專利名稱：重油瀝青殘渣多層陣列式噴霧造粒進料系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種化工機械設備，特別是涉及一種利用離心分離原理的具有較高分
離效率的噴霧造粒分離塔的進料系統，并且具有通過調節(jié)汽化的溶劑量實現調節(jié)系統溫度 的功能，可以應用于重油梯級分離工藝中瀝青殘渣的噴霧造粒及分離過程。
背景技術：
在重油梯級分離工藝中，脫瀝青油等優(yōu)質組分分離之后，需將剩余的瀝青和膠質 等殘渣造粒，以便后續(xù)的處理和應用。但是瀝青和膠質等殘渣造粒后造粒塔及顆粒輸送 系統內是由汽化溶劑及瀝青殘渣顆粒組成的氣固兩相系統，系統的溫度不能低于溶劑的沸 點，否則溶劑凝結，瀝青顆粒將發(fā)生板結，給系統操作帶來隱患；系統溫度不能高于瀝青軟 化點，否則瀝青殘渣顆粒較軟，表面粘性大，同樣會造成顆粒的板結和堵塞裝置的隱患。因 此必須對造粒塔及顆粒分離和輸送系統的溫度進行嚴格控制。由于瀝青顆粒較粘，不能在 造粒塔內設置冷卻內構件，以免顆粒架橋，而通過表面降溫的效果有限，因此系統溫度控制 較為困難。本發(fā)明提出一種瀝青殘渣造粒噴霧進料系統可以解決這一問題。

發(fā)明內容為了克服現有的噴霧造粒塔本身分離效率較低，系統溫度控制困難的問題，提高 下游顆粒分離裝置和輸送系統的安全和穩(wěn)定性，本發(fā)明提出一種新型瀝青殘渣造粒噴霧進 料系統。該進料系統結構簡單，可以通過進料系統中的溶劑噴霧系統，調節(jié)和控制造粒塔和 后續(xù)系統溫度，并進一步控制造粒塔內的流動狀態(tài)，在塔內利用沉降分離和離心分離的原 理提高造粒過程中對固體顆粒的分離能力，減小造粒塔的尺寸和體積。這種新的進料系統 兼有瀝青殘渣噴霧進料和控制系統溫度的功能，在造粒的同時實現系統溫度的控制，可以 保障瀝青顆粒分離和輸送過程的安全可靠性。 本發(fā)明解決這個技術問題所采用的技術方案是新型的噴霧造粒進料系統由兩套 可以切換的陣列排布的進料噴嘴分層分布組成，通過對陣列噴嘴噴射角度的設計，在瀝青 噴嘴噴霧造粒的同時，在造粒塔內形成旋轉流場，在離心力的作用下，顆粒與氣相分離，這 樣在實現造粒的同時達到較高的分離效率。通過陣列溶劑噴嘴噴入造粒塔內的溶劑迅速汽 化吸熱，降低系統的溫度，通過控制噴入的溶劑量，可以對系統的溫度進行有效控制。通過 對陣列溶劑噴嘴噴入角度的調節(jié)可以控制塔內的流動狀況。 新型噴霧造粒進料系統主要由上層進料管(7)、下層進料管(8)、上層陣列噴霧造 粒噴嘴系統(5)、下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)、上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)、下層陣 列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)組成，其特征是陣列噴霧造粒系統(5)和(2)分別包含2 16個 分支管，每個分支管分別帶有一個陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)和(3)，其中心分別與進料管 (7)和(8)相連接。 所述的噴霧造粒進料系統中，上層進料管(7)在噴霧造粒分離(1)的塔外部與來 料系統相連接，在噴霧造粒分離塔(1)的內部與上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)相連接。[0007] 所述的噴霧造粒進料系統中，下層進料管(8)在噴霧造粒分離塔(1)的外部與來 料系統相連接，在噴霧造粒分離塔(1)的內部與下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)相連接。 所述的噴霧造粒進料系統中，上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)包含2 16個分 支管，每個分支管帶有一個上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)，其中心與上層進料管(7)相連 接；上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)沿圓周排列，圓周的直徑Dl為0. 1D 0. 9D， D為造粒 塔主體直徑；上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)與噴霧造粒分離塔塔頂的距離Hl為0. 1D 1. 5D。 所述的噴霧造粒進料系統中，下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)包含2 16個分 支管，每個分支管帶有一個下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)，其中心與下層進料管(8)相連 接；下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)按圓周排列，圓周的直徑D2為0. 1D 0. 9D， D為造粒 塔主體直徑；下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)與上層陣列噴霧造粒噴嘴(5)在圓周方向上 相錯排列，相錯的角度A2為5。 45° ，上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)和下層陣列噴霧 造粒噴嘴系統(2)在高度方向上的間距H2為0. 01D 0. 5D。 所述的噴霧造粒進料系統中，上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)與上層陣列噴霧造 粒噴嘴系統(5)的支管相連，在圓周上按切向安裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角 Al為0° 70° 。 所述的噴霧造粒進料系統中，下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)與下層陣列噴霧造 粒噴嘴系統(2)的支管相連，在圓周上按切向安裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角 A3為0° 70° 。

圖1是本發(fā)明的噴霧造粒進料系統主體圖。 圖2是本發(fā)明的下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(主視圖)。 圖3是本發(fā)明的上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(俯視圖)。 圖4是本發(fā)明的下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(俯視圖)。 圖1中，1.噴霧造粒分離塔，2.下層陣列噴霧造粒噴嘴系統，3.下層陣列噴霧造粒 噴嘴噴頭，4.上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭，5.上層陣列噴霧造粒噴嘴系統，6.造粒塔氣相 排出口，7.上層進料管，8.下層進料管。
具體實施方式圖1示出一種帶有新型噴霧造粒進料系統的噴霧造粒塔主體，其噴霧造粒進料系 統主要由上層進料管(7)、下層進料管(8)、上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)、下層陣列噴霧 造粒噴嘴系統(2)、上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)、下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)組成， 其特征是陣列噴霧造粒系統(5)和(2)分別包含2 16個分支管，每個分支管分別帶有一 個陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)和(3)，其中心分別與進料管(7)和(8)相連接。 參考圖l，上層進料管(7)在噴霧造粒分離(1)的塔外部與來料系統相連接，在噴 霧造粒分離塔(1)的內部與上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)相連接。 參考圖l，下層進料管(8)在噴霧造粒分離塔(1)的外部與來料系統相連接，在噴 霧造粒分離塔(1)的內部與下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)相連接。[0020] 參考圖1和圖3，上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)包含2 16個分支管，每個分支 管帶有一個上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)，其中心與上層進料管(7)相連接；上層陣列噴 霧造粒噴嘴噴頭(4)沿圓周排列，圓周的直徑Dl為0. 1D 0. 9D， D為造粒塔主體直徑；上 層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)與噴霧造粒分離塔塔頂的距離Hl為0. 1D 1. 5D。 參考圖1、圖2和圖4，下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)包含2 16個分支管，每 個分支管帶有一個下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)，其中心與下層進料管(8)相連接；下層 陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)按圓周排列，圓周的直徑D2為0. 1D 0. 9D，D為造粒塔主體直 徑；下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)與上層陣列噴霧造粒噴嘴(5)在圓周方向上相錯排列， 相錯的角度A2為5。 45° ，上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)和下層陣列噴霧造粒噴嘴系 統(2)在高度方向上的間距H2為0. 01D 0. 5D。 參考圖1和圖3，上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)與上層陣列噴霧造粒噴嘴系統
(5) 的支管相連，在圓周上按切向安裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角A1為0。
70° 。 參考圖1、圖2和圖4，下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)與下層陣列噴霧造粒噴嘴 系統(2)的支管相連，在圓周上按切向安裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角A3為 0° 70° 。 本發(fā)明的新型噴霧造粒進料系統使用過程，例如可以是，液相溶劑與瀝青顆粒的 混合物經下層進料管(8)進入下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)，經過下層陣列噴霧造粒噴 嘴噴頭(3)噴入噴霧造粒分離塔(l)，液相溶劑在高溫高壓下發(fā)生閃蒸汽化，瀝青則成為固 體顆粒。在完成造粒過程的同時，通過噴嘴的排布，在噴霧造粒分離塔(1)內形成向下的旋 轉運動，在離心力的作用下，氣相溶劑與固體顆粒分離，固體顆粒被分離到壁面處，并沿壁 面呈螺旋狀向下滑動，在噴霧造粒分離塔(1)的下部排出造粒塔，進行輸送包裝。而氣相溶 劑則沿中心的負壓區(qū)向上流動，經裝置上部的氣相排出口 (6)排出裝置，進行循環(huán)使用。 同時液相輔助溶劑經上層進料管(7)進入上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)，經過 上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)噴入噴霧造粒分離塔(l)，液相輔助溶劑在造粒塔內迅速 汽化吸熱，降低造粒塔內的溫度。通過噴嘴的排布，可以調節(jié)噴霧造粒分離塔(1)內的旋轉 運動，利于瀝青顆粒與氣相溶劑的分離。汽化后的氣相溶劑隨后沿中心的負壓區(qū)向上流動， 經裝置上部的氣相排出口 (6)排出裝置，進行循環(huán)使用。通過調節(jié)噴入的輔助溶劑量，可以 對造粒塔內的溫度進行有效控制，使造粒塔內的溫度保持在合理范圍內。 上下兩層陣列噴嘴在圓周方向上相錯排列，以免相互干擾。 上下兩層陣列噴嘴可以進行切換操作，即按以下的方式實施操作 液相溶劑與瀝青顆粒的混合物經上層進料管(7)進入上層陣列噴霧造粒噴嘴系 統(5)，經過上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)噴入噴霧造粒分離塔(l)，液相溶劑在高溫高 壓下發(fā)生閃蒸汽化，瀝青則成為固體顆粒。在完成造粒過程的同時，通過噴嘴的排布，在噴 霧造粒分離塔(1)內形成向下的旋轉運動，在離心力的作用下，氣相溶劑與固體顆粒分離， 固體顆粒被分離到壁面處，并沿壁面呈螺旋狀向下滑動，在噴霧造粒分離塔(1)的下部排 造粒塔，進行輸送包裝。而氣相溶劑則沿中心的負壓區(qū)向上流動，經裝置上部的氣相排出口
(6) 排出裝置，進行循環(huán)使用。 同時液相輔助溶劑經下層進料管(8)進入下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)，經過
5下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)噴入噴霧造粒分離塔(l)，液相溶劑在造粒塔內迅速汽化 吸熱，降低造粒塔內的溫度。通過噴嘴的排布，可以調節(jié)噴霧造粒分離塔(1)內的旋轉運 動，利于瀝青顆粒與氣相溶劑的分離。汽化后的氣相溶劑隨后沿中心的負壓區(qū)向上流動，經 裝置上部的氣相排出口 (6)排出裝置，進行循環(huán)使用。通過調節(jié)噴入的輔助溶劑量，可以對 造粒塔內的溫度進行有效控制，使造粒塔內的溫度保持在合理范圍內。 上下兩層陣列噴嘴系統可以進行切換操作，可以保證造粒塔噴霧造粒的穩(wěn)定進 行當進行噴霧造粒的一層噴嘴發(fā)生堵塞情況時，可以切換到另一層陣列噴嘴進行噴霧造 粒，而用溶劑對發(fā)生堵塞的那層陣列噴嘴進行清洗，同時完成噴入溶劑對造粒塔進行調溫 的功能。 對本發(fā)明提出噴霧造粒塔的噴霧進料系統進行的實驗結果表明，優(yōu)化設計噴霧造 粒系統及噴霧造粒塔的結構，合理組織氣固兩相流體的流動，對于30 100 ii m的顆粒，可 以達到95%以上的分離效率。同時噴入的溶劑可以對造粒塔內的溫度進行有效控制。 本發(fā)明提出的噴霧造粒塔的噴霧進料系統，可以用于所有的噴霧造粒場所。
權利要求一種噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，主要由上層進料管(7)、下層進料管(8)、上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)、下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)、上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)、下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)組成，其特征是陣列噴霧造粒系統(5)和(2)分別包含2～16個分支管，每個分支管分別帶有一個陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)和(3)，其中心分別與進料管(7)和(8)相連接。
2. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是上層進料 管(7)在噴霧造粒分離(1)的塔外部與來料系統相連接，在噴霧造粒分離塔(1)的內部與 上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)相連接。
3. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是下層進料 管(8)在噴霧造粒分離塔(1)的外部與來料系統相連接，在噴霧造粒分離塔(1)的內部與 下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)相連接。
4. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是上層陣列 噴霧造粒噴嘴系統(5)包含2 16個分支管，每個分支管帶有一個上層陣列噴霧造粒噴嘴 噴頭(4)，其中心與上層進料管(7)相連接；上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)沿圓周排列， 圓周的直徑D1為0. 1D 0. 9D，D為造粒塔主體直徑；上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)與噴 霧造粒分離塔塔頂的距離Hl為0. 1D 1. 5D。
5. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是下層陣列 噴霧造粒噴嘴系統(2)包含2 16個分支管，每個分支管帶有一個下層陣列噴霧造粒噴 嘴噴頭(3)，其中心與下層進料管(8)相連接；下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)按圓周排 列，圓周的直徑D2為0. 1D 0. 9D， D為造粒塔主體直徑；下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2) 與上層陣列噴霧造粒噴嘴(5)在圓周方向上相錯排列，相錯的角度A2為5。 45° ，上層 陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)和下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)在高度方向上的間距H2為 0. 01D 0. 5D。
6. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)與上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)的支管相連，在圓周上按切向安 裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角A1為0° 70° 。
7. 根據權利要求1所述的噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，其特征是下層陣列 噴霧造粒噴嘴噴頭(3)與下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)的支管相連，在圓周上按切向安 裝，在豎直面上，它的軸線與垂直線的夾角A3為0。 70° 。
專利摘要一種噴霧造粒分離塔的噴霧造粒進料系統，主要由上層進料管(7)、下層進料管(8)、上層陣列噴霧造粒噴嘴系統(5)、下層陣列噴霧造粒噴嘴系統(2)、上層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(4)、下層陣列噴霧造粒噴嘴噴頭(3)組成。兩層陣列噴霧造粒系統的一端連有一個進料管，另一端周向均布的多根分支管上連有陣列噴霧噴嘴噴頭。通過改變兩層噴頭的軸線與垂直線的夾角A1和A3，可以獲得較好的流場和分離效果。兩層陣列噴霧造粒噴嘴系統在圓周方向上相錯排列，相錯角度為A2，其分支管中心橫截面在高度方向上的間距為H2。兩層陣列噴霧造粒噴嘴系統可以分別調整液相溶劑的量和液相溶劑與瀝青顆粒混合物的量，并且可以切換使用，通過調節(jié)噴入溶劑量可以實現調節(jié)造粒系統溫度的功能，以保證噴霧造粒的良好運行。
文檔編號B01J2/04GK201529509SQ200920147898
公開日2010年7月21日 申請日期2009年4月16日 優(yōu)先權日2009年4月16日
發(fā)明者孫學文, 徐春明, 毛羽, 王娟, 王江云, 趙鎖奇 申請人:中國石油大學(北京)