一種製備築路用的基質瀝青的設備和方法

2023-05-11 20:54:01 1

一種製備築路用的基質瀝青的設備和方法
【專利摘要】本發明涉及一種製備築路用的基質瀝青的設備和方法，包括混料機、雙螺杆混合擠壓機、螺杆泵、膠磨盤和瀝青槽車，混料機通過雙螺杆混合擠壓機與膠磨盤的水平輸入口對接，垂直輸入口與螺杆泵對接，輸出口與瀝青槽車對接，膠磨盤的水平、垂直輸入口和輸出口分別裝在靜盤前端、頂端和底端的殼體上，靜盤通過密封蓋將動盤嵌套於後端殼體,動盤上的旋轉泵輪葉一端正對水平輸入口，另一端與動盤軸柄連接，旋轉泵輪葉兩側、靜盤的內部成對稱布置有若干層以動盤中心軸為圓心的靜齒，相鄰的靜齒之間以動盤中心軸為圓心等間距布置有若干動齒。本發明解決了植物原料製備二元化工醇過程中分鎦底物大量積壓的問題，具有操作簡單、原料環保和成本低的特點。
【專利說明】一種製備築路用的基質瀝青的設備和方法
【技術領域】
[0001]本發明屬築路用基質浙青的製備領域，特別是涉及一種製備築路用的基質浙青的設備和方法。
【背景技術】
[0002]在用生物資源取代石油資源的大規模工業化開發中，遇到的普遍性問題是大規模工業化生產中的最後分餾底物或「廢物」的處理。現有國際上在完成生物柴油、生物乙醇(一元醇)的「生物能源」的大規模工業化開發中，最後分餾底物或「廢物」的處理主要是燒掉(將產生汙染)，也有試用將分餾底物與石油浙青混合應用於道路工程中基質浙青的報導。不論是燒掉還是應用於道路工程，其目的都是為了產業鏈的可持續發展。
[0003]植物浙青最大優點是它不含石油浙青中的多芳環致癌物。但是，已開發的828植物浙青主要用於建築業的防水工程上，市場的需求量還遠小於植物浙青的產量。還必須開發出能容納大規模生產的植物浙青產量的新市場，這就是要開發能與石油浙青混合的、應用於道路工程的改性植物浙青。
[0004]另一方面，道路建設中應用的基質浙青，在道路建設成本中佔很大的比例。因此，如果能將用改性的植物浙青混用到石油浙青中，既能保證混合浙青的質量，又能降低混合浙青的價格，從而能降低道路的造價的話，這將為植物浙青大規模的應用開發提供市場。
[0005]在道路工程中，為提高路面的耐高溫、抗低溫、抗疲勞等各種性能，用於道路工程中的石油浙青通常需要改性，最常用的是用SBS(苯乙烯類熱塑性彈性體)改性。同石油浙青一樣，用於道路工程中植物浙青也需要改性。但是，SBS不太適合於對植物浙青的改性。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種製備築路用的基質浙青的設備和方法，不僅操作簡單，原料環保成本低，可以24小時連續大規模化工業化生產，而且產物可以部分替代石油浙青，既能環保，又能取得較大的經濟利益，為完善生物質二元醇的可持續發展和更大規模的產業化提供了可能性。
[0007]本發明解決其技術問題所採用的技術方案是:提供一種製備築路用的基質浙青的設備，包括混料機、雙螺杆混合擠壓機、螺杆泵、膠磨盤和浙青槽車，所述混料機連接雙螺杆混合擠壓機，所述雙螺杆混合擠壓機與膠磨盤的水平輸入口對接，膠磨盤的垂直輸入口與螺杆泵對接，所述膠磨盤的輸出口與浙青槽車入口對接，所述所述膠磨盤包括水平輸入口、垂直輸入口、輸出口、靜盤、靜齒、動齒、旋轉泵輪葉、動盤軸柄和密封蓋，所述水平輸入口與垂直輸入口分別裝在靜盤前端中間和頂端的殼體上，所述輸出口裝在靜盤底端的殼體上，所述靜盤通過密封蓋將動盤嵌套於靜盤後端中間的殼體上，所述動盤中間設置有旋轉泵輪葉，所述旋轉泵輪葉一端穿入靜盤後正對水平輸入口，另一端穿過密封蓋後與動盤軸柄連接，所述旋轉泵輪葉兩側、靜盤的內部，成對稱布置有若干層以動盤中心軸為圓心的靜齒，所述相鄰的靜齒之間，以動盤中心軸為圓心等間距布置有若干動齒，所述膠磨盤將從水平輸入口和垂直輸入口分別送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，經旋轉泵輪葉的高粘度流體流動和動盤對澱粉的剪切、研磨塑化，從最外層靜齒中擠出改性料，通過輸出口送入浙青槽車；所述每個動齒與靜齒之間有0.2-0.3毫米的填放澱粉的碾磨縫隙；每個動齒的前端尖角與靜齒之間有30-40度的夾角；動齒的尖角沿著前進方向移動時，使植物浙青原料中的澱粉顆粒獲得碾磨正壓力和切向剪切力。
[0008]所述動盤軸柄連接高速變頻電機。
[0009]所述每層靜齒上等間距設置有空隙。
[0010]所述靜齒與動齒組合有5-6層；旋轉泵葉輪為4-6個葉片組成的葉輪。
[0011]一種使用上述一種製備築路用的基質浙青的方法，包括以下步驟:
[0012](I)將重量比為5-10份秸杆木質素、10-20澱粉、9-10份的70號石油浙青、0.6-1份的硫磺與100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜內均勻混合形成(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預混合30-45分鐘後，送入雙螺杆混合擠壓機中混合，雙螺杆混合擠壓機的螺杆輸出壓力為0.4-0.8MPa，雙螺杆混合擠壓機的入口溫度為110-120度，出口溫度為110-140度；
[0014](3)雙螺杆混合擠壓機將混合後的待改性植物浙青原料輸送到膠磨盤的水平輸入口，同時螺杆泵將來自儲罐的70號石油浙青原料輸送到膠磨盤的垂直輸入口，單位時間內石油浙青原料輸入膠磨盤的流量是(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料輸入膠磨盤的流量的9-10倍；
[0015](4)從膠磨盤輸入口送入的待改性植物浙青原料，在膠磨盤殼體內的碾磨盤中，旋轉的動齒帶有30-40度的壓力角，壓力角向前移動時，使被碾磨的植物浙青原料中的澱粉獲得碾磨正壓力和切向剪切力，在動齒盤每分鐘200-300轉/分鐘的轉速下進行澱粉顆粒塑化，從而完成對植物浙青原料的改性，改性植物浙青從最外層靜齒的空隙中飛濺出來，並與從垂直入口送入的石油浙青原料相遇；
[0016](5)改性植物浙青與石油浙青原料經膠磨盤的殼體腔內均勻混合，製備成改性植物浙青與石油浙青原料的混合重量比為1:9-10的築路用的基質浙青，從膠磨盤的輸出口輸出到運往工地的保溫槽車中。
[0017]有益效果
[0018]由於採用上述的技術方案，本發明與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果:
[0019](I)操作簡單，原料環保成本低，可以規模化生產；
[0020](2)待改性植物浙青原料中含有少量石油浙青的好處是，當碾磨盤中的澱粉塑化時，展開的澱粉大分子可同時對植物浙青和石油浙青起物理交聯作用，使改性後植物浙青與石油浙青的相熔(溶)性提高，以利於改性後的植物浙青再在膠磨盤的殼體腔內與大量的石油浙青混合；
[0021](3)只需要在現有築路用的石油基質浙青中加入十分之一的改性植物浙青，就能解決二元化工醇的大規模工業化生產中分鎦底物大量積壓的問題，同時本發明的產物可以替代部分石油浙青，並取得較大的經濟利益。【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是使用本發明的流程圖。
[0023]圖2是本發明澱粉塑化膠磨盤的側剖面圖。
[0024]圖3是本發明澱粉塑化膠磨盤的俯視圖。
[0025]圖4是本發明澱粉塑化膠磨盤的正視剖面圖。
[0026]圖5是圖2中動齒無壓力角的澱粉膠磨塑化盤的A-A向視圖。
[0027]圖6是圖2中動齒有壓力角的澱粉膠磨塑化盤的A-A向視圖。
[0028]圖7是澱粉塑化用的動齒與靜齒的結構圖。
[0029]圖8是單個動齒的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0031]本發明的第一實施方式涉及一種製備築路用的基質浙青的設備，如圖1-8所示，一種混合製備築路用的基質浙青的設備，包括混料機、雙螺杆混合擠壓機、螺杆泵、膠磨盤和浙青槽車，所述混料機連接雙螺杆混合擠壓機，所述雙螺杆混合擠壓機與膠磨盤的水平輸入口 I對接,膠磨盤的垂直輸入口 Ia與螺杆泵對接，所述膠磨盤的輸出口 2與浙青槽車入口對接，所述所述膠磨盤包括水平輸入口 1、垂直輸入口 la、輸出口 2、靜盤3、靜齒4、動齒
5、旋轉泵輪葉6、動盤軸柄7和密封蓋8，所述水平輸入口 I與垂直輸入口 Ia分別裝在靜盤3前端中間和頂端的殼體上，所述輸出口 2裝在靜盤3底端的殼體上，所述靜盤3通過密封蓋8將動盤嵌套於靜盤3後端中間的殼體上，所述動盤中間設置有旋轉泵輪葉6，所述旋轉泵輪葉6 —端穿入靜盤3後正對水平輸入口 1，另一端穿過密封蓋8後與動盤軸柄7連接，所述旋轉泵輪葉6兩側、靜盤3的內部,成對稱布置有若干層以動盤中心軸為圓心的靜齒4,所述相鄰的靜齒4之間，以動盤中心軸為圓心等間距布置有若干動齒5，所述膠磨盤將從水平輸入口 I和垂直輸入口 Ia分別送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，經旋轉泵輪葉6的高粘度流體流動和動盤對澱粉的剪切、研磨塑化，從最外層靜齒4中擠出改性料9，通過輸出口 2送入浙青槽車。
[0032]所述動盤軸柄7連接高速變頻電機。
[0033]所述每層靜齒4上等間距設置有空隙10。
[0034]所述每個動齒5與靜齒4之間有0.2-0.3毫米的填放澱粉的碾磨縫隙；每個動齒5的前端尖角與靜齒4之間有30-40度的夾角；動齒5的尖角沿著前進方向移動時，使植物浙青原料中的澱粉顆粒獲得碾磨正壓力和切向剪切力。
[0035]所述靜齒4與動齒5組合有5-6層；旋轉泵葉輪6為4_6個葉片組成的葉輪。
[0036]本發明的第二實施方式涉及一種製備築路用的基質浙青的方法，包括以下步驟:
(I)將重量比為5-10份秸杆木質素、10-20澱粉、9-10份的70號石油浙青、0.6-1份的硫磺與100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜內均勻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預混合30-45分鐘後，送入雙螺杆混合擠壓機中混合，雙螺杆混合擠壓機的螺杆輸出壓力為0.4-0.8MPa，雙螺杆混合擠壓機的入口溫度為110-120度，出口溫度為110-140度；(3)雙螺杆混合擠壓機將混合後的植物浙青原料輸送到膠磨盤的水平輸入口 1，同時螺杆泵將從保溫儲罐來的70號石油浙青原料輸送到膠磨盤的垂直輸入口 la，單位時間內從垂直輸入口 Ia進入膠磨盤的70號石油浙青原料的流量，是從水平輸入口 I進入的改性植物浙青原料流量的9-10倍；(4)從膠磨盤輸入口 I送入的植物浙青原料，在膠磨盤殼體3內的碾磨盤中，旋轉的動齒帶有30-40度的壓力角，壓力角向前移動時，使被碾磨的植物浙青原料中的澱粉獲得碾磨正壓力和切向剪切力，在動齒盤每分鐘200-300轉/分鐘的轉速下進行澱粉顆粒塑化，從而完成對植物浙青原料的改性，改性植物浙青從最外層靜齒4的空隙10中飛濺出來，並與從垂直入口 Ia送入的石油浙青原料相遇；(5)改性植物浙青與石油浙青原料經膠磨盤的殼體腔內均勻混合，製備成改性植物浙青與石油浙青原料的混合重量比為1:9-10的築路用的基質浙青，從膠磨盤的輸出口 2輸出到運往工地的保溫槽車中。
[0037]實施例1
[0038]如圖1所示的流程，改性配料比為:重量比為5份秸杆木質素，10份澱粉，100份植物浙青和10份70號石油浙青。改性料以每小時100公斤的計量進入溫度為105-110度的混料釜中；混合30分鐘後，進入直徑30毫米的雙螺杆；雙螺杆的溫度為110-115度。雙螺杆以0.8MPa的壓力、每分鐘1.67公斤的擠出量,將料輸入膠磨殼體上的直徑40暈米的進料口 ；經動盤中心軸上的直徑為40毫米的4葉旋轉泵輪葉給予的垂直改變方向的驅動力，高粘度料能擠入直徑為215毫米的碾磨盤中。在碾磨盤內，靜盤上有6圈同心圓組成的靜齒輪，各層之間的間隔為10.5毫米；而動盤上有5圈同心圓組成的動齒輪，動齒的最厚的厚度為10.0毫米，正好與各層間隔為10.5毫米的6圈靜齒輪相配合，使動齒與靜齒之間的碾磨間隙為0.25毫米。動齒的尾部厚度為2毫米。每個動齒的前端有一個60度尖角(見圖7所示);動齒的60度尖角靠近裡圈的一邊，與靜齒的圓周切面有30度的壓力角；當動齒旋轉時，該壓力角將改性料壓入動齒與靜齒之間的0.25毫米碾磨間隙中。在圖3的俯視圖中，膠磨盤殼體的厚度為80mm ;膠磨盤殼體的正方形盒子的外形尺寸為260mm ;膠磨盤殼體的壁厚8mm (見圖4所示)。
[0039]調節與動盤中心軸柄連接的變頻電機的轉速，當轉速達到240轉/分以上時，變頻電機顯示的電流顯著增加，表明改性料的粘度突然增加，澱粉已被塑化。(見圖4所示)每分鐘從碾磨盤的最外層靜齒中擠出的改性料約1.67公斤，這些改性料與從膠磨盤入口中進入殼體的、每分鐘17公斤流量的石油浙青混合。這些從120-150度保溫儲罐來的石油浙青是通過一個口徑40_的高粘度羅茨擠量泵擠到膠磨盤內的。於是，膠磨盤殼體輸出口有每分鐘有約18.67公斤的產物流入保溫浙青罐車。所得產物的主要指標如表I所示。
[0040]表1:混有植物浙青的改性浙青與70號浙青的各項指標對比
[0041]
【權利要求】
1.一種製備築路用的基質浙青的設備，包括混料機、雙螺杆混合擠壓機、螺杆泵、膠磨盤和浙青槽車，所述混料機連接雙螺杆混合擠壓機，所述雙螺杆混合擠壓機與膠磨盤的水平輸入口(I)對接，膠磨盤的垂直輸入口(Ia)與螺杆泵對接，所述膠磨盤的輸出口(2)與浙青槽車入口對接，其特徵是:所述膠磨盤包括水平輸入口(I)、垂直輸入口(la)、輸出口(2)、靜盤(3)、靜齒(4)、動齒(5)、旋轉泵輪葉(6)、動盤軸柄(7)和密封蓋(8)，所述水平輸入口(I)與垂直輸入口(Ia)分別裝在靜盤(3)前端中間和頂端的殼體上，所述輸出口(2)裝在靜盤(3)底端的殼體上，所述靜盤(3)通過密封蓋(8)將動盤嵌套於靜盤(3)後端中間的殼體上，所述動盤中間設置有旋轉泵輪葉(6)，所述旋轉泵輪葉(6) —端穿入靜盤(3)後正對水平輸入口(I)，另一端穿過密封蓋(8)後與動盤軸柄(7)連接，所述旋轉泵輪葉(6)兩側、靜盤(3)的內部，成對稱布置有若干層以動盤中心軸為圓心的靜齒(4)，所述相鄰的靜齒(4)之間，以動盤中心軸為圓心等間距布置有若干動齒(5)，所述膠磨盤將從水平輸入口(I)和垂直輸入口(Ia)分別送入的改性植物浙青原料和石油浙青原料，經旋轉泵輪葉(6)的高粘度流體流動和動盤對澱粉的剪切、研磨塑化，從最外層靜齒(4)中擠出改性料(9)，通過輸出口(2)送入浙青槽車；所述每個動齒(5)與靜齒(4)之間有0.2-0.3毫米的填放澱粉的碾磨縫隙；每個動齒(5)的前端尖角與靜齒(4)之間有30-40度的夾角；動齒(5)的尖角沿著前進方向移動時，使植物浙青原料中的澱粉顆粒獲得碾磨正壓力和切向剪切力。
2.根據權利要求1所述的製備築路用的基質浙青的設備，其特徵是:所述動盤軸柄(7)連接高速變頻電機。
3.根據權利要求1所述的製備築路用的基質浙青的設備，其特徵是:所述每層靜齒(4)上等間距設置有空隙(10)。
4.根據權利要求1所述的製備築路用的基質浙青的設備，其特徵是:所述靜齒(4)與動齒(5)組合有5-6層；旋轉泵葉輪(6)為4-6個葉片組成的葉輪。
5.一種使用如權利要求1中任一權利要求所述的製備築路用的基質浙青的方法，其特徵是，包括以下步驟: (1)將重量比為5-10份秸杆木質素、10-20澱粉、9-10份的70號石油浙青、0.6-1份的硫磺與100份植物浙青的配比料在110-150度的混料釜內均勻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預混合30-45分鐘後，送入雙螺杆混合擠壓機中混合，雙螺杆混合擠壓機的螺杆輸出壓力為0.4-0.8MPa，雙螺杆混合擠壓機的入口溫度為110-120度，出口溫度為110-140度； (3)雙螺杆混合擠壓機將混合均勻後的待改性植物浙青原料輸送到膠磨盤的水平輸入口(1)，同時螺杆泵把從石油儲罐來的70號石油浙青原料輸送到膠磨盤的垂直輸入口(Ia)，單位時間內從垂直輸入口(Ia)進入的石油浙青原料流量是從水平輸入口(I)進入的(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)從膠磨盤輸入口(I)送入的(混有少量石油浙青的待改性)植物浙青原料，在膠磨盤殼體(3)內的碾磨盤中，旋轉的動齒帶有30-40度的壓力角，壓力角向前移動時，使被碾磨的植物浙青原料中的澱粉獲得碾磨正壓力和切向剪切力，在動齒盤每分鐘200-300轉/分鐘的轉速下進行澱粉顆粒塑化，從而完成對植物浙青原料的改性，改性植物浙青從最外層靜齒(4)的空隙(10)中飛濺出來，並與從垂直入口(1a)送入的石油浙青原料相遇； (5)改性植物浙青與石油浙青原料經膠磨盤的殼體腔內均勻混合，製備成改性植物浙青與石油浙青原 料的混合重量比為1:9-10的築路用的基質浙青，從膠磨盤的輸出口⑵輸出到運往工地的保溫槽車中。
【文檔編號】E01C19/02GK103628388SQ201310656237
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】吳嘉麟, 陳建文 申請人:東華大學