CN101445744B

CN101445744B - 脱除原料油中焦粉的方法及装置

Info

Publication number: CN101445744B
Application number: CN 200810207831
Authority: CN
Inventors: 汪华林; 师敬伟; 张帆; 杨强; 汤尔林; 钱卓群
Original assignee: Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp; Shanghai Huachang Environmental Protection Co Ltd
Current assignee: Shanghai Huachang Environmental Protection Co Ltd; Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: CN101445744A

Abstract

本发明涉及脱除原料油中焦粉的方法及装置，提供了一种脱除原料油中焦粉的方法，该方法包括以下步骤：对40-600℃的含焦粉的原料油进行旋流分离，得到净化的原料油和含焦粉的污油；以及对所述含焦粉的污油进行沉降或过滤，得到进一步回收利用的浓缩的富集焦粉的污油。本发明还提供了一种脱除原料油中焦粉的装置。

Description

脱除原料油中焦粉的方法及装置

技术领域

本发明属于石油加工清洁生产技术领域，涉及一种含焦粉原料油的处理方法，具体地说，涉及一种石油化工延迟焦化生产过程中的焦化汽油、柴油、蜡油含焦粉的处理方法，以及实施该方法所用的装置。

背景技术

延迟焦化是炼油厂石油二次加工中重油轻质化的重要工艺过程，该过程的焦化产物-焦化汽油、焦化柴油和焦化蜡油等由于延迟焦化的特点而含有焦粉。这些焦粉随焦化原料油进入后续精制装置后，在精制催化剂表面沉积，从而使催化剂床层压力降升高，催化剂床层发生架桥、偏流等现象，最终导致催化剂失活；当焦粉进入高压换热器时，易使高压换热器结垢堵塞，影响换热效果，严重时必须停工清洗，从而缩短了整个装置的开工周期。

目前，国际上比较常用的除焦粉形式是自动反冲洗过滤法。该***包含两组反冲洗过滤器、一台污油回收罐、一台储气罐及过滤控制***。当其中一组在反冲洗或待机状态时，另一组在正常工作。该装置投运后，过滤器频繁切换，经常因过滤器压差超高而自动停运，过滤器一直运行不正常。可见，过滤器及其反吹***总体效果并不理想。

近年来，国内外很多单位相继对原料油脱焦粉进行了研究，主要技术有重力沉降、过滤等。这两类设备在油品脱焦粉过程中均有采用，有优点，但也存在严重不足。最主要的是没有根据物性特点，尤其是焦粉易于粘附聚集的特性，进行针对性的设计。

迄今为止，本领域尚未开发出装置投资成本低，体积小，可靠性高，压力损失小，连续运转周期长且分离效率高，节约了材料并提高了资源的综合利用率的新的原料油脱焦粉方法。

因此，本领域迫切需要开发出一种具有上述优点的新的原料油脱焦粉方法。

发明内容

本发明采用旋流分离技术为核心与其它分离技术相组合的方法来脱除原料油中的焦粉，开发出了一种新的原料油旋流脱焦粉方法，克服了国内外现有的重力沉降罐、过滤器等处理焦粉存在的装置投资大、操作复杂、运行成本高、不能长周期运转等缺陷，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种脱除原料油中焦粉的方法，该方法包括以下步骤：

对40-600℃的含焦粉的原料油进行旋流分离，得到净化的原料油和含焦粉的污油；以及

对所述含焦粉的污油进行沉降或过滤，得到进一步回收利用的浓缩的富集焦粉的污油。

在一个优选的实施方式中，所述含焦粉的原料油的焦粉含量为500-30000mg/L，焦粉粒径为1-80μm。

在另一个优选的实施方式中，所述净化的原料油的焦粉含量不大于300mg/L，且粒径大于15μm的焦粉的去除率不低于90％。

在另一个优选的实施方式中，该方法还包括：对所述净化的原料油进行精密过滤，得到进一步净化的原料油。

在另一个优选的实施方式中，所述进一步净化的原料油的焦粉含量不大于100mg/L。

另一方面，本发明提供了一种脱除原料油中焦粉的装置，该装置包括：

旋流分离器，用于对40-600℃的含焦粉的原料油进行旋流分离，得到净化的原料油和含焦粉的污油；以及

与所述旋流分离器的底流口连接的沉降罐或过滤器，用于对所述含焦粉的污油进行沉降或过滤，得到进一步回收利用的浓缩的富集焦粉的污油。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括：与所述旋流分离器的溢流口连接的精密过滤器，用于对所述净化的原料油进行精密过滤，得到进一步净化的原料油。

在另一个优选的实施方式中，该装置的含焦粉的原料油进口与净化的原料油出口之间的压力降不超过0.15MPa。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器的底流口的流量为其进口流量的2-15％，所述沉降罐或过滤器的浓缩的富集焦粉的污油出口流量为其进口流量的0.1-3％。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器由旋流管组成；该旋流管由一个或多个微旋流管并联组成，共用一个进料腔、一个焦粉出口腔和一个净化的原料油出口腔，其中，所述进料腔是单独的容器或容器中的单独部分。

附图说明

图1示出了根据本发明的原料油脱焦粉旋流分离设备的结构和工作原理。

图2示出了根据本发明的原料油脱焦粉工艺流程。

图3是根据本发明的实施例的中国石油独山子石化1000万吨/年炼油80万吨/年催焦柴装置焦粉分离装置的工艺流程的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，旋流分离器体积小、分离速度快、操作维护简单，是一种新型高效、节能的分离设备；采用旋流分离技术为核心与其它分离技术(例如，沉降、过滤)相组合来脱除原料油中的焦粉，能够克服现有的重力沉降罐、过滤器等处理焦粉存在的装置投资大、操作复杂、运行成本高、不能长周期运转等缺陷，具有装置投资成本低，体积小，可靠性高，压力损失小，连续运转周期长且分离效率高，节约了材料并提高了资源的综合利用率的优点。基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供了一种原料油中脱除焦粉的净化处理方法，该方法采用旋流分离技术或旋流分离与其它分离技术为辅的组合方法对40-600℃的原料油中的焦粉及其它固体颗粒进行处理，净化后的原料油可直接进入下游装置或者可通过精密过滤器进一步处理后进入下游装置；分离出来的水、焦粉混合物经沉降罐或过滤器进一步浓缩后富集焦粉的污油去焦化或其它装置综合利用。

较佳地，本发明方法采用一级净化澄清、二级污油浓缩的分离构思，即第一级采用原料油脱焦粉旋流分离器对原料油进行分离，净化后的原料油或经过精密过滤器去后续装置，少部分的含焦粉污油再经过沉降罐或过滤器浓缩分离后，回收部分原料油，增浓富集焦粉的污油返回其它装置利用。这一构思减少了含焦粉污油的加工损失，降低了加工能耗。

较佳地，本发明方法的第二级的沉降罐或过滤器分离后的富集焦粉的污油可采用污油变频泵对含焦粉污油抽出外送，操控简单且能耗低。

较佳地，本发明方法在原料流量大幅度变化或者焦粉含量急剧增加时，均能稳定运转。

较佳地，本发明方法在脱焦粉的同时提纯了原料油，有效延长了下游装置催化剂的使用寿命，提高了后续装置的转化率。

较佳地，经本发明方法处理后的净化的原料油去后续装置，含焦粉的污油回用。

在本发明的第二方面，提供了一种原料油中脱除焦粉的净化处理装置，该装置包括旋流分离器或者旋流分离器与沉降罐或过滤器的组合。

较佳地，本发明装置的核心设备为原料油脱焦粉旋流分离器，其主要依靠连续-分散两相之间的密度差，利用流体在旋流管内高速旋转的离心力将焦粉、水从原料油中分离出来，既可以脱焦粉也可以脱水和其它固体颗粒。

较佳地，所述原料油焦粉分离装置的进口原料油温度为40-600℃，焦粉含量为500-30000mg/L，焦粉的粒径为1-80μm。

较佳地，所述原料油焦粉分离装置净化油出口原料油中焦粉的含量低于300mg/L，大于15μm的焦粉去除率不低于90％。

较佳地，本发明首先采用原料油脱焦粉旋流分离器对原料油进行处理，溢流出来的净化后原料油可直接去后续装置或者经精密过滤器去后续装置；底流出来的含焦粉污油去沉降罐或过滤器进一步处理；经沉降罐或过滤器分离后的原料油返回装置入口再处理或者直接去后续装置，需进行离线测试原料油中含焦粉浓度而定；浓缩后富集焦粉的污油去焦化或其它装置回用，可采用间歇或连续的排放方式。

较佳地，本发明的分离是在不添加任何添加剂的前提下采用旋流分离与沉降护过滤相组合的方法分离原料油中的焦粉，降低了操作成本，同时能提高分离效果，不需要其它辅助设备，脱焦粉同时脱水；与自动反冲洗过滤器相比无需柴油浸泡反冲，不产生其它废弃物。

较佳地，本发明装置的油相出口与进口之间的压力降不大于0.15MPa，低于使用反冲过滤器的能耗。

较佳地，本发明装置的原料油脱焦粉旋流分离器焦粉相的流量可以连续调节，流量范围0-15％，调节方式为根据操作经验和离线浓度分析结果，采用调节脱焦粉旋流分离器底部出口阀来实现。

较佳地，本发明装置的核心设备-原料油脱焦粉旋流分离器由若干个旋流管集成，旋流管数量由处理量决定。旋流管主要由分离锥、尾管和溢流口等部分组成。含焦粉的原料油在一定的压力作用下从旋流管进口沿切线方向进入旋流管的内部进行高速旋转，经分离锥后因流道截面的改变，使液流增速并形成螺旋流态，当液体进入尾锥后因流道截面的进一步缩小，旋流速度继续增加，在分离器的内部形成了一个稳定的离心力场，液体在锥管的中心区聚结成轻组分的液体芯，从溢流口排出，焦粉聚结从底流口排出，从而实现焦粉和流体的分离。

较佳地，本发明装置的旋流管可由一个或多个微旋流管并联组成，共用一个进料腔、一个焦粉出口腔、一个净化原料油出口腔；所述进料腔可以是单独的容器，也可以是一个容器中的单独部分，以简化生产装置的结构，并根据生产实际做出一些结构设计参数的调整，达到良好的分离效果。

较佳地，可根据原料油实际含焦粉量和所需的分离效果确定采用一级、二级或多级脱焦粉旋流分离器。

较佳地，本发明装置的原料油脱焦粉旋流分离器底流出口流量为装置进口流量的2-15％，沉降罐或过滤器富集焦粉污油的出口流量为装置进口流量的0.1-3％，流量根据装置进口原料油中含焦粉的量而定。

较佳地，本发明装置出口污油排放量通过调节出口阀或者控制出口变频泵的工作来实现。

较佳地，本发明装置在原料油脱焦粉旋流分离器污油出口(底流口)后增设沉降罐或过滤器的目的是为了使含焦粉污油进一步浓缩，回收原料油，减少原料油的损失。

较佳地，本发明装置原料油净化油(溢流口)后增设精密过滤器是为了使净化的原料油中含焦粉量进一步降低至100mg/L或者更低，需根据原料油加工装置实际情况而定。

较佳地，本发明装置采用差压控制的手段使原料油脱焦粉旋流分离器保持在高效区运行。

以下参看附图。

图1示出了根据本发明的原料油脱焦粉旋流分离设备的结构和工作原理。如图1所示，本发明的旋流分离设备包括多个旋流管11，在该设备上设置有液位计12以观察原料油液位的改变；含焦粉的原料油由设备进口进入，经旋流分离处理后得到净化的原料油和含焦粉的污油，该含焦粉的污油从设备的出口排出。

图2示出了根据本发明的原料油脱焦粉工艺流程。如图2所示，含焦粉原料油首先通过原料油脱焦粉旋流分离器1进行处理，溢流出来的净化的原料油可经精密过滤器3去后续装置，是否需要精密过滤器3根据原料油性质和技术要求指标而定；底流出来的含焦粉的污油去沉降罐或过滤器2进行进一步处理；经沉降罐或过滤器2分离后的原料油返回装置入口再处理或者直接去后续装置，需进行离线测试原料油中含焦粉浓度而定；浓缩后富集焦粉的污油去焦化或其它装置回用。

本发明的主要优点在于：

(1)占地面积小。单套设备的占地面积小于精密反冲过滤器，且无须一开一备两台设备切换使用，因此占地面积相对比较小。

(2)分离效率高。脱焦粉同时脱水和其它固体颗粒杂质。

(3)操作简单无需反冲洗、易维护、无任何废弃物产生，运行费用低。当原料流量大幅度变化或者焦粉含量急剧增加时，均能稳定运转。

(4)压力损失小、压力降稳定。

(5)装置结构简单，抗冲击性能强，可靠性高，能长周期运转。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

中国石油独山子石化1000万吨/年炼油80万吨催焦柴装置焦粉分离装置

流体性质见下表1-2：

表1、原料组成及性质

原料类型	焦化汽油	焦化柴油	催化柴油	模拟混合原料
					密度20℃，g/m³	0.72	0.84	0.8777	0.8201
硫含量，ppm wt	2654	4876	7300	5111
					氮含量，ppm wt	157	1831	846	1159
十六烷值		46	33
					总芳烃，w％	10	28	52	31.2
多环芳烃，w％		14	24	13.9
					闪点，℃			56
粘度，cp	0.38	0.66	1.55	0.63
					初馏点/5％10％/30％50％/70％90％/95％终馏点含量％	48/5863/86110/135160/17118321.57	131/186212/240264/290324/33735045.74	160/203.5/223248.5/285.5329/35532.69	55/119/196236/274319/350/

表2操作条件

主要项目	单位	数值	备注
				流率	kg/h	103107	最大113418
密度(80℃)	kg/m³	785
				温度	℃	80
压力	MPa(G)	0.8	最高1.6
				正常操作时压差	MPa(G)	＜0.15
焦粉含量	ppm	6000	硫化铁、焦粉

实施方式：

采用旋流分离和重力沉降的方法对独山子80万吨/年催焦柴得原料油进行处理。首先通过原料油脱焦粉旋流器对原料油进行处理，溢流出来的净化后原料油去后续装置；底流出来的含焦粉污油去沉降罐进一步处理，经沉降罐的部分分离后的原料油直接去后续装置，浓缩后富集焦粉的污油经变频污油泵23抽出。工艺流程见图3。工艺流程说明：

(a)焦粉分离器21将原料分离为焦粉相和油相。油相出口与进口之间的压力降不大于0.15MPa，焦粉相出口与进口之间的压力降不大于0.1MPa。污油泵出口设置一条返回线(甩泵付线)，运转初期，可以利用此线试将污油泵甩掉，直接靠污油罐22的压力，将污油外送；当两台污油泵同时故障时，污油罐22的压力较高时也可以实现。焦粉相的流量可以通过流量计25连续调节，流量范围0-5％，调节方式为根据操作经验和离线浓度分析结果，采用变频污油泵23实现。

(b)污油罐22带压运行，由于污油组分存在密度差，轻油始终存于罐顶，本***设置一条返回管线，依靠自身压力，回收污油罐顶的轻油(根据采样分析结果决定开闭大小)，其中回收回来的轻油返回旋流器入口或直接去后续装置。

(c)焦粉带油，容易沉积。焦粉在污油罐22的停留时间不能太长，否则堵罐。因此，污油泵即使间歇启动，间隔时间不宜太长，这个间隔长度需要调试确定。污油泵是连续运转或间断运转，流量的大小，需要根据装置原料油中的焦粉含量调试确定。

(d)污油罐22液位传中控室。变频污油泵23控制采用焦粉分离器21进口压力与污油罐22压力之差进行控制，运行由中控室监控。

(e)当污油泵连续运行，污油泵的流量为焦粉相的流量。当污油泵间断运行，这种状态需要打开返回管线，该管线的流量即为焦粉相的流量。

(f)焦粉分离器21和污油罐22之间的阀门在正常工作状态下全开，避免焦粉堵塞。污油相的流量由污油变频泵23控制或由返回管线的阀门控制。

(g)该***设置3个采样点，污油罐22入口采样点用来监测分离器污油相中的焦粉含量；污油罐22返回管线上的采样点用来监测污油罐22上部污油的焦粉含量；污油泵出口线上的采样点用来监测污油罐22主出口的污油的焦粉含量。

(h)焦粉分离器21和污油罐22罐顶均设计液体放空线至装置低压放空***，在正常情况下，该线处于关闭状态；焦粉分离器21和污油罐22罐顶设安全阀，卸压液体连装置放空罐24。

实施效果：

原料油焦粉分离装置净化原料油出口的焦粉浓度小于300mg/L，大于30μm的焦粉颗粒全部去除。焦粉分离器原料油进口与净化的原料油油出口之间的压降≤0.1MPa。污油罐的含焦粉污油的流量为进口原料油流量的1-4％。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种脱除原料油中焦粉的方法，该方法包括以下步骤：

对所述含焦粉的污油进行沉降或过滤，得到进一步回收利用的浓缩的富集焦粉的污油，

其中，所述原料油是石油化工延迟焦化生产过程中的焦化汽油、柴油、蜡油；所述含焦粉的原料油的焦粉含量为500-30000mg/L，焦粉粒径为1-80μm；所述净化的原料油的焦粉含量不大于300mg/L，且粒径大于15μm的焦粉的去除率不低于90％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：对所述净化的原料油进行精密过滤，得到进一步净化的原料油。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述进一步净化的原料油的焦粉含量不大于100mg/L。

4.一种脱除原料油中焦粉的装置，该装置包括：

旋流分离器（1），用于对40-600℃的含焦粉的原料油进行旋流分离，得到净化的原料油和含焦粉的污油；以及

与所述旋流分离器（1）的底流口连接的沉降罐或过滤器（2），用于对所述含焦粉的污油进行沉降或过滤，得到进一步回收利用的浓缩的富集焦粉的污油，

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，该装置还包括：与所述旋流分离器（1）的溢流口连接的精密过滤器（3），用于对所述净化的原料油进行精密过滤，得到进一步净化的原料油。

6.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，该装置的含焦粉的原料油进口与净化的原料油出口之间的压力降不超过0.15MPa。

7.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器（1）的底流口的流量为其进口流量的2-15％，所述沉降罐或过滤器（2）的浓缩的富集焦粉的污油出口流量为其进口流量的0.1-3％。

8.如权利要求4或5所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器（1）由旋流管（11）组成；该旋流管（11）由一个或多个微旋流管并联组成，共用一个进料腔、一个焦粉出口腔和一个净化的原料油出口腔，其中，所述进料腔是单独的容器或容器中的单独部分。