Установка для приготовления битума

 

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия, применяемым для получения битума из нефтяного гудрона путем его окисления кислородом воздуха, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства. Целью является повышение качества битума , снижение энергоемкости процесса. В установке для приготовления битума на входных патрубках подачи исходного продукта и газа установлены соответственно вибрационный распылитель и газодинамический излучатель. Цилиндрическая рабочая камера распылителя имеет расположенные тангенциально входные каналы и выходной канал в виде диффузора. Корпус излучателя выполнен в виде обращенного днищем к диффузору стакана с окном на боковой поверхности. Рабочая камера распылителя может быть выполнена из соосно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций с входными каналами. Корпус распылителя может быть выполнен с дополнительным выходным каналом, расположенным симметрично и соосно основному . Ось каналов расположена в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси корпуса . Установка может быть снабжена дополнительным газодинамическим излучателем. Днище его стакана расположено напротив дополнительного выходного канала распылителя. Излучатель может быть выполнен с соосно размещенным в полости стакана перед окном центральным элементом . Распылитель и излучатель могут быть установлены соосно. Продольные оси распылителя и излучателя могут быть смещены. Окисление капель гудрона происходит в среде воздуха в режиме вибрационного воздействия и в условиях резонанса, 5 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19). ((() ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719775/33 (22) 17.07..89 (46) 30.12.91, Бюл. ¹ 48 (71) Институт машиноведения им. A,ÀÜèàrîнравова (72) P.Ô.Ãàíèåâ, Г,А,Калашников, С.А.Костров и К.B.Ôðîëîâ (53) 691.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Иг 137441, кл. С 10 С 3/04, 1960, (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ

БИТУМА (57) Изобретение относится к устройствам непрерывного действия, применяемым для получения битума из нефтяного гудрона путем его окисления кислородом воздуха, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Целью является повышение качества битума, снижение энергоемкости процесса. В установке для приготовления битума на входных патрубках подачи исходного продукта и газа установлены соответственно вибрационный распылитель и газодинамический излучатель. Цилиндрическая рабочая камера распылителя имеет

Изобретение относится к устройствам непрерывного действия, применяемым для получения битума из нефтяного гудрона путем его окисления кислородом воздуха и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей промышленностях и других отраслях народного хозяйства, (si)s Е 01 С 19/10, С 10 С 3/04 расположенные тангенциально входные каналы и выходной канал в виде диффузора.

Корпус излучателя выполнен в виде обращенного днищем к диффузору стакана с окном на боковой поверхности. Рабочая камера распылителя может быть выполнена иэ соосно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций с входными каналами. Корпус распылителя может быть выполнен с дополнительным выходным каналом, расположенным симметрично и соосно основному. Ось каналов расположена в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси корпуса. Установка может быть снабжена дополнительныM газодинамическим излучателем. Днище его стакана расположено напротив дополнительного выходного канала распылителя. Излучатель может быть выполнен с соосно размещенным в полости стакана перед окном центральным элементом. Распылитель и излучатель могут быть установлены соосно. Продольные оси распылителя и излучателя могут быть смещены.

Окисление капель гудрона происходит в среде воздуха в режиме вибрационного воздействия и в условиях резонанса. 5 з,п. ф-лы, 9 ил.

Целью является повышение качества битума, снижение энергоемкости процесса.

На фиг. 1 изображена схема установки для получения битума из гудрона; на фиг. 2 — вибрационный распылитель и газодинамический излучатель, установленное соосно, причем вибрационный распылитель выполнен в виде корпуса с цилиндрической рабочей камерой, двух входных тангенци1761776 альных KBHBlloB и выходнОГО ОсевоГО |<впала, а Гаэоди|IBMII IçcKfié излуча Гель выпал" нен |з виде стакана с oK«ofa на боковой поверхности (узел I фиг. 1); на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; »а фиг, 4 — разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг, 5 — вибрационный распылитель и газодинамический излучатель, установле|н|ые со смещением их паадальных

, осей, причем рабочая камера вибрационно го распылителя Выполнена иэ соосна pBcrfoложен||ых сообщенных между собой рапновеликих в сечении секций <: Входными каналами, а газадинамический излучатель имеет центральный элемент, установленный в полости стакана перед окном с образованием кальЦОВОГО зазора; нз фиГ. 6 разрез В-В на фиг. 5; на фиг. 7 — разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 8 — вибрационный распы литель с двумч выходными ссевыми каналами и гаэодинамические излучатели, подведенные к каждому выходному каналу распылителя со смещением их продольных осей, продольный разрез; на фиг. 9- разрез

Д-Д ив фиг, 8.

Предлагаемая установка Afifl rlpNroTQBления битума состоит иэ входного патрубка

1 подачи исходного продукта (гудрона), вибрэцианнОГО распылителя 2, ВхОднОГО Г1этрубка 3 подачи газа, 4 — газодинамическога излучателя 4, емкости 5, теплоь.эоляции 6 емкости, сепаоаторав 7, ВыхОДИОГО патрубка 8 битума, клапана 9 сброса газа, емкости, 1О для подогрева исходного сырья, тепловоГп электрического нагревателя (T3H) 11, насоса ",2 пОдачи исходнаГО сырья, подогревателя 13 газа; комг рессора 14 подачи газа.

Вибрацианный распылитель и газадинамический излучатель могут выполняться в нескольких вариантах.

Вибрационный распылитель (фиг, 2 и 3), устанаВливаемыЙ на ВхОднОЙ патруЬОК подачи исходного продукта, содержи корпус

15, в котором Выпалненэ цилиндр|лчес|<эя рабочая камера 16, гидоавлическ|л сообщенная с входным патрубком подачи исходногопраду .<та 1 rfocpe„:cTBoM двух входны"; тангенциаль,lbfx каналов 17 и име|ащая выходной осевой канал 18.

Газадинамический излучатель (фиг. 2 и

4), установленный на ВхОДИОм пэтрубке подачи газа 3, выполнен В виде с|акана 19, в котором осевой канал 20 имеет сужение (критическое сечение) перпендикулярна Оси Е5 которого установлено днище 21, а на боко-. вой поверхности стакана выполнено окно

22.

Вибрационный распылитель (фиг. 5, 6 и

7) содержит корпус 22, ь котором выполнена цилиндрическая рабочая камера, име|ащая осевой выходной канал 24 и состоящая иэ двух последовательна расположенных полостей равновеликих в сечении секций 25 и

26, каждая иэ которых сообщена с полостью подводящего пвтрубка посредствам пары тангенциальных KBHBJfoB 27 и 28 сооТВВТсТвенна, Kpobf8 таГО, пары входных тэнГенциальных каналов, служа цие для подвода жидкости В камеру, Выполнена с возможностью закрутки потока жидкости В одном направЛЕНИИ.

Газ здинамический излучатель (фиг, 5) сОДержит кОрпус 29 в ВиДВ стакана, в кОтОром выполнен осевой канал 3О; днище 31 стакана обращено к диффузору, а на боковой поверхности образовано выходное aKHO

32. причем в полости стакана 30 размещен центральный элемент 33 с 05pB30BBHMRM

КОЛЬЦЕВОГО ЗВ, ОРЭ.

Бибрэционный распылитель (фиг, 8 и 9) содержит корпус 34, в котором выполнена цилиндрическая рабочая камера 35, имею|цая два осевых выходных канала 36 и 37 соответственно и сообщенная с полостью подводящего патрубка парой входных тангенциальных каналов 38. Га"-адинамические излучатели подведен к каждому из осевых

ВЫХОДНЫХ КЭНЭЛОВ.

Предлагаемая ус-.:Вовка для приготовления биту: а работает следующим обраBQV.

Гудрон поступает в емкость для его поДоrpeва 13 и lepeKBчивается насосам 12 через входной патрубок подачи гудрона 1 и виоаэЦионныЙ распылитель 3 е емкость 5.

При зтам поток гудрона, поступает через входные TBHãeíöèàëüíûå Отверстия 17 (фиг, 2 и 3) в цилиндрическую рабочую камеру 16 и Образует вихревое движение, характеризую eecfI понижением давления до значения меньшего, чем давление насыщенных паров, вследствие чего образуется парогазовая кавитацианная каверна. Парогазовые

itóçûpbKè. Отрывающи| ся оТ кавитационной каверны, переносятся потоком жидкости.в область павыme,IHoro давления, где и происходит их схлопывание с образованием периодических волн давления в протекающей

;,реде.

Гакилл образом энакопеременные нагрузки и вихревое двих<ение на выходе иэ

Осевого канала 18 приводят к образованию ганкой пленки гудрона с облаком мелких капель. Одновременно с этим в полость ем.кости поступает воздух, который подогревается подогревателем 13 и с помощью

|<Омпрессора 14 г одается ва входной патруboк 3 подачи газа. Далее воздух поступает в

Осевой канал 19, в критическом (наиболее

1701776 узком) сечении которого образуется прямой скачок уплотнения (ударная волна) и который взаимодействует с днищем стакана 21, вызывая появление отраженного скачка уплотнения, движущегося в обратную сторону — навстречу вновь образовавшемуся в-критическом сечении прямому скачку уплотнения.

Взаимодействие прямого и отраженного скачков уплотнения приводит к образованию стоячей волны, т.е. к генерированию акустических колебаний с частотой 3-60 кГц и амплитудой 1,0 10 — 16.10 Па. В результате происходит диспергирование тонкой пленки и капель гудрона до образования мелкодисперсного тумана иэ капель гудрона размером 0,1-60 мкм в воздухе. Таким образом, окисление капель гудрона происходит в среде воздуха в режиме вибрационного воздействия и в условиях резонанса, вследствие чего снижается вязкость перерабатываемого сырья, увеличивается теплоотдача, а следовательно, сокращается время полного окисления гудрона за счет увеличения скорости реакции окисления в установке.

Далее смесь окисленного гудрона и воздуха поступает к сепараторам 7, где происходит отделение газа от готового продукта (битума). Газ отводится через клапан 9 сброса, а битум через выходной патрубок 8 поступает через оросительный холодильник к раздатчику готовой продукции.

Настройка на режим нелинейного резонанса может осуществляться несоосной установкой вибрационного распылителя и газодинамичес кого излучателя (фиг. 5 и 8}. В этом случае помимо частот вибрационного воздействия от двух источников возникает дополнительная частота (частоты) за счет биений указанных частот. Причем дополнительно появившаяся частота (частоты) в случае несоосного выполнения источников колебаний обладает более. высокой интенсивностью, чем в случае соосной установки указанных источников колебаний, что имеет большое значение при использовании гудронов и таким образом расширяется область использования устройства, Известно, что частота колебаний давления жидкости зависит от размеров кавитационной каверны, а следовательно, от расхода жидкости через устройство, т.е. чем выше расход жидкости через устройство, тем больше размеры кавитационной каверны и тем меньше частота колебаний давления жидкости.. В случаях когда требуется реализация высокочастотных колебаний при одновременном большом расходе гудрона, используется вибрационный распыТаким образом достигаются высокочастотные колебания давления жидкости пр больших ее расходах. С целью получения

20 высокочастотных акустических колебаний

35

55 литель, рабочая камера которого выполнена из двух последовательно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций 25 и 26 (фиг. 5, 6 и 7), каждая из которых имеет входные тангенциальные каналы 27 и 28 соответственно и выходной канал 24.

При этом расход жидкости распределяется между двумя парами тангенциальных входных каналов 27, 28 и полостями 25, 26 рабочей камеры, в результате чего в каждой из полостей 25, 26 образуется кавитационная камера меньшего размера, чем если бы образовалась каверна от пропускания всего потока жидкости через одну пару входных тангенциальных отверстий и одну полость, от газодинамического излучателя при большом расходе газа, определяемом от оптимального соотношения расходов газа и гудрона, поток газа разделяется надва, каждый из которых пропускается через газодинамический излучатель, при этом цилиндрическая рабочая камера 35 вибрационного распылителя имеет два выходных осевых канала 36 и 37 (фиг. 8 и 9).

При использовании установки для приготовления битума достигается высокое качество приготовления получаемого продукта (битума) за счет создания бал ьшей однородности смеси и, следовательно, повышается прочностные характеристики битума, например, прочность на разрыв повышается полнота переработки исходного сырья (гудрона) за счет воздействия знакопеременных нагрузок, позволяющих дробить гудрон на мелкие капли, а последние окислять кислородом воздуха, T.e. за счет создания гаэокапельной однородной мелкадисперсной смеси в процессе обработки гудрона кислородом воздуха: упрощается технологический п роцесс приготовления битума, повышается безопасность условий труда обслуживающего персонала ввиду исключения реакционной колонны из указанного процесса, т.е. заявленная установка позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы между кислородом. воздуха и гудроном, разбитого на мелкие капли, в результате чего увеличивается скорость реакции окисления и гудрон полностью окисляется в полости смесительного узла. Повышается эффективность процесса окисления гудрона ввиду осуществления возможности указанный процесс вести в резонансном режиме и, в частности, в режиме нелинейного резонан170 »775 са, что снижает энергоемкость процесса, повышае качество получаемого продукта и, кроме того, расширяет область использования установки, делая ее пригодной для обработки высоковязких гудронов; 5 повышается ресурс работы установки, ее надежность, ввиду отсутствия трущихся и подвижных HQGTBA и узлов в своем сосТ808; снижается энергоемкость поцесса окисления гудрона, так как отпадает надобность в 10 реакционной колонне, а с.98+098TBJibHo, и поддержании высокой температуры во всем объеме указанной колонны. Повышается экономичность процесса окисления гудрона за счет исключения рециркуляции, а сле- 15 довательно, и затрат энергии ка нее.

Формула иэОбретения

1. Установка для приготовления битума, содержащая емкость с патрубками подачи исходного продукта и газа„и выходкой пат- 2О рубок, О т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества битума, снижения энергоемкости процесса, Она снабх<ена вибрационным распылителем и газодинамическим излучателем, установле ными со- 25

Ответственно на входных патрубках псдачи исходного продукта и газа, причем корпус распылителя имеет цилиндрическую рабочую камеру с расположенными тангенциально входными каналами и выходным 3i3 каналом в виде диф узора, а корпус излучь..еля выпол1eH в виде обращенного днищем к диффуз»ру стакана с окном на бокоиой поверхности, 2. Установка пои. 1, отл и ча ioщая ся тем, что рабочая камера распылителя иыполнека из соосно расположенных сообщенных между собой раикоиеликих в сечении секций с входными каналами.

3, Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она снабжена дополнительным газодинамическим излучателем, а корпус рас; пылителя выполнен с дополнительным выходным каналом. расположенным симметричко и соосно осноикому, причем ось каналов оасположена в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси корпуса, при этом днище стакана дополнительного излучателя расположено напротив дополнительного выходного канала распылителя, 4, Установка по пп, 1-3, о тл и ч а ю щ а яс n тем, гто излучатель снабжен центральным элементом, соосно размещенным в полости стакана перед Окном с образованием кольцевого зазора.

5. Установка llo пп. 1-4, О т л и ч 8 ю щ 8 яс я тем, что распылитель и излучатель устаНОВЛЕНЫ COOCHO.

6. Установка по o". 1-4„o тл и ч а ю щ а яс я TBN. что продольные Оси распылителя и излучател смещен ь, 1701776

1701776

1701776

Составитель Н. Попова

Редактор Л. Народная Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Заказ 4514 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101