控制液體瀝青穩(wěn)定流動的措施

江曉宇

(攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司煉鐵廠,四川攀枝花 617022)

控制液體瀝青穩(wěn)定流動的措施

江曉宇

(攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司煉鐵廠,四川攀枝花 617022)

液體瀝青屬于高粘度液體,容易堵塞靜止設(shè)備、管道以及影響運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行。通過對生產(chǎn)工藝、設(shè)備、操作方法等進(jìn)行研究,探索并實(shí)施控制其穩(wěn)定流動的措施,保證整個生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行。

液體瀝青;高粘度液體;堵塞;流動

1 引言

瀝青是一種成分較為復(fù)雜的有機(jī)化合物,分子量最高可達(dá)到2000～3000 g/mol,具有較高的粘度,占到焦油總量的70%以上,其中大部分用于生產(chǎn)固體瀝青產(chǎn)品,其生產(chǎn)工藝如下。

從二段蒸發(fā)器底部采出的液體中溫瀝青,依次進(jìn)入三個改質(zhì)瀝青反應(yīng)釜加溫聚合后,形成改質(zhì)瀝青,通過反應(yīng)釜底部采出管采出,經(jīng)改質(zhì)瀝青汽化器冷卻后,進(jìn)入改質(zhì)瀝青中間槽,通過液下泵將其從中間槽倒入液體瀝青高置槽,最后通過三至五個的高置槽依次滿流(讓液體瀝青在高置槽內(nèi)進(jìn)一步降溫),從高置槽底部排出,進(jìn)入瀝青的冷卻成型裝置,形成條狀的固體改質(zhì)瀝青產(chǎn)品,最后裝車外發(fā)。

2 存在的問題

從多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看,液體瀝青在這樣的生產(chǎn)工藝下,容易對設(shè)備、管道等造成以下的問題,影響它的穩(wěn)定流動。

(1)液體瀝青使用液下泵倒送,由于液體瀝青的高溫和其中的細(xì)小顆粒,使液下泵頻繁出現(xiàn)故障,造成整個系統(tǒng)的中斷,不但運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的維修成本大,而且系統(tǒng)頻繁開停工,會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,降低系統(tǒng)其余管道、設(shè)備的使用壽命。

(2)兩個高置槽之間的滿流管只有一根主管,并且滿流管在槽內(nèi)的某一側(cè)。當(dāng)液體瀝青通過滿流管滿流時,只有部分液體朝著主管的方向流動,導(dǎo)致槽底各個方向的液體缺少熱量交換,無法保證熱量在槽底的均勻分布。

隨著生產(chǎn)時間的推移,在槽底的某些位置(隨機(jī)分布),液體會長時間不流動,溫度下降很快,粘度也會逐步增大,甚至冷凝為固態(tài),最終在高置槽底部形成“死區(qū)”,堵塞底部出口。

(3)在液體瀝青冷卻成型為固體產(chǎn)品時,其生產(chǎn)工藝為:液體通過管道,在重力作用下,落到截面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管道截面積的篩網(wǎng)上,通過篩網(wǎng)上相同大小的小孔成型,再從篩網(wǎng)進(jìn)入冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻,最后形成固體產(chǎn)品。

由于液體粘度高,造成液體在篩網(wǎng)上的水平移動速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于下落速度,形成較差的分布效果:中央小孔輸送量大、四周小孔輸送量小。而篩網(wǎng)上的小孔直徑大小相同,這樣篩網(wǎng)的結(jié)構(gòu)容易影響液體瀝青的成型。

當(dāng)管道內(nèi)的輸送量繼續(xù)增大時,會進(jìn)一步加劇中央小孔與四周小孔輸送量的差異,甚至造成中央小孔的堵塞,最終系統(tǒng)生產(chǎn)被迫中斷。

(4)改質(zhì)瀝青反應(yīng)釜容易抽空,造成過油不暢。由于改質(zhì)瀝青在生產(chǎn)過程中經(jīng)過再加溫,將輕沸點(diǎn)組分蒸發(fā)掉,因此高碳成分增加,降低了瀝青的流動性;另外液體瀝青同蒸汽吹掃管道后殘余的冷凝水接觸后,會產(chǎn)生大量的泡沫,冷后脆性大,這部分瀝青沉積在釜底,阻礙瀝青的流動,且液體瀝青中含有很多固體雜質(zhì),這些雜質(zhì)在流動過程中極易在釜底考克處卡住,阻礙流動。

反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)焦物堵塞釜底出口的原因還包括:反應(yīng)釜的物料是從上部進(jìn)入,在底部流出,瀝青液流的方向同重力方向一致。反應(yīng)釜的結(jié)焦物增多時,在重力的作用下,結(jié)焦物隨著瀝青的液流加速沉降至反應(yīng)釜底部。在釜底沉降到一定厚度之后,結(jié)焦物涌向底部的出口,逐漸堵塞出口,造成反應(yīng)釜底部出口過油不暢。

3 改進(jìn)措施

3.1 生產(chǎn)工藝改進(jìn)

3.1.1 取消液下泵

取消液下泵的使用:液體瀝青在經(jīng)過改質(zhì)瀝青反應(yīng)釜加溫聚合后,從改質(zhì)瀝青底部采出管采出,經(jīng)過改質(zhì)瀝青汽化器冷卻后,直接進(jìn)入液體瀝青高置槽;其后的生產(chǎn)工藝同原有的生產(chǎn)工藝一致。

改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝充分利用系統(tǒng)中各設(shè)備的不同位差,這樣在重力的作用下,液體瀝青進(jìn)行自流,它的好處在于:

(1)不再使用液下泵倒送液體瀝青,則整個系統(tǒng)不會因?yàn)橐合卤玫墓收隙艿接绊憽?/p>

(2)重力作用的恒定,可有效控制液體瀝青的穩(wěn)定流動。

3.1.2 反應(yīng)釜進(jìn)料方式改造

改質(zhì)瀝青兩套系統(tǒng)前兩個反應(yīng)釜的進(jìn)料方式不變,3#、6#反應(yīng)釜的進(jìn)料方式改為從底部進(jìn)料,從中上部新開出口出料,改造后的反應(yīng)釜工藝流程見圖1。這樣3#、6#反應(yīng)釜內(nèi)的瀝青流動方式改為由下向上,同結(jié)焦物的重力方向相反,能大大延緩反應(yīng)釜內(nèi)結(jié)焦物的沉降速度;同時取消了3#、6#反應(yīng)釜的門形管,減少了瀝青的輸送距離及漏點(diǎn),降低了管道堵塞幾率。

見圖1所示,為了防止在反應(yīng)釜頂部出現(xiàn)液體瀝青不流動的情況,在瀝青出口(反應(yīng)釜內(nèi))設(shè)置具有分支結(jié)構(gòu)的滿流管,出口管道增加放散裝置,因此,改造后的出口裝置也具有穩(wěn)定反應(yīng)釜液面、消除出口管道虹吸的良好效果。

在反應(yīng)釜的中下部(距離釜底200～300 mm)新開一個進(jìn)料口(DN100),作為備用的進(jìn)口(或出口),防止在生產(chǎn)后期,結(jié)焦物過多,堵塞底部入口,無法正常生產(chǎn)。

備用的入口也可以作為反應(yīng)釜放料的出口,當(dāng)反應(yīng)釜底部出口被堵塞放不出釜內(nèi)的瀝青時,可以用備用入口放出釜內(nèi)的瀝青,不會造成釜內(nèi)被瀝青堵塞。

圖1 反應(yīng)釜工藝改造示意圖

3.2 生產(chǎn)設(shè)備改進(jìn)

3.2.1 高置槽中的滿流管改造

見圖2所示,對高置槽的滿流管進(jìn)行了改造,在滿流主管根部增加多根滿流支管(考慮到維修成本,以三根為最佳)。支管均勻分布在主管周圍,這樣可以讓槽內(nèi)各個方向的物料經(jīng)支管進(jìn)入主管,然后進(jìn)入下一個貯槽。所以增加了各方向物料的熱量交換,保證了槽底熱量分布均勻,最終杜絕了“死區(qū)”的生成。為了防止?jié)M流管產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象,須在滿流管上安裝放散管。

采用這種滿流管,具有這些優(yōu)點(diǎn):

圖2 改進(jìn)后滿流管結(jié)構(gòu)圖

(1)該裝置結(jié)構(gòu)簡單、制作安裝方便、運(yùn)行穩(wěn)定,大大降低高置槽底部形成“死區(qū)”的幾率。

(2)由于高置槽底部“死區(qū)”的減少,可明顯降低高置槽清槽的頻率,減少蒸汽和勞務(wù)使用量,節(jié)約生產(chǎn)成本。

(3)由于該裝置能穩(wěn)定生產(chǎn),則無形中增加了固體瀝青冷卻成型的生產(chǎn)時間,從而提高產(chǎn)量,增加產(chǎn)品效益。

(4)該裝置降低高置槽放料系統(tǒng)堵塞的幾率,杜絕崗位人員采用明火烘烤高置槽底部及放料管道以清除堵塞現(xiàn)象,延長了設(shè)備的使用壽命,也能降低崗位人員的操作強(qiáng)度。

3.2.2 冷卻成型設(shè)備的改進(jìn)

見圖3所示,根據(jù)管道大小、管道距離篩網(wǎng)的高度以及管道物料的流動狀態(tài),確定物料在篩網(wǎng)中央?yún)^(qū)域形成最大輸送量的范圍,在這個范圍不開孔。物料落在這個范圍后,受到阻礙,下落的垂直速度轉(zhuǎn)化為水平速度,向篩網(wǎng)四周流動。

然后以篩網(wǎng)的幾何中心為圓點(diǎn),在篩網(wǎng)的水平面畫圓,將篩網(wǎng)分成若干區(qū)域。隨著區(qū)域距離篩網(wǎng)幾何中心越遠(yuǎn),篩網(wǎng)上物料輸送量逐漸變小,依照這一規(guī)律,在這些區(qū)域內(nèi)開直徑逐漸變小的孔,改善液體在篩網(wǎng)上的分布質(zhì)量。

圖3 改進(jìn)后的冷卻成型設(shè)備

液體冷卻成型設(shè)備經(jīng)過改進(jìn)后,改善液體的分布質(zhì)量,減少液體堵塞篩網(wǎng)的幾率,增加篩網(wǎng)的操作彈性,避免因篩網(wǎng)堵塞造成系統(tǒng)生產(chǎn)的中斷。

3.3 生產(chǎn)操作方法改進(jìn)

(1)讓二段蒸發(fā)器至改質(zhì)釜、改質(zhì)釜至改質(zhì)瀝青中間槽的物料管道保持較高的溫度,定期讓改質(zhì)釜內(nèi)瀝青流動一次,防止改質(zhì)瀝青在釜內(nèi)結(jié)焦,在保證改質(zhì)瀝青質(zhì)量的情況下,適當(dāng)降低中溫瀝青的軟化點(diǎn)。

(2)開停工時,在物料管線吹通后,加大夾套保溫蒸汽,使物料管保持較高溫度,盡量排凈冷凝水,防止中溫瀝青與冷凝水接觸生成脆性瀝青渣;在改質(zhì)釜進(jìn)料前,適當(dāng)提高反應(yīng)釜預(yù)熱溫度,控制在250℃以上,打開放散管將冷凝水蒸干。

(3)控制進(jìn)焦油貯槽焦油質(zhì)量,開好焦油氨水分離器,除去粗焦油中夾雜的粉煤和焦油渣。在焦油貯槽出口處增加過濾網(wǎng);加強(qiáng)對蒸餾系統(tǒng)停車后的清掃工作,特別是管式爐和一、二段蒸發(fā)器底部沉積物;在切換中溫瀝青前適當(dāng)延長循環(huán)時間。

(4)在每輪生產(chǎn)的后期,3#、6#反應(yīng)釜底過油不暢時采用底部和備用進(jìn)口同時進(jìn)料、滿流口出料的生產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)。解決結(jié)焦物造成底部入口變小、瀝青進(jìn)料量不足的問題。

(5)在每輪生產(chǎn)的后期,定時采用拱汽、壓釜等非常規(guī)操作,從底部適量排除部分結(jié)焦物,盡量延長反應(yīng)釜的生產(chǎn)周期。

4 結(jié)論

通過對生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、操作方法的改進(jìn),穩(wěn)定了液體瀝青在系統(tǒng)的流動,大大減少堵塞管道、設(shè)備的幾率,從而保證液體瀝青生產(chǎn)的穩(wěn)定、連續(xù)以及產(chǎn)量的穩(wěn)步提高;同時還大幅度延長了管道、設(shè)備的使用壽命,降低維護(hù)成本;而且減少了系統(tǒng)蒸汽及勞務(wù)的使用量,節(jié)約了生產(chǎn)成本。

Control Measures for Steady Flow of the Liquid Asphalt

JINAG Xiaoyu
(Iron Making Plant of Pangang Group Panzhihua Steel-vanadium Co.,Ltd.,Panzhihua 617022,Sichuan,China)

The liquid asphalt is a high viscosity liquid,easy to plug the static equipment,pipelines and impacting normal operation of the device.In this paper,through research for the production process,equipment,operation method and others,explore and implement measures to control the stability of its stable operation of the entire production.

liquid asphalt,high viscosity liquid,clogging,flow

TQ520

A

1001-5108(2017)01-0050-03

江曉宇,助理工程師,主要從事煤焦油加工、粗苯精制的工藝應(yīng)用及改進(jìn)工作。