Установка для приготовления битума

(56) Авторское свидетельство СССРИг 137441, кл. С 10 С 3/04, 1960,(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯБИТУМА(57) Изобретение относится к устройствамнепрерывного действия, применяемым дляполучения битума из нефтяного гудрона путем его окисления кислородом воздуха, иможет быть использовано в химической,нефтеперерабатывающей промышленностии других отраслях народного хозяйства,Целью является повышение качества битума, снижение энергоемкости процесса, Вустановке для приготовления битума навходных патрубках подачи исходного продукта и газа установлены соответственновибрационный распылитель и газодинамический излучатель, Цилиндрическая рабочая камера распылителя имеет ие относится к уст действия, применяе ма из нефтяного гу ения кислородом в спользовано в хим атывающей промь отраслях народного Изобретен непрерывного получения биту тем его окисл может быть и нефтеперераб стях и других ва,Целью явп битума, снижен На фиг. 1 и для получения- вибрационны мический излу но, причем в выполнен в вид рабочей камеряется повышени ие энергоемкости зображена схема битума из гудрона й распылитель и чатель, установле ибрационный ра е корпуса с цилин ой, двух входных е качества процесса. установки ; на фиг. 2 газодинанное соосспылитель дрической тан ген цироиствам мым для дрона пуоздуха и ической, шленно- хозяйстГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР расположенные тангенциально входные каналы и выходной канал в виде диффузора. Корпус излучателя выполнен в виде обращенного днищем к диффузору стакана с окном на боковой поверхности. Рабочая камера распылителя может быть выполнена из соосно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций с входными каналами. Корпус распылителя может быть выполнен с дополнительным выходным каналом, расположенным симметрично и соосно основному. Ось каналов расположена в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси корпуса. Установка может быть снабжена дополнительным газодинамическим излучателем. Днище его стакана расположено напротив дополнительного выходного канала распылителя. Излучатель может быть выполнен с соосно размещенным в полости стакана перед окном центральным элементом, Распылитель и излучатель могут быть установлены соосно. Продольные оси распылителя и излучателя могут быть смещены. Окисление капель гудрона происходит в среде воздуха в режиме вибрационного воздействия и в условиях резонанса, 5 з,п. ф-лы,9 ил.альных каналов и выходного осевого канала, а Гдэодиэмический излучд ель выпол" нен з виде стакана с окном на боковой поверхности (узел 1 фиг. 1); на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; нэ фиг, 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; нд фиг, 5 - вибрационный рэ пыли- тель и газодиндмический излучатель, уста- НОВЛЕпЫЕ СО СМВЩЕНИЕМ ИХ ПООДОЛЬНЫХ , осей, причем рабочая камера вибрационно го распылителя Выполнена иэ соосно расположеных сообщенных меду собой рапновеликих в сечении секций с Входными каналами, а газодинамический излучатель имеет центральный элемент, установленный в полости стакана перед Окном с образованием кольЦ 8 ВОГО зазора нд фиГ. 6 разрез В-В на фиг. 5; нд фиг. 7 - разрез Г-Гна фиг. 5; нд фиг. 8 - вибрационный распылитель с двумч выходными ссевыми каналами и гаэодинамические излучатели, подведенные к каждому выходному каналураспылителя со смещением их продольных осей, продольный разрез; нэ фиг. 9- разрез Д-Д на Фиг, 8,Предлагаемая утановка для приготовления битума состоит иэ входного патрубка1 подачи исходного продукта ,гудрона), ВибрэционнОГО распылителя 2, ВхОднОГО Г 1 этрубка 3 подачи газа, 4 - газодиндмического излучателя 4, емкости 5, теплоизоляции 6емкости, сепаоэторов 7, ВыхОДИОГО пэтрубка 8 битума, клапана 9 сброса газа, емкости, 1 О для подогрева исходного сырья, теплово Гп электрического нагревателя ТЭН) 11, на.соса ",2 пОдачи исходноГО сырья,подогревателя 13 газа; комг рессора 14 подачи газа.Вибрэционный распылитель и газодинамический излучатель могут выполняться внескольких вариантах,Вибрацлонный распылитель фиг, 2 и 3),устэнаВливэемыЙ нэ ВхОднОЙ пэтруЬОк подачи исходного продукта, содержикорпус15,. в котором Выполненэ цилиндрлчесэя рабочая камера 16, гидоэвлическл сообщенная с входным патрубком подачи исходногопроду.тэ 1 посредством двух входных тангенциальных каналов 17 и имеощая выходной оеевол канал 18.Газодинамический излучатель (фиг. 2 и 4), установленный нэ ВхОДном пэтрубке подачи газа 3, Выполнен В виде с 1 аканд 19, вкотором осевой канал 20 имеет сужение(критическое сечение) перпендикулярно оси Е 5которого установлено днище 21, а нд боко-,вой поверхности стакана выполнено окно22.Вибрационный распылитель (фиг, 5, 6 и 7) содержит корпус 22, ь котором выполнена цилиндрическая рабочая камера, имеощэя осевой выходной канал 24 и состоящая иэ двух последовательно располОженных полостей равновеликих В сечении се,ций 25 и 26, каждая иэ которых сообщена с полостью подводящего пдтрубка посредством пары тэнгенцидльных каналов 27 и 28 соответственно,рометого, пары входных тэнГенциальных каналов, служащие для подвода жидкости В камеру, Выполнена с Возможностью закрутки потОкэ жидкОсти В Одном нэправ лении.Газодинамический излучатель фиг, 5) сод 8 ржит кОрпус 29 в Виде стакана, В кОтО- ром выполнен осевой канал 3 О; днище 31 стакана обращено к диффузору, а на боковой поверхности образовано выходное окно 32, причем в полости стакана 30 размещен Центральный элемент 33 с ОбразоВднием кольцевоГО Задора.Вибрэционный распылитель (фиг, 8 и 9) содержит корпус 34, в котором выполнена цилиндрическая рабочая камера 35, имеющая два Осевых выходных канала 36 и 37 соответственно и сообщенная с полостью подводящего патрубкд парой входных тангенциальных каналов 38, Газодинамические излучатели подведен. к каждомуиз осевых ВЫХОДНЫХ КДНЭЛОВ,Предлагаемая ус: .:Новка для приготовления би-у;лд работает следующим образом.Гудрон поступает в емкость для его поДОГревэ 13 и перекэчивэется насосом 12 через входной патрубок подачи гудрона 1 и виооэЦионныи распылитель 3 в емкость 5. Прл этом поток гудрона, поступает через входные тангенциальные Отверстия 17 (фиг, 2 и 3) в цилиндрическую рабочую камеру 16 и образует вихревое движение, характеризующееся понижением давления до значения меньшего, чем давление насыщенных пэров, вследствие чего образуется парогазовая кавитационная каверна. Парогазовые узырьки. Отрывэющи.Ся от кавитационной каверны, переносятся потоком жидкости.в ооласть повышенного давления, где и происходлт их схлоп вдание с образованием периодических волн давления в протекающей среде,ГЭК 1 лм образом энакопеременные нагрузки и вихревое двихение нд выходе иэ осевого канала 18 приводят к образованию гонкой пленки гудрона с облаком мелких капель. Одновременно с этим в полость емкости поступает воздух, который подоревается подогревателем 13 и с помощью омпрессора 4 подается во входной пэтрубок 3 подачи газа. Далее воздух поступает в осевой канал 19, в критическом наиболееузком) сечении которого образуется прямой скачок уплотнения (ударная волна) и который взаимодействует с днищем стакана 21, вызывая появление отраженного скачка уплотнения, движущегося в обратную сторону - навстречу вновь образовавшемуся в критическом сечении прямому скачку уплотнения.Взаимодействие прямого и отраженного скачков уплотнения приводит к образованию стоячей волны, т.е. к генерированию акустических колебаний с частотой 3-60 кГц и амплитудой 1,0 10 - 16 10 Па, В результате происходит диспергирование тонкой пленки и капель гудрона до образования мелкодисперсного тумана иэ капель гудрона размером 0,1-60 мкм в воздухе. Таким образом, окисление капель гудрона происходит в среде воздуха в режиме вибрационного воздействия и в условиях резонанса, вследствие чего снижается вязкость перерабатываемого сырья, увеличивается тепло- отдача, а следовательно, сокращается время полного окисления гудрона за счет увеличения скорости. реакции окисления в установке,Далее смесь окисленного гудрона и воздуха поступает к сепараторам 7, где происходит отделение газа от готового продукта (битума), Газ отводится через клапан 9 сброса, а битум через выходной патрубок 8 поступает через оросительный холодильник к раздатчику готовой продукции,Настройка на режим нелинейного резонанса может осуществляться несоосной установкой вибрационного распылителя и газодинамичес кого излучателя (фиг. 5 и 8). В этом случае помимо частот вибрационного воздействия от двух источников возникает дополнительная частота (частоты) за счет биений указанных частот. Причем дополнительно появившаяся частота (частоты) в случае несоосного выполнения источников колебаний обладает более. высокой интенсивностью, чем в случае соосной установки указанных источников колебаний, что имеет большое значение при использовании гудронов и таким образом расширяется область использования устройства,Известно, что частота колебаний давления жидкости зависит от размеров кавитационной каверны, а следовательно, от расхода жидкости через устройство, т,е. чем выше расход жидкости через устройство, тем больше размеры.кавитационной каверны и тем меньше частота колебаний давления жидкости В случаях когда требуется реализация высокочастотных колебаний при одновременном большом расходе гудрона, используется вибрационный распы. Таким образом достигаются вьсокочастотные колебания давления жидкости пр больших ее расходах, С целью получения 20 высокочастотных акустических колебаний 30 35 40 10 15 50 55 литель, рабочая камера которого выполнена из двух последовательно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций 25 и 26 (фиг, 5, 6 и 7), каждая из которых имеет входные тангенциальные каналы 27 и 28 соответственно и выходной канал 24,При этом расход жидкости распределяется между двумя парами тангенциальных входных каналов 27, 28 и полостями 25, 26 рабочей камеры, в результате чего в каждой из полостей 25, 26 образуется кавитационная камера меньшего размера, чем если бы образовалась каверна от пропускания всего потока жидкости через одну пару входных тангенциальных отверстий и одну полость,от газодинамического излучателя при большом расходе газа, определяемом от оптимального соотношения расходов газа и гудрона, поток газа разделяется надва, каждый из которых пропускается через газодинамический излучатель, при этом цилиндрическая рабочая камера 35 вибрационного распылителя имеет два выходных осевых канала 36 и 37(,фиг, 8 и 9).При использовании установки для приготовления битума достигается высокое качество приготовления получаемого продукта (битума) за счет создания бал ьшей однородности смеси и, следовательно, повышается прочностные характеристики битума, например, прочность на разрыв повышается полнота переработки исходного сырья (гудрона) за счет воздействия знакопеременных нагрузок, позволяющих дробить гудрон на мелкие капли, а последние окислять кислородом воздуха, т.е, за счет создания гаэокапельной однородной мелкодисперсной смеси в процессе обработки гудрона кислородом воздуха; упрощаетсяя технологический п роцесс приготовления битума, повышается безопасность условий труда обслуживающего персонала ввиду исключения реакционной колонны из указанного процесса, т.е. заявленная установка позволяет интенсифицировать тепломассообменные процессы между кислородом. воздуха и гудроном, разбитого на мелкие капли, в результате чего увеличивается скорость реакции окисления и гудрон полностью окисляется в полости смесительного узла. Повышается эффективность процесса окисления гудрона ввиду осуществления возможности указанный процесс вести в резонансном режиме и, в частности, в режиме нелинейного резонан 17 О 177 бса, что снижает энергоемкость процесса,повышае качество получаемого продукта и,кроме того, расширяет область использования установки, делая ее пригодной для обработки высоковя эких гудронов; 5повышается ресурс работы установки, еенадежность, ввиду отсутствия трущихся иподвижных частей и узлов в своем составе;снижается энергоемкость поцесса окисления гудрона, так как отпадает надобность в 1 Ореацоной оон, а следовательно, вподдержании высокой температуры во всемобьеме указанной колонны. Повышаетсяэкономичность процесса окисления гудрона за счет исключения рециркуляции, а следовательно, и затрат энергии нанее,Формула изОбретения1, Установка для приготовления битума,содержащая емкость с патрубками подачиисходного продукта и газаи выходной пат Орубок, О т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с цельюповышения качества битума, сниженияэнергоемкости процесса, она снабженавибрационным распылителем и газодинамическим излучателем, установле ными соОтветственно на входных патрубках псдачиисходного продукта и газа, причем корпусраспылителя имеет цилиндрическро рабочую камеру с расположенными тангенциально входными каналами и выходным ЗОканалом в виде диффузора, а корпус излучь.еля выполнен в виде обращенного днищем к диФфузору стакана с окном на боковой поверхности,2. Установка поп.1, отл и ча ющая ся тем, что рабочая камера распылителя выполнена из соосно расположенных сообщенных между собой равновеликих в сечении секций с входными каналами.3, Установка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что она снабжена дополнительным газодинамическим излучателем, а корпус рас; пылителя выполнен с дополнительным выходным каналом, расположенным симметрично и соосно основному, причем ось каналов оасположена в плоскости, перпендикулярной горизонтальной оси корпуса, при этом днище стакана дополнительного излучателя расположено напротив дополнительного выходного канала распылителя,4, Установка по пп, 1-3, о т л и ч а ю щ а яс я тем, гто излучатель снабжен центральным элементом, соосно размещенным в полости стакана перед окном с образованием кольцевого зазора.5. Усановка ПО пп. 1-4, О т л и ч а ю щ а яс я тем, что распылитель и излучатель уста- НОВЛЕНЫ СООСНО.6. Ус; ановка по гг;. 1-4 о т л и ч а ю щ а яс В тем, что продольные Оси распылителя и излучателя смещен ь,1701776Составитель Н. ПоповаРедактор Л. Народная Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая Заказ 4514 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101