Установка для приготовления битума из гудрона Советский патент 1993 года по МПК C10C3/12 

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к устройствам для приготовления битума из нефтепродуктов (в частности - из гудрона),

Известна установка для приготовления битума из гудрона, включающая реактор с патрубком отбора жидкости, расположенным в его верхней части, патрубком подачи жидкости, расположенным в его нижней части, и патрубком отвода газов, циркуляционный трубопровод, состоящий из входной части, которая соединена с патрубком отбора, соединительной и подводящей частей, сообщенных с патрубком подачи, сопло, связанное с нагнетателем газа окисления и насосом 1.

Известная установка 1 недостаточно эффективна в работе, так как на горизонтальных участках подводящего трубопровода, в сопле и в струе, истекающей в реактор, как правило, осуществляется раздельное по фазам движение смеси (сверху - газ, внизу - жидкость). Это существенно уменьшает площадь контакта газа окисления с нефтепродуктом и соответственно снижает процесс окисления. Кроме того, известная установка недостаточно надежна в работе в связи с трудностями изготовления и эксплуатации необходимых для этого специальных высокопроизводительных битумных насосов, так как для подачи необходимого для реакции окисления количества, например, воздуха требуются и большие расходы жидкости.

Известна также установка для приготовления битума из гудрона 2, включающая те же элементы, что и установка 1, но дополнительно снабженная заборной камерой, расположенной внутри реактора перед патрубком отбора, и системой сопел, размещённых внутри подводящего трубопровода. В установке 2 независимо от горизонтальности или вертикальности подводящего участка движение газожидкостной смеси не разделенное по фазам, так как в каждом из сопел происходит тщательное перемешивание фаз, в связи с чем эффективность процесса окисления существенно увеличивается как в самом подводящем трубопроводе, так и в реакторе. К недостаткам установки 2 относится то, что в ней процесс окисления гудрона в реакторе происходит недостаточно эффективно, так как воздушные пузырьки всплывают толь ко над струей, а остальная часть объема жидкости в реакторе не участвует в окислении. Кроме того, установка 2 недостаточно надежна в работе в связи с трудностями изготовления и эксплуатации не только специальных высокопроизводительных, но и высоконапорных битумных насосов, необходимых для преодоления местных сопротивлений большого количества сопел.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы установки.

Поставленная Цель достигается тем, что установка для приготовления битума из нефтепродуктов, содержащая реактор,

0 снабженный заборной камерой и патрубком отбора жидкости, расположенным в его верхней части, патрубком подачи жидкости, расположенным в его нижней части, и патрубком отвода тазов, циркуляционный тру5 бопровод, состоящий из входной части, которая соединена с патрубком отбора, соединительной и подводящей частей, сообщенных с патрубком подачи, сопло, связанное с нагнетателем газа окисления и

0 насосом, снабжена нагнетающим трубопроводом, размещенным внутри нижней части реактора и сообщающимся через патрубок :;Ш| подачи с вертикально установленной подвр- дящей частью циркуляционного трубопро5 вода, причем сопло расположено внутри нижнего конца подводящего трубопровода соосно с ним, а насос сообщен с дополнительным патрубком, расположенным внизу соединительного трубопровода. Нагнетаю0 щий трубопровод расположен под углом 3- 5° вверх в сторону его выходного конца и снабжен в верхней части отверстиями, концентрация которых на единицу площади увеличивается в сторону выхода жидкости в

5 реактор, Установка снабжена размещенными внутри реактора над нагнетакщим трубопроводом перекрывающими друг друга в разных уровнях пластинами, которые в поперечном направлении - горизонтальные,а

0 в продольном расположены под углом 5-7° к горизонту.

Существенными отличиями предлагаемой установки является то, что данное решение позволяет увеличить коэффициент

5 использования кислорода воздуха для окисления нефтепродукта при движении его в составе газожидкостной смеси перед соплом, в сопле, в вертикальном подводящем трубопроводе, в нагнетающей трубе и во

0 всем объеме реактора. При этом в вертикальном сопле и перед ним газожидкостная смесь более равномерно перемешана по объему, чем в горизонтальном, и это усиливает процесс окисления жидкости. Большая

5 разница скоростей выходящей из сопла двухфазной струи по сравнению с однофазной эжектируемой из соединительного трубопровода жидкости способствует интенсивному перемешиванию фаз, дроблению газовой фазы и увеличению при этом

поверхности контакта. Развивающиеся при этом сверхзвуковые и кавитационные эффекты усиливают, процессы окисления. Газовая фаза в подводящем трубопроводе раздроблена на мельчайшие частицы, движется равномерно перемешанной, имеет пузырьковую или близкую к ней структуру при любой структуре сопловой струи, что способствует усилению процесса окисления и увеличению надежности работы установки. За счет эрлифтного эффекта пузырьков газа и эжекции сопловой струи увеличивается проточность жидкости по циркуляционному трубопроводу и это также усиливает окисление. В нагнетающем трубопроводе за счет пульсационных движений, получающихся из-за сепарации газожидкостного потока в поворотном колене при переходе его от вертикального до горизонтального участков, осуществляется новое смещение фаз, усиливая тем самым окисление. При всплытии пузырьков газа в реакторе по пластинам увеличивается время контакта газа с жидкостью, что способствует более глубокому отбору кислорода из

газа.

Существенным отличием предлагаемой установки является то, что здесь не надо проектировать и изготовлять специальные высокопроизводительные и высоконапорные битумные станции, а использовать обычно применяемые в промышленности серийные битумные насосы, в установке отсутствуют сложные, дорогостоящие, вращающиеся детали и узлы. Все это увеличивает надежность работы установки в целом, упрощает конструкцию, улучшает условия экс- плуатации, для реакторов можно использовать емкости различных конструкций, установки можно изготовлять силами любой дорожной организации,

На фиг.1 схематично изображена предлагаемая установка; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.З - вид А; на фиг.4 - разрез В-В; на фиг.5 - вид В.

Установка содержит реактор 1, снабженный заборной камерой 2 и патрубком отбора 3 жидкости, расположенными в его верхней части, патрубком подачи 4 жидкости, расположенным в его нижней части, и патрубком отвода отработанных газов 5,циркуляционный трубопровод, состоящий из входной части 6, которая соединена с патрубком отбора 3, соединительной 7 и подводящей 8 частей, соединенных с патрубком подачи 4, сопло 9, расположенное внутри нижнего конца подводящего трубопровода 8 соосно с ним и связанное с нагнетателем газа окисления 10 и насосом 11. Установка снабжена нагнетающим трубопроводом 12,

размещенным внутри нижней части реактора под углом 3-5° вверх в сторону его выходного конца и сообщающимся через патрубок подачи 4 с подводящим трубопроводом 8.Трубопровод 12 снабжен в верхней части отверстиями, концентрация которых на единицу площади увеличивается в сторону выхода жидкости в реактор (в с d, фиг.5). Внизу соединительного трубопрово0 да 7 расположен дополнительный патрубок

13. Внутри реактора 1 над нагнетающим трубопроводом 12 размещены перекрывающие друг друга в разных уровнях пластины

14. причем в поперечном направлении очи 5 - горизонтальные, а в продольном - распо- ложены под углом 5-7° к горизонту.

Патрубок отвода газов 5 сообщен с устройством для их обезвреживания 15 и дымо- ходом 16, Сопло 9 связано с нагнетателем 0 10 через дробитель газа 17 и кран 18, а с патрубком 13 через кран 19, насос 11, кран

20. В состав установки входят нагреватели

21. установленные в нижней части реактора, водяной душ 22, размещенный в верхней

5 части реактора над поверхностью окисляемой жидкости и датчик температуры 23.

Работает установка следующим образом.

Сырой обводненный нефтепродукт (на0 пример, гудрон) в реактор 1 подается насосом 11 через краны 20, 19, сопло 13, подводящий трубопровод 8 и нагнетающий трубопровод 12. После наполнения реактора включаются нагреватели 21 и гудрон

5 обезвоживается, а затем нагревается до рабочей температуры, контролируемой датчиков 23. Затем переключается кран 20 и включается нагнетатель газа окисления 10. При этом газ через кран 18 и дробитель 17

0 поступает в сопло 9, а жидкость через патрубок 13, кран 20, насос 11, кран 19 также поступает в сопло 9. Перед соплом фазы смешиваются, а в сопле разгоняются до больших скоростей. При истечении струи

5 вверх по оси подводящего трубопровода эжектируется жидкость из соединительного и входного трубопроводов, образуется гаэо- жидкостная смесь, которая, попадая в нагнетающий трубопровод, разделяется. Газ

0 через отверстия в верхней части трубопровода 12 в виде пузырьков поступает на пластины 14, а жидкость через открытый торец трубопровода 12 истекает в противоположный от патрубка отбора 3 конец реактора 1.

5 После прохождения по пластинам отработанный газ через патрубок 5, устройство их обезвреживания 15 и дымоход 16 поступает в атмосферу. Жидкость после истечения из трубопровода 12 по реактору 1 поступает к заборной камере 2, а затем в циркуляциейный трубопровод. Так как реакция окисления является экзотермической, то для понижения температуры периодически по показаниям датчика 23 включается водяной душ 22. После приготовления необходимой марки битума нагнетатель 10 выключает, переключают кран 19 и готовый битум подают потребителю.

Величины углов а подъема трубы 12 в пределах 3-5°, углов/ подъема пластин 14 в пределах 5-7°, увеличение концентрации отверстий в верхней части трубы 12 в направлении движения смеси ( и т.д., фиг.5) с точки зрения поставленной цели получены экспериментально путем варьирования соответствующих величин.

Такое выполнение установки позволяет повысить эффективность и надежность ее работы.

Формула изобретени я

1. Установка для приготовления битума из гудрона, содержащая реактор с заборной камерой и патрубком отбора жидкости, расположенным в его верхней части, патрубком подачи жидкости, расположенным в его нижней части, патрубком отвода газа, циркуляционный трубопровод, состоящий из входной части, подсоединенной к патрубку отбора жидкости, соединительной и подводящей частей, подсоединенных к патрубку

подачи жидкости, сопло, связанное с нагревателем газа окисления и насосом подачи нефтепродукта, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и

надежности в работе установки, она снабжена нагнетающим трубопроводом, размещенным нижней части реактора и подсоединенным к патрубку подачи жидкости, и дополнительным патрубком, располо-,

женным внизу соединительной части циркуляционного трубопровода и подсоединённым к всасывающей линии насоса подачи нефтепродукта, причем сопло расположено в нижнем конце подводящей части

циркуляционного трубопровода, установленной вертикально.

2. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что нагнетающий трубопровод установлен под углом 3-5Р к горизонту вверх в сто- рону выходного конца и в верхней его части выполнены отверстия, количество которых на единицу площади увеличивается в сторону его выходного конца.

3. Установка по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, чтоона снабжена продольными пластинами, размещенными в реакторе над нагнетающим трубопроводом под углом к горизонту, причем пластины в соседних уровнях смещены одна относительно дру- той.

Использование: может быть использовано в дорожном строительстве при приготовлении битума из нефтепродуктов. Сущность изобретения: установка для приготовления битума из нефтепродуктов содержит реактор 1 с заборной камерой и патрубком 3 отбора жидкости, расположенМа .. 5 А ными в его верхней части, патрубком 4 подачи жидкости, расположенным в его нижней части, патрубком 5 отвода газа, циркуляционный трубопровод, состоящий из входной части, подсоединенной к патрубку 3 отбора жидкости, соединительной и подводящей частей 7 и 8, подсоединенных к патрубку 4 подачи жидкости. Сопло 9 связано с нагнетателем 10 газа окисления и насосом 11 подачи нефтепродукта. Установка снабжена нагнетающим трубопроводом 12, размещенным внутри нижней части реактора и подсоединенным к патрубку 4 подачи жидкости, и дополнительным патрубком 13. расположенным внизу соединительной части циркуляционного трубопровода и подсоединенным к всасывающей линии насоса 11 подачи нефтепродукта, причем сопло расположено внутри нижнего конца подводящей части 8 циркуляционного трубопровода, установленной вертикально. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фс/г. 2

Вид/f

. 3