CN108018072A - 一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置，包括真空反应釜、分离釜以及用于对真空反应釜和分离釜冷却的循环冷却装置，真空反应釜内设置有谐振腔，待炼制油流经谐振腔，在微波和超声波结合作用下催化裂化，分离釜内设置有均质反应腔，经催化裂化的油在添加合适的改质添加剂后流入均质反应腔发生均质反应，而后经延时存油弯管流入分离釜，同样在微波和超声波的共同作用下发生除杂、脱硫、脱氮、悬浮液絮凝分离以及萃取等反应，接着流入分馏塔精馏，最后再系统脱硫精制得到符合要求的成品油。整个过程实现了在低温、常减压下不加氢提炼，提炼效率高，提炼油品好，提炼成本低，降低了环境污染，推动了产业发展和升级。

Description

一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置

技术领域

本发明涉及物理、化学反应工程设备领域，尤其涉及一种微波耦合超声波对包括石油原油、重油、废矿物油、生物质油等在低温、常减压条件下减粘催化裂化而提炼汽油、柴油或基础油；同时对油品脱硫、脱氮、絮凝、萃取以及络合的工业装置。

背景技术

随着对石油开采程度的加深，石油变稠变重已经成为不可逆转的趋势，随着我国工业步伐飞速发展，从国际石油市场进口的原油比例超过87％，而这些进口原油大多是稠油和超稠油，加之国内产业的巨量废矿物油，用一般炼制技术生产的油品基本达不到国家标准。多年来，国企炼油厂基本沿用传统加氢工艺，产品虽然能达到国家标准，但对加氢而言，由于存在位阻效应，苯并噻吩、二苯并噻吩、特别是噻吩硫及烷基取代物难以接近催化剂活性中心，噻吩硫难以实现完全清除，如果继续增加氢压，会降低燃油中烯烃和芳烃的含量，从而引起汽油辛烷值的降低、柴油润滑性下降、氢耗增加、催化剂用量增加、反应釜体积增大、设备投资以及操作费用急剧增加等弊端。动力学研究表明，通过加氢技术把茶油中硫的质量分数从500x10^-6降至15x10^-6，反应釜的体积和催化剂的用量至少增加2倍，并且安全风险大，环境污染严重。

对于民企炼油厂而言，技术、设备、氢源、资金等的局限以及抗风险能力低等问题，不能拥有先进的加氢工艺设备，还采用早期土炼制方法，即对废矿物油简单蒸馏未经分馏的混合油用酸碱精制方法处理后直接进入市场，其恶劣后果是：产业的“三废”无后续处理，严重破坏生态环境。

微波是新近发展起来的一种先进的前沿技术，具有加热快、无温度梯度以及物体内外同时受热等诸多优点，适合热不稳定成分的提取，可满足水提、醇提和挥发油的萃取、絮凝、络合分离等工艺要求。但是由于微波辐射渗透深度不足，影响了装置的容积以及微波辐射的均匀性，这也是制约微波技术能否工业化大规模运用的关键因素。有的企业为了解决微波辐射深度问题及生产需要，采用上千瓦级大功率磁控管，并且增加搅拌装置，单一萃取工艺可能达到要求，但对悬烛液分离还需添加沉降装置，因此，现有技术结构限制了微波技术在工业装置上的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置，能够在低温、常减压条件下实现对原油、重油、废矿物油、生物质油等的不加氢提炼，同时对油品脱硫、脱氮、絮凝、萃取以及络合等以便获得合格石油产品，从而推动产业发展和升级。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置，包括真空反应釜、分离釜以及用于对真空反应釜和分离釜冷却的循环冷却装置；

所述真空反应釜内设置有U型管状的谐振腔，所述谐振腔外壁交错均匀分布有微波发生器和超声波发生器，谐振腔顶端设置有空气排空止回阀，真空反应釜上设置有检修孔、温度传感器、压力传感器、与谐振腔进料端连通的反应釜进料口以及与谐振腔出料端连通的反应釜出料口；

所述分离釜内设置有均质反应腔，所述均质反应腔底部设置有与均质反应腔连通的延伸存油弯管，分离釜上设置有超声波液位计、温度传感器、检修孔、与均匀反应腔连通的分离釜进料口以及与分离釜内部连通的分离釜出料口，所述分离釜进料口与反应釜出料口连通，还包括超声波换能器和向四周均匀散开的多根微波波导管，所述超声波换能器延伸入均质反应腔内，所述微波波导管一端通过均质反应腔外壁支撑，另一端延伸出分离釜外且设置有微波发生器，微波波导管上处于分离釜内的部分开设有馈口，微波波导管之间均匀交错分布有多个超声波振动子和超声波浸入式变幅杆。

进一步，所述均质反应腔底部设置有料液排空阀。

进一步，所述分离釜底部设置有排渣口。

进一步，所述微波波导管位于分离釜外的一端底部设置有防漏液导流管，所述防漏液导流管一端与微波波导管连通，另一端与分离釜连通，防漏液导流管与微波波导管的连接处设置有防漏液传感器。

进一步，所述微波波导管分层布置，每层周向均匀分布多根微波波导管，层与层之间的距离为1-2倍微波波长。

进一步，所述微波波导管截面为矩形、圆形、椭圆形或正多边形。

进一步，所述分离釜外部设置有屏蔽罩。

本发明的有益效果：本发明的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，包括真空反应釜、分离釜以及用于对真空反应釜和分离釜冷却的循环冷却装置，真空反应釜内设置有谐振腔，待炼制油流经谐振腔，在微波和超声波结合作用下催化裂化，分离釜内设置有均质反应腔，经催化裂化的油在添加合适的改质添加剂后流入均质反应腔发生均质反应，而后经延时存油弯管流入分离釜，同样在微波和超声波的共同作用下发生除杂、脱硫、脱氮、悬浮液絮凝分离以及萃取等反应，接着流入分馏塔精馏，最后再系统脱硫精制得到符合要求的成品油。整个过程实现了在低温、常减压下不加氢提炼，提炼效率高，提炼油品好，提炼成本低，降低了环境污染，推动了产业发展和升级。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为真空反应釜的结构示意图；

图3为分离釜的结构示意图；

图4为谐振腔的结构示意图；

图5为防漏液导流管与微波导波管的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明，如图1-5所示：本发明提供了一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置，包括真空反应釜1、分离釜2以及用于对真空反应釜和分离釜冷却的循环冷却装置3，真空反应釜是指反应釜釜体为夹层结构，包括内釜体和外釜体，内、外釜体之间形成真空腔，以便隔绝超声波，保护操作人员的健康以及避免超声波污染，反应釜釜体一体成型或由多层釜体拼接而成，反应釜釜体由304不锈钢制成，真空反应釜内设置有U型管状的谐振腔4，谐振腔外壁沿油液流动方向呈螺旋状、等间距、交错设置有多个微波发生器5和超声波发生器6，谐振腔顶端设置有空气排空止回阀7，真空反应釜顶部设置有温度传感器9、压力传感器10、真空公母法兰检修孔8、与谐振腔进料端连通的反应釜进料口11以及与谐振腔出料端连通的反应釜出料口12；所述分离釜内设置有均质反应腔13以及与均质反应腔底部连通的延伸存油弯管14，均质反应腔顶部与分离釜封头开口处固定连接，均质反应腔底部设置有料液排空阀23，谐振腔和均质反应腔均由316不锈钢或含钛不锈钢无缝钢管制作，分离釜顶部设置有超声波液位计15、温度传感器、公母法兰检修孔、与均匀反应腔连通的分离釜进料口16以及与分离釜内部连通的分离釜出料口17，所述分离釜进料口与反应釜出料口连通，分离釜底部设置有排渣口24，分离釜由304不锈钢制成，还包括超声波换能器18和向四周均匀散开的多根微波波导管19，所述超声波换能器延伸入均质反应腔内，所述微波波导管分层布置，每层周向均匀分布多根微波波导管，层与层之间的距离为1-2倍微波波长，微波波导管一端通过均质反应腔外壁支撑，另一端延伸出分离釜外且设置有微波发生器，微波波导管上处于分离釜内的部分开设有馈口20，微波波导管将微波能量密封起来，微波波导管截面为矩形、圆形、椭圆形或正多边形，优选为矩形，传输到纵深，通过馈口对物料辐射，辐射源通过均质反应腔和分离釜釜壁反复反射形成电磁场，使微波更加均匀被极性物料吸收并转化为热能，微波波导管之间分层、交错分布有多个超声波振动子21和超声波浸入式变幅杆22；超声波浸入式变幅杆成周向均匀散射状布置，为屏蔽超声波振动子产生的超声波，在分离釜外部设置有屏蔽罩27，微波波导管位于分离釜外的一端底部设置有防漏液导流管25，所述防漏液导流管一端与微波波导管连通，另一端与分离釜连通，防漏液导流管与微波波导管的连接处设置有防漏液传感器26。

具体使用该炼油装置时，通过泵油系统使待炼制油从反应釜进料口进入谐振腔，谐振腔内的空气被油液从空气排空止回阀处挤出，谐振腔外壁的超声波发生器以及微波发生器分别产生超声波和微波，在超声波和微波的结合作用下，待炼制油进行催化裂化，利用反应与分离过程的耦合以破坏与脱硫有关的物理与化学平衡，提高物理分离的效率和化学反应的速率，利用反应与分离技术的组合，以实现有机硫的先富集再集中脱去，通过真空反应釜上的温度传感器以及压力传感器检测温度和压力，油液在规定的温度和压力下催化裂化30分钟左右，而后添加合适的强质添加剂，再经过泵油系统将油液输送至分离釜进料口，流入均质反应腔，经均质反应后的油液通过延时存油弯管流入分离釜，通过超声波液位计检测油液的液位，待达到对应的微波波导管层或对应的超声波振动子层时，分别启动对应的微波发生器以及超声波振动子，油液在分离釜内发生除杂、脱硫、脱氮、悬浮液絮凝分离以及萃取等反应，可以大大减少蒸馏带来的结焦、催化剂中毒、减少停车检修或减少催化剂更换再生，节约精制成本等，接着流入分馏塔精馏，经精馏分馏后各组分油品无色无味，最后再系统脱硫精制得到符合要求的成品油。整个过程实现了在低温、常减压下不加氢提炼，提炼效率高，提炼油品好，提炼成本低，降低了环境污染，推动了产业发展和升级。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：包括真空反应釜(1)、分离釜(2)以及用于对真空反应釜和分离釜冷却的循环冷却装置(3)；

所述真空反应釜内设置有U型管状的谐振腔(4)，所述谐振腔外壁交错均匀分布有微波发生器(5)和超声波发生器(6)，谐振腔顶端设置有空气排空止回阀(7)，真空反应釜上设置有检修孔(8)、温度传感器(9)、压力传感器(10)、与谐振腔进料端连通的反应釜进料口(11)以及与谐振腔出料端连通的反应釜出料口(12)；

所述分离釜内设置有均质反应腔(13)，所述均质反应腔底部设置有与均质反应腔连通的延伸存油弯管(14)，分离釜上设置有超声波液位计(15)、温度传感器、检修孔、与均匀反应腔连通的分离釜进料口(16)以及与分离釜内部连通的分离釜出料口(17)，所述分离釜进料口与反应釜出料口连通，还包括超声波换能器(18)和向四周均匀散开的多根微波波导管(19)，所述超声波换能器延伸入均质反应腔内，所述微波波导管一端通过均质反应腔外壁支撑，另一端延伸出分离釜外且设置有微波发生器，微波波导管上处于分离釜内的部分开设有馈口(20)，微波波导管之间均匀交错分布有多个超声波振动子(21)和超声波浸入式变幅杆(22)。

2.根据权利要求1所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述均质反应腔底部设置有料液排空阀(23)。

3.根据权利要求2所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述分离釜底部设置有排渣口(24)。

4.根据权利要求3所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述微波波导管位于分离釜外的一端底部设置有防漏液导流管(25)，所述防漏液导流管一端与微波波导管连通，另一端与分离釜连通，防漏液导流管与微波波导管的连接处设置有防漏液传感器(26)。

5.根据权利要求1所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述微波波导管分层布置，每层周向均匀分布多根微波波导管，层与层之间的距离为1-2倍微波波长。

6.根据权利要求5所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述微波波导管截面为矩形、圆形、椭圆形或正多边形。

7.根据权利要求1所述的微波耦合超声波催化裂化炼油装置，其特征在于：所述分离釜外部设置有屏蔽罩(27)。