专利名称：重油沥青残渣多层阵列式喷雾造粒进料系统的制作方法
技术领域：
本发明属于一种化工机械设备，特别是涉及一种利用离心分离原理的具有较高分
离效率的喷雾造粒分离塔的进料系统，并且具有通过调节汽化的溶剂量实现调节系统温度 的功能，可以应用于重油梯级分离工艺中沥青残渣的喷雾造粒及分离过程。
背景技术：
在重油梯级分离工艺中，脱沥青油等优质组分分离之后，需将剩余的沥青和胶质 等残渣造粒，以便后续的处理和应用。但是沥青和胶质等残渣造粒后造粒塔及颗粒输送 系统内是由汽化溶剂及沥青残渣颗粒组成的气固两相系统，系统的温度不能低于溶剂的沸 点，否则溶剂凝结，沥青颗粒将发生板结，给系统操作带来隐患；系统温度不能高于沥青软 化点，否则沥青残渣颗粒较软，表面粘性大，同样会造成颗粒的板结和堵塞装置的隐患。因 此必须对造粒塔及颗粒分离和输送系统的温度进行严格控制。由于沥青颗粒较粘，不能在 造粒塔内设置冷却内构件，以免颗粒架桥，而通过表面降温的效果有限，因此系统温度控制 较为困难。本发明提出一种沥青残渣造粒喷雾进料系统可以解决这一问题。
发明内容为了克服现有的喷雾造粒塔本身分离效率较低，系统温度控制困难的问题，提高 下游颗粒分离装置和输送系统的安全和稳定性，本发明提出一种新型沥青残渣造粒喷雾进 料系统。该进料系统结构简单，可以通过进料系统中的溶剂喷雾系统，调节和控制造粒塔和 后续系统温度，并进一步控制造粒塔内的流动状态，在塔内利用沉降分离和离心分离的原 理提高造粒过程中对固体颗粒的分离能力，减小造粒塔的尺寸和体积。这种新的进料系统 兼有沥青残渣喷雾进料和控制系统温度的功能，在造粒的同时实现系统温度的控制，可以 保障沥青颗粒分离和输送过程的安全可靠性。 本发明解决这个技术问题所采用的技术方案是新型的喷雾造粒进料系统由两套 可以切换的阵列排布的进料喷嘴分层分布组成，通过对阵列喷嘴喷射角度的设计，在沥青 喷嘴喷雾造粒的同时，在造粒塔内形成旋转流场，在离心力的作用下，颗粒与气相分离，这 样在实现造粒的同时达到较高的分离效率。通过阵列溶剂喷嘴喷入造粒塔内的溶剂迅速汽 化吸热，降低系统的温度，通过控制喷入的溶剂量，可以对系统的温度进行有效控制。通过 对阵列溶剂喷嘴喷入角度的调节可以控制塔内的流动状况。 新型喷雾造粒进料系统主要由上层进料管(7)、下层进料管(8)、上层阵列喷雾造 粒喷嘴系统(5)、下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)、上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)、下层阵 列喷雾造粒喷嘴喷头(3)组成，其特征是阵列喷雾造粒系统(5)和(2)分别包含2 16个 分支管，每个分支管分别带有一个阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)和(3)，其中心分别与进料管 (7)和(8)相连接。 所述的喷雾造粒进料系统中，上层进料管(7)在喷雾造粒分离(1)的塔外部与来 料系统相连接，在喷雾造粒分离塔(1)的内部与上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)相连接。[0007] 所述的喷雾造粒进料系统中，下层进料管(8)在喷雾造粒分离塔(1)的外部与来 料系统相连接，在喷雾造粒分离塔(1)的内部与下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)相连接。 所述的喷雾造粒进料系统中，上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)包含2 16个分 支管，每个分支管带有一个上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)，其中心与上层进料管(7)相连 接；上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)沿圆周排列，圆周的直径Dl为0. 1D 0. 9D， D为造粒 塔主体直径；上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)与喷雾造粒分离塔塔顶的距离Hl为0. 1D 1. 5D。 所述的喷雾造粒进料系统中，下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)包含2 16个分 支管，每个分支管带有一个下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)，其中心与下层进料管(8)相连 接；下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)按圆周排列，圆周的直径D2为0. 1D 0. 9D， D为造粒 塔主体直径；下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)与上层阵列喷雾造粒喷嘴(5)在圆周方向上 相错排列，相错的角度A2为5。 45° ，上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)和下层阵列喷雾 造粒喷嘴系统(2)在高度方向上的间距H2为0. 01D 0. 5D。 所述的喷雾造粒进料系统中，上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)与上层阵列喷雾造 粒喷嘴系统(5)的支管相连，在圆周上按切向安装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角 Al为0° 70° 。 所述的喷雾造粒进料系统中，下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)与下层阵列喷雾造 粒喷嘴系统(2)的支管相连，在圆周上按切向安装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角 A3为0° 70° 。
图1是本发明的喷雾造粒进料系统主体图。 图2是本发明的下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(主视图)。 图3是本发明的上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(俯视图)。 图4是本发明的下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(俯视图)。 图1中，1.喷雾造粒分离塔，2.下层阵列喷雾造粒喷嘴系统，3.下层阵列喷雾造粒 喷嘴喷头，4.上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头，5.上层阵列喷雾造粒喷嘴系统，6.造粒塔气相 排出口，7.上层进料管，8.下层进料管。
具体实施方式图1示出一种带有新型喷雾造粒进料系统的喷雾造粒塔主体，其喷雾造粒进料系 统主要由上层进料管(7)、下层进料管(8)、上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)、下层阵列喷雾 造粒喷嘴系统(2)、上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)、下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)组成， 其特征是阵列喷雾造粒系统(5)和(2)分别包含2 16个分支管，每个分支管分别带有一 个阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)和(3)，其中心分别与进料管(7)和(8)相连接。 参考图l，上层进料管(7)在喷雾造粒分离(1)的塔外部与来料系统相连接，在喷 雾造粒分离塔(1)的内部与上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)相连接。 参考图l，下层进料管(8)在喷雾造粒分离塔(1)的外部与来料系统相连接，在喷 雾造粒分离塔(1)的内部与下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)相连接。[0020] 参考图1和图3，上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)包含2 16个分支管，每个分支 管带有一个上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)，其中心与上层进料管(7)相连接；上层阵列喷 雾造粒喷嘴喷头(4)沿圆周排列，圆周的直径Dl为0. 1D 0. 9D， D为造粒塔主体直径；上 层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)与喷雾造粒分离塔塔顶的距离Hl为0. 1D 1. 5D。 参考图1、图2和图4，下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)包含2 16个分支管，每 个分支管带有一个下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)，其中心与下层进料管(8)相连接；下层 阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)按圆周排列，圆周的直径D2为0. 1D 0. 9D，D为造粒塔主体直 径；下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)与上层阵列喷雾造粒喷嘴(5)在圆周方向上相错排列， 相错的角度A2为5。 45° ，上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)和下层阵列喷雾造粒喷嘴系 统(2)在高度方向上的间距H2为0. 01D 0. 5D。 参考图1和图3，上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)与上层阵列喷雾造粒喷嘴系统
(5) 的支管相连，在圆周上按切向安装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角A1为0。
70° 。 参考图1、图2和图4，下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)与下层阵列喷雾造粒喷嘴 系统(2)的支管相连，在圆周上按切向安装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角A3为 0° 70° 。 本发明的新型喷雾造粒进料系统使用过程，例如可以是，液相溶剂与沥青颗粒的 混合物经下层进料管(8)进入下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)，经过下层阵列喷雾造粒喷 嘴喷头(3)喷入喷雾造粒分离塔(l)，液相溶剂在高温高压下发生闪蒸汽化，沥青则成为固 体颗粒。在完成造粒过程的同时，通过喷嘴的排布，在喷雾造粒分离塔(1)内形成向下的旋 转运动，在离心力的作用下，气相溶剂与固体颗粒分离，固体颗粒被分离到壁面处，并沿壁 面呈螺旋状向下滑动，在喷雾造粒分离塔(1)的下部排出造粒塔，进行输送包装。而气相溶 剂则沿中心的负压区向上流动，经装置上部的气相排出口 (6)排出装置，进行循环使用。 同时液相辅助溶剂经上层进料管(7)进入上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)，经过 上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)喷入喷雾造粒分离塔(l)，液相辅助溶剂在造粒塔内迅速 汽化吸热，降低造粒塔内的温度。通过喷嘴的排布，可以调节喷雾造粒分离塔(1)内的旋转 运动，利于沥青颗粒与气相溶剂的分离。汽化后的气相溶剂随后沿中心的负压区向上流动， 经装置上部的气相排出口 (6)排出装置，进行循环使用。通过调节喷入的辅助溶剂量，可以 对造粒塔内的温度进行有效控制，使造粒塔内的温度保持在合理范围内。 上下两层阵列喷嘴在圆周方向上相错排列，以免相互干扰。 上下两层阵列喷嘴可以进行切换操作，即按以下的方式实施操作 液相溶剂与沥青颗粒的混合物经上层进料管(7)进入上层阵列喷雾造粒喷嘴系 统(5)，经过上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)喷入喷雾造粒分离塔(l)，液相溶剂在高温高 压下发生闪蒸汽化，沥青则成为固体颗粒。在完成造粒过程的同时，通过喷嘴的排布，在喷 雾造粒分离塔(1)内形成向下的旋转运动，在离心力的作用下，气相溶剂与固体颗粒分离， 固体颗粒被分离到壁面处，并沿壁面呈螺旋状向下滑动，在喷雾造粒分离塔(1)的下部排 造粒塔，进行输送包装。而气相溶剂则沿中心的负压区向上流动，经装置上部的气相排出口
(6) 排出装置，进行循环使用。 同时液相辅助溶剂经下层进料管(8)进入下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)，经过
5下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)喷入喷雾造粒分离塔(l)，液相溶剂在造粒塔内迅速汽化 吸热，降低造粒塔内的温度。通过喷嘴的排布，可以调节喷雾造粒分离塔(1)内的旋转运 动，利于沥青颗粒与气相溶剂的分离。汽化后的气相溶剂随后沿中心的负压区向上流动，经 装置上部的气相排出口 (6)排出装置，进行循环使用。通过调节喷入的辅助溶剂量，可以对 造粒塔内的温度进行有效控制，使造粒塔内的温度保持在合理范围内。 上下两层阵列喷嘴系统可以进行切换操作，可以保证造粒塔喷雾造粒的稳定进 行当进行喷雾造粒的一层喷嘴发生堵塞情况时，可以切换到另一层阵列喷嘴进行喷雾造 粒，而用溶剂对发生堵塞的那层阵列喷嘴进行清洗，同时完成喷入溶剂对造粒塔进行调温 的功能。 对本发明提出喷雾造粒塔的喷雾进料系统进行的实验结果表明，优化设计喷雾造 粒系统及喷雾造粒塔的结构，合理组织气固两相流体的流动，对于30 100 ii m的颗粒，可 以达到95%以上的分离效率。同时喷入的溶剂可以对造粒塔内的温度进行有效控制。 本发明提出的喷雾造粒塔的喷雾进料系统，可以用于所有的喷雾造粒场所。
权利要求一种喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，主要由上层进料管(7)、下层进料管(8)、上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)、下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)、上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)、下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)组成，其特征是阵列喷雾造粒系统(5)和(2)分别包含2～16个分支管，每个分支管分别带有一个阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)和(3)，其中心分别与进料管(7)和(8)相连接。
2. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是上层进料 管(7)在喷雾造粒分离(1)的塔外部与来料系统相连接，在喷雾造粒分离塔(1)的内部与 上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)相连接。
3. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是下层进料 管(8)在喷雾造粒分离塔(1)的外部与来料系统相连接，在喷雾造粒分离塔(1)的内部与 下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)相连接。
4. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是上层阵列 喷雾造粒喷嘴系统(5)包含2 16个分支管，每个分支管带有一个上层阵列喷雾造粒喷嘴 喷头(4)，其中心与上层进料管(7)相连接；上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)沿圆周排列， 圆周的直径D1为0. 1D 0. 9D，D为造粒塔主体直径；上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)与喷 雾造粒分离塔塔顶的距离Hl为0. 1D 1. 5D。
5. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是下层阵列 喷雾造粒喷嘴系统(2)包含2 16个分支管，每个分支管带有一个下层阵列喷雾造粒喷 嘴喷头(3)，其中心与下层进料管(8)相连接；下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)按圆周排 列，圆周的直径D2为0. 1D 0. 9D， D为造粒塔主体直径；下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2) 与上层阵列喷雾造粒喷嘴(5)在圆周方向上相错排列，相错的角度A2为5。 45° ，上层 阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)和下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)在高度方向上的间距H2为 0. 01D 0. 5D。
6. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)与上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)的支管相连，在圆周上按切向安 装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角A1为0° 70° 。
7. 根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，其特征是下层阵列 喷雾造粒喷嘴喷头(3)与下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)的支管相连，在圆周上按切向安 装，在竖直面上，它的轴线与垂直线的夹角A3为0。 70° 。
专利摘要一种喷雾造粒分离塔的喷雾造粒进料系统，主要由上层进料管(7)、下层进料管(8)、上层阵列喷雾造粒喷嘴系统(5)、下层阵列喷雾造粒喷嘴系统(2)、上层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(4)、下层阵列喷雾造粒喷嘴喷头(3)组成。两层阵列喷雾造粒系统的一端连有一个进料管，另一端周向均布的多根分支管上连有阵列喷雾喷嘴喷头。通过改变两层喷头的轴线与垂直线的夹角A1和A3，可以获得较好的流场和分离效果。两层阵列喷雾造粒喷嘴系统在圆周方向上相错排列，相错角度为A2，其分支管中心横截面在高度方向上的间距为H2。两层阵列喷雾造粒喷嘴系统可以分别调整液相溶剂的量和液相溶剂与沥青颗粒混合物的量，并且可以切换使用，通过调节喷入溶剂量可以实现调节造粒系统温度的功能，以保证喷雾造粒的良好运行。
文档编号B01J2/04GK201529509SQ200920147898
公开日2010年7月21日 申请日期2009年4月16日 优先权日2009年4月16日
发明者孙学文, 徐春明, 毛羽, 王娟, 王江云, 赵锁奇 申请人:中国石油大学(北京)