CN101302438A - 含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法，它包括：(a)在60－110℃下，将90－95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；(b)将所得的混合物沉降60－90分钟进行预分离，回收经沉降得到的酸溶性油；以及(c)对步骤(b)中经预分离的混合物进行旋流分离，脱除碱性水，并回收经旋流分离得到的酸溶性油。本发明还提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱装置。本发明的方法适用性更好，更为稳定、高效。

Description

含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法及装置

技术领域

本发明属于液/液分离技术领域，涉及烷基性油生产过程中产生的酸溶性油(ASO)等物料中碱性物质的脱除方法。更具体地说，涉及一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法。本发明还涉及一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱装置。

背景技术

在石油化工行业的烷基性油的生产过程中，在异丁烷与丙烯、丁烯进行的烷基化反应中使用的催化剂目前以使用氢氟酸为多。氢氟酸虽非易燃品，但对金属的腐蚀作用往往会导致容器和管道内产生氢气，从而潜有着火和爆炸的危险。烷基化反应还产生副产物ASO。现有技术工艺中采用碱液对酸进行中和，但由此产生了碱性水和ASO的混合物，这两种物质对环境的危害极大，必须进行分离和处理。

常规使用重力脱碱技术对碱性水和ASO的混合物进行重力沉降分离。但不足之处在于，碱性水和ASO密度相差不大，分离不彻底。且设备体积大，占地面积大，造价高。碱性水要经过离心泵的抽提到循环系统回用，而离心泵加剧了碱性水对ASO的乳化作用，形成水包油，油包水的状态，更难进行单一的沉降分离。并且，沉降罐中间层乳化油为含水量70％左右的油包水型乳状液，这部分乳化油不断增厚，会影响罐体内油水分离的正常运行。

还常用水洗脱碱系统，但是，由于混合物中有ASO的存在，容易产生乳化作用，使碱的分离效率更低。并且水洗系统设备复杂，包括混合器、沉降器和水洗泵等，还需要补充水洗用水，物耗和能耗都很严重。水洗系统的运行成本比较高，适用性也有限。

由于上述现有技术的缺陷，至今为止，尚未有将ASO等物料中碱性物质高效脱除的方法，不能满足工业生产的需要。

因此，本领域迫切需要开发出一种新的、能够有效地克服上述现有技术方法的不足的含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法。

发明内容

本发明提供了一种新的含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法和装置，克服了现有技术方法中存在的缺陷。

一方面，本发明提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法，它包括：

(a)在60-110℃下，将90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；

(b)将所得的混合物沉降60-90分钟进行预分离，回收经沉降得到的酸溶性油；以及

(c)对步骤(b)中经预分离的混合物进行旋流分离，脱除碱性水，并回收经旋流分离得到的酸溶性油。

在一个优选的实施方式中，所述旋流分离使用单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器进行，所述旋流分离器是以立式或卧式安装的。

在另一个优选的实施方式中，所述沉降是重力沉降。

在另一个优选的实施方式中，所述步骤(a)中的杂质为碱或碱金属离子。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(c)中进行了旋流分离之后，残留的酸溶性油的粒径降到10μm以下，经过离心泵时油滴乳化作用降低。

在另一个优选的实施方式中，在所述步骤(c)中，经旋流分离得到的水相返回步骤(a)中循环使用。

另一方面，本发明提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱装置，它包括：

混合反应器，用于在60-110℃下，将90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；与所述混合反应器连接的沉降罐，用于将混合反应器中得到的混合物沉降60-90分钟进行预分离；与所述沉降罐连接的旋流分离器，用于对经预分离的混合物进行旋流分离，其中，所述沉降罐位于所述旋流分离器的上游；以及分别与所述旋流分离器的下游和所述沉降罐连接的储罐，用于分别回收经旋流分离得到的酸溶性油以及经沉降得到的酸溶性油。

在一个优选的实施方式中，所述旋流分离器是单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器，所述旋流分离器是以立式或卧式安装的。

在另一个优选的实施方式中，所述沉降罐是重力沉降罐。

在另一个优选的实施方式中，所述装置还包括与所述储罐连接的离心泵；所述储罐中的酸溶性油经装置的顶部油相管线间歇排放，每6-8小时离心泵开启排放一次。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的含碱性杂质的酸溶性油的除碱工艺流程图。

具体实施方式

本发明的发明人在经过广泛而深入的研究后发现，建立一个混合反应、沉降与旋流分离过程组合的系统，其中，在沉降之前的混合反应中，碱液和氢氟酸进行中和反应，碱过量，反应得到的混合物由ASO、碱、碱金属离子和大量的水组成，并且再加入部分水确保水的体积为90-95％，水溶解碱、碱金属离子等碱性物质，但ASO不溶于水，在混合反应器中实现了碱性物质从ASO向水的转移和富集过程；在沉降罐中，混合物进行沉降分离；旋流分离过程通过旋流分离器使流体旋转，旋转流动产生的离心力场将含碱性物质的水从ASO中分离出来，实现碱性物质脱离ASO的过程；碱性水由离心泵再次进入循环系统时，所含的ASO的油滴直径小于10μm，在离心泵中不产生乳化作用，从而使得分离的适用性更好，更为稳定、高效。基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法，它包括：(a)在约60-110℃下，将约90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；(b)将所得的混合物重力沉降约60-90分钟进行预分离，回收经沉降得到的少量酸溶性油；以及(c)对经预分离的混合物进行旋流分离，利用ASO、碱性水两种互不相溶液体之间的密度差，依靠流体在旋流分离器内高速旋转产生的离心力场将ASO和碱性水分离，脱除碱性水，并回收经旋流分离得到的酸溶性油。

在本发明中，所述酸溶性油(ASO)指的是由酸催化烃反应产生的高烯烃油(混合聚合物)。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述旋流分离使用单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器进行，所述旋流分离器是以立式或卧式安装的。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述沉降是重力沉降。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述步骤(a)中的杂质为碱、碱金属离子等。

在本发明的另一个优选的实施方式中，在所述步骤(c)中进行了旋流分离之后，残留的酸溶性油的粒径降到10μm以下，经过离心泵时油滴几乎不产生乳化作用。

在本发明的另一个优选的实施方式中，在所述步骤(c)中，经旋流分离得到的水相返回步骤(a)中循环使用。

在本发明的第二方面，提供了一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱装置，它包括：混合反应器1，用于在约60-110℃下，将约90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；与所述混合反应器1连接的沉降罐2，用于将混合反应器1中得到的混合物沉降约60-90分钟进行预分离；与所述沉降罐2连接的旋流分离器4，用于对经预分离的混合物进行旋流分离，其中，所述沉降罐2位于所述旋流分离器4的上游；以及分别与所述旋流分离器4的下游和所述沉降罐2连接的储罐3，用于分别回收经旋流分离得到的酸溶性油以及经沉降得到的酸溶性油。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述旋流分离器4是单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器，所述旋流分离器4是以立式或卧式安装的。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述沉降罐2是重力沉降罐。

在本发明的另一个优选的实施方式中，所述装置还包括与所述储罐3连接的离心泵6；所述储罐3中的酸溶性油经装置的顶部油相管线间歇排放，约每6-8小时离心泵6开启排放一次。

本发明的技术构思如下：

在ASO进入离心泵之前，设置一个由混合反应器、沉降罐、旋流分离器和储罐组成的设备集成系统。

在本发明的混合-沉降组合系统中，设置一个碱与酸反应，水与ASO混合的设施，完成水与碱混合、ASO中的碱性物质脱除、碱性物质向水富集的过程。待充分混合后，水和ASO的混合物进入沉降罐中进行沉降。

在本发明的旋流分离过程中，设置一个液-液旋流分离的设施，完成碱性水与ASO的快速高效分离。油相经管线进入沉降罐进行沉降后，ASO被收集；水相经过离心泵后进入循环系统再次返回到混合反应器。碱性水再次进入循环系统。脱碱后的ASO进入收集装置。

所述旋流分离器可以是单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器，安装方式可以是立式的或卧式的；旋流分离器的核心内件-旋流芯管可用双锥体、双进料口结构，单锥体、双进料口结构，单锥体、单进料口结构，或者双进料口、三锥体结构。

在具有一定压力的含碱性杂质ASO混合液由入口沿切向进入旋流管(旋流管的结构尺寸的细节可参看中国实用新型专利ZL 00217613.0)后，在内部形成强烈的涡流。然后通过旋流腔及很短的大锥段后，迅速过渡到锥角很小、长度较大的小锥段，最后进入更细小的圆柱尾管段。这种结构使进入旋流腔后高速旋转的液体能很快收缩到细长的小锥段内。在此区域内，直径变化缓慢，旋转加速度的变化趋于缓和，有助于旋流场的稳定。同时，液流在该段和尾管段内的存留时间较长，而液滴在小直径孔内被分离所需的沿径向朝轴心移动的路径短，因此分离过程更加平稳。ASO向轴心运动，返向溢流口排出旋流分离器；水则相反，由底流口排出，从而实现了油水两相的旋流分离。

在本发明中，可以在旋流分离系统中采用以下各种措施来提高油水分离的效率，从而提高回收率：

在旋流分离器进料口管线的不设置控制阀，其目的是减小控制阀造成油滴的破碎，消除控制阀对分离效率的影响。在旋流分离器水相出口管线设置的控制阀与旋流分离器上游容器的液位控制系统组合，就可以自动调节旋流分离器的操作参数，满足旋流分离器上游的容器对液位控制的要求。

旋流分离器分离后，水相中含有的ASO经过离心泵后进入循环系统再次返回到混合反应器。这样ASO可以通过多次循环，使旋流分离器中油相流量与水相流量之比控制在5-15％，保证旋流分离器的旋流分离处于最佳工况下工作，提高旋流分离器的分离效率以及提高ASO的回收率。

根据容器(指旋流分离器上游的容器)中的含碱性杂质ASO的旋流除碱方法物系来源的不同，当物系的压力大于旋流分离器的最小驱动压力时，则无需设置增压泵，物系可直接通过过滤器后进入旋流分离器中进行旋流除油分离，此时分离出的油相则需进入储罐，达到一定质量后由离心泵开启后进行间歇排放。

综合利用本发明公开的技术措施，含碱性杂质ASO旋流除油装置在压力降小于0.15-0.25MPa的条件下，含碱性杂质ASO收油率能够达到80％以上，即，碱性水中80％以上的ASO在品位不降低的条件下得到了回收，同时含碱性杂质ASO也达到了环保部门对物系要求的排放标准。

以下参看附图。

图1是根据本发明的实施方式的含碱性杂质的酸溶性油的除碱工艺流程图。如图1所示，含有氢氟酸-HF的ASO和碱液进入混合反应器1，在那里氢氟酸和碱液进行反应，反应后的碱和补充的新鲜水(新鲜水进入后，确保水的体积占总体积的90-95％)进行混合，使碱性物质充分溶于水，而ASO不溶于水；接着，含碱性杂质的ASO进入沉降罐2中沉降，进行预分离，经预分离的混合物再经过旋流分离过程通过特殊结构的旋流分离器4使流体旋转，旋转流动产生的离心力场将含碱性物质的水滴从ASO中分离出来，实现碱性物质脱离ASO的过程；碱性水通过离心泵5再次进入循环系统，在返回管线上的换热器7能把酸碱中和反应产生的大量热量转移，以保证生产的正常进行；脱碱后的ASO进入储罐3中间歇排放，每6-8小时离心泵6开启排放一次；储罐3中的微量水相间歇排放返回循环系统。

本发明的方法和装置的主要优点在于：

本发明的方法适用性更好，更为稳定、高效，能充分满足炼油工业的含碱性杂质ASO的脱除碱性水地要求，能够很好地适用于从油中脱离水可溶性杂质、化工装置的互不相溶或溶解度很低的液/液分离。

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。

实施例

石化行业HF烷基化装置系统中含碱性杂质ASO旋流除油的技术方案参看图1。在图1中，容器内的含碱性杂质ASO的压力为0.6MPa，大于旋流分离器的最小驱动压力，故含碱性杂质ASO不需要增压。含碱性杂质ASO直接进入旋流分离器，旋流分离器将含碱性杂质ASO分离为油相和水相两部分，油相与进口之间的压力降为0.15-0.25MPa，水相与进口之间的压力降为0.15-0.3MPa，油相流量为进口流量的5-15％。该装置对含碱性杂质ASO收油率达到80％以上。

由此可见，采用本发明的方法，完全可以取代HF烷基化装置中现有的含碱性杂质ASO脱碱流程，而且可使碱性水回收利用中微量的ASO不再对中和反应产生影响；还能使分离的ASO收集后继续进行回炼。该工艺的实施，使碱性水和ASO都得到了有效的利用。

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 (10)

1.一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱方法，它包括：

(a)在60-110℃下，将90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；

(b)将所得的混合物沉降60-90分钟进行预分离，回收经沉降得到的酸溶性油；以及

(c)对步骤(b)中经预分离的混合物进行旋流分离，脱除碱性水，并回收经旋流分离得到的酸溶性油。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋流分离使用单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器进行，所述旋流分离器是以立式或卧式安装的。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述沉降是重力沉降。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(a)中的杂质为碱或碱金属离子。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(c)中进行了旋流分离之后，残留的酸溶性油的粒径降到10μm以下。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤(c)中，经旋流分离得到的水相返回步骤(a)中循环使用。

7.一种含碱性杂质的酸溶性油的除碱装置，它包括：

混合反应器(1)，用于在60-110℃下，将90-95体积％的水分散混合到含碱性杂质的酸溶性油中，使碱溶于水；与所述混合反应器(1)连接的沉降罐(2)，用于将混合反应器(1)中得到的混合物沉降60-90分钟进行预分离；与所述沉降罐(2)连接的旋流分离器(4)，用于对经预分离的混合物进行旋流分离，其中，所述沉降罐(2)位于所述旋流分离器(4)的上游；以及分别与所述旋流分离器(4)的下游和所述沉降罐(2)连接的储罐(3)，用于分别回收经旋流分离得到的酸溶性油以及经沉降得到的酸溶性油。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器(4)是单旋流芯管的旋流分离器或多旋流芯管组合的旋流分离器，所述旋流分离器(4)是以立式或卧式安装的。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述沉降罐(2)是重力沉降罐。

10.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，该装置还包括与所述储罐(3)连接的离心泵(6)；所述储罐(3)中的酸溶性油经装置的顶部油相管线间歇排放，每6-8小时离心泵(6)开启排放一次。