一種新型乳化瀝青生產設備及其生產工藝的製作方法
2023-11-10 10:33:23 2
本發明涉及化工生產領域，具體地指一種乳化瀝青生產設備及其工藝。
背景技術：
乳化瀝青是近年來迅速發展起來的一種新型材料，以其節能、延長施工季節、減少汙染、減輕勞動強度等優點而深受公路、市政部門的歡迎。
所謂瀝青乳化就是將瀝青熱融，經過機械的作用以細小的微滴狀態分散於含有乳化劑的水溶液之中，形成水包油狀的瀝青乳液
在瀝青乳化的生產過程中，產品質量由以下因數確定：
a.各點的溫度[熱瀝青儲罐、熱水罐、乳化劑水溶液罐、摻配罐、油(瀝青)水(乳化劑水溶液罐)混合器等]應可監控、報警(一般要求在±1℃以內)；
b.各點液位(熱瀝青儲罐、熱水罐、乳化劑水溶液罐、乳化瀝青儲罐)應可監控、報警(一般要求在總容積的±1％以內)；
c.油(瀝青)水(乳化劑水溶液)配比精度應可控制(一般要求在±1％以內)；
d.乳化劑與瀝青的適配性能佳。
在以上4點中；
a.各點的溫度已有成熟的工藝控制；
b.各點的液位已有成熟的工藝控制；
d.乳化劑與瀝青的適配性可以在實驗室確定；
其中最主要的工序是瀝青、水、乳化劑的合理參配，目前生產工藝中普遍採用的工藝如下：在乳化劑反應釜中配製出符合工藝要求的乳化劑水溶液，然後，分別由乳化劑水溶液泵和瀝青泵將兩種液體按一定比例同時泵入膠體磨研磨、細化，制出乳化瀝青。
實現乳化劑水溶液和瀝青按比例同時泵入膠體磨，可以由兩種途徑實現。
1.通過實驗，確定泵和所泵介質流量與轉速的對應關係，通知對泵的轉速的控制達到控制流量的目的；
2.通過在介質迴路上加裝流量計量裝置，直接實現對流量的控制。
上述兩種途徑各自存在缺陷：
1.前者的缺陷在於：受原料品種、溫度、粘度、壓力等因素影響，泵的輸出流量與轉速是非線性關係，泵的輸出流量與泵的轉速的對應關係只能通過大量的試驗確定，而一旦系統的溫度、粘度、壓力中一個因素改變，泵的輸出流量與泵的轉速的對應關係就有可能改變，因而導致配比精度無法保證且需生產過程中需隨時校正；其次，生產中產量無法實時顯示；
2.後者的的缺陷在於：目前最常用流量計，主要有：差壓式流量計、容積式流量計、差壓式流量計、浮子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、流體振蕩流量計中的渦街流量計質量流量計等，在這些流量計中，只有容積式流量計和渦輪式流量計重複性、精度較佳，能夠勉強適應乳化瀝青生產工藝的精度要求，其他流量計，因為測量精度偏低、測量範圍窄、現場安裝條件要求高、壓損大、耐壓力低、不適應於低雷諾數流體測量、需較長直管段、不適用測量由釋放的石油製品流體、不適用氣體、蒸汽及含有較大氣泡的液體、不適用高溫場合等諸多原因而不適合乳化瀝青生產工藝需要。就是容積式流量計、渦輪流量計也因為瀝青的高溫、高粘性能及高、低溫不同的物態，而需要特別定製，大大提高了設備成本，同時對操作人員的素質有較高要求，儀表的維護、保養也有較高要求。
綜上所述：現行的乳化瀝青生產工藝，其油水比的控制，都是通過計量瀝青流量、乳化劑水溶液流量、乳化瀝青成品流量之中的兩個，經計算後通過伺服機構改變瀝青流量或乳化劑水溶液流量實現。現行工藝的好處在於：瀝青和乳化劑水溶液流量(體積)可以精確控制，乳化瀝青成品油水比控制準確，不足之處在於
1.瀝青為高溫高粘液體且常溫時為固體的非導電體，其計量用的流量計成本高、維修麻煩、使用條件苛刻(液體計量流量計無外乎壓差式、浮式、容積式、渦輪式、電磁式、靶式幾種，瀝青因是高溫高粘液體，壓差式、浮式、渦輪式不適用，又因為是非導電體，電磁式不適用，又因為是高溫工作環境，溫差特別大，靶式流量計極易零點漂移，故現行乳化瀝青生產工藝中瀝青計量均採用容積式流量計，但不同產地、不同標號、不同品牌的基質瀝青在同一溫度的比重相差較大，即使同產地、同標號、同品牌的基質瀝青在不同的溫度比重也相差非常大，而乳化瀝青的油水比又是重量比，這裡就還存在一個比重換算的問題，稍有不慎，即會導致油水比例超標。考慮到瀝青高溫高粘，計量瀝青的流量計需要做專門的處理，而這種處理是以犧牲精度為代價的。因瀝青常溫時為固體，用於瀝青計量的容積式流量計一般做夾套保溫處理，夾套中的加熱介質溫度遠高於瀝青溫度，之間的溫差有會犧牲一部分流量計的精度；
2.乳化劑水溶液為酸性(陽離子)或鹼性(陰離子)，對流量計的防腐要求很高，即使採用不鏽鋼材質，也只是減緩腐蝕速度而已，部件的更換率很高。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供了一種新型的乳化瀝青生產工藝，既能準確控制油(瀝青)水(乳化劑水溶液)配比精度又能克服現行工藝的缺陷。
可以實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種乳化瀝青生產設備，包括矩形機架(1)，所述機架(1)上依次平行設置有反應釜a(2)、反應釜b(3)和供給支架(4)，所述供給支架(4)為上下兩層結構，所述供給支架(4)的下層平行對稱設置有瀝青供給泵(5)和初級乳化瀝青泵(6)，所述供給支架(4)的上層設置有膠體磨(7)，所述瀝青供給泵(5)的泵口一側設置有瀝青輸入管(5.1)，其另一側設置有型分流管(5.2)，所述分流管(5.2)一端與瀝青輸送管(5.3)連通，所述分流管(5.2)另一端通過瀝青換向管(5.4)與膠體磨(7)連通；所述瀝青輸送管(5.3)分別與反應釜a(2)和反應釜b(3)的頂蓋連接，所述初級乳化瀝青泵(6)的泵口一側設置有與瀝青換向管(5.4)連通的連接管(6.1)，其另一側設置有供給管(6.2)，所述供給管(6.2)分別與反應釜a(2)和反應釜b(3)的側壁連接，所述反應釜a(2)和反應釜b(3)頂蓋上均與乳化劑水溶液供給管(8)連接。
進一步的，本發明還提供一種乳化瀝青生產工藝，採用上文所述的乳化瀝青生產設備，包括以下步驟：
a.乳化機水溶液的配置：
自來水經水閥3注入反應釜1中，注入量為500l～2500l，通過開啟、關閉導熱油閥，反應釜a1中自來水的溫度保持70℃±1℃，然後按擬生產乳化瀝青重量的3～7‰添加乳化劑、擬生產乳化瀝青重量的1～5％添加各種添加劑，添加完畢，再向反應釜1中注入自來水，使反應釜a1中的乳化劑水溶液重量為1000l～5000l，通過開啟、關閉導熱油閥4和18，反應釜a1中乳化劑水溶液的溫度保持50℃～60℃；反應釜b5中的乳化劑水溶液按上述方法配製。
b.為本裝置提供熱瀝青的瀝青罐溫度加熱到120～160℃；
c.開啟反應釜a1和反應釜b5上的攪拌器，瀝青泵10將溫度為120℃～160℃的熱瀝青從瀝青罐中抽出，經瀝青輸送管、瀝青閥19供給反應釜a1或經過瀝青閥17供給反應釜b5，乳化劑水溶液與熱瀝青按重量比1∶3/7～1∶7/3進行乳化瀝青初級溶混液的配製，配製完成後，混合液泵11泵將乳化瀝青初級溶混液經乳化劑供給閥21或乳化劑供給閥15，打入膠體磨25進行研磨、細化，完成乳化瀝青製作。
本發明一種新型乳化瀝青生產工藝操作簡單，操作人員可依據顯示屏給出的物料重量，輕鬆掌握參配比例，省時省力；同時能及時了解生產進度、產品產量，且簡化了設備結構，減小了佔地面積，降低了設備成本。
附圖說明
圖1是本發明所述的乳化瀝青生產工藝流程圖；
圖2是本發明所述的乳化瀝青生產設備的俯視圖；
圖3是本發明所述的乳化瀝青生產設備的側視圖；
圖4是本發明所述的乳化瀝青生產設備的計重設備放大圖。
具體實施方式
參見附圖2-4中，根據本發明所述的乳化瀝青生產設備，拗口機架22上，安裝兩個反應釜a1和b5，其內部均設有加熱器，頂部裝有攪拌器2和6，反應釜壁外下端裝各有三個稱重器16，稱重器的支腳安放在機架上，承受反應釜及其所盛物料的重力，稱重器的顯示屏裝在電器控制柜上，中間有信號線連接，可隨時顯示重力的變化；自來水通過閥3或閥7進入反應釜，乳化機、改性劑及各種添加劑直接加入兩個反應釜中。
機架另一端裝有膠體磨25、混合液泵11、瀝青泵10，膠體磨與後兩者以上下層結構安裝在同一座架上。瀝青泵的作用是將熱瀝青從為本裝置提供熱瀝青的瀝青加溫罐中抽出，經瀝青輸送管、閥17(或閥19)輸入反應釜b5(或反應釜a1)，進行乳化瀝青初級溶混液的配製。混合液泵的作用是將在反應釜b5(或反應釜a1)中製成的乳化瀝青初級溶混液經混合液閥15(或混合液閥21)打入膠體磨25進行研磨、細化，完成乳化瀝青製作。
設置兩個反應釜的目的是為了提高生產效率，實現乳化瀝青初級溶混液的配製與輸出研磨輪番作業。瀝青換向閥23、24是為適應市場需求，擴展瀝青泵的用途而設置的，當關閉閥17、19、24，打開閥23時，可直接對外輸出熱瀝青；當用戶對乳化瀝青參配比例沒有嚴格要求時，可關閉閥17、19、23，打開閥24，使瀝青直接進入膠體磨與泵11泵入的皂液混合，經研磨、細化後生產經濟型的乳化瀝青。
此處可以把權利要求1-9的關於設備的結構特徵統統寫在這裡
為了更好地解釋本發明，以下結合具體實施例進一步闡明本發明的主要內容，但本發明的內容不僅僅局限於以下實施例。
乳化瀝青生產工藝，包括以下步驟：
1.乳化機水溶液的配置：
自來水經水閥3注入反應釜1中，注入量為500l～2500l，通過開啟、關閉導熱油閥，反應釜a1中自來水的溫度保持70℃±1℃，然後按擬生產乳化瀝青重量的3～7‰添加乳化劑、擬生產乳化瀝青重量的1～5％添加各種添加劑，添加完畢，再向反應釜1中注入自來水，使反應釜a1中的乳化劑水溶液重量為1000l～5000l，通過開啟、關閉導熱油閥4和18，反應釜a1中乳化劑水溶液的溫度保持50℃～60℃；反應釜b5中的乳化劑水溶液按上述方法配製。
2.為本裝置提供熱瀝青的瀝青罐溫度加熱到120～160℃；
3.開啟反應釜a1和反應釜b5上的攪拌器，瀝青泵10將溫度為120℃～160℃的熱瀝青從瀝青罐中抽出，經瀝青輸送管、瀝青閥19供給反應釜a1或經過瀝青閥17供給反應釜b5，乳化劑水溶液與熱瀝青按重量比1∶3/7～1∶7/3進行乳化瀝青初級溶混液的配製，配製完成後，混合液泵11泵將乳化瀝青初級溶混液經乳化劑供給閥21或乳化劑供給閥15，打入膠體磨25進行研磨、細化，完成乳化瀝青製作。
本發明的有益效果在於：
1、本發明參配式瀝青乳化的反應釜組合裝置操作簡單，操作人員只需依據物料重量，輕鬆掌握參配比例，省時省力；同時生產進度、產品產量均可直觀掌握；相較於現行的流量計計量工藝，設備結構簡化，佔地面積減少，降低了設備成本。
2、本發明完全省去流量計，只需按事先設計好的重量，先向反應釜注入規定重量的乳化劑水溶液，然後再向反應釜注入規定重量的瀝青，攪拌後經初級乳化瀝青泵將瀝青與乳化劑水溶液的初混液體泵入乳化機研磨即可得到乳化瀝青產品。因油、水是直接採用重量比，沒有體積與重量的換算，只要計重的計量裝置精度達標，油水比就可以很輕鬆的達標。本申請人多年來一直嘗試用本工藝生產乳化瀝青，然而兩個問題一直困擾著我們：①.反應釜計重的計量裝置的成本及適應環境，以前市場上工業用計量裝置，使用成本遠高於使用同精度流量計的現行工藝，並且計重型計量裝置應用在乳化瀝青生產現場，乳化瀝青生產時溢出的酸性或鹼性氣體會腐蝕計重型計量裝置，造成精度銳減甚至失效；②.乳化機的功能，以前的乳化機基本採用的是研磨類型，對於分路進入乳化機的瀝青和乳化劑水溶液，只能起到研磨和高速攪拌的作用，瀝青和乳化劑水溶液進入乳化機的瞬間，高溫的瀝青很容易被高速旋轉的乳化機磨片研磨、攪拌成微米級的顆粒並迅速被乳化劑水溶液包裹成水包油狀的乳化瀝青懸濁液；對於本工藝形成的瀝青和乳化劑水溶液的初級混合物，因在配製的過程中，只有低速的攪拌，瀝青和乳化劑水溶液初級混合液中有很多大的水包油瀝青團和大的水包油瀝青顆粒，且在瀝青、乳化劑水溶液初級混合液的配製過程中，這些大的瀝青團和顆粒溫度已降至100℃以下，物態已在液態向固態的轉化中，如果僅靠研磨型乳化機的研磨和高速攪拌，乳化瀝青產品的顆粒度已很難達到乳化瀝青顆粒≤5μm的要求。
隨著設備製造科技的進步，現在計重型計量裝置的成本下降很多，使用成本已遠遠低於使用流量計的現行工藝，對使用環境的要求也基本符合乳化瀝青生產的實際情況，以6噸/小時的乳化瀝青生產設備為例，採用現行工藝，流量計及變速泵的成本在25000元以上，而採用本申請工藝，稱重計量裝置工業用電子秤(防水、防腐蝕)及普通泵的成本，可以控制在10000元以內；隨著帶剪切功能的乳化機的出現，乳化機可以將瀝青和乳化劑水溶液的初級混合物先剪切再研磨，乳化瀝青的成品顆粒很容易達到標準要求。本工藝生產設備投入已大大低於現行工藝生產設備的投入且生產的乳化瀝青產品質量好於現行工藝。
3、本發明省去在油、乳化劑水溶液兩路介質輸送管路上對介質的計量，採用在反應釜下安裝稱重裝置，現把配好的乳化劑水溶液按規定重量泵入反應釜，再把熱瀝青按規定重量泵入反應釜，熱瀝青邊泵入邊攪拌，攪拌好的瀝青、乳化劑水溶液初混液通過初級乳化瀝青泵泵入膠體磨研磨乳化，生產成品。
4、本發明一種新型乳化瀝青生產工藝操作簡單，操作人員可依據顯示屏給出的物料重量，輕鬆掌握參配比例，省時省力；同時能及時了解生產進度、產品產量，且簡化了設備結構，減小了佔地面積，降低了設備成本。5、本發明省去在油、乳化劑水溶液兩路介質輸送管路上對介質的計量，採用在反應釜下安裝稱重裝置，現把配好的乳化劑水溶液按規定重量泵入反應釜，再把熱瀝青按規定重量泵入反應釜，熱瀝青邊泵入邊攪拌，攪拌好的瀝青、乳化劑水溶液初混液通過初級乳化瀝青泵泵入膠體磨研磨乳化，生產成品。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
表1為道路用乳化瀝青技術指標(jtgf40-2004)，表2～5為本實施例生產的各型乳化瀝青檢測數據
表2用本工藝生產的pc-1型乳化瀝青技術指標
表3用本工藝生產的pc-2型乳化瀝青
表4用本工藝生產的pc-3型乳化瀝青
表5用本工藝生產的bc-1型乳化瀝青
其它未詳細說明的部分均為現有技術。儘管上述實施例對本發明做出了詳盡的描述，但它僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部實施例，人們還可以根據本實施例在不經創造性前提下獲得其他實施例，這些實施例都屬於本發明保護範圍。