CN106995716B - 一种燃油深度净化加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油深度净化加工方法，该方法包含：步骤1，将各原料油沉降处理，使得其水分含量≤2％，以质量百分数计；步骤2，将步骤1处理后的原料经文丘里混合器混合后，控制温度在70～75℃搅拌混合4‑10h；步骤3，通过离心分离获得水分含量≤0.04％的混合油，以质量百分数计；步骤4，将步骤3制备的混合油高速剪切，温度70～75℃，剪切速度大于10000次/min；步骤5，经若干次过滤除去杂质，获得合格的燃料油。本发明的深度净化加工方法工艺简便，加工周期短，净化彻底且效率高，净化成本低；经本发明深度净化处理的燃料油中钒、钠、铝+硅、钙、锌、磷的含量均满足国家标准GB/T 17411‑2012和国际标准ISO 8217:2012的相关要求，可以保证正常的工程施工作业船舶和海运船舶航行安全。

Description

一种燃油深度净化加工方法

技术领域

本发明涉及一种燃油处理工艺，具体涉及一种燃油深度净化加工方法。

背景技术

180cst燃料油(调合油)作为一种典型的船舶主机燃料，广泛应用于航运企业。但是，180cst燃料油由于混调原料的品质问题和混调工艺的粗犷无据，导致180cst燃料油品质不稳定，金属含量和机械杂质比较高，在一些中速机和变工况频繁作业的船舶使用时产生不良影响，无法保证用户的正常使用要求。

通过对180cst燃料油与180cst进口油的油品质量进行对比分析，发现其主要区别在于180cst燃料油中铝、硅、钒、钠、钙、锌、磷等金属元素含量及机械杂质远远高于180cst进口油的指标，尤其是铝+硅含量大于200mg/kg、钒含量大于300mg/kg，不符合国际标准ISO8217:2012 RME 180的指标要求。180cst调合油金属含量的严重超标，导致船舶主机气缸套、活塞环、燃油系统高压柱塞油泵、出油阀偶件产生磨损，且磨损量随颗粒浓度增大而大幅上升。

近年来，国内外对燃料油的净化技术均进行了大量研究，形成了很多净化方法，如沉降法、过滤法、静电分离法、离心分离法、高温陶瓷膜错流过滤法等。然而，目前燃料油净化工艺存在净化效率偏低、净化操作周期偏短、净化成本偏高等问题。

因此，亟需研制出一种开发工艺简单、净化效果可控、经济性强的深度净化180cst燃料油加工方法。

发明内容

本发明的目的是开发一种净化效率高、加工周期短且净化成本低的燃油深度净化加工工艺，以制备具有较低金属含量、较高品质的180cst燃料油，既能满足中速机和特殊作业功能船舶的正常使用要求，又能应对高价进口油与调合油的差价带来的经济压力。

为达到上述目的，本发明提供了一种燃油深度净化加工方法，该方法包含：

步骤1，将各原料油沉降处理，使得其水分含量≤2％，以质量百分数计；

步骤2，将步骤1处理后的原料经文丘里混合器混合后，控制温度在70～75℃搅拌混合4-10h；

步骤3，通过离心分离获得水分含量≤0.04％的混合油，以质量百分数计；

步骤4，将步骤3制备的混合油高速剪切，温度70～75℃，剪切速度大于10000次/min，对大颗粒物剪切粉碎；

步骤5，经若干次过滤除去杂质，获得合格的燃料油。

上述的燃油深度净化加工方法，步骤1中，沉降处理工艺还包含：对原料油加温步骤，以扩大固相和液相密度差，加快沉降分离速度，改善分离效果。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，所述的沉降处理工艺是指：将各原料加温至95℃，保温24小时以上，静置沉降。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，所述的离心分离采用旋流器分离。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，步骤5的若干次过滤，每次过滤采用的滤网直径由大到小变化。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，所述的滤网选择不锈钢双层滤网，滤网上还预涂覆有复合过滤剂。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，步骤5包含三级精滤。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，所述的三级精滤包含：1)一级精滤，工作温度92～96℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，滤网直径为80-100μm；2)二级精滤，工作温度92～95℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，滤网直径为40-60μm；3)三级精滤，工作温度95℃，压力0.4～0.45MPa，流量650～700L/min，滤网直径为10-20μm。

上述的燃油深度净化加工方法，其中，步骤5还在三级精滤前的粗过滤。

本发明的深度净化工艺将180cst燃料油各原料组分分别在原料罐加温至95℃保温24小时以上进行静置沉降，脱去大部分水分和大颗粒杂质；按比例经文丘里混合器混合，再进罐搅拌混合4-10小时(优选8小时)；若混合原料的水分含量较高时，进入分油机分离脱水；水分含量满足要求的混合原料直接进入高速剪切机，对大颗粒物剪切粉碎；完成预处理后进一级自动过滤机初滤，去除大颗粒状物质；经一级过滤的半成品油料进入二级过滤，脱除部分胶质、沥青质；经二级过滤的半成品油料进入三级过滤；经三级净化后的成品油送入缓冲罐，取样化验合格后输入成品罐。

在本发明的深度净化工艺中，针对过滤剂滤网容易堵塞和成品油中金属含量过高的问题，采取三级过滤工艺加以解决；针对180cst调合油金属含量较高的问题，采用合适的加工方法进行油料处理，并且优化配置各道加工工序，以期达到理想的工艺处理效果。经深度净化工艺加工的180cst调合油的金属含量检测结果明显优于180cst调合油标准的相应指标要求。

本发明的深度净化加工方法工艺简便，加工周期短，净化彻底且效率高，净化成本低；经本发明深度净化处理的燃料油中钒、钠、铝+硅、钙、锌、磷的含量均满足国家标准GB/T17411-2012和国际标准ISO 8217:2012的相关要求，可以保证工程施工作业船舶和海运船舶航行安全。

附图说明

图1为本发明的深度净化工艺方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明的深度净化工艺流程如下：

(1)沉降

沉降法是指依靠燃料油中固相颗粒与液相的密度差除去大部分的水分和杂质，包含自然沉降法和加沉降助剂沉降法。

一些实施例中，在燃料油静置沉降过程中还采取加温的方式，扩大固相和液相密度差，加快沉降分离速度，改善分离效果。

一些实施例中，深度净化180cst燃料油各基础原料需在原料罐中进行沉降处理，静态沉淀(自然沉降)时间大于24小时。沉降过程结束后，技术指标检验合格(水分≤2％为合格，以质量百分比计)后方可进入下一级混合生产工艺。对于水分大于2％的不合格原料，再次沉降除水。

(2)混合

混合工艺是燃料油各基础原料调合过程的第一道加工工序，对后续的离心分离、剪切、过滤等各道净化环节都具有重要影响。由于深度净化180cst燃料油所用基础调合原料中的常减压渣油和油浆的密度相对较大，在混合过程中如果直接采用机械搅拌式混合，混合时间长，且混合均匀度不一。因而，深度净化工艺选用油品质量较好的蜡油和柴油作为引流燃料，与常减压渣油和油浆在文丘里管中进行初步预混合，再以一定的方向和角度进入机械搅拌罐进行相对低速、低压的液—液混合。这样做不仅可以缩短混合时间，而且可以有效改善燃料油的混合均匀度。

机械搅拌混合时，温度控制在70～75℃，调合罐整体温度保持均匀，罐内温差控制在±5℃；旋转搅拌速度450r/min，持续搅拌时间10小时。混合过程结束后，需对混合原料主要技术指标进行检验(180cst调合油的净热值和总热值需要分别大于38MJ/kg、40MJ/kg)，合格后进入下一道加工工序即离心分离；但如果水分含量低于0.04％，可直接进入剪切步骤。

(3)离心分离

经典离心分离法利用燃料油密度与水分、固体杂质颗粒的密度差产生的离心力差实现燃料油脱除水分和杂质。此法简单易行，效果好，但操作成本高。

旋液分离法是从经典离心分离法衍生出来的，液—固非均相混合物在旋流器内以较高流速作螺旋运动，物料切线进入分离器后以螺旋形旋转向下形成外旋涡、由锥底螺旋形上升至排出口形成内旋涡，颗粒物在离心力作用下与液相分离。旋流场旋转动力关键取决于进料动量，要得到较好的分离效果，必须要有适当的进料量及进料线速度。

本发明选择旋流器采用旋液分离法燃料油中的杂质。其结构简单、操作方便、设备费用低、占地面积小、无转动部件等优点。

一些较佳的实施例中，在燃料油分离过程中，通常采用加热的方法加大其密度差，改善分离效果。

离心分离工艺结束后，混合原料的水分含量可降至0.04％以下。

(4)剪切

剪切过程在高速剪切机中完成，剪切机转速7000r/min，温度70～75℃，剪切速度大于10000次/min。通过高速旋转的转子与定子之间所产生的强力剪断、分散、冲击、乱流等过程使物料在剪切缝中被切割，迅速破碎成200nm～2μm的微粒，将尚存的胶质、沥青质等长链结构切断，将混合原料中的大颗粒物质进一步粉碎。同时，由于此时燃料油具有较高的流速和一定的压力，使得混合原料内部不同分子链中的分子之间产生剧烈碰撞并强制结合在一起，物料微粒化、乳化、混合、调匀、分散等在短时间内完成，充分实现液—液均质混合，可以得到细腻且延展性良好的优质混合制品。

(5)过滤

常用的常规过滤设备有板式过滤机和真空转鼓过滤机，该类设备能够获得固态或半固态的滤饼，并能通过洗涤环节进一步降低滤饼所持有的原溶液。但由于属于死端过滤，在处理固形颗粒细小、滤饼比阻较大且含量较高的料液时效率很低。

本发明在深度净化180cst燃料油过滤净化时，使用预涂复合过滤剂建立过滤层，改善滤饼的结构特性，帮助捕获细小固体颗粒，提高滤出液的澄清度和过滤速度，保证过滤机可靠运转并延长运转周期，同时有利于获得更干的滤饼以方便滤饼卸放，延长金属滤网的使用寿命。工作时，待过滤的原料与过滤剂在混和罐充分进行固—液混合后通过离心泵输送并均匀充满过滤机，滤网片上形成稳定的滤饼，滤液经滤饼层微孔在过滤机内循环过滤，脱除油液中的金属颗粒、机械杂质、沉淀物、灰分等成分。过滤周期结束后，排出料液，通空气反向吹扫滤网、滤饼，提高其干燥性，再通过颠振分板器振动滤板，将粘附在滤网上的滤饼卸落。

本发明的过滤采用三级过滤工序完成对金属含量和颗粒杂质的有效去除，每级滤网孔径不同。一级初滤工作温度92～96℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，进料量51～61L/(min·m²过滤面积)，主要脱除部分直径大于80μm的大颗粒金属杂质和部分硫。二级过滤工作温度92～95℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，进料量51～61L/(min·m²过滤面积)，主要脱除大部分直径为40μm以上的金属杂质和硅。三级过滤工作温度95℃，压力0.4～0.45MPa，流量650～700L/min，进料量40～45L/(min·m²过滤面积)，主要脱除胶质、沥青质和直径在10μm以上的颗粒物质。

优选的实施例中，所述的滤网选择不锈钢双层滤网。逐级减小滤网直径，分批次分离混合原料中不同直径的颗粒物质；在三级过滤机内分别加入不同类型的过滤剂，吸附拦截混合原料中的微小颗粒和金属元素，再经滤网过滤。经简单化验后得到产品质量指标为：铝+硅18mg/kg，钒2mg/kg，钙2mg/kg，锌1mg/kg，磷4mg/kg，钠4mg/kg。

生产结果表明，燃料油原料固含量从过滤前的1.5％降至10μg/g，过滤效率达到99.6％以上。

(6)检验

本发明深度净化处理后的燃料油(2个批次，产品1和产品2)的检测结果、检测方法及船用燃料油相关国家标准、国际标准列于表1中。

表1：经本发明的深度净化处理后的燃料油的检测结果

综上所述，深度净化处理后的燃料油的各项金属含量技术指标均满足GB/T17411-2012和ISO 8217:2012的相关要求，产品理论认定为品质合格。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种燃油深度净化加工方法，其特征在于，该方法包含：

步骤1，将各原料油沉降处理，使得其水分含量≤2％，以质量百分数计；

步骤2，将步骤1处理后的原料与蜡油和柴油经文丘里混合器混合后，控制温度在70～75℃搅拌混合4～10h；

步骤3，通过离心分离获得水分含量≤0.04％的混合油，以质量百分数计；

步骤4，将步骤3制备的混合油高速剪切，温度70～75℃，剪切速度大于10000次/min；

步骤5，经若干次过滤除去杂质，获得合格的燃料油；

所述步骤5包含三级精滤；

所述的三级精滤包含：1)一级精滤，工作温度92～96℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，滤网直径为80～100μm；2)二级精滤，工作温度92～95℃，压力0.4～0.45MPa，流量800～850L/min，滤网直径为40～60μm；3)三级精滤，工作温度95℃，压力0.4～0.45MPa，流量650～700L/min，滤网直径为10～20μm；

所述过滤时，待过滤的原料与过滤剂在混合罐充分进行固-液混合后通过离心泵输送并均匀充满过滤机，滤网片上形成稳定的滤饼，滤液经滤饼层微孔在过滤机内循环过滤，脱除油液中的金属颗粒、机械杂质、沉淀物、灰分，过滤周期结束后，排出滤液，通空气反向吹扫滤网、滤饼，提高其干燥性，再通过颠振分板器振动滤板，将粘附在滤网上的滤饼卸落。

2.如权利要求1所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，步骤1中，沉降处理工艺还包含：对原料油加温步骤，以扩大固相和液相密度差，加快沉降分离速度，改善分离效果。

3.如权利要求2所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，所述的沉降处理工艺是指：将各原料加温至95℃，保温24小时以上，静置沉降。

4.如权利要求1所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，步骤3中，所述的离心分离采用旋流器分离。

5.如权利要求1所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，步骤5的若干次过滤，每次过滤采用的滤网直径由大到小变化。

6.如权利要求5所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，所述的滤网选择不锈钢双层滤网，滤网上还预涂覆有复合过滤剂。

7.如权利要求1所述的燃油深度净化加工方法，其特征在于，步骤5还在三级精滤前的粗过滤。