一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法
技术领域
本发明涉及对催化裂化外甩油浆进行精制的方法，尤指一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法。
背景技术
催化裂化是石油化工企业重要的二次加工方法，是重油轻质化和改质的重要手段之一，催化裂化也已成为当今石油炼制的核心方法之一。目前，中国已拥有180Mt/a以上的催化裂化加工能力。催化油浆是炼油企业催化装置生产过程中的主要副产品，产量一般约占催化裂化加工量的3-5％，但随着原油的紧缺和劣质化，且炼油企业对原油的利用率越来越高，造成催化油浆劣质化越发严重，其密度越来越大，固体含量、灰分越来越高，同时随着我国对环境保护的标准越来越高，劣质的催化油浆由受市场欢迎的副产品逐渐转变为炼化企业的负担，而油浆中同时携带的高含量固体颗粒却制约着油浆作为原料开发高附加值应用。
目前，催化裂化油浆一般通过作焦化原料、掺炼作为减压原料、掺炼作为溶剂脱沥青原料(分离出沥青组分作为调和生产道路沥青)等应用方式处理，其附加值较低，且油浆中催化剂细粉易造成炉管结焦，以及沉积在分馏塔底堵塞过滤器等原因造成装置能耗增加。因此，油浆清洁化和高值化利用迫切需要对其进行脱固。而静电分离法作为传统分离方法中的一种，从1990年代开始，曾被中国国内一些炼油企业尝试引入并试图完成工业化，但因当时静电分离技术与装置上的种种缺陷，无一不在实际工业化应用中宣告失败。
发明内容
为解决上述工业难题，本发明提供一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法，所述方法可以实现对催化裂化外甩油浆的精制，提升油浆作为原料油开发新的催化油浆综合利用的品质。通过本发明的静电分离方法处理后的澄清油固体含量不大于50ppm，杂质少，各项指标达到高品质针状焦原料的要求，为进一步开发催化裂化外甩油浆的其他综合利用途径打下基础，同时为石油炼化企业处理催化裂化外甩油浆困难的问题提供了解决方案，大幅度提高了相关石化企业的经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法，包括以下步骤：
1)将原始油浆送入预加热器，在预加热器中加热至150-280℃；
2)将预加热后的原始油浆送入油浆静电分离器中，脱除其中所含的固体颗粒，得到高温澄清油；
3)用预加热后的原始油浆和/或高温澄清油对油浆静电分离器进行反冲洗，以带走静电分离处理阶段截留在油浆静电分离器内的固体颗粒，反冲洗后产生的高浓油浆输送至沉降罐；
4)进入沉降罐的高浓油浆发生沉降现象，再将沉降罐上层的较轻组分输送至油浆静电分离器；将沉降罐底部的浓稠油输送至渣油储罐贮存。
根据本发明，所述方法还包括如下步骤：
对原始油浆进行换热预热处理，使其温度上升至150-250℃；
示例性地，将步骤2)获得的脱固后的高温澄清油送入澄清油换热器中，并通过澄清油换热器与原始油浆进行换热，温度较低的原始油浆吸热后温度升高，澄清油作为热源放热温度降低，换热后的高温澄清油的温度降至100-200℃，而原始油浆温度上升，此操作可以实现对热量的充分利用，且随后将降温后的澄清油作为本方法的主要产品直接进入下游高附加值产品生产线或进入成品储罐冷却贮存。
根据本发明，步骤1)中，所述原始油浆可以是贮存于油浆储罐中的原始油浆，其通过油浆泵输送到预加热器或澄清油换热器中。所述原始油浆也可以是直接从催化裂化工艺输送而来，即其温度已达到后续步骤要求，可以不经澄清油换热器换热操作。
根据本发明，步骤1)中，本发明对所述预加热处理的方式没有任何的限定，采用本领域已知的可以实现对原始油浆预加热的方法即可，优选采用导热油加热炉作为预加热器对原始油浆进行预加热，也可以选择蒸汽盘管等其他加热方式以达到同样的加热效果。
根据本发明，步骤2)中，本发明所述的油浆静电分离设备能够实现对原始油浆中的固体颗粒的有效分离，例如使用的油浆静电分离器为美国Labaer公司的
示例性地，所述预加热后的原始油浆从油浆静电分离器的顶部进入，脱固后的高温澄清油从油浆静电分离器的底部排出。
根据本发明，步骤2)中，所述油浆静电分离处理的时间为20-40分钟，例如为30分钟，以达到对油浆的高效分离脱固。所述油浆静电分离处理前后的压差为0-0.5MPa，电场强度为2.85×104-1.32×106V/m，静电分离处理过程中高压电源在油浆静电分离器中施加的直流高压电电压为10-50KV。
根据本发明，步骤3)中，由于原始油浆中固体颗粒含量较高，油浆的静电分离处理进行一段时间后，需对油浆静电分离器进行清洗以脱除其在油浆静电分离处理中截留的固体颗粒。例如采用预加热后的原始油浆作为反冲洗油，对油浆静电分离器进行反冲洗，以带走静电分离处理阶段截留在油浆静电分离器内的大量固体颗粒。所述反冲洗油可以是贮存在反冲洗油缓冲罐中的预加热后的原始油浆。
示例性地，作为反冲洗油的预加热后的原始油浆从油浆静电分离器的底部进入，反冲洗后产生的高浓油浆从油浆静电分离器的顶部排出。
根据本发明，步骤3)中，所述反冲洗的处理时间为1-30分钟，例如为5分钟。
根据本发明，步骤3)中，所述方法还包括如下步骤：将反冲洗后产生的高浓油浆经过管道输送至沉降罐以及重新进入油浆静电分离器中。例如，将反冲洗后产生的高浓油浆先经过管道输送至沉降罐中，一段时间后，停止输送至沉降罐中，转而输送至油浆静电分离器中。
示例性地，将反冲洗前40％时间产生的高浓油浆经过管道输送至沉降罐，将反冲洗后60％时间产生的高浓油浆经过管道输送至油浆静电分离器。即如果采用5分钟作为反冲洗的时间，则优选在前2分钟将高浓油浆输送至沉降罐，优选在后3分钟将高浓油浆输送至油浆静电分离器以待静电分离处理时使用。
根据本发明，步骤4)中，沉降罐中的高浓油浆由于各组分密度粘度的不同而逐渐发生沉降现象。一段时间后，将沉降罐上层的轻油液通过管道排往油浆静电分离器以待静电分离处理时使用；将沉降罐底部的高粘度油液通过管道排往渣油储罐。
根据本发明，所述方法还包括：在进入油浆静电分离器前设置油浆缓冲罐，将进入油浆静电分离器的原始油浆优选送入油浆缓冲罐中进行存储，以待静电分离处理时使用。
根据本发明，所述方法还包括：在进入油浆静电分离器前设置反冲洗油缓冲罐，将进入油浆静电分离器的反冲洗油优选送入反冲洗油缓冲罐中进行存储，以待油浆静电分离器的反冲洗处理时使用。
根据本发明，所述方法具体为：
S1.换热预热处理：原始油浆通过澄清油换热器的换热预热，温度上升至150-200℃，作为热源换热后的澄清油温度降低，直接输往针状焦后续产品生产线或输往成品储罐冷却贮存，换热后的原始油浆由管道输往预加热器，换热后的原始油浆进入S2步骤；
S2.预加热处理：经换热预热后，原始油浆进入预加热器，进一步加热至150-280℃，以满足后续静电分离处理的操作温度要求，部分预加热后的原始油浆进入油浆缓冲罐进行贮存，部分进入反冲洗油缓冲罐进行贮存，预加热后的原始油浆进入S3步骤；
S3.静电分离处理：贮存在油浆缓冲罐中的预加热后的原始油浆进入基于美国Labaer公司
S4.分离器反冲洗处理：在分离处理一段时间后，使用贮存在反冲洗油缓冲罐中的预加热处理后的原始油浆对油浆静电分离器进行反冲洗；反冲洗后产生的高浓油浆首先通过管道输送至沉降罐，一段时间后再通过管道输送至油浆缓冲罐，S3步骤静电分离处理与S4步骤分离器反冲洗处理交替循环进行，以实现对原始油浆长周期稳定连续高效的工业化精制处理；
S5.高浓油浆沉降处理：进入沉降罐的高浓油浆由于其各组分粘度密度的不同，于沉降罐中发生显著的沉降现象，通过管道将沉降后上层的较轻组分输送至油浆缓冲罐，而沉降罐底部的少量重质组分主要由胶质、沥青质组成，粘度极大，为保证反冲洗处理的高效率，该部分少量重质油不再被应用在处理方法中，而是通过管道输送至渣油储罐贮存，该部分重质油可作为热拌沥青掺料售卖，以实现对油品的充分利用；
S6.静电分离后得到的澄清油返回S1步骤，先与原始油浆进行换热，再进入澄清油储罐或直接进入针状焦生产线；澄清油中绝大部分固体杂质已被脱除，其密度、碳氢比、固体含量等参数均满足高品质针状焦原料油的要求，是本发明方法的主要产品。
本发明还提供一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的系统，所述系统包括：油浆储罐、油浆泵、澄清油换热器、预加热器、油浆缓冲罐、油浆静电分离器、反冲洗油缓冲罐、沉降罐、成品储罐和渣油储罐；
所述油浆储罐通过油浆泵与澄清油换热器通过管道连接，所述澄清油换热器与预加热器通过管道连接；所述预加热器通过管道分别与油浆缓冲罐和反冲洗油缓冲罐连接；所述油浆缓冲罐通过管道与油浆静电分离器的原始油浆进口连接，所述反冲洗油缓冲罐与油浆静电分离器的反冲洗进口连接，所述油浆静电分离器的澄清油出口与成品储罐连接，所述油浆静电分离器的反冲洗出口与沉降罐连接，所述沉降罐分别与油浆缓冲罐和渣油储罐连接。
根据本发明，油浆静电分离器的澄清油出口通过澄清油换热器与成品储罐连接。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法，所述方法是通过高效的静电分离处理方法，解决了传统静电分离法无法突破的中国催化油浆过滤难的问题，实现了将难处理经济附加值低的催化裂化外甩油浆精制为经济附加值高的化工产品原料油的这一过程，并实现了长周期稳定连续高效的生产处理；本发明为油浆高附加应用提供一种新方法技术，实现了对催化裂化外甩油浆的高效过滤精制，过滤后的油浆中固含量不大于50ppm，同时实现了对反冲洗油的充分利用和外围系统配套设施的优化使用，解决了传统静电分离技术中分离器不易在线清洗的方法难题。所述静电分离技术方法脱固效率高、操作简便、运行成本低、无废料产生，换热的使用也减小了反应余热的损失，为炼油企业及相关化工生产企业大大降低了生产成本、并大幅度的提高了原始油浆的品质，开拓了新的经济效益途径。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
附图标记为：1为油浆储罐；2为油浆泵；3为澄清油换热器；4为预加热器；5为油浆缓冲罐；6为反冲洗油浆罐；7为油浆静电分离器；8为沉降罐；9为渣油储罐；10为成品储罐；11为澄清油；12为反冲洗油；13为高浓油浆。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
在S1步骤中，贮存于油浆储罐1中的原始油浆(该油浆未来自中石油某炼厂，本实施例中称为油浆#A)在储罐油浆泵2的抽取下，从油浆储罐1进入澄清油换热器3进行换热预热，充分利用油浆静电分离器的余热，换热后原始油浆温度上升至150-250℃，进入预加热器4，换热后温度下降的澄清油11被输送至成品储罐10；同时于油浆储罐1处对原始油浆#A进行采样，获得原始油浆样品#1，以待后续分析检测。
在S2步骤中，预热换热后的原始油浆进入预加热器4，高温加热至150-280℃，以满足后续静电分离处理的温度要求，预加热后的部分原始油浆进入油浆缓冲罐5，部分通过管线排往反冲洗油缓冲罐6进行贮存。
在S3步骤中，预热后的原始油浆由油浆缓冲罐5输送至油浆静电分离器7，通过高压电场产生的强静电场力作用在油浆中所含的固体上，以完成对油浆的静电分离处理。本实例油浆静电分离器7采用的是基于美国Labaer公司
在S4步骤中，在S3静电分离模式结束后，立刻开始分离器清洗处理，应用贮存在反冲洗油缓冲罐6的预热后油浆，即反冲洗油12自下而上地对油浆静电分离器7进行反冲洗，本实例中1中采用的反冲洗的流速为11m3/h，清洗模式时间可设定为5分钟。在高流速油浆的反冲洗作用下，油浆静电分离器7内的填料发生翻滚运动并与高速运动的油浆发生摩擦接触。在此过程中，截留在填料表面上的催化剂颗粒随之从填料表面脱附，并被反冲洗油带出油浆静电分离器7。在反冲洗处理开始后的前2分钟，携带高浓度固体颗粒和胶质沥青质的反冲洗油，即高浓油浆13通过管道输送进入沉降罐8，而后3分钟的反冲洗油通过管道输送直接进入油浆缓冲罐5；进入沉降罐8中的反冲洗油由于各组分密度粘度的不同，逐渐发生沉降作用，胶质沥青质等组分伴随着大量的固体颗粒沉降在沉降罐8底部，而上层为以轻组分为主的轻油，定期将上层轻油排出，通过管线再回到油浆缓冲罐5，作为原始油浆重新应用在分离过程中，而沉降罐8底部的重质油由于其粘度大、固含量高，可成为优质的热拌沥青掺料，将罐底油排出至渣油储罐9中贮存。
S3静电分离处理与S4分离器反冲洗处理交替连续运行，以实现对原始油浆的高效过滤精制的工业化处理。脱固后的澄清油从油浆静电分离器7被送往澄清油换热器3，与原始油浆进行换热预热，温度降低后再进入成品储罐10或直接进入后续生产线；于成品储罐10处对澄清油成品进行采样，获得澄清油样品#1，以待后续分析检测。
对S1、S4步骤中采集获得的原始油浆样品#1、澄清油样品#1进行灰分含量以及四组分含量的分析检测，检测手段分别为石油产品灰分检测法GB/T508-1985和石油产品中沥青质(庚烷不溶物)测定的试验方法。
经检测，所得澄清油中芳烃含量较高，约为40％，可作为优质的化工原料使用，还含有少量胶质以及沥青质。而原始油浆中所含的绝大部分固体颗粒已被脱除，其品质可满足针状焦原料油的要求，是本发明方法的主要产品，具体检测结果参见下表1。
表1实施例1的油浆成分分析
经表1中检测数据计算可知，本实例1中
实施例2
其他同实施例1，区别仅在于使用贮存于油浆储罐1中的原始油浆不同于实施例1中的原始油浆，其来自中石化某炼厂，称为油浆#B)。
经检测，所得澄清油中芳烃含量较高，约为44％，可作为优质的化工原料使用，还含有少量胶质以及沥青质。而原始油浆中所含的绝大部分固体颗粒已被脱除，其品质可满足针状焦原料油的要求，是本发明方法的主要产品，具体检测结果参见下表2。
表2实施例2油浆成分分析
经表2中检测数据计算可知，本实例2中
实施例1与实施例2的实验数据表明，本发明所述的一种通过静电分离对催化裂化外甩油浆精制的方法对中石油、中石化炼厂的催化裂化工艺外甩油浆有着高效的脱固能力，脱固后的澄清油灰分含量降低至50ppm，甚至20ppm以下，同时本发明方法实现了对反冲洗油的充分利用和外围系统配套设施的优化使用，解决了传统静电分离技术中分离器不易在线清洗的方法难题，突破了上一代静电分离方法的技术瓶颈。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
