CN107532091B - 用于从含油燃料中分离沥青质的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从含油燃料中分离沥青质的设备，所述设备包括：混合元件，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料与溶剂混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质来降低过饱和；在容器的内部构成的生长区，所述生长区用于通过从过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于容器的分级装置，所述分级装置用于根据在生长区中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，其中容器构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。此外，本发明涉及一种相应的方法，其中使包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。

Description

用于从含油燃料中分离沥青质的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于从含油燃料中分离沥青质的设备。此外，本发明涉及一种用于从含油燃料中分离沥青质的相应的方法。

背景技术

在能源生产的领域中，通常采用含油燃料，如原油和重油，所述原油和重油可作为价格便宜的燃料被提供用于通过燃气轮机获取能量。然而这种原油和重油包含沥青质，所述沥青质又包含化学结合的重金属。在燃烧油时，重金属如钒或镍作为金属氧化物释放。金属氧化物与涡轮机叶片的金属形成合金并且腐蚀或削弱这些涡轮机叶片。

此外，沥青质与其金属含量无关地包含如下特性：在压力或温度剧烈变化时作为固体析出。这些固体的沥青质颗粒能够阻塞所使用的燃烧器的管路或细小喷嘴，从而不利地影响涡轮机中的混合物形成，由此降低涡轮机的效率。

相应地，将抑制剂添加给包含钒的油，所述抑制剂防止金属氧化物与涡轮机叶片的金属合金化。在使用作为抑制剂常见的、但是高价格的镁添加剂时，形成高熔点的钒酸镁，代替低熔点的碱金属钒酸盐。然而，在这种情况下，因钒酸镁的逐层沉积而在涡轮机叶片处存在形成结壳的危险。为了保证涡轮机的功能并且为了维护空气动力学的质量/效率，必须从涡轮机叶片处移除沉积物或结壳物，这需要通常时间密集并且高成本的维护耗费。特别地，这种清洁与数小时的涡轮机停机联系在一起。

对于具有例如气体冷却的叶片的较敏感的涡轮机而言，燃烧器喷嘴因不期望的沥青质沉积物而引起的阻塞问题或冷却通道因钒而引起的阻塞迄今为止仍未完全解决。

此外，已知所谓的脱沥青法，所述脱沥青法基于借助于作为析出剂的饱和脂肪烃萃取沥青质。然而，这些用于减少沥青质的方法仅在精炼领域中应用。在发电厂环境中使用并不是主要目的，因为“经典的”脱沥青例如借助于所谓的ROSE工艺借助低分子的脂肪族化合物进行沥青萃取，所述沥青萃取需要有时直至数小时的停留时间。这样的脱沥青恰好在ROSE工艺中与处于溶剂的“临界”范围中的高的温度和压力联系在一起。

经典的方法在发电厂典型的需求方面与在精炼厂中相比需不同地设计，其中所述在发电厂典型的需求要求200t/h的进油和低的运行成本。一方面，为了提高生产量要求短的停留时间，另一方面在典型需观察的单循环燃气轮机发电厂中充分提供“免费的”余热，以便能够在不需要外部加热和与其相关联的附加的燃料成本的情况下运行所述工艺。

发明内容

本发明所基于的第一目的是，提出一种设备，借助于所述设备能够有效且低成本地实现从含油燃料中沉积沥青质。

作为本发明所基于的第二目的，提出一种方法，所述方法允许相应简单且低成本地进行沥青质沉积。

根据本发明，本发明的第一目的通过一种用于从含油燃料中分离沥青质的设备来实现，所述设备包括：混合元件，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料与溶剂混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质以减少过饱和；在容器内部构成的生长区，所述生长区用于通过从过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于容器的分级装置，所述分级装置用于根据在生长区生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分开所述沥青质颗粒，其中容器构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。

本发明面对两个基本问题，所述基本问题在从含油燃料中析出沥青质时产生。一方面，如在脱沥青时常见的，在添加析出剂或溶剂时，存在沥青质颗粒不受控地过早析出的危险，因为在脱沥青时所使用的溶剂和相应的含油燃料不可能完全混合。尽管进行了混合而产生的相界面有助于沥青质自发且不受控地析出。在析出时所产生的颗粒通常是精细颗粒，将其从相应的母液中分离出来几乎是不可行的，所述母液当前即含油燃料。

由此产生第二问题。如果给析出的精细颗粒提供生长核或者相应的大的表面，那么颗粒在该处沉积。关于用于脱沥青的设备，这些表面由各个设备部件的壁部或者通过包含在燃料中的生长核提供，在所述表面处沉积和生长沥青质颗粒。然而，这关于防止不期望的结壳和堵塞，即所谓的污垢方面是适用的，并且在防止对于连接在下游的燃气轮机的与其关联的作用方面是适用的。

在考虑这些问题的情况下，本发明此时认识到，当与有针对性地提供生长核相结合地进行快速混匀时，尤其能够受控地实施析出和沉积以便紧接着从含油燃料中分离沥青质颗粒。

用于分离的设备对此包括：混合元件，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料与溶剂混合以形成沥青质的过饱和溶液；和容器，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质来减小过饱和。在容器内部构成有生长区，在所述生长区中存在的沥青质颗粒通过从过饱和溶液中沉积出来的沥青质来生长。所述容器在这种情况下构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。

通过包含沥青质颗粒的流在生长区和混合元件之间的循环，同时实现两个效果。一方面，通过使用混合元件实现亚稳态的过饱和溶液的形成，所述混合元件保证待清洁的含油燃料与用于析出沥青质的溶剂的快速且剧烈的混合，所述亚稳态的过饱和溶液禁止这两种组分之间的相界面的形成从而防止在混合过程期间沥青质颗粒过早析出。

另一方面，通过沥青质颗粒的循环保证：在颗粒形成且开始析出的每个位置处，也就是说，也已经在混合过程结束之后，提供与分离工艺相配合的生长核来沉积和生长沥青质。所形成的颗粒由此不作为精细颗粒沉积，而是具有如下可行性：在存在的所提供的颗粒处生长。相应地，接下来的分离也借助于分级装置简化。

整体上，在工艺中所存在的沥青质颗粒由此有针对性地用作为生长核，所述生长核有助于沥青质沉积并且同时防止因沉积所引起的对相应用于脱沥青的设备的壁部、管路等的污染。

包含沥青质颗粒的流在这种情况下在混合元件和生长区之间循环，使得包含沥青质颗粒的体积元件多次经过生长区和混合元件。由此，在沥青质沉积时优选增大已经存在的颗粒，代替形成新的精细颗粒。颗粒在容器内部富集并且随后能够通过连接于容器的分级装置根据其颗粒大小从含油燃料中分离。优选地，使用混合泵作为混合元件，所述混合泵具有高的剪切速率。

随着混合过程的结束，即当由含油燃料和溶剂构成的过饱和溶液离开混合区或混合元件时，开始沥青质的沉积。由于通过流的循环而在混合区中或在混合位置处所存在的沥青质颗粒，从溶液中析出的沥青质能够在所述沥青质颗粒上沉积并且在该处生长。溶液的过饱和由此可因包含在流中的沥青质颗粒的存在而受控地减小。沥青质颗粒的生长在容器内部继续进行。在此，颗粒能够生长到如下程度，使得所述颗粒达到对于进行分离期望的颗粒大小。颗粒的分离经由连接于容器的分级装置来进行。

待清洁出沥青质的燃料尤其是重油，所述重油的主要组成成分除了沥青质(高浓缩的芳烃)外主要是烷烃、烯烃、环烷烃。除此之外，还有脂肪族的以及杂环的氮化合物和硫化合物。

作为溶剂尤其适合的是，短链的烃，如丁烷(C4)、戊烷(C5)、己烷(C6)和/或庚烷(C7)。溶剂在这种情况下用于溶解包含在含油燃料中的可溶的组成成分，例如脂肪族。包含在含油燃料中的沥青质在所使用的溶剂中是不可溶的，使得溶剂关于沥青质在一定程度上能够称为“抗溶剂”。

尤其优选地，混合元件连接有用于含油燃料的输入管路和/或用于溶剂的输入管路。如果这两个输入管路均连接于混合元件，那么在混合元件中直接进行这两种组分的混合。这种设计方案由于保证了快速且良好的混合是尤其优选的。

替选地，在含油燃料和溶剂进入混合元件中之前使它们“形成接触”也是可行的，这例如由于结构条件而会是必要的。流随后共同地被供给给混合元件，在该处随后通过快速的混合产生过饱和溶液。

容器本身尤其构成为，使得所述容器对于沥青质颗粒的生长实现足够大停留时间。因此在容器中保证对于分离而言所需要的固体富集。在容器内部，析出的沥青质颗粒在其被分离之前继续生长。该生长在这种情况下通过逗留在容器中的颗粒的量和进行循环的颗粒的量之间的平衡来影响或限制。在此适用的是，停留时间越长，沉积率就越高，从而由于改进的分离使用于进行分离的设备的清洁性能也越高。

将容器的生长区理解为如下区，在所述区中，通过其它沥青质从混合物，即过饱和溶液中沉积出来，沥青质颗粒生长。生长区在这种情况下能够被限制于容器内部的体积上。替选地，整个容器体积能够提供作为用于沥青质颗粒的生长区。

颗粒生长从而沥青质从液相中分离在沥青质颗粒的表面上发生。小颗粒具有高的比表面积，当然难以分离。具有如下生长区的容器允许生长更大且可易于分离的颗粒并且同时为了高的沉积性能而提供高的绝对表面积，在所述生长区中通过每单位体积大质量的颗粒。

为了分离位于容器中的沥青质颗粒并且尤其在容器保持对于生长必要的颗粒，将分级装置连接于所述容器。分离在这种情况下根据颗粒大小来进行，其中小沥青质颗粒和大沥青质颗粒彼此分离。分级装置对此优选包括多个分离级，分别给所述分离级供给具有颗粒的子流。被分离出来的颗粒的平均直径在此例如与所使用的油、沥青质颗粒的生长速度和所设定的分离粒度相关。

通过在分级装置内部或在分离级内部进行分级，能够在容器中实现沥青质颗粒的所期望的富集。通过调整在容器中所存在的固体量，可使可用的表面以期望的方式匹配于工艺要求，其中所述固体量能够通过有针对性地调节从容器中取出的这两个子流来实现。

通过在容器内部的颗粒生长并且通过与颗粒生长相关的提高的颗粒富集和所提供的表面，降低所需要的容器体积。与穿流的液体相比，颗粒在这种情况下在容器内部具有明显更高的停驻持续时间从而具有明显更高的生长持续时间，由此产生大且可良好分离的颗粒。换言之，通过在容器内部的固体富集产生如下可行性：对于液体和固体设有不同的停留时间。由此同样考虑对固体颗粒的生长持续时间的要求以及短的液体停留时间，所述短的液体停留时间允许使用更小尺寸的容器。

如果在容器内部的停留时间长的情况下颗粒浓度例如为三倍高，那么对于颗粒生长所提供的表面同样为大约三倍大。由此，容器的体积比沉积性能(kg沥青质/h·m³)为三倍高，使得与在停留时间短的情况下未进行的颗粒富集相比，在沉积性能相同时，容器体积能够减小为三分之一。换言之，容器内部或相应的生长区内部的颗粒富集允许使用结构上尺寸更小容器。

原则上，当前将小沥青质颗粒理解为如下颗粒，所述颗粒尚未充分生长至通过分级装置挡住，也就是说，尚未充分生长至能够被保持在工艺中。对于未被分级的精细颗粒而言，流体动力的停留时间大约为1τ。

小沥青质颗粒的平均直径通常小于5μm。将大沥青质颗粒理解为如下颗粒，所述颗粒由于其明显更大平均直径能够通过分级装置简单地分离并且能够作为固体被供给进一步利用。优选地，将平均直径大于25μm的这种颗粒作为大沥青质颗粒分离。

在混合元件和容器的生长区之间循环的流优选包含中等大小沥青质颗粒。特别地，循环流包含平均直径在5μm和20μm之间的范围中的沥青质颗粒。在子流中循环的沥青质颗粒的量通过在容器中的停留时间——根据对颗粒的分级——来确定。

显然，小沥青质颗粒、中等大小沥青质颗粒和大沥青质颗粒的所给出的颗粒大小不限制于所给出的范围。根据所述设备的设计、在容器内部或生长区内部的期望的停留时间和待清洁的含油燃料，颗粒大小能够与所提及的值或范围不同。

中等大小沥青质颗粒从生长区流至混合元件，以便在该处作为生长核提供给待从混合物中沉积出的沥青质。借助于混合元件，流与所使用的溶剂和待清洁的含油燃料混合。包含在混合物中的沥青质随后在已经作为固体颗粒存在于混合物中的沥青质颗粒处沉积出并且继续在所述沥青质颗粒上生长。

为了实现沥青质颗粒的尽可能最佳的生长条件并且同时能够灵活地对不同的含油燃料做出反应，优选使用两级的分级装置，即具有两个分离级的分级装置。借助于分离级，优选将小沥青质颗粒和大沥青质颗粒彼此分离并且同时从“母液”分离，所述母液即是由燃料和溶剂构成的混合物。

在本发明的一个有利的设计方案中，包含沥青质颗粒的流的循环经由混合元件与容器的流体连接实现。对此，为了使包含沥青质颗粒的流循环，所述容器适宜地与混合元件流体连接。

经由这种流体连接，包含沥青质颗粒的流从容器起被供给给混合元件，并且在此与含油燃料和溶剂混合。所产生的混合流被供给给容器，为此混合元件优选经由导出管路与容器的供给管路流体连接。

包含在混合流中的沥青质颗粒在容器内部生长。大沥青质颗粒被分离。小颗粒与油流一起排放。包含基本上中等大小沥青质颗粒的流，再次被引导到混合元件中。为了从容器中导出具有基本上中等大小沥青质颗粒的流，该容器优选经由导出管路与混合元件的供给管路流体连接。

自容器起供给给混合元件的流在混合元件内部重新与新鲜供给的含油燃料和溶剂混合。包含在流中的沥青质颗粒在这种情况下用作为生长核。所述生长核提供对于生长沥青质颗粒必要的表面。在此，混合物的，即包含沥青质颗粒的流的大部分多次在回路中引导。

分别在回路中被引导的流的量可通过质量流比来描述。将质量流理解为每时间单位运动穿过横截面积的介质的质量。当前，优选考虑在包含沥青质颗粒的流和混合流(含油燃料和溶剂的进入流的总和)之间的质量流比。从容器供给给混合元件的流与进入流的总和的比根据所包含的固体浓度优选位于0.1:1至100：1的范围中。

在这种情况下适用的是，随着固体浓度的增大，能够设定更小质量流比。小质量流比尤其由于成本原因是期望的，因为更高的循环比需要更大的泵和更大的管直径，由此会产生压力损失。

质量流比位于10:1和10:5的范围中在这种情况下是有利的。尤其优选的是，质量流比为10:1。10:1的比表示：包含沥青质颗粒的、朝向混合元件流动的流的质量是含油燃料和溶剂朝向混合元件的进入流的总和的大约10倍大。

本发明的一个替选的设计方案提出，混合元件设置在容器内部。在将混合元件设置在容器内部时，含油燃料和溶剂经由相应的输入管路配给到容器中，在该处所述含油燃料和溶剂立即剧烈混匀。为了进行混合，优选使用混合元件，所述混合元件根据转子-定子原理来工作并且具有高的剪切速率。在此同样可行的是，使用混合泵，所述混合泵的静止部件例如设置在容器的壁部上。

混匀优选在所谓的混合区中或在容器内部的混合位置处进行。混合区适宜地位于容器壁部附近，使得所述混匀在进入流，即含油燃料和溶剂流入之后立即进行，以构成过饱和溶液。

混合物流动穿过容器内部的适当的流动引导装置进入到容器的生长区中，在该处沥青质析出。在此已经存在于容器中的沥青质颗粒也作为生长核提供给所述沥青质。也如在混合元件和容器在结构上分开地设置的情况下那样，进行包含沥青质颗粒的流在容器的生长区和混合元件之间的循环。

整体上，包含沥青质颗粒的流在容器的生长区和混合元件之间的循环——与混合元件是否构成为独立的构件或者是否设置在容器内部无关地——实现：提供对于含油燃料的脱沥青所需要的大表面，以有针对性地沉积沥青质并且同时防止因污垢而结壳。

在容器的生长区内部生长的沥青质颗粒根据其颗粒大小经受分离。通过连接于容器的分级装置实现固体颗粒的有针对性的富集，在进行分离时所述固体颗粒的有针对性的富集提高了沉积率从而提高了清洁性能。

尤其有利的是，使用分级装置，所述分级装置包括多个分离级，以便因此实现最佳的分离性能。当前尤其应将术语分离级理解为如下结构部件，所述结构部件实现了根据所述沥青质颗粒的颗粒大小来有针对性地分离所述沥青质颗粒。

分别所使用的分离级优选构成为水力旋流器。水力旋流器是用于液态混合物的离心分离器。借助于水力旋流器能够对包含在悬浮液中的固体颗粒进行分离或者分级。从容器中导出的、富含大沥青质颗粒的第一子流引导穿过水力旋流器，并且在此将大沥青质颗粒从母液中分离。

使用水力旋流器在此是有利的，因为所述水力旋流器由不具有可运动部件的容器构成，并且由于第一子流的短的停留时间而具有小体积。本发明的一个替选的设计方案提出，替选于水力旋流器或者除了水力旋流器之外，使用倾析器和/或自清洁的缝隙式过滤器作为分离级。

优选地，用于分离的分级装置包括用于将大沥青质颗粒从第一子流中分离的第一分离级。为了将第一子流供给给第一分离级，容器适宜地经由第一导出管路与第一分离级的供给管路流体连接。容器的第一导出管路优选设置在所述容器的底部上，使得第一子流在容器的底部处被抽出并且供给给第一分离级。

在第一分离级内部的分离在考虑预先设定的分离粒度的条件下进行。平均直径比预先设定的分离粒度大的沥青质颗粒从该工艺中排放和导出。也就是说，在分离粒度为25μm时，平均直径大于25μm的颗粒被排放。

为了使贫乏大沥青质颗粒的第一回流导回，第一分离级有利地经由导回管路与容器的供给管路流体连接。换言之，通过将大沥青质颗粒分离形成包括如下沥青质颗粒的回流，所述沥青质颗粒的大小不超过所设定的分离粒度。该回流被导回到容器中，其中仍包含在回流中的沥青质颗粒在容器内部或在容器的生长区内部用作为生长核。

适宜地，在第一分离级下游流体连接处理设备。例如能够使用离心机作为处理设备，借助于所述处理设备将在第一分离级中被分离出来的大沥青质颗粒最终地分离出来，除掉附着的母液并且从分离过程中移除。大沥青质颗粒随后能够被供给给进一步的应用，例如用于在道路施工中的加工。

为了从第二子流中分离出小沥青质颗粒，分级装置优选包括第二分离级。为了将第二子流供给给第二分离级，所述容器有利地经由第二导出管路与第二分离级的供给管路流体连接。容器的第二导出管路适宜地设置在所述容器的顶部处，使得第二子流始于容器的顶部供给给第二分离级。

包含在经由容器的第二导出管路排放的第二子流中的沥青质颗粒在第二分离级内部从溶液分离出来。尚未充分生长至能被最终分离出来的小颗粒保持在所述工艺中。对此，尤其有利的是，第二分离级为了导回富含小沥青质颗粒的第二回流而经由导回管路与容器的供给管路连接。小沥青质颗粒因此被导回到容器中并且能够在该处继续生长。

适宜地，在第二分离级下游流体连接有处理设备。在从第二子流中分离小沥青质颗粒时产生清流，所述清流基本上没有沥青质颗粒。从第二分离级起，该清流作为出流被供给给处理设备。处理设备例如能够构成为溶剂处理装置，在所述溶剂处理装置中，溶剂，或关于沥青质的所谓的“抗溶剂”，即所使用的短链的烷烃，通过蒸发来回收。以这种方式再生的溶剂能够再次被供给给该工艺并且用于重新脱沥青。

在另一优选的设计方案中，容器构成用于根据沥青质颗粒的颗粒大小来对所述沥青质颗粒分级。优选地，颗粒对此包括分级区，在所述分级区内部，沥青质颗粒根据其颗粒大小来分离。分级区由此集成到容器中并且适宜地设置在容器的边缘区域中。在使用具有集成的分级区的容器时，尤其产生如下可行性：弃用第一分离级，因为大颗粒的分级式的导出已经通过容器的构型和容器内部的流动引导实现。

显然，同样可行的是，除了具有如上文所描述的内部的分级功能的容器外，附加地使用外部的分离级，所述外部的分离级实现了对沥青质颗粒的进一步分离。

整体上可行的是，在发电厂范围中大规模地使用这种设备，因为设施大小以及投资和运营成本相对于常规的用于脱沥青的设备明显降低。实现了脱沥青作为油预处理，所述脱沥青允许使用具有大于100ppm钒的重油(Heavy Fuel Oil)来通过E级燃气轮机产生能量。钒浓度明显高于10ppm的原油(Crude)也能够在E级燃气轮机中使用，所述原油迄今为止因大量的镁抑制剂和与此相关联的巨大服务耗费而处于强的经济压力下。

此外，也能够在非常有效的，但是也敏感的F和H级燃气轮机中使用轻的原油，例如具有1ppm钒的阿拉伯超轻质原油或者具有>10ppm的钒的阿拉伯轻质原油。这种使用迄今为止由于无法忽视的沥青质浓度而强烈受限，并且在钒浓度高于0.5ppm时甚至被完全排除。

根据本发明，本发明的第二目的通过一种用于从含油燃料中分离沥青质的方法来实现，其中含油燃料借助于混合元件与溶剂剧烈混合，其中在混合过程期间形成沥青质的过饱和溶液，其中通过在容器中从过饱和溶液中沉积沥青质来降低过饱和，其中在容器的生长区中存在的沥青质颗粒通过从过饱和溶液中沉积出来的沥青质生长，其中在生长区中生长的沥青质颗粒借助于分级装置根据所述沥青质颗粒的颗粒大小来分离，并且其中包含沥青质颗粒的流在容器的生长区和混合元件之间循环。

通过包含沥青质颗粒的流的循环，在将待清洁的含油燃料与溶剂混合时就已经提供沥青质颗粒，所述沥青质颗粒用作为生长核。在此，已经存在的沥青质颗粒进行生长，代替必须形成新的精细颗粒。这种精细颗粒形成仅在所述工艺开始时进行一次，也就是说，在设施开动时进行。所述精细颗粒随后还用作为存在于工艺中的生长核并且实现了通过从过饱和溶液中沉积沥青质颗粒来降低过饱和。

相应地，混合物的大部分，即包含沥青质颗粒的流的大部分，在回路中被引导。此外，有针对性地富集固体颗粒，即待分离的沥青质颗粒，被用于提高沉积率从而用于改进清洁性能。

在一个尤其有利的设计方案中，包含沥青质颗粒的流从容器流入到混合元件中。在此，提供对于沉积沥青质所需要的颗粒。适宜地，包含沥青质颗粒的流在混合元件中与含油燃料和溶剂混合。

在混合时产生过饱和溶液，沥青质从所述过饱和溶液中析出并且在起生长核作用的沥青质颗粒的表面上沉积。优选地，由包含沥青质颗粒的流、含油燃料和溶剂构成的混合物被供给给容器。在容器内部，沥青质颗粒继续生长。

在一个替选优选的设计方案中，含油燃料和溶剂在容器内部混合。混合元件在此适宜地设置在容器内部。含油燃料和溶剂直接被配给到容器中并且在进入位置处混合。进入位置由此优选构成为混合位置或混合区。混匀优选借助于根据转子-定子原理工作的混合元件以高的剪切速率来进行。

优选地，为了分离大沥青质颗粒将第一子流供给给分级装置的第一分离级。第一子流适宜地在容器的底部处从该容器抽出并且从该处起流入到第一分离级中。在第一分离级中，超过特定预设的分离粒度的大沥青质颗粒被分离出来从而从所述工艺中移除。

尤其有利的是，贫乏大沥青质颗粒的第一回流被供给给容器。所述回流包含沥青质颗粒，所述沥青质颗粒小于第一分离级的分离粒度。所述颗粒在容器内部重新用作为生长核并且改进容器内部的固体富集。

从第一子流中分离出来的大沥青质颗粒适宜地被供给给处理设备。处理设备例如能够构成为离心机，借助于所述处理设备将大颗粒分离出来。被分离出来的沥青质颗粒的可能的应用在于道路施工。

此外有利的是，为了分离小沥青质颗粒将第二子流供给给分级装置的第二分离级。第二子流适宜地在容器的顶部处从该容器抽出并且被供给给第二分离级。

在第二分离级内部，基本上分离小沥青质颗粒，其中产生富含小沥青质颗粒的第二回流。优选地，富含小沥青质颗粒的第二回流被供给给容器。因此，小颗粒在容器内部继续生长。

除掉小沥青质颗粒的出流，即清流优选被供给给处理设备。在此优选的是，出流被供给给溶剂回收装置，其中溶剂被蒸发和再生。最后，以这种途径再生的溶剂，例如戊烷馏分能够再次用于与含油燃料混合。

在本发明的另一有利的设计方案中，沥青质颗粒在容器的分级区内部根据所述沥青质颗粒的颗粒大小来分离。换言之，容器作用为分级器，在所述分级器中颗粒根据其颗粒大小被预分离。由此，其是容器内部的内部分级区，所述内部分级区适宜地设置在容器的呈静止区形式的边缘区域中。

关于所述设备的优选的设计方案所提及的优点在此按意义能够转用于所述相应的方法设计方案。

附图说明

在下文中根据附图详细阐述本发明的实施例。在此示出：

图1示出用于从含油燃料中分离沥青质的设备，所述设备具有与混合元件流体连接的容器，以及

图2示出用于从含油燃料中分离沥青质的另一设备，所述另一设备具有设置在容器内部的混合元件。

具体实施方式

图1示出用于从含油燃料3中分离沥青质的设备1。使用重油作为燃料3。重油3与作为溶剂5的戊烷共同地经由相应的输入管路7、9被供给给构成为混合泵的混合元件11。在混合元件11内部，重油3和溶剂5超快地混匀。

在快速混匀时，产生亚稳态的过饱和溶液，由此避免在重油3和戊烷5之间形成相界面从而防止沥青质颗粒在混合过程期间过早地析出。

所产生的混合物13被供给给流体连接于混合元件11的容器15，由此混合元件11经由导出管路17与容器15的供给管路19流体连接。在供给给容器15时，也就是说，在结束混合过程之后，就已经开始沥青质的析出工艺。从溶液中析出的沥青质在已经存在于所述工艺中的沥青质颗粒处沉积。

在容器15内部存在生长区23，在所述生长区中，沥青质颗粒生长。对于生长之后的分离在容器15内部所需要的固体富集，通过沥青质颗粒在容器15中的足够长的停留时间来保证。沥青质颗粒的停留时间越长，沉积率就越高，从而，由于改进颗粒分离，所使用的分离设备1的清洁性能也越高。

为了根据在生长区23中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，分级装置25流体连接于所述容器15。

分级装置25对此包括两个分离级27、29。第一分离级27与容器的耦联经由容器15的第一导出管路31与第一分离级27的供给管路33的连接来进行。经由管路31、33将第一子流35供给给第一分离级27。容器15的导出管路31连接到所述容器的底部37上。

在构成为水力旋流器的第一分离级27中，超过预先设定为25μm的分离粒度的大沥青质颗粒从所述工艺中移除。所述大沥青质颗粒经由抽出管路41被供给给处理设备43并且随后能够被供给给另一应用，例如在道路施工中应用。

通过分离大沥青质颗粒39产生如下溶液，所述溶液作为第一回流45再次被供给给容器15。第一回流45此时仅还包含如下沥青质颗粒，所述沥青质颗粒的平均直径小于25μm。为了导回所述回流45，即贫乏大沥青质颗粒的子流，导回管路47连接于第一分离级27，所述导回管路与容器15的供给管路49流体连接。此时仍包含在回流45中的沥青质颗粒在容器15内部或在容器15的生长区23内部用作为生长核。

分级装置25的第二分离级29用于从第二子流53中分离小沥青质颗粒51。为了将第二子流53供给给第二分离级29，容器15经由第二导出管路55与第二分离级29的供给管路57流体连接。容器的第二导出管路设置在所述容器的顶部59上。

第二子流53主要包括小沥青质颗粒51，所述小沥青质颗粒应当保持在所述工艺中，以便能够在该处继续生长。相应地，在同样构成为水力旋流器的第二分离级29中，将平均直径大于5μm的沥青质颗粒51与液体分离并且导回到容器15中。富含小沥青质颗粒51的第二回流61的导回经由第二分离级29的导回管路63与容器15的供给管路65的连接进行。

此外，在第二分离级29下游也流体连接有处理设备67。在分离沥青质颗粒51时所产生的出流71，即清流，经由连接于第二分离级29的导出管路69被供给给处理设备67。在处理设备67内部，能够回收溶剂5并且将其重新供给给混合元件11。

在容器15内部，在所述工艺期间存在平均直径处于5μm和25μm范围中的沥青质颗粒73，所述沥青质颗粒能够在回路75中引导。经由连接于容器15的导回管路77，将具有所述沥青质颗粒73的子流79供给给混合元件11。

对此，容器15的导回管路77与混合元件11的供给管路81连接。也就是说，除了用于重油3的输入管路7和用于戊烷5的输入管路9，混合元件11也连接有供给管路81，经由所述供给管路81保证用于沥青质沉积的生长核的供给或循环。

通过包含在循环的子流79中的沥青质颗粒73，在含油燃料3和溶剂5混合的时间点就已经提供用于沥青质的生长核。包含在过饱和溶液，即混合物13中的沥青质，仅在已经存在的沥青质颗粒73上沉积并且在该处生长。换言之，能够通过沥青质颗粒在混合元件11和容器15的生长区23之间循环来有针对性地控制析出，所述析出基本上在含油燃料3和溶剂5混匀之后立即出现。

在容器15内部，还能够构成分级区83，所述分级区替选于第一分离级27或者除了所述第一分离级27之外，将大沥青质颗粒分离。分级区83在容器15内部的位置当前通过箭头表明。

图2示出另一设备91，所述另一设备同样用于借助于溶剂93、当前为己烷从含油燃料3中分离沥青质。

设备91与根据图1的设备1的结构上的不同之处在于：所使用的混合元件95不像在设备1中的情况那样连接在容器97上游，而是替代于此设置在容器97内部。

在将混合元件95设置在容器97内部时，重油3和溶剂93或关于包含在含油燃料3中的沥青质的“抗溶剂”经由输入管路99、101直接配给到容器97中。在重油3和溶剂93进入时，在容器97内部在混合区105中立即借助于构成为内部的混合泵的混合元件95进行混匀，所述混合区在所述容器的壁部103上构成。通过混合元件95保证这两种组分3、93的必要的超快的混匀。

在混匀的过程中所产生的混合物109流动穿过容器95内部的适当的流动引导进入到容器95的生长区111中，在该处沥青质析出或已经析出的沥青质颗粒继续生长。在此，已经存在于容器95中的中等大小沥青质颗粒113也作为生长核被提供给所述沥青质。

由此，由于流动引导，包含沥青质颗粒113的子流115同样在混合元件95和生长区111之间循环。沥青质颗粒113作为生长核提供如下表面，所述表面有助于沥青质沉积并且同时防止因沉积所引起的对相应用于脱沥青的设备1的壁部、管道等的污染。

也像在图1中那样，容器97能够构成有分级区117，所述分级区的位置通过箭头表明，所述分级区替选于第一分离级27或除了第一分离级27之外用于对大沥青质颗粒分级。

关于设备91所包括的其它设备部件的功能，对根据图1的设备1的详细描述能够转用于根据图2的设备91。

Claims (32)

1.一种用于从含油燃料(3)中分离沥青质的设备(1，91)，所述设备包括：混合元件(11，95)，所述混合元件用于剧烈地将所述含油燃料(3)与溶剂(5，93)混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器(15，97)，所述容器用于通过从所述过饱和溶液中沉积所述沥青质来降低过饱和；在所述容器(15，97)的内部构成的生长区(23，111)，所述生长区用于通过从所述过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于所述容器(15，97)的分级装置(25)，所述分级装置用于根据在所述生长区(23，111)中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，其中所述容器(15，97)构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流(79，113)在所述混合元件(11，95)和所述容器(15，97)的所述生长区(23，111)之间循环。

2.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)与所述混合元件(11，95)流体连接以使包含所述沥青质颗粒的流(79，113)循环。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1，91)，其中所述混合元件(11，95)经由导出管路(17)与所述容器(15，97)的供给管路(19)流体连接。

4.根据权利要求1或2所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由导回管路(77)与所述混合元件(11，95)的供给管路(81)流体连接。

5.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述混合元件(11，95)设置在所述容器(15，97)内部。

6.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述分级装置(25)包括用于从第一子流(35)中分离大沥青质颗粒的第一分离级(27)。

7.根据权利要求6所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由第一导出管路(31)与所述第一分离级(27)的供给管路(33)流体连接以将所述第一子流(35)供给给所述第一分离级(27)。

8.根据权利要求7所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)的所述第一导出管路(31)设置在所述容器的底部(37)上。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的设备(1，91)，其中所述第一分离级(27)经由导回管路(47)与所述容器(15，97)的供给管路(49)流体连接以导回贫乏大沥青质颗粒的第一回流(45)。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的设备(1，91)，其中在所述第一分离级(27)下游流体连接有处理设备(43)。

11.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述分级装置(25)包括第二分离级(29)，所述第二分离级用于从第二子流(53)中分离小沥青质颗粒。

12.根据权利要求11所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由第二导出管路(55)与所述第二分离级(29)的供给管路(57)流体连接以将所述第二子流(53)供给给所述第二分离级(29)。

13.根据权利要求12所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)的所述第二导出管路(55)设置在所述容器的顶部(59)上。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备(1，91)，其中所述第二分离级(29)经由导回管路(63)与所述容器(15，97)的供给管路(65)连接以导回富含小沥青质颗粒的第二回流(61)。

15.根据权利要求11至13中任一项所述的设备(1，91)，其中在所述第二分离级(29)下游流体连接有处理设备(67)。

16.根据权利要求1或2所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)包括分级区(83，117)，所述分级区用于根据所述沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒。

17.一种用于从含油燃料(3)中分离沥青质的方法，其中所述含油燃料(3)借助于混合元件(11，95)与溶剂(5，93)剧烈混合，其中在所述混合过程期间形成沥青质的过饱和溶液，其中通过在容器(15，97)中从所述过饱和溶液中沉积所述沥青质来降低过饱和，其中通过从所述过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在于所述容器(15，97)的生长区(23，111)中的沥青质颗粒生长，其中根据在所述生长区(23，111)中生长的沥青质颗粒的颗粒大小借助于分级装置(25)来分离所述沥青质颗粒，并且其中包含沥青质颗粒的流(79，113)在所述容器(15，97)的所述生长区(23，111)和所述混合元件(11，95)之间循环。

18.根据权利要求17所述的方法，其中包含沥青质的所述流(79，113)从所述容器(15，97)流入到所述混合元件(11，95)中。

19.根据权利要求17所述的方法，其中包含沥青质颗粒的所述流(79，113)在所述混合元件(11，95)中与所述含油燃料(3)和所述溶剂(5，93)混合。

20.根据权利要求18所述的方法，其中包含沥青质颗粒的所述流(79，113)在所述混合元件(11，95)中与所述含油燃料(3)和所述溶剂(5，93)混合。

21.根据权利要求19所述的方法，其中将由包含沥青质颗粒的所述流(79，113)、所述含油燃料(3)和所述溶剂(5)构成的混合物供给给所述容器(15，97)。

22.根据权利要求20所述的方法，其中将由包含沥青质颗粒的所述流(79，113)、所述含油燃料(3)和所述溶剂(5)构成的混合物供给给所述容器(15，97)。

23.根据权利要求17所述的方法，其中所述含油燃料(3)和所述溶剂(5，93)在所述容器(15，97)内部混合。

24.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将第一子流(35)供给给所述分级装置(25)的第一分离级(27)以分离大沥青质颗粒。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述第一子流(35)在所述容器(15，97)的底部(37)处从所述容器中抽出。

26.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将贫乏大沥青质颗粒的第一回流(45)供给给所述容器(15，97)。

27.根据权利要求24所述的方法，其中将从所述第一子流(35)中分离出的大沥青质颗粒供给给处理设备(43)。

28.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将第二子流(53)供给给所述分级装置(25)的第二分离级(29)以分离小沥青质颗粒。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二子流(53)在所述容器(15，97)的顶部(59)处从所述容器中抽出。

30.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将富含小沥青质颗粒的第二回流(61)供给给所述容器(15，97)。

31.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将除掉小沥青质颗粒的出流(71)供给给处理设备(67)。

32.根据权利要求17至23中任一项所述的方法，其中根据所述容器(15，97)的分级区(83，117)内部的所述沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒。

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