一种制备筑路用的基质沥青的设备和方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备筑路用的基质沥青的设备和方法，包括混料机、双螺杆混合挤压机、螺杆泵、胶磨盘和沥青槽车，混料机通过双螺杆混合挤压机与胶磨盘的水平输入口对接，垂直输入口与螺杆泵对接，输出口与沥青槽车对接，胶磨盘的水平、垂直输入口和输出口分别装在静盘前端、顶端和底端的壳体上，静盘通过密封盖将动盘嵌套于后端壳体,动盘上的旋转泵轮叶一端正对水平输入口，另一端与动盘轴柄连接，旋转泵轮叶两侧、静盘的内部成对称布置有若干层以动盘中心轴为圆心的静齿，相邻的静齿之间以动盘中心轴为圆心等间距布置有若干动齿。本发明解决了植物原料制备二元化工醇过程中分镏底物大量积压的问题，具有操作简单、原料环保和成本低的特点。
【专利说明】一种制备筑路用的基质沥青的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明属筑路用基质浙青的制备领域，特别是涉及一种制备筑路用的基质浙青的设备和方法。
【背景技术】
[0002]在用生物资源取代石油资源的大规模工业化开发中，遇到的普遍性问题是大规模工业化生产中的最后分馏底物或“废物”的处理。现有国际上在完成生物柴油、生物乙醇(一元醇)的“生物能源”的大规模工业化开发中，最后分馏底物或“废物”的处理主要是烧掉(将产生污染)，也有试用将分馏底物与石油浙青混合应用于道路工程中基质浙青的报导。不论是烧掉还是应用于道路工程，其目的都是为了产业链的可持续发展。
[0003]植物浙青最大优点是它不含石油浙青中的多芳环致癌物。但是，已开发的828植物浙青主要用于建筑业的防水工程上，市场的需求量还远小于植物浙青的产量。还必须开发出能容纳大规模生产的植物浙青产量的新市场，这就是要开发能与石油浙青混合的、应用于道路工程的改性植物浙青。
[0004]另一方面，道路建设中应用的基质浙青，在道路建设成本中占很大的比例。因此，如果能将用改性的植物浙青混用到石油浙青中，既能保证混合浙青的质量，又能降低混合浙青的价格，从而能降低道路的造价的话，这将为植物浙青大规模的应用开发提供市场。
[0005]在道路工程中，为提高路面的耐高温、抗低温、抗疲劳等各种性能，用于道路工程中的石油浙青通常需要改性，最常用的是用SBS(苯乙烯类热塑性弹性体)改性。同石油浙青一样，用于道路工程中植物浙青也需要改性。但是，SBS不太适合于对植物浙青的改性。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种制备筑路用的基质浙青的设备和方法，不仅操作简单，原料环保成本低，可以24小时连续大规模化工业化生产，而且产物可以部分替代石油浙青，既能环保，又能取得较大的经济利益，为完善生物质二元醇的可持续发展和更大规模的产业化提供了可能性。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种制备筑路用的基质浙青的设备，包括混料机、双螺杆混合挤压机、螺杆泵、胶磨盘和浙青槽车，所述混料机连接双螺杆混合挤压机，所述双螺杆混合挤压机与胶磨盘的水平输入口对接，胶磨盘的垂直输入口与螺杆泵对接，所述胶磨盘的输出口与浙青槽车入口对接，所述所述胶磨盘包括水平输入口、垂直输入口、输出口、静盘、静齿、动齿、旋转泵轮叶、动盘轴柄和密封盖，所述水平输入口与垂直输入口分别装在静盘前端中间和顶端的壳体上，所述输出口装在静盘底端的壳体上，所述静盘通过密封盖将动盘嵌套于静盘后端中间的壳体上，所述动盘中间设置有旋转泵轮叶，所述旋转泵轮叶一端穿入静盘后正对水平输入口，另一端穿过密封盖后与动盘轴柄连接，所述旋转泵轮叶两侧、静盘的内部，成对称布置有若干层以动盘中心轴为圆心的静齿，所述相邻的静齿之间，以动盘中心轴为圆心等间距布置有若干动齿，所述胶磨盘将从水平输入口和垂直输入口分别送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，经旋转泵轮叶的高粘度流体流动和动盘对淀粉的剪切、研磨塑化，从最外层静齿中挤出改性料，通过输出口送入浙青槽车；所述每个动齿与静齿之间有0.2-0.3毫米的填放淀粉的碾磨缝隙；每个动齿的前端尖角与静齿之间有30-40度的夹角；动齿的尖角沿着前进方向移动时，使植物浙青原料中的淀粉颗粒获得碾磨正压力和切向剪切力。
[0008]所述动盘轴柄连接高速变频电机。
[0009]所述每层静齿上等间距设置有空隙。
[0010]所述静齿与动齿组合有5-6层；旋转泵叶轮为4-6个叶片组成的叶轮。
[0011]一种使用上述一种制备筑路用的基质浙青的方法，包括以下步骤:
[0012](I)将重量比为5-10份秸杆木质素、10-20淀粉、9-10份的70号石油浙青、0.6-1份的硫磺与100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜内均匀混合形成(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料；
[0013](2)植物浙青原料在混料釜中预混合30-45分钟后，送入双螺杆混合挤压机中混合，双螺杆混合挤压机的螺杆输出压力为0.4-0.8MPa，双螺杆混合挤压机的入口温度为110-120度，出口温度为110-140度；
[0014](3)双螺杆混合挤压机将混合后的待改性植物浙青原料输送到胶磨盘的水平输入口，同时螺杆泵将来自储罐的70号石油浙青原料输送到胶磨盘的垂直输入口，单位时间内石油浙青原料输入胶磨盘的流量是(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料输入胶磨盘的流量的9-10倍；
[0015](4)从胶磨盘输入口送入的待改性植物浙青原料，在胶磨盘壳体内的碾磨盘中，旋转的动齿带有30-40度的压力角，压力角向前移动时，使被碾磨的植物浙青原料中的淀粉获得碾磨正压力和切向剪切力，在动齿盘每分钟200-300转/分钟的转速下进行淀粉颗粒塑化，从而完成对植物浙青原料的改性，改性植物浙青从最外层静齿的空隙中飞溅出来，并与从垂直入口送入的石油浙青原料相遇；
[0016](5)改性植物浙青与石油浙青原料经胶磨盘的壳体腔内均匀混合，制备成改性植物浙青与石油浙青原料的混合重量比为1:9-10的筑路用的基质浙青，从胶磨盘的输出口输出到运往工地的保温槽车中。
[0017]有益效果
[0018]由于采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:
[0019](I)操作简单，原料环保成本低，可以规模化生产；
[0020](2)待改性植物浙青原料中含有少量石油浙青的好处是，当碾磨盘中的淀粉塑化时，展开的淀粉大分子可同时对植物浙青和石油浙青起物理交联作用，使改性后植物浙青与石油浙青的相熔(溶)性提高，以利于改性后的植物浙青再在胶磨盘的壳体腔内与大量的石油浙青混合；
[0021](3)只需要在现有筑路用的石油基质浙青中加入十分之一的改性植物浙青，就能解决二元化工醇的大规模工业化生产中分镏底物大量积压的问题，同时本发明的产物可以替代部分石油浙青，并取得较大的经济利益。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是使用本发明的流程图。
[0023]图2是本发明淀粉塑化胶磨盘的侧剖面图。
[0024]图3是本发明淀粉塑化胶磨盘的俯视图。
[0025]图4是本发明淀粉塑化胶磨盘的正视剖面图。
[0026]图5是图2中动齿无压力角的淀粉胶磨塑化盘的A-A向视图。
[0027]图6是图2中动齿有压力角的淀粉胶磨塑化盘的A-A向视图。
[0028]图7是淀粉塑化用的动齿与静齿的结构图。
[0029]图8是单个动齿的结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0031]本发明的第一实施方式涉及一种制备筑路用的基质浙青的设备，如图1-8所示，一种混合制备筑路用的基质浙青的设备，包括混料机、双螺杆混合挤压机、螺杆泵、胶磨盘和浙青槽车，所述混料机连接双螺杆混合挤压机，所述双螺杆混合挤压机与胶磨盘的水平输入口 I对接,胶磨盘的垂直输入口 Ia与螺杆泵对接，所述胶磨盘的输出口 2与浙青槽车入口对接，所述所述胶磨盘包括水平输入口 1、垂直输入口 la、输出口 2、静盘3、静齿4、动齿
5、旋转泵轮叶6、动盘轴柄7和密封盖8，所述水平输入口 I与垂直输入口 Ia分别装在静盘3前端中间和顶端的壳体上，所述输出口 2装在静盘3底端的壳体上，所述静盘3通过密封盖8将动盘嵌套于静盘3后端中间的壳体上，所述动盘中间设置有旋转泵轮叶6，所述旋转泵轮叶6 —端穿入静盘3后正对水平输入口 1，另一端穿过密封盖8后与动盘轴柄7连接，所述旋转泵轮叶6两侧、静盘3的内部,成对称布置有若干层以动盘中心轴为圆心的静齿4,所述相邻的静齿4之间，以动盘中心轴为圆心等间距布置有若干动齿5，所述胶磨盘将从水平输入口 I和垂直输入口 Ia分别送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，经旋转泵轮叶6的高粘度流体流动和动盘对淀粉的剪切、研磨塑化，从最外层静齿4中挤出改性料9，通过输出口 2送入浙青槽车。
[0032]所述动盘轴柄7连接高速变频电机。
[0033]所述每层静齿4上等间距设置有空隙10。
[0034]所述每个动齿5与静齿4之间有0.2-0.3毫米的填放淀粉的碾磨缝隙；每个动齿5的前端尖角与静齿4之间有30-40度的夹角；动齿5的尖角沿着前进方向移动时，使植物浙青原料中的淀粉颗粒获得碾磨正压力和切向剪切力。
[0035]所述静齿4与动齿5组合有5-6层；旋转泵叶轮6为4_6个叶片组成的叶轮。
[0036]本发明的第二实施方式涉及一种制备筑路用的基质浙青的方法，包括以下步骤:
(I)将重量比为5-10份秸杆木质素、10-20淀粉、9-10份的70号石油浙青、0.6-1份的硫磺与100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜内均匀混合形成待改性植物浙青原料；(2)待改性植物浙青原料在混料釜中预混合30-45分钟后，送入双螺杆混合挤压机中混合，双螺杆混合挤压机的螺杆输出压力为0.4-0.8MPa，双螺杆混合挤压机的入口温度为110-120度，出口温度为110-140度；(3)双螺杆混合挤压机将混合后的植物浙青原料输送到胶磨盘的水平输入口 1，同时螺杆泵将从保温储罐来的70号石油浙青原料输送到胶磨盘的垂直输入口 la，单位时间内从垂直输入口 Ia进入胶磨盘的70号石油浙青原料的流量，是从水平输入口 I进入的改性植物浙青原料流量的9-10倍；(4)从胶磨盘输入口 I送入的植物浙青原料，在胶磨盘壳体3内的碾磨盘中，旋转的动齿带有30-40度的压力角，压力角向前移动时，使被碾磨的植物浙青原料中的淀粉获得碾磨正压力和切向剪切力，在动齿盘每分钟200-300转/分钟的转速下进行淀粉颗粒塑化，从而完成对植物浙青原料的改性，改性植物浙青从最外层静齿4的空隙10中飞溅出来，并与从垂直入口 Ia送入的石油浙青原料相遇；(5)改性植物浙青与石油浙青原料经胶磨盘的壳体腔内均匀混合，制备成改性植物浙青与石油浙青原料的混合重量比为1:9-10的筑路用的基质浙青，从胶磨盘的输出口 2输出到运往工地的保温槽车中。
[0037]实施例1
[0038]如图1所示的流程，改性配料比为:重量比为5份秸杆木质素，10份淀粉，100份植物浙青和10份70号石油浙青。改性料以每小时100公斤的计量进入温度为105-110度的混料釜中；混合30分钟后，进入直径30毫米的双螺杆；双螺杆的温度为110-115度。双螺杆以0.8MPa的压力、每分钟1.67公斤的挤出量,将料输入胶磨壳体上的直径40晕米的进料口 ；经动盘中心轴上的直径为40毫米的4叶旋转泵轮叶给予的垂直改变方向的驱动力，高粘度料能挤入直径为215毫米的碾磨盘中。在碾磨盘内，静盘上有6圈同心圆组成的静齿轮，各层之间的间隔为10.5毫米；而动盘上有5圈同心圆组成的动齿轮，动齿的最厚的厚度为10.0毫米，正好与各层间隔为10.5毫米的6圈静齿轮相配合，使动齿与静齿之间的碾磨间隙为0.25毫米。动齿的尾部厚度为2毫米。每个动齿的前端有一个60度尖角(见图7所示);动齿的60度尖角靠近里圈的一边，与静齿的圆周切面有30度的压力角；当动齿旋转时，该压力角将改性料压入动齿与静齿之间的0.25毫米碾磨间隙中。在图3的俯视图中，胶磨盘壳体的厚度为80mm ;胶磨盘壳体的正方形盒子的外形尺寸为260mm ;胶磨盘壳体的壁厚8mm (见图4所示)。
[0039]调节与动盘中心轴柄连接的变频电机的转速，当转速达到240转/分以上时，变频电机显示的电流显著增加，表明改性料的粘度突然增加，淀粉已被塑化。(见图4所示)每分钟从碾磨盘的最外层静齿中挤出的改性料约1.67公斤，这些改性料与从胶磨盘入口中进入壳体的、每分钟17公斤流量的石油浙青混合。这些从120-150度保温储罐来的石油浙青是通过一个口径40_的高粘度罗茨挤量泵挤到胶磨盘内的。于是，胶磨盘壳体输出口有每分钟有约18.67公斤的产物流入保温浙青罐车。所得产物的主要指标如表I所示。
[0040]表1:混有植物浙青的改性浙青与70号浙青的各项指标对比
[0041]
【权利要求】
1.一种制备筑路用的基质浙青的设备，包括混料机、双螺杆混合挤压机、螺杆泵、胶磨盘和浙青槽车，所述混料机连接双螺杆混合挤压机，所述双螺杆混合挤压机与胶磨盘的水平输入口(I)对接，胶磨盘的垂直输入口(Ia)与螺杆泵对接，所述胶磨盘的输出口(2)与浙青槽车入口对接，其特征是:所述胶磨盘包括水平输入口(I)、垂直输入口(la)、输出口(2)、静盘(3)、静齿(4)、动齿(5)、旋转泵轮叶(6)、动盘轴柄(7)和密封盖(8)，所述水平输入口(I)与垂直输入口(Ia)分别装在静盘(3)前端中间和顶端的壳体上，所述输出口(2)装在静盘(3)底端的壳体上，所述静盘(3)通过密封盖(8)将动盘嵌套于静盘(3)后端中间的壳体上，所述动盘中间设置有旋转泵轮叶(6)，所述旋转泵轮叶(6) —端穿入静盘(3)后正对水平输入口(I)，另一端穿过密封盖(8)后与动盘轴柄(7)连接，所述旋转泵轮叶(6)两侧、静盘(3)的内部，成对称布置有若干层以动盘中心轴为圆心的静齿(4)，所述相邻的静齿(4)之间，以动盘中心轴为圆心等间距布置有若干动齿(5)，所述胶磨盘将从水平输入口(I)和垂直输入口(Ia)分别送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，经旋转泵轮叶(6)的高粘度流体流动和动盘对淀粉的剪切、研磨塑化，从最外层静齿(4)中挤出改性料(9)，通过输出口(2)送入浙青槽车；所述每个动齿(5)与静齿(4)之间有0.2-0.3毫米的填放淀粉的碾磨缝隙；每个动齿(5)的前端尖角与静齿(4)之间有30-40度的夹角；动齿(5)的尖角沿着前进方向移动时，使植物浙青原料中的淀粉颗粒获得碾磨正压力和切向剪切力。
2.根据权利要求1所述的制备筑路用的基质浙青的设备，其特征是:所述动盘轴柄(7)连接高速变频电机。
3.根据权利要求1所述的制备筑路用的基质浙青的设备，其特征是:所述每层静齿(4)上等间距设置有空隙(10)。
4.根据权利要求1所述的制备筑路用的基质浙青的设备，其特征是:所述静齿(4)与动齿(5)组合有5-6层；旋转泵叶轮(6)为4-6个叶片组成的叶轮。
5.一种使用如权利要求1中任一权利要求所述的制备筑路用的基质浙青的方法，其特征是，包括以下步骤: (1)将重量比为5-10份秸杆木质素、10-20淀粉、9-10份的70号石油浙青、0.6-1份的硫磺与100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜内均匀混合形成含少量石油浙青的待改性植物浙青原料； (2)混有少量石油浙青的待改性植物浙青原料在混料釜中预混合30-45分钟后，送入双螺杆混合挤压机中混合，双螺杆混合挤压机的螺杆输出压力为0.4-0.8MPa，双螺杆混合挤压机的入口温度为110-120度，出口温度为110-140度； (3)双螺杆混合挤压机将混合均匀后的待改性植物浙青原料输送到胶磨盘的水平输入口(1)，同时螺杆泵把从石油储罐来的70号石油浙青原料输送到胶磨盘的垂直输入口(Ia)，单位时间内从垂直输入口(Ia)进入的石油浙青原料流量是从水平输入口(I)进入的(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料流量的9-10倍； (4)从胶磨盘输入口(I)送入的(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料，在胶磨盘壳体(3)内的碾磨盘中，旋转的动齿带有30-40度的压力角，压力角向前移动时，使被碾磨的植物浙青原料中的淀粉获得碾磨正压力和切向剪切力，在动齿盘每分钟200-300转/分钟的转速下进行淀粉颗粒塑化，从而完成对植物浙青原料的改性，改性植物浙青从最外层静齿(4)的空隙(10)中飞溅出来，并与从垂直入口(1a)送入的石油浙青原料相遇； (5)改性植物浙青与石油浙青原料经胶磨盘的壳体腔内均匀混合，制备成改性植物浙青与石油浙青原 料的混合重量比为1:9-10的筑路用的基质浙青，从胶磨盘的输出口⑵输出到运往工地的保温槽车中。
【文档编号】E01C19/02GK103628388SQ201310656237
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】吴嘉麟, 陈建文 申请人:东华大学