CN102698816A - 沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法和装置，提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法，该方法包括以下步骤：（i）非均相旋流分离，以及（ii）内返料颗粒干燥。还提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理装置。

Description

沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法和装置

技术领域

本发明属于石油化工与环保领域，涉及沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的油回收、水循环、催化剂颗粒减量回收的方法和装置。具体地说，本发明涉及沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法和装置。

背景技术

沸腾床渣油加氢外排催化剂为催化剂颗粒和油的混合物，可以采用水热脱附法实现油相从外排催化剂颗粒表面和内部孔道中的脱附分离。

水热脱附法，也称为热水清洗法，可以用于对含油固弃物的脱油处理。在具体的处理实施过程中，通过热碱水溶液反复洗涤，再通过气浮实施固液分离。一般洗涤温度控制在70℃，液固比3:1，洗涤时间20分钟，能将含油量为30%的落地油泥洗至残油率1%以下。1993年，水热脱附法成为美国环保局（EPA）处理含油固弃物（石油污泥）的优选方法。1999年，Michael J.Mann（Full-scaleand Pilot-scale Soil Washing[J].Journal of Hazardous Materials,1999,66:119~136）采用热水清洗法处理石油污染土壤，并建立了土壤洗涤的示范装置，并在对土壤的洗涤中收到很好的效果，更使得水热脱附法成为一种公认的处理含油固弃物的好方法。

水热脱附法的核心思想在于将使用大量的热水对含有污染物质（比如烃类污染物）的固体颗粒进行洗涤，使得固体颗粒中的污染物质迁移至混合物（包含热水、污染物质、固体颗粒）中，再以较为简单的方法完成污染物和固体颗粒从洗涤水中的分离。故而，在传统的水热脱附处理中对于水热脱附后的混合物的处理是核心的问题，如何保证对于水热脱附后的混合物中的污染物质高效回收、水的短流程循环使用、固体颗粒的减量回收是关健之处。

在中国专利申请CN 1669960A、中国专利申请CN 03133696.5、美国专利申请US 19960696809等一系列涉及水热脱附处理原理的专利申请中，对水热脱附后的油回收、水循环、固体颗粒减量处理上都存在着较大的问题。比如，含油固弃物在水热脱附后，对于混合物（包含油、水、固体颗粒）的处理，利用重力沉降的手段，通过重力沉降池的设置，将水热脱附后的混合物中烃类污染物、水和固体颗粒进行分离。分离完成后，在重力沉降池出现分层，较轻的烃类污染物在最上层、较重的固体颗粒在沉降池的底部。而后滗出上层浮油，底层固体颗粒使用固体输送机构排出。由于重力沉降的效果情况同重力沉降的停留时间成正比，停留的时间越长，分离的效果越好，但是长时间的停留也存在问题，比如造成重力沉降设备占地大、投资高，整个水热脱附的系统的用水总量提高等。

同时，在传统的水热脱附处理工艺中，完成水热脱附后的固体颗粒往往不做干燥处理，或采用简单的压滤作业，使得回收的固体颗粒带有大量的水分，从而使得现场的操作条件特别差，劳动强度也特别大。传统的水热脱附工艺之所以忽视对于水热脱附后的固体颗粒的干燥减量处理的问题，原因在于现有的传统干燥技术，无论是喷雾干燥机、流化床干燥机、气流干燥机、回转圆筒干燥机都普遍存在能耗高的问题，对于已经完成水热脱附后的固体可以进行干燥减量处理，人们往往认为得不偿失。

综上所述，水热脱附方法可以很好地处理沸腾床渣油加氢外排催化剂的同时，传统水热脱附的后处理问题也亟待解决。

迄今为止，本领域尚未开发出一种能够有效地解决沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理中油回收效率低、水循环流程长、催化剂颗粒无法减量回收的问题的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法。

因此，本领域迫切需要开发出一种能够有效地解决沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理中油回收效率低、水循环流程长、催化剂颗粒无法减量回收的问题的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法。

发明内容

本发明提供了一种新颖的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法和装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

本发明所要解决的技术问题是：为了有效地解决沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理中油回收效率低、水循环流程长、催化剂颗粒无法减量回收的问题。

一方面，本发明提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法，该方法包括以下步骤：

（i）非均相旋流分离：

对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后产生的混合物进行液固旋流分离，将所述混合物分为催化剂颗粒水浆料和油水相；

对所述油水相进行旋流分油，将所述油水相分为水相和油相，其中水相去往水热脱附循环水；

对所述油相进行重力沉降分离，将所述油相中的水分进一步分离，其中水相去往水热脱附循环水，富集的油相回收；以及

（ii）内返料颗粒干燥：

对所述催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干，完成所述催化剂颗粒水浆料中催化剂颗粒的减量回收。

在一个优选的实施方式中，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂颗粒为微球形颗粒，平均粒度为400-500μm。

在另一个优选的实施方式中，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物的含油率为5148-90958ppm，以重量计，含固量为3708-65500ppm，以重量计。

另一方面，本发明提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理装置，该装置包括：

用于对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后产生的混合物进行液固旋流分离的旋流脱固器；

用于对液固旋流分离所得的油水相进行旋流分油的旋流分油器；

用于对旋流分油所得的油相进行重力沉降分离的油水分离罐；以及

用于对液固旋流分离所得的催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干的内返料干燥机。

在一个优选的实施方式中，所述装置还包括与所述旋流脱固器的进口连接的变频增压泵。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流脱固器的入口速度为8-15m/s，操作压力降为0.1-0.2MPa，催化剂颗粒水浆料出口流量占进口流量的3-25%；所述旋流脱固器是一级或多级串联设置的。

在另一个优选的实施方式中，所述旋流分油器的入口速度为5-10m/s，操作压力降为0.1-0.15MPa，油相出口流量占进口流量的1-10%；所述旋流分油器是一级或多级串联设置的。

在另一个优选的实施方式中，所述内返料干燥机控制内部返料量为0.5-2.0倍，返料的干燥催化剂颗粒和催化剂颗粒水浆料直接接触换热。

在另一个优选的实施方式中，所述装置还包括与所述内返料干燥机的气相出口连接的蒸汽冷凝器。

在另一个优选的实施方式中，所述油水分离罐采用平流式重力沉降、斜板式重力沉降、或者平流斜板组合式重力沉降。

附图说明

根据结合附图进行的如下详细说明，本发明的目的和特征将变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理流程图。

图2是根据本发明的另一个实施方式的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理流程图。

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：

非均相旋流分离技术是利用两相在旋流器内高速旋转时产生的离心力不同实现两相的分离，由于其结构简单，安装方便，工作连续，处理量大，不易堵塞，易于实现自动控制，成本低等优点而得到了广泛的工业应用；

在内返料干燥技术的内返料过程中，将返料的干燥颗粒和未干燥颗粒直接接触换热，可以提高换热效率，降低干燥能耗；

将非均相旋流分离技术和内返料干燥技术结合应用，可以以简洁的流程、紧凑的设备高效地完成沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理，实现水热脱附后的油回收、水循环、催化剂颗粒减量回收，并且装置实现了全密闭，大大改善了传统水热脱附处理的成本和劳动环境。

基于上述发现，本发明得以完成。

在本发明的第一方面，提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法，以实现水热脱附后的油回收、水循环、催化剂颗粒减量回收，该方法包括：

对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后产生的混合物进行液固旋流分离，将混合物分为催化剂颗粒水浆料和油水相；

对所述油水相进行旋流分油，将所述油水相分为水相和油相，其中水相去往水热脱附循环水；

对所述油相进行重力沉降分离，将所述油相中的水分进一步分离，其中水相去往水热脱附循环水，富集的油相回收；以及

对所述催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干，完成所述催化剂颗粒水浆料中催化剂颗粒的减量回收。

在本发明中，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂颗粒为微球形颗粒，平均粒度为400-500μm。

在本发明中，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物含油率为5148-90958ppm（以重量计），含固量为3708-65500ppm（以重量计）。

在本发明的第二方面，提供了一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理装置，以实现水热脱附后的油回收、水循环、催化剂颗粒减量回收，该装置包括：

用于对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物进行液固旋流分离的旋流脱固器；

用于对液固旋流分离所得油水相进行旋流分油的旋流分油器；

用于对旋流分油所得油相进行进一步重力沉降排出水分的油水分离罐；以及

用于对液固旋流分离所得催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干的内返料干燥机。

在本发明中，当所述沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物压力无法满足后续旋流分离的操作压力降时，所述装置还包括与所述旋流脱固器的进口连接的变频增压泵，用于提升混合物压头以满足旋流分离能量需要。

在本发明中，所述旋流脱固器的入口速度为8-15m/s、操作压力降为0.1-0.2MPa、催化剂颗粒水浆料出口流量占进口流量的3-25%；所述旋流脱固器可以是一级或多级串联设置的，以对所述催化剂颗粒水浆料进行进一步固体浓缩。

在本发明中，所述旋流分油器的入口速度为5-10m/s、操作压力降为0.1-0.15MPa、油相出口流量占进口流量的1-10%；所述旋流分油器可以是一级或多级串联设置的，以对所述油相进行进一步油相富集。

在本发明中，所述内返料干燥机控制内部返料量为0.5-2.0倍，返料的干燥催化剂颗粒和催化剂颗粒水浆料直接接触换热，以提高换热效率，降低干燥能耗。

在本发明中，当所述催化剂颗粒水浆料的内返料烘干过程所得尾气温度高于油水分离罐底部水相出口温度时，可以利用该水相对所述尾气进行冷凝。

在本发明中，所述装置还包括与所述内返料干燥机的气相出口连接的蒸汽冷凝器。

在本发明中，所述油水分离罐可以采用平流式重力沉降、斜板式重力沉降、或者平流斜板组合式重力沉降。

以下参看附图。

图1是根据本发明的一个实施方式的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理流程图。如图1所示，沸腾床渣油加氢外排出催化剂水热脱附后的混合物为常压，由于无法满足后续旋流分离能量，需要增设变频增压泵1-1对其增压；经过增压的混合物进入旋流脱固器1-2进行液固旋流分离，得到油水相和催化剂颗粒水浆料两股物料；油水相进入旋流分油器1-3进行旋流分油，得到油相和水相，其中，油相进入油水分离罐1-4，水相去往水热脱附循环水；经过油水分离罐1-4对油相所做的进一步分离，所得的油相完成油回收，所得水相前往水热脱附循环水；催化剂颗粒水浆料在进入内返料干燥机1-5之后，完成内返料颗粒干燥，干燥颗粒得以减量回收，干燥过程中产生的尾气经过蒸汽冷凝器1-6冷凝成水相后去往水热脱附循环水。

图2是根据本发明的另一个实施方式的沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理流程图。如图2所示，沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物为带有一定的压力，可以满足后续设备的操作压力降需求，故无需增设变频增压泵；混合物直接被压入一级旋流脱固器2-1进行一级液固旋流分离，一级液固旋流分离所得的油水相进入一级旋流分油器2-3，一级液固旋流分离所得底流固体颗粒水浆料再进入串联的二级旋流脱固器2-2进行二级液固旋流分离；二级液固旋流分离所得油水相由于总量已经大大减小，故可以直接进入油水分离罐2-5进行重力沉降，二级液固旋流分离所得的催化剂颗粒水浆料进入内返料干燥机2-6，完成内返料颗粒干燥，所得干燥颗粒得到回收；一级液固旋流分离所得的油水相在一级旋流分油器2-3中完成旋流分离油，所得水相可以去往水热脱附循水，所得油相再进入二级旋流分油器2-4进行二级旋流分油；二级旋流分油所得的水相去往水热脱附循环水、所得油相进入油水分离罐2-5；经过油水分离罐2-5对油相所做的进一步分离，所得油相完成油回收、所得水相前往水热脱附循环水；其中，当内返料干燥机2-6产生的尾气温度高于油水分离罐2-5底部所得水相的温度时，采用这两股物料在蒸汽冷凝器2-7中进行换热实现对尾气的冷凝，尾气冷凝成水相后去往水热脱附循环水。

本发明的主要优点在于：

（1）非均相旋流分离技术的运用，缩短了沸腾床渣油加氢水热脱附后所得混合物中的油回收、水循环的流程，有效提高了收油的效率，减小了重力沉降设备的占地和投资。

（2）采用内返料干燥技术对催化剂颗粒进行减量烘干，以较低的能耗代价使得固体颗粒可以减量回收，减少废固的总量。

（3）本发明中的流程和装置实现了沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后处理的全密闭，改善了传统水热旋流脱附的劳动环境。

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。

实施例1：

按照本发明的方法进行沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理，其具体运作过程及效果描述如下：

1.渣油加氢外排催化剂水热脱附处理后的组成

渣油加氢外排催化剂在水热脱附处理后的混合物的组成如下表1所示：

表1

项目	固体，%	浮油，%	水，%	合计，%
					结果	0.85	1.66	97.49	100

其中，催化剂颗粒为微球形颗粒，粒径为0.4-0.5mm，骨架密度为2500kg/m³，孔容为0.77ml/g。

其中，浮油为主要为柴油。

2.实施过程

参照本发明的具体实施步骤，具体如下：

沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物为常压，由于无法满足后续旋流分离能量，需要增设变频增压泵对其增压至0.5MPa；经过增压的混合物进入旋流脱固器进行液固旋流分离，得到油水相和催化剂颗粒水浆料两股物料，并在油水相和进口产生操作压力降0.2MPa；油水相进入旋流分油器进行旋流分油，得到油相和水相，油相出口和进口产生操作压力降0.15MPa，其中，油相进入油水分离罐、水相去往水热脱附循环水；经过油水分离罐对油相所做的进一步分离，所得油相完成油回收、所得水相前往水热脱附循环水；内返料干燥机采用0.4MPa饱和蒸汽作为热源，催化剂颗粒水浆料在进入内返料干燥机之后，控制内部返料量为0.5倍，返料的干燥颗粒和未干燥颗粒直接接触换热；完成内返料颗粒干燥，所得干燥颗粒得到回收、干燥过程中产生的尾气经过蒸汽冷凝器冷凝成水相后去往水热脱附循环水。

3.结果分析

沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物在经过本发明方法处理后，分为回收油、水热脱附循环水和干燥催化剂颗粒这三股物料，这三股物料的含固/油/水率如下表2所示：

表2：处理后的含固/油/水率

由上表2可知，本发明以简洁的流程、紧凑的设备高效地完成了沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理，实现了水热脱附后的油回收、水循环、催化剂颗粒减量回收，尤其是油、水、固的三相快速高效分离，大大降低了装置占地，并且装置实现了全密闭，大大改善了传统水热脱附处理的成本和劳动环境。

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)

1.一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理方法，该方法包括以下步骤：

（i）非均相旋流分离：

对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后产生的混合物进行液固旋流分离，将所述混合物分为催化剂颗粒水浆料和油水相；

对所述油水相进行旋流分油，将所述油水相分为水相和油相，其中水相去往水热脱附循环水；

对所述油相进行重力沉降分离，将所述油相中的水分进一步分离，其中水相去往水热脱附循环水，富集的油相回收；以及

（ii）内返料颗粒干燥：

对所述催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干，完成所述催化剂颗粒水浆料中催化剂颗粒的减量回收。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂颗粒为微球形颗粒，平均粒度为400-500μm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后的混合物的含油率为5148-90958ppm，以重量计，含固量为3708-65500ppm，以重量计。

4.一种沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附的后处理装置，该装置包括：

用于对沸腾床渣油加氢外排催化剂水热脱附后产生的混合物进行液固旋流分离的旋流脱固器（1-2）；

用于对液固旋流分离所得的油水相进行旋流分油的旋流分油器（1-3）；

用于对旋流分油所得的油相进行重力沉降分离的油水分离罐（1-4）；以及

用于对液固旋流分离所得的催化剂颗粒水浆料进行内返料烘干的内返料干燥机（1-5）。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述旋流脱固器（1-2）的进口连接的变频增压泵（1-1）。

6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋流脱固器（1-2）的入口速度为8-15m/s，操作压力降为0.1-0.2MPa，催化剂颗粒水浆料出口流量占进口流量的3-25%；所述旋流脱固器（1-2）是一级或多级串联设置的。

7.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述旋流分油器（1-3）的入口速度为5-10m/s，操作压力降为0.1-0.15MPa，油相出口流量占进口流量的1-10%；所述旋流分油器（1-3）是一级或多级串联设置的。

8.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述内返料干燥机（1-5）控制内部返料量为0.5-2.0倍，返料的干燥催化剂颗粒和催化剂颗粒水浆料直接接触换热。

9.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述内返料干燥机（1-5）的气相出口连接的蒸汽冷凝器（1-6）。

10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述油水分离罐（1-4）采用平流式重力沉降、斜板式重力沉降、或者平流斜板组合式重力沉降。

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