CN108753353A - 一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油的处理工艺及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，包括预处理、液固分离处理、再加热处理、减压蒸馏处理等流程。本发明将经济附加值低的催化油浆过滤得到经济价值高的特种炭黑原料油，解决了做特种炭黑原料油所含固体灰分过高的难题，为进一步深加工挖掘催化油浆的其他价值高的应用打下基础，具有工艺操作简便、节能减排效果好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及石油炼化重油催化油浆过滤及油浆精炼技术领域，具体地，涉及一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油的处理工艺及其系统。
背景技术
作为一种重要的化工工业原材料，特种炭黑指能赋予制品特殊性要求，常用于塑料、涂料、油墨、军工、电子、通讯、家用电器、电缆、光缆、高能电池、静电复印、感光材料、印染、造纸及冶金等多个领域。全球范围内，特种炭黑约占炭黑总需求量的10％，其中油墨和涂料用占4.7％，塑料用占4.5％，其余的1％用于干电池、电子元件、皮革、化学纤维和造纸等工业应用方面。目前，世界特种炭黑年产量约110万吨，而我国特种炭黑则因为生产技术和原料限制影响了产品质量，发展远远落后于国外炭黑企业，而随着我国经济的蓬勃告诉发展，对特种炭黑的需求不断增长，特种炭黑的价格每吨已上涨至几万元远高于普通炭黑的价格，特种炭黑的利润不菲，市场前景广阔。
近年来，随着对工艺和催化剂研究的长足进展，催化裂化FCC已经成为当今世界最主要的重油轻质化炼油工艺之一。为了应对市场竞争扩大企业自身发展利益，炼油企业一般采取提高炼油原料油中常压渣油和减压渣油的掺炼比的方式，以追求更大的轻质燃料油收率。然而，加重的原料也同时给催化裂化装置带来了很多不利影响，例如催化剂结焦以及结垢及失去热平衡，最终导致装置不能正常运行。
为解决上述工艺矛盾，一般炼油厂有两种可行的办法。第一种是将油浆以0.3-0.7的比例部分回炼；另一种被炼厂广泛采取的办法即是外甩油浆，而外甩出的油浆可占炼油原料油的10％以上。对于外甩出的油浆的处理，很多炼厂选择直接作为燃料烧掉，这样处理造成了大量能源的浪费，而且还容易使炉嘴产生磨蚀和结焦。对于催化油浆，国内炼油石化行业一直未找到稳定高效的办法解决催化油浆高固体灰分的难题。
由于FCC油浆中重质芳烃含量可达到40％以上且杂质少,是制备炭黑的优质原料。除去FCC油浆携带的以催化剂颗粒为主的固体杂质之后，得到的澄清油则是制备特种炭黑的优质原料。在国外多数炭黑生产企业采用FCC轻循环油、澄清油直接作为制备炭黑的原料,产品收率高且颗粒细、强度好、品质优秀。而国内炭黑企业一直以来主要使用的炭黑原料油为煤焦油和乙烯焦油，生产出的特种炭黑品质较差。
因此,有效利用FCC油浆开发高附加值的产品具有重大意义。若能开发新工艺方法，有效地除去大部分催化油浆携带的高浓度固体灰分，利用过滤后的催化油浆澄清油作为特种炭黑的原料,将大大加快我国特种炭黑行业的进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺及其系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，包括以下步骤：
S1.预处理：对原始催化油浆进行加热，达到一定温度要求，并除去其所携带的水分。
S2.液固分离处理：对预处理后的催化油浆进行液固分离，原始催化油浆富含的催化剂及其他金属固体被脱除，得到固体灰分满足特种炭黑原料油要求的澄清油。
S3.再加热处理：对澄清油进一步加热，提升其温度。
S4.减压蒸馏处理：对澄清油提升温度后再进行减压蒸馏，开始油浆精制过程，在减压蒸馏过程中，在高温且小于常压的反应条件下，澄清油所含组分由于其分子重量及不同的沸点，分离为以饱和烃为主的上段油、以多环芳烃和少量稠环芳烃为主的中段油、以胶质和沥青质为主的下段油。
S5.将分离出的上段油、中段油、下段油通过不同的通道排出，其中中段油为特种炭黑原料油，通过通道进入特种炭黑生产线。中段油为富芳烃油，灰分极低、芳烃含量高，所含固体灰分、密度、碳氢比等各项参数均满足特种炭黑原料油的要求，是品质很好的特种炭黑原料油，可利用其开发经济附属价值高的特种炭黑。
由于上段油为富饱和烃油，温度热量高、流动性好，为提高热量利用率，实现节能减排，进一步的，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源，通过管道引回，用于再加热处理过程，通过换热装置与澄清油进行换热，温度较低的澄清油吸热后温度升高，上段油后温度降低。进一步的，与澄清油换热后的上段油，由于还具有剩余热量，还可通过管道引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热，以充分利用热量。
进一步的，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热，温度低的原始催化油浆吸热后温度升高被预热，高温上段油放热降温后冷却回收。
进一步的，所述S2步骤中，经预处理达到过滤要求温度后的催化油浆的液固分离处理，通过液固分离器进行液固分离，绝大部分原始油浆携带的催化剂颗粒及金属杂质在液固分离器处被过滤除去，分离出的催化剂颗粒及金属杂质，随着每次过滤后对液固分离器的过滤器的清洗，被清洗油带出过滤器。对于不同液固分离技术，过滤器的清洗程序也不同。这里，液固分离器运行结束后，停机进行清洗时，使用减压蒸馏的上段油作为清洗油，对液固分离器进行冲洗以除去积累在液固分离器滤芯上的固体颗粒，冲洗后的冲洗废油进入清洗废油储罐回收，实现物尽其用。
进一步的，所述S1步骤中，预处理对原始油浆的预热至温度为150-280℃；所述S2步骤中，液固分离器开机运行时间是20-40分钟，以半小时为佳，停机对其进行在线清洗，清洗的时间为3-10分钟，以五分钟为佳，经液固分离器处理后的油浆澄清油固体灰分可降低到50ppm以下；所述S3步骤中，油浆在再加热过程中加热至温度为300-350℃。
为更好的实现发明目的，提供一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，包括用于储备待处理原始催化油浆的油浆储罐，对原始催化油浆做预热处理、以达到液固分离过程温度要求的预处理器，对原始催化油浆所携带的催化剂颗粒及金属杂质进行过滤分离的液固分离器，对澄清油进行加热的加热炉，将加热后的高温澄清油减压蒸馏为上段油、中段油、下段油分离排出的减压塔；所述油浆储罐通过油浆泵与所述预处理器管道连接，所述预处理器、液固分离器、加热炉、减压塔依次管道连接；所述减压塔分别设有上段油出口，通往特种炭黑生产线的中段油油出口，通往渣油储罐的下段油出口。
由于加热炉在一定时段内可处理的澄清油的流量限制，为控制流入加热炉的澄清油流量，优选的，所述液固分离器与加热炉之间设有澄清油储罐，所述澄清油储罐分别与液固分离器、加热炉管道连接。
为充分利用上段油的多余热量，优选的，所述澄清油储罐与加热炉之间设有澄清油换热器，所述澄清油换热器分别设有澄清油通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与澄清油储罐、加热炉管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔的上段油出口管道连接。
优选的，所述油浆泵与预处理器之间设有催化油浆换热器，所述催化油浆换热器分别设有催化油浆通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与油浆泵、预处理器管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔的上段油出口或所述澄清油换热器的上段油回流通道另一端管道连接。最终，经过放热降温后的上段油，通过管道与轻油储罐连接，实现对上段油的回收再利用。
优选的，所述液固分离器为基于LaBaer油浆分离系统的液固分离器。系统的液固分离器相比传统的机械过滤系统而言，滤芯不易堵塞、清洗方便、操作简单，对颗粒细小的固体颗粒有着独有的去除作用，在高压静电场的作用下，绝大部分原始油浆携带的催化剂颗粒及金属杂质在液固分离器处被过滤除去，过滤后的催化油浆澄清油固体灰分含量满足生产特种炭黑的要求。在LaBaer油浆分离系统内高压静电场的作用下，原始油浆所携带的大量催化剂和金属颗粒被过滤脱除。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺及其系统，通过对催化油浆的深加工实现了对其原有经济价值的提高，将经济附加值低的催化油浆过滤得到经济价值高的特种炭黑原料油；过滤后的催化油浆固体灰分含量满足特种炭黑的制作要求，使原本难处理经济价值低的催化油浆有能力再生为用于开发经济附加值高的高端特种炭黑原料油；实现对催化油浆中催化剂及其他金属颗粒高效过滤净化处理，有效过滤催化油浆以解决做特种炭黑原料油所含固体灰分过高的难题，大大减小了因催化油浆固体灰分含量过高所导致的油浆过滤设备及管线易损坏的问题；为进一步深加工挖掘催化油浆的其他价值高的应用打下基础，工艺操作简便，并通过多级换热节约利用了热能多级换热，为石油炼化企业的外甩催化油浆提供了新出路，也直接提高了炼油企业的经济收益、降低了设备运行维护成本，有利于为炼油企业及特种炭黑生产企业降低生产成本，创造经济效益，为我国特种炭黑行业的进一步发展提供了工艺基础。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程示意图；
其中：1.油浆储罐，2.油浆泵，3.催化油浆换热器，4.预处理器，5.液固分离器，6.澄清油储罐，7.澄清油换热器，8.加热炉，9.减压塔，10.轻油储罐，11.渣油储罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1所示，一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，包括以下步骤：
S1.预处理：对原始催化油浆进行加热，达到一定温度要求，并除去其所携带的水分。
S2.液固分离处理：对预处理后的催化油浆进行液固分离，通过过滤除掉绝大部分携带的催化剂颗粒及金属杂质，得到澄清油，以达到特种炭黑原料油的要求。这里，主要是通过液固分离器进行液固分离，分离出的催化剂颗粒及金属杂质，随着每次过滤后对液固分离器的过滤器的清洗，伴随清洗油被带出过滤器。对于不同液固分离技术，过滤器的清洗程序也不同，不是本发明工艺的保护重点，在此不作赘述。
S3.再加热处理：对澄清油进一步加热，提升其温度。
S4.减压蒸馏处理：对澄清油提升温度后再进行减压蒸馏，开始油浆精制过程，在减压蒸馏过程中，在高温且小于常压的反应条件下，澄清油所含组分由于其分子重量及不同的沸点，分离为以饱和烃为主的上段油、以多环芳烃和少量稠环芳烃为主的中段油、以胶质和沥青质为主的下段油。
S5.将分离出的上段油、中段油、下段油通过不同的通道排出，其中中段油为特种炭黑原料油，通过通道进入特种炭黑生产线。中段油为富芳烃油，灰分极低、芳烃含量高，所含固体灰分、密度、碳氢比等各项参数均满足特种炭黑原料油的要求，是品质很好的特种炭黑原料油，可利用其开发经济附属价值高的特种炭黑。
由于上段油为富饱和烃油，温度热量高、流动性好，为提高热量利用率，实现节能减排，进一步的，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源，通过管道引回，用于再加热处理过程，通过换热装置与澄清油进行换热，温度较低的澄清油吸热后温度升高，上段油后温度降低。进一步的，与澄清油换热后的上段油，由于还具有剩余热量，还可通过管道引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热，以充分利用热量。
进一步的，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热，温度低的原始催化油浆吸热后温度升高被预热，高温上段油放热降温后冷却回收。
进一步的，所述S2步骤中，经预处理达到过滤要求温度后的催化油浆的液固分离处理，通过液固分离器进行液固分离，绝大部分原始油浆携带的催化剂颗粒及金属杂质在液固分离器处被过滤除去，分离出的催化剂颗粒及金属杂质，随着每次过滤后对液固分离器的过滤器的清洗，被清洗油带出过滤器。对于不同液固分离技术，过滤器的清洗程序也不同。这里，液固分离器运行结束后，停机进行清洗时，使用减压蒸馏的上段油作为清洗油，对液固分离器进行冲洗以除去积累在液固分离器滤芯上的固体颗粒，冲洗后的冲洗废油进入清洗废油储罐回收。
进一步的，所述S1步骤中，预处理对原始油浆的预热至温度为150-280℃；所述S2步骤中，液固分离器开机运行时间为20-40分钟，以半小时为佳，停机时对其进行在线清洗，清洗时间为3-10分钟，以5分钟为佳，经液固分离器处理的油浆澄清油固体灰分可降低至50ppm以下；所述S3步骤中，油浆在再加热过程中加热至温度为300-350℃。
为更好的实现发明目的，提供一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，包括用于储备待处理原始催化油浆的油浆储罐1，对原始催化油浆做预热处理、以达到液固分离过程温度要求的预处理器4，对原始催化油浆所携带的催化剂颗粒及金属杂质进行过滤分离的液固分离器5，对澄清油进行加热的加热炉8，将加热后的高温澄清油减压蒸馏为上段油、中段油、下段油分离排出的减压塔9；所述油浆储罐1通过油浆泵2与所述预处理器4管道连接，所述预处理器4、液固分离器5、加热炉8、减压塔9依次管道连接；所述减压塔9分别设有上段油出口，通往特种炭黑生产线的中段油油出口，通往渣油储罐11的下段油出口。上段油、中段油、下段油分别从减压塔9的不同位置排出，这里，减压塔9顶端排出的是以饱和烃为主的上段油-富饱和烃油，其可作为换热热源与澄清油进行换热，也可与原始油浆进行换热，以达到对热能的充分利用；减压塔9中段馏出的以芳烃为主要成分的中段油-富芳烃油是本发明工艺的主要产品，作为特种炭黑原料被输送往特种炭黑生产线；减压塔9底部流出的渣油粘度高流动性差，组分以胶质沥青质等大分子稠环芳烃为主，被输送往渣油储罐11。
由于加热炉8在一定时段内可处理的澄清油的流量限制，为控制流入加热炉8的澄清油流量，所述液固分离器5与加热炉8之间设有澄清油储罐6，所述澄清油储罐6分别与液固分离器5、加热炉8管道连接。
为充分利用上段油的多余热量，所述澄清油储罐6与加热炉8之间设有澄清油换热器7，所述澄清油换热器7分别设有澄清油通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与澄清油储罐6、加热炉8管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔9的上段油出口管道连接。
所述油浆泵2与预处理器4之间设有催化油浆换热器3，所述催化油浆换热器3分别设有催化油浆通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与油浆泵2、预处理器4管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔9的上段油出口或所述澄清油换热器7的上段油回流通道另一端管道连接。最终，经过放热降温后的上段油，通过管道与轻油储罐10连接，实现对上段油的回收再利用。
这里，采用美国LaBaer公司设计制造的LaBaer油浆分离系统，采用美国LaBaer公司设计制造的油浆分离系统，相比传统的机械过滤系统而言，滤芯不易堵塞、清洗方便、操作简单，对颗粒细小的固体颗粒有着独有的去除作用。在LaBaer油浆分离系统内高压静电场的作用下，绝大部分原始油浆携带的催化剂颗粒及金属杂质在液固分离器5处被过滤除去，过滤后的催化油浆澄清油固体灰分含量满足生产特种炭黑的要求。当然，使用其它静电过滤器、电磁过滤器、机械过滤器、离心分离器或者利用助剂沉降的过滤器来代替LaBaer油浆分离系统的工艺也应落入本发明的保护范围内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预处理：对原始催化油浆进行加热，达到一定温度要求，并除去其所携带的水分；
S2.液固分离处理：对预处理后的催化油浆进行液固分离，原始催化油浆富含的催化剂及其他金属固体被脱除，得到固体灰分满足特种炭黑原料油要求的澄清油；
S3.再加热处理：对澄清油进一步加热，提升其温度；
S4.减压蒸馏处理：对澄清油提升温度后再进行减压蒸馏，开始油浆精制过程，在减压蒸馏过程中，在高温且小于常压的反应条件下，澄清油所含组分由于其分子重量及不同的沸点，分离为以饱和烃为主的上段油、以多环芳烃和少量稠环芳烃为主的中段油、以胶质和沥青质为主的下段油；
S5.将分离出的上段油、中段油、下段油通过不同的通道排出，其中中段油为特种炭黑原料油，通过通道进入特种炭黑生产线。
2.根据权利要求1所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源，通过管道引回，用于再加热处理过程，通过换热装置与澄清油进行换热，温度较低的澄清油吸热后温度升高，上段油后温度降低。
3.根据权利要求2所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，与澄清油换热后的上段油，通过管道引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热。
4.根据权利要求2所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S5步骤中，减压蒸馏产生的高温上段油作为换热热源引回，用于预处理过程，通过换热装置与原始催化油浆进行换热，温度低的原始催化油浆吸热后温度升高被预热，高温上段油放热降温后冷却回收。
5.根据权利要求1所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S1步骤中，预处理对原始油浆的预热至温度为150-280℃。
6.根据权利要求1所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S2步骤中，液固分离器开机运行时间是20-40分钟，之后停机对其进行清洗，清洗的时间为3-10分钟。
7.根据权利要求1所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S3步骤中，油浆在再加热过程中加热至温度为300-350℃。
8.根据上述任一权利要求所述的利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理工艺，其特征在于，所述S2步骤中的液固分离处理通过液固分离器进行液固分离，分离出的催化剂颗粒及金属杂质，随着每次过滤后对液固分离器的过滤器的清洗，被清洗油带出过滤器；液固分离器运行结束后，停机进行清洗时，使用减压蒸馏的上段油作为清洗油。
9.根据上述任一权利要求所述的一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，其特征在于，包括用于储备待处理原始催化油浆的油浆储罐，对原始催化油浆做预热处理、以达到液固分离过程温度要求的预处理器，对原始催化油浆所携带的催化剂颗粒及金属杂质进行过滤分离的液固分离器，对澄清油进行加热的加热炉，将加热后的高温澄清油减压蒸馏为上段油、中段油、下段油分离排出的减压塔；所述油浆储罐通过油浆泵与所述预处理器管道连接，所述预处理器、液固分离器、加热炉、减压塔依次管道连接；所述减压塔分别设有上段油出口，通往特种炭黑生产线的中段油油出口，通往渣油储罐的下段油出口。
10.根据权利要求9所述的一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，其特征在于，所述液固分离器与加热炉之间设有澄清油储罐，所述澄清油储罐分别与液固分离器、加热炉管道连接。
11.根据权利要求10所述的一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，其特征在于，所述澄清油储罐与加热炉之间设有澄清油换热器，所述澄清油换热器分别设有澄清油通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与澄清油储罐、加热炉管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔的上段油出口管道连接。
12.根据权利要求11所述的一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，其特征在于，所述油浆泵与预处理器之间设有催化油浆换热器，所述催化油浆换热器分别设有催化油浆通道、上段油回流通道，所述催化油浆通道分别与油浆泵、预处理器管道连接，所述上段油回流通道一端与所述减压塔的上段油出口或所述澄清油换热器的上段油回流通道另一端管道连接。最终，经过放热降温后的上段油，通过管道与轻油储罐连接，实现对上段油的回收再利用。
13.根据权利要求12所述的一种利用催化油浆过滤生产特种炭黑原料油处理系统，其特征在于，所述液固分离器为基于LaBaer 油浆分离系统的液固分离器。
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