CN105051160A - 一种用于处理重油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在船上进行重油处理的方法，该重油被用作燃料、尤其是柴油发动机的燃料，所述方法具有如下步骤：a)提供待处理的重油(OIL1)；b)利用至少一个泵(4)将由步骤a)所提供的待处理的重油(OIL1)输送到离心机(7)中，其中，所述待处理的重油在到达离心机(7)之前被加热，并且更确切地说被至少间歇地或持久地加热到超过98℃的分离温度T2；并且c)在离心机(7)中将水相(W)和泥浆相(S)从净化油相(OIL2)中分离出。

Description

一种用于处理重油的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在船上处理重油的方法，该重油被用作尤其是柴油发动机的燃料。
背景技术
根据在线百科辞典WIKIPEDIA以及在本申请范围内，“重油”(英文：HeavyFuelOil，HFO)是蒸馏出的或来自石油处理的裂化设备的残油并且用作大型柴油发动机的燃料，这些柴油发动机例如应用在船只中并且用于主要烧油的蒸汽机车或者使用在用于发电的发电站中。这种油的国际商标是：Marine(Residual)FuelOil(MFO；“船用燃油”)，有时也被用作为美国商标BunkerC。
已知的是，重油、尤其是遵守ISO8217的重油在柴油发动机中或在其他设备中燃烧之前直接在船上通过滤除固体物质和通过分离水相进行处理，该固体物质尤其是粗糙的重的或可通过沉淀或者说可在重油的离心范围内分离出的细粒，该细粒具有预定的最小直径D(根据相应的内燃机，例如D＝10μm；在下文中催化剂细粒尤其是被称为“CatalystFines”或“Cat-Fines”、尤其是铝或硅(化合物)，例如Si或SiO2)。在此，在作为现有技术中和按本发明的方法中的输出物质的待处理的重油中，所谓的粗糙的细粒的含量尽可能已经处于上极限值以下(低于60mg/kg(ppm))。然后该催化剂细粒含量应明显降低，尤其是使得粗糙的物质不损伤柴油发动机。根据柴油发动机制造商的技术规范对此甚至应遵守明显更低的上极限值(20ppm或甚至15ppm或10ppm或甚至5ppm)。这应当可以在船上以尽可能低的耗费实现。
图2示出用于在船上处理重油的已知设备。
通过管道101(在此在该管道中连接有阀102)从未示出的罐中流入的、具有初始温度T0的待处理的重油OIL1首先在除尘器103例如筛网中将粗大的固体物质清除。随后借助泵104将重油输送通过热交换器105，在该热交换器中将所述重油升温到高达98℃的温度。
通过管道区段106将已升温的重油从热交换器105输送到离心机(在此为三相分离机107)中，在该三相分离机中将废水相W从重油中分离出，该废水相通过输出管道108流出，并且在该离心机中从所述重油中将固体物质相S清除，该固体物质相包含粗糙的催化剂细粒并且该固体物质相通过输出管道109输出。处理过的重油相(净化油)OIL2通过输出管道110从分离器107中输出以便进一步使用。在此所述净化油可以被输送到(在此未示出的)中间罐中或直接输送给在柴油发动机中的燃烧室。优选将热油或饱和蒸汽(Saturated或HotSteam或者下面也称为HS)作为散发热能的介质输送给热交换器104，该热交换器的热能用于使在逆流中的重油升温。
该方法应得到进一步改进。
发明内容
本发明的任务是解决该问题。
本发明通过具有权利要求1的特征的方法以及并列的权利要求11解决。
根据权利要求1，至少间歇地或持久地升高分离温度提高了分离效率。如此可以得到在净化油中的较低的催化剂细粒含量并且在超过100℃或超过105℃或超过110℃或甚至超过115℃的较高温度范围内分别得到在净化油中的还要低的催化剂细粒含量。
特别有利的是在两个阶段中进行可选的加热。一方面如此将温度提高到非常高的分离温度需先直接在实际的分离过程之前进行。此外允许待处理的重油的升温的多阶段性尤其是两阶段性，被加热到分离温度的并且从至少一个离心机、尤其是(三相)分离机中输出的“净化油”用于流过热交换器，以便在逆流中将热量散发到待净化的“输入燃料”上，以便将该输入燃料加热到第一温度T1，该第一温度比分离温度T2还低。这降低了将重油升温到分离温度T2整体所需的热量并且在下游的管道中的净化油温度保持在温度T2以下，否则可能超过100℃。
此外利用本发明的权利要求11得到了对同类型的方法以及按照权利要求1至10的按本发明的方法的优化的控制。
因此，提出了按照上述权利要求中任一项的有利的方法或者用于在船上处理重油的方法，该重油被用作柴油发动机的燃料，所述方法具有如下步骤：a)提供待处理的重油(OIL1)；b)尤其是利用至少一个泵将由步骤a)所提供的待处理的重油(OIL1)输送到离心机中，其中，所述待处理的重油在到达离心机之前被升温到优选超过98℃的分离温度，并且c)在离心机中将水相和泥浆相从净化油相(OIL2)中分离出，另外进行下列步骤d)至f)中的一个或多个步骤：d)利用传感器装置(11)尤其是在升温之前测定在流入的待处理的重油中的催化剂细粒含量(CatFinesIN)，e)利用所述传感器装置或第二传感器装置测定在流出的净化过的或者说处理过的净化油中的催化剂细粒含量(CatFinesOUT)，f)由步骤d)和/或e)所测定的催化剂细粒含量被用作控制过程的过程参数并且根据所测定的过程参数借助控制装置闭环控制地调节尤其是分离温度T2和/或泵的通过能力。
优选在此使用如下参数作为过程参数：
-发动机的实时的燃料消耗，
-在净化油罐中的实时的燃料水平，
-在流入的重油中和/或流出的净化油中的催化剂细粒含量和/或实时的服务罐溢出量。
附图说明
借助实施例和后面的附图详细地描述本发明。在附图中：
图1是按本发明的用于处理重油的设备；
图2是已知的用于处理重油的设备；
图3是用于储存重油的罐布置系统；并且
图4是用于储存重油的罐布置系统连同与溢流相关的泵控制装置。
具体实施方式
在图1的设备中，通过管道1(在该管道中连接有阀2)从罐HT1流入的待处理的重油OIL1首先优选在滤尘器3(例如筛网)中将粗大的固体物质清除。
随后，优选借助泵4将来自罐T1的待处理的重油OIL1输送通过第一加热装置、尤其是第一热交换器5A，在该罐中所述重油具有例如40℃至60℃的初始温度T0，在该加热装置中所述重油升温到相对于初始温度较高的温度T1，该温度大于T0、优选小于95℃、尤其是60℃至80℃。
被加热到第一温度T1的重油通过管道区段6从第一加热装置、尤其是第一热交换器5A被输送到第二加热装置、优选第二热交换器5B中，在该第二热交换器中所述重油至少间歇地或永久地被加热到相对于已升高的第一温度T1还要高的第二温度T2。该温度T2大于98℃、优选大于100℃、尤其是大于105℃并且优选甚至大于110℃。有利地，目前得到高达125℃的分离温度，其中，在100℃和115℃之间的范围是特别优选的，因为在该范围内仍可良好地控制仪器的复杂度，并且在另一方面在分离催化剂细粒方面实现了特别良好的分离结果。
被加热到第二温度T2的重油OIL1被直接从第二热交换器5B输送到至少一个离心机(在此是三相分离机7)中，在该三相分离机中将废水相W从重油中分离出，该废水相通过输出管道8流出并且在该离心机中将固体物质相S从所述重油中清除，该固体物质相通过输出管道9排出。固体物质的滤除以及水相和油相的分离也可以在两个串联的离心机(滤除器和相分离器)中进行。此外，根据图2在分离机7上设置有供水装置P。
优选所述油从第二热交换器流出直至流入离心机中仅需要非常短的时间，使得所述油直接从第二加热装置(这里是第二热交换器5B)输送到或者说到达离心机(这里是三相分离机107)中。在该方法过程中有利的是，重油在到达离心机之前不会损失热量或者说不会有可能使处理工艺变坏的有实质影响的热量损失。
处理过的重油相(下面称为OIL2或同义地也称为“净化油”)通过输出管道10从分离机7中输出以便进一步使用。
优选所述净化油在进入罐或进入内燃机之前首先被用作第一热交换器5A的散发热能的介质或者说被输送经过该第一热交换器，以便将热能散发到流入的待处理的重油上。
如此从分离机7流出的重油有利地被用于在第一热交换器5A中将重油加热到第一温度T1并且另一方面用于冷却已升温的净化油，使得该净化油尤其是可以更容易被储存。能量回收显著提高了处理方法的经济性，因为整体上降低了用于使重油升温到分离温度的能耗。在第二热交换器5B中尤其是可以使用饱和蒸汽HT或其他合适的介质作为散发热能的介质，仅需利用该介质将重油从第一温度T1加热到第二温度T2。
首先，在开始时也可以在一段时间内将待处理的重油循环地输送经过两个热交换器5A和5B，直到达到热交换器的足够的运行温度，并且之后将所述重油输送回罐T1中(通过管道13和双向阀14表示)。
有利的是，在流入的待处理的重油中(例如在升温前)借助传感装置11对流入分离机的待处理的原油中的催化剂细粒含量(CatFinesIN)进行测量。此外，优选也利用同一个传感装置11或利用第二传感装置12对在排出的净化过的或者说处理过的净化油中(例如直接在从分离器排出的净化油中)的催化剂细粒含量(CatFinesIN)进行测量。在此例如可以测定平均直径低于极限值(尤其是小于10μm)的细粒的含量。这些测量不必直接实时地进行。更确切地说也可以抽取样品(例如每隔几个小时进行一次)，利用合适的传感器设备(如其本身可在市场上购得)来检验样品中的催化剂细粒含量。
随后，有利地，将所测定测量值传递给在此未示出的计算单元，该计算单元用作用于对在图1中所示的设备进行控制的控制和调整装置并且该计算单元根据所测定的过程参数闭环控制地调节尤其是分离温度T1和/或泵4的通过能力。所述控制可以如上述方式进行，但替代地必要时也可伴随着对催化剂细粒含量的在线测量实时地进行。
通过该方式可以精确地控制处理方法。
已提到的催化剂细粒含量尤其是可以被用作为控制参数，该催化剂细粒含量应保持在额定实际值以下，内燃机的实时的燃料消耗可以被用作为在净化油罐中的实际值和/或实际水位。
因此，利用按本发明的方法可以很好地实现：通过简单的方式将实时的燃料质量的分离效率(根据预设极限值在待处理的重油中的催化剂细粒含量)和实时的发动机运行方式相适配。
通过能力的降低提高了分离效率。此外，如果供给泵转速降低，则也降低了电能消耗。
因此，有利的是，给泵4配置控制装置、尤其变频器，以便能够以简单的方式优选闭环控制地改变供给泵转速。
如此可以通过简单的方式与下面的测量参数或者说过程参数中的一个或多个参数相关地闭环控制地调节在处理方法中的通过能力：
b)发动机的实时燃料消耗
c)在净化油罐中的实时燃油水平
d)当前的催化剂细粒含量(在流出的净化油中的“Cat-Fines-Gehalt”)。
所述的至少暂时将分离温度升高到超过98℃提高了分离效率并且可以实现达到极低的催化剂细粒含量。粗糙的催化剂细粒的含量可以通过简单的方式下降到由发动机制造厂预定的极限值以内，这些极限值也可以明确地低于20ppm或者甚至低于15ppm或10ppm或者更低。随着温度的进一步升高，分离过程的结果得到进一步改善，但在温度至多为115℃时仪器的要求小于更高温度时仪器的要求。
特别有利的是，重油优选在多个阶段中被加热到超过98℃的、尤其是超过100℃或105℃的或者更高的分离温度T2并且在该分离温度T2时进行分离过程。通过多阶段性进一步提高经济性，因为存在能量回收的可能性。但也可以设想，重油直接在仅唯一一个加热装置中被升温或者说加热到分离温度T2。
根据在船上的示范性实验操作的结果详细解释按本发明的方法的作用方式。
在此在船(该船配置有按照图2的类型的设备)上对在流入分离机的待处理的原油中的催化剂细粒含量(CatFinesIN)和在从分离机中流出的净化油中的催化剂细粒含量(CatFinesOUT)进行测量：
表1
例如可见的是，可以借助超过100℃、尤其是超过103℃、特别优选105℃至110℃的高的重油分离温度的手段并且附加地(如果有必要并且可能的话)借助降低通过能力来实现在低的催化剂细粒含量方面很好的结果。
图3示出具有多个罐的特别有利的罐布置系统，这些罐以特别有利的方式彼此连接并且与图2的设备连接。为了清楚起见，在图3中未画出热交换器和图1的其它细节。
在此设置有两个沉降罐ST1、ST2和两个服务罐ST3、ST4，可以根据需要将净化油OIL2或待处理的重油OIL1输入这些罐中。管道10因此分支通道所有这些罐ST1至ST4中。
罐ST1至ST4还各具有至少一个输出管道。这些输出管道可以以期望的方式分别借助阀V1至V4被打开。全部的输出管道也通到图2的输出管道1中。该布置系统可以特别灵活地操纵并且可以实现对不同质量的油进行储存以及也可以实现对在较长时间内储存在罐中油进行预处理，其方式为：所述油首先“循环地”从罐中输出，随后例如在至多98℃的较低温度时被“预处理”，并且随后被输送回同一个罐中。
图4的实施例在很大程度上与图3的实施例相对应，但附加了与溢流相关的泵控制装置。对此，服务罐ST3和ST4具有通向服务罐ST1和ST2的至少一个溢流管道201、202。
这些溢流管道201、202优选可以设置在服务罐ST3和ST4的下部区域内，以便可以将可能的沉积物送回到服务罐ST1和ST2中。
在各溢流管道中分别连接有流量指示器FIC(FIC＝FlowIndicator)。这些流量指示器连接到控制装置203上，这些控制装置仅或另外使用流到溢流管道中的通流量作为过程参数，这些参数在控制泵204时有利地被考虑使用。
泵104的通过能力由连接到溢流管道中的流量指示器203进行控制(FIC＝流量指示器)。

Claims (12)

1.一种用于在船上处理重油的方法，该重油被用作燃料、尤其是柴油发动机的燃料，所述方法具有如下步骤：
a)提供待处理的重油(OIL1)；
b)利用至少一个泵(4)将由步骤a)所提供的待处理的重油(OIL1)输送到离心机(7)中，其中，所述待处理的重油在到达离心机(7)之前被加热，并且更确切地说被至少间歇地或持久地加热到超过98℃的分离温度T2，并且
c)在离心机(7)中将水相(W)和泥浆相(S)从净化油相(OIL2)中分离出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于由步骤b)间歇地将待处理的重油加热到分离温度T2的前提条件是：在流入的待处理的重油中的能在离心范围内被分离出的催化剂细粒的含量(Cat-Fines-Gehalt)超过第一上极限值和/或在流出的净化油中的能在离心范围内被分离出的催化剂细粒的含量超过相应的第二上极限值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)中的加热在唯一一个步骤中进行。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)中的加热在至少两个分步骤c1)和c2)中进行。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待处理的重油OIL1在分步骤c1)中被输送通过第一加热装置、尤其是第一热交换器(5A)，在该第一热交换器中所述待处理的重油被加热到第一温度T1，并且所述待处理的重油随后在第二分步骤(c2)中被输送到第二加热装置、优选第二热交换器(5B)中，在该第二热交换器中所述待处理的重油被加热到比第一温度高的第二温度T2，该第二温度是分离温度。
6.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述待处理的重油在达到分离温度T2之后立即被输送到离心机中。
7.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，从离心机中流出的净化油(OIL2)的热能用于加热待处理的重油(OIL1)。
8.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，从离心机中流出的净化油(OIL2)的热能在第一热交换器(5A)中散发到待处理的重油(OIL1)上，以便将所述待处理的重油加热到第一温度T1。
9.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述分离温度T2大于100℃、尤其是大于105℃并且特别优选大于110℃。
10.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，所述泵(4)的供给能力是可调节的。
11.根据上述权利要求任一项所述的方法或者用于在船上处理重油的方法，该重油被用作柴油发动机的燃料，所述方法具有如下步骤：
a)提供待处理的重油(OIL1)；
b)尤其是利用至少一个泵(4)，将由步骤a)所提供的待处理的重油(OIL1)输送到离心机(7)中，其中，所述待处理的重油在到达离心机(7)之前被加热到优选超过98℃的分离温度，并且
c)在离心机(7)中将水相(W)和泥浆相(S)从净化油相(OIL2)中分离出，
其特征在于，
另外进行如下步骤中的一个或多个步骤：
d)利用传感器装置(11)尤其是在加热之前测定在流入的待处理的重油中的催化剂细粒含量(CatFinesIN)，
e)利用所述传感器装置或第二传感器装置(12)来测定在流出的净化过的或者说处理过的净化油中的催化剂细粒含量(CatFinesOUT)，
f)由步骤d)和/或e)所测定的催化剂细粒含量被用作控制过程的过程参数，并且借助所测定的过程参数闭环控制地调节尤其是分离温度T2和/或泵(4)的通过能力。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使用如下参数作为过程参数：
-发动机的实时的燃料消耗，
-在净化油罐中的实时的燃料水平，
-在流入的重油中的和/或在流出的净化油中的催化剂细粒含量和/或
-实时的服务罐溢出量。
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