tǒng)分別設測液位裝置，測液位裝置的控制端連接瀝青降膜冷卻器前除鹽水輸送管道上的除鹽水流量調節(jié)閥；瀝青降膜冷卻器前除鹽水輸送管道上設測溫裝置，測溫裝置的控制端連接旁路管道上的除鹽水溫度調節(jié)閥。

所述高溫液體瀝青入口前的高溫液體瀝青輸送管道上設測溫裝置、流量測量裝置和高溫液體瀝青進料調節(jié)閥，流量測量裝置的控制端連接高溫液體瀝青進料調節(jié)閥。

所述氮氣入口前的氮氣輸送管道上設氮氣閥后穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥。

所述低壓蒸汽出口后的低壓蒸汽輸送管道上設蒸汽閥前穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥。

所述液體瀝青采出口后的瀝青輸送管道上設測溫裝置，該測溫裝置的控制端連接瀝青降膜冷卻器上段除鹽水冷卻系統(tǒng)的測液位裝置；液體瀝青儲槽上設測溫裝置，該測溫裝置的控制端連接瀝青降膜冷卻器下段除鹽水冷卻系統(tǒng)的測液位裝置。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1)采用一步法直接冷卻高溫液體瀝青至目標溫度，且可根據實際需求對工藝進行調 節(jié)生產出兩種不同溫度規(guī)格的液體瀝青；

2)通過本實用新型所述工藝可將高溫液體瀝青所具有的熱能最大限度地回收，轉化為副產工藝用低壓蒸汽，避免了以往工藝中循環(huán)水的熱量消耗，對于企業(yè)的節(jié)能增效具有較強的現實意義；

3)采用本實用新型的工藝流程簡單，相比以往同類工藝具有所用設備少，操作靈活方便的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型所述分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置的結構示意圖。

圖中：1.瀝青降膜冷卻器上段 2.瀝青降膜冷卻器下段 3.液體瀝青儲槽 4.除鹽水預熱器 5.除鹽水輸送泵 6.氮氣閥后穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥 7.高溫液體瀝青進料調節(jié)閥 8.除鹽水溫度調節(jié)閥 9.除鹽水流量調節(jié)閥 10.蒸汽閥前穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥 11.殼程安全閥 12.管程安全閥 13.測液位裝置 14/16/17/18.測溫裝置 15.流量測量裝置

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：

本實用新型所述分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置，包括瀝青降膜冷卻器和除鹽水預熱器4，所述瀝青降膜冷卻器塔內分上、下兩段1、2冷卻系統(tǒng)，兩段管程和殼程獨立控制，塔內頂部和中部分別設分配板；瀝青降膜冷卻器頂部分配板上方設高溫液體瀝青入口，上、下兩段管程分界處設液體瀝青采出口，底部設液體瀝青儲槽3；除鹽水預熱器4設置高度與瀝青降膜冷卻器中上部平齊；瀝青降膜冷卻器上部的蒸汽出口連通除鹽水預熱器4的管程入口，除鹽水預熱器4的管程出口連通瀝青降膜冷卻器殼程的返回蒸汽入口，除鹽水預熱器4頂部還設有低壓蒸汽出口；除鹽水輸送管道經除鹽水預熱器4殼程后連通瀝青降膜冷卻器殼程的除鹽水入口；瀝青降膜冷卻器頂部一側設氮氣入口，另一側設管程安全閥12；瀝青降膜冷卻器上部殼程還設有殼程安全閥11。

所述除鹽水預熱器4前的除鹽水輸送管道上設除鹽水輸送泵5，除鹽水輸送泵5后、除鹽水預熱器4前的除鹽水輸送管道與瀝青降膜冷卻器前的除鹽水輸送管道之間設旁路管道，旁路管道上設除鹽水溫度調節(jié)閥8；瀝青降膜冷卻器前的除鹽水輸送管道上設除鹽水流量調節(jié)閥9。

所述瀝青降膜冷卻器中的上段1和下段2除鹽水冷卻系統(tǒng)分別設測液位裝置13，測液位裝置13的控制端連接瀝青降膜冷卻器前除鹽水輸送管道上的除鹽水流量調節(jié)閥9； 瀝青降膜冷卻器前除鹽水輸送管道上設測溫裝置14，測溫裝置14的控制端連接旁路管道上的除鹽水溫度調節(jié)閥8。

所述高溫液體瀝青入口前的高溫液體瀝青輸送管道上設溫度測量裝置15、流量測量裝置16和高溫液體瀝青進料調節(jié)閥7，流量測量裝置15的控制端連接高溫液體瀝青進料調節(jié)閥7。

所述氮氣入口前的氮氣輸送管道上設氮氣閥后穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥6。

所述低壓蒸汽出口后的低壓蒸汽輸送管道上設蒸汽閥前穩(wěn)壓自力式調節(jié)閥10。

所述液體瀝青采出口后的瀝青輸送管道上設測溫裝置17，測溫裝置17的控制端連接瀝青降膜冷卻器上段1除鹽水冷卻系統(tǒng)的測液位裝置13；液體瀝青儲槽3上設測溫裝置18，測溫裝置18的控制端連接瀝青降膜冷卻器下段2除鹽水冷卻系統(tǒng)的測液位裝置13。

應用本實用新型所述分段式副產蒸汽型瀝青降膜冷卻裝置時，高溫液體瀝青在瀝青降膜冷卻器上、下兩段1、2分段冷卻，瀝青降膜冷卻器中部設液體瀝青采出口，底部設液體瀝青儲槽3；具體冷卻過程包括如下步驟：

1)生產線來的高溫液體瀝青由瀝青降膜冷卻器頂部進入塔內，經塔頂分配板均勻分布后自動流入上段管程；管內液體瀝青在塔頂外供氮氣保壓狀態(tài)下，沿著上段管程內壁往下流，與殼程內的除鹽水或飽和蒸汽進行換熱后完成上段冷卻過程；

2)需要生產外運液體瀝青時，高溫液體瀝青由上段管程冷卻至220～250℃，在瀝青降膜冷卻器中部采出即可；

3)需要生產固化成型瀝青時，經上段管程冷卻后的液體瀝青仍需進行深度冷卻；此時將瀝青降膜冷卻器中部液體瀝青采出口關閉，液體瀝青在瀝青降膜冷卻器塔內中部分配板經再次均勻分布后流入下段管程，并沿著內壁繼續(xù)往下流，完成下段冷卻過程后的液體瀝青在瀝青降膜冷卻器底部液體瀝青儲槽3中待固化成型。

以除鹽水作為換熱介質時，除鹽水液位維持在瀝青降膜冷卻器的上段1或下段2；外來除鹽水為常溫，采用除鹽水預熱器4預熱，熱源采用瀝青降膜冷卻器副產的蒸汽；除鹽水預熱器4殼程運行除鹽水，通過設置旁路調節(jié)控制進入瀝青降膜冷卻器的除鹽水的溫度為80～120℃；除鹽水預熱器4管程為瀝青降膜冷卻器副產的飽和蒸汽，飽和蒸汽冷凝后部分返回瀝青降膜冷卻器內，其余低壓蒸汽輸出。

由于直接外運的液體瀝青與固化成型的液體瀝青的溫度有很大差異，傳統(tǒng)工藝對兩種溫度規(guī)格的瀝青采用的冷卻流程和冷卻方式也有所不同。本實用新型采用同一設備實現兩 種溫度規(guī)格的瀝青，外運的液體瀝青僅在瀝青降膜冷卻器的上段1換熱冷卻，通過調節(jié)瀝青降膜冷卻器上段1除鹽水液位高低來控制液體瀝青的冷卻溫度在220～250℃。用于固化成型的液體瀝青必須冷卻至更低溫度，僅使用瀝青降膜冷卻器上段1面積進行換熱液體瀝青達不到目標溫度，此時采用瀝青降膜冷卻器上、下兩段1、2同時冷卻的方式，當瀝青用于液體狀態(tài)存儲或裝車時僅用瀝青降膜冷卻器上段1冷卻，當瀝青用于固化成型時開啟瀝青降膜冷卻器上、下段1、2全冷卻模式。

瀝青降膜冷卻器管程運行高溫液體瀝青，殼程運行除鹽水或飽和蒸汽，頂部設置氮氣壓力裝置用于擠壓液體瀝青沿著管程內壁往下流。同時，頂部設置正壓安全閥保護管程，殼程設置正壓安全閥保護殼程，以免操作異常導致超壓。

工藝冷卻介質采用外來除鹽水，除鹽水預熱器4設置在與瀝青降膜冷卻器上段1(接近標高)的高度。除鹽水先在除鹽水預熱器4中與瀝青降膜冷卻器來的飽和蒸汽換熱，調節(jié)至適宜的溫度后進入降膜冷卻器內。通過瀝青降膜冷卻器相關輸送管道上的多個瀝青溫度測量裝置和閥門控制各部溫度，通過控制進入降膜冷卻器內的除鹽水量調節(jié)瀝青降膜冷卻器殼程內除鹽水的液位高度，從而保證出口液體瀝青溫度和出口飽和蒸汽溫度。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。