CN109011820A - 非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置，涉及催化裂化油浆固液分离技术领域，包括膜分离器主体；所述膜分离器主体内设置有容腔，且所述容腔的横截面为圆形；且所述膜分离器主体上设置有至少一个用于使物料进入到容腔的入口；在容腔内设置有至少一个用于使物料沿容腔内壁顺时针或者逆时针流动的导流管，且所述导流管与所述入口连通。本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置的非对称膜分离器的容腔内设置有用于使油浆沿容腔内壁顺时针或者逆时针旋转，从而使油浆形成绕管旋流，绕管旋流使分离膜管的通量相对较大，减少分离膜的堵塞，同时可以回避传统错流大循环量的问题。

Description

非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置

技术领域

本发明涉及催化裂化油浆固液分离技术领域，尤其是涉及一种非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置。

背景技术

我国大部分催化裂化装置属于重油催化裂化。近年来催化裂化工艺虽然面临加氢裂化的竞争，但仍是目前重油轻质化的主要手段，是炼厂获取经济效益的重要途径。由于原料的重质化和炼厂掺渣比例的增大，催化裂化装置的加工难度不断增大，同时产生大量的催化油浆。油浆的通常处理方法是加入提升管反应器进行回炼。油浆中含有大量稠环芳烃，裂化稳定性比新鲜原料低得多，导致装置生焦量大，因此，炼厂一般采取减少油浆回炼，外甩部分油浆的措施。

据统计，我国催化油浆产量一般占催化裂化处理量的5％-10％，目前外甩油浆总量不低于1000万t/a。目前，催化油浆主要作为燃料油出厂，这种方案虽然可以有效解决油浆的出路问题，但它对油浆这一宝贵资源的利用率低，不是油浆利用的最佳方案。在当前炼油的利润越来越薄的情况下，探索其高附加值利用，对提高催化装置的经济性具有重要意义。

催化油浆中含有大量催化剂粉末，这些固体颗粒物会对油浆深加工产品和下游设备造成严重的影响，不利于油浆的综合利用。因此，使用前脱除固体催化剂粉末是催化油浆利用的必要性工作。

根据催化裂化装置工艺的不同，油浆中FCC催化剂粉末的含量也不同，从1000ppm到18000ppm都有报道。催化裂化外甩油浆中的固体催化剂粉末平均粒径一般在10-20微米，同时由于油浆具有高密度和高粘度，这都给分离造成了很大的困难。

目前脱除催化油浆中催化剂粉末的方法主要有四种：沉降法、离心分离法、静电分离法和膜分离法。

膜分离法是通过使用一种微孔材料将油浆中的固体催化剂颗粒拦截而实现净化分离的有效方法，常见的非对称膜分离器中的滤膜主要采用不锈钢粉末烧结制成。实践表明，膜分离法是一种技术相对稳定、处理能力大、分离效率高的催化裂化油浆处理方法，也是目前工业装置上应用最为广泛的一种技术。

相关技术中采用分离膜对油浆进行固液分离，当悬浮液中固体颗粒很细，特别是颗粒和胶质、沥青质稠环芳烃形成胶团以后，分离膜上的孔隙很容易堵塞，即使反冲洗效果也不是很好，同时高频率的反冲洗对整个系统稳定性也带来较大影响。

所有和膜分离相关的油浆脱固技术，都存在一个问题，即使制备分离膜的材料再先进也难逃被堵塞的问题。前期的研究发现，采用膜分离方法处理油浆，有两种途径：(1)添加助剂或者萃取剂等，破坏胶团的物理化学属性，大幅度消除胶团的微孔效应；(2)定期更换被堵塞的分离膜。

采用途径(1)处理油浆，目前已公开的专利中有两种组合方式，第一种，硅藻土预涂过滤+盲端精滤；第二种，硅藻土预涂过滤+传统的大循环比错流精滤。第一种方式相对比较稳定，但是盲端过滤仍然需要定期反冲洗，第二种方式采用了错流精滤在技术上有进步，但是传统错流依靠大循环比，循环回流依然需要定期排渣，给组合工艺的自动控制带来较大麻烦。因此，本发明专利基于途径(1)的原理，提出了一种非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置。

发明内容

本发明的目的在于提供非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置，以油浆脱固技术中分离膜上的孔隙易堵塞的技术问题。

本发明提供的一种非对称膜分离器，包括膜分离器主体；所述膜分离器主体内设置有容腔，且所述容腔的横截面为圆形；且所述膜分离器主体上设置有至少一个用于使物料进入到容腔的入口；

在容腔内设置有至少一个用于使物料沿容腔内壁顺时针或者逆时针流动的导流管，且所述导流管与所述入口连通。

进一步地，在所述容腔内设置有多个导流管，多个导流管沿所述容腔内壁设置在同一水平面上。

进一步地，所述容腔内设置有多个导流管，多个导流管沿所述容腔内壁上下设置。

进一步地，所述膜分离器主体包括从上到下依次设置的上封头、筒体和下封头；在所述上封头上设置有上出口，在所述下封头上设置有下出口。

进一步地，所述容腔内设置有花板，在所述花板上设置有多个用于膜分离的分离膜管。

进一步地，所述花板使所述膜分离器主体内的容腔形成上容腔和下容腔，所述上出口与上容腔连通，所述下出口与下容腔连通。

本发明还提供一种催化油浆固液分离装置，包括叶片式过滤器和上述所述的非对称膜分离器；

所述叶片式过滤器与所述非对称膜分离器连通，所述叶片式过滤器用于过滤油浆，所述非对称膜分离器用于将所述叶片式过滤器过滤后的油浆再次过滤。

进一步地，所述非对称膜分离器为多个，多个所述非对称膜分离器与多个所述叶片式过滤器一一对应连接。

进一步地，所述叶片式过滤器为多个，所述叶片式过滤器上的出口与所述非对称膜分离器的入口连通。

进一步地，还包括混合器，所述混合器用于将助滤剂混合并输入至所述叶片式过滤器内。

本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置的非对称膜分离器的容腔内设置有用于使油浆沿容腔内壁顺时针或者逆时针旋转，从而使油浆形成绕管旋流，绕管旋流使分离膜管的通量相对较大，减少分离膜的堵塞，同时可以回避传统错流大循环量的问题。

催化油浆固液分离装置将叶片式过滤器与非对称膜分离器组合使用，发挥了各类过滤器的优势，避免各类过滤器的缺点。叶片式过滤器与非对称膜分离器同属于大通量过滤器，基本不存在回流量，因此，自动控制容易，操作方便。同时叶片式过滤器在前面通过定期排出被堵塞的硅藻土层，避免了非对称膜分离器堵塞后无法重启的问题。

本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置可用于石油化工领域的催化裂化油浆固液分离，同时也可以应用到煤化工MTO水洗水处理和费托合成渣蜡分离工艺中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的非对称膜分离器的结构示意图；

图2为图1所示非对称膜分离器的A－A截面的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的非对称膜分离器的另一种结构示意图的截面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的非对称膜分离器的内部结构示意图；

图5为本发明实施例提供的非对称膜分离器的又一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的非对称膜分离器的再一种结构示意图；

图7为本发明实施例提供的催化油浆固液分离装置的结构示意图。

图标：100－膜分离器主体；200－花板；300－分离膜管；400－入口；500－上出口；600－下出口；700－下容腔；800－上容腔；900－上封头；110－筒体；120－下封头；130－导流管；140－叶片式过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1－图6所示，本发明提供的一种非对称膜分离器，包括膜分离器主体100；所述膜分离器主体100内设置有容腔，且所述容腔的横截面为圆形；且所述膜分离器主体100上设置有至少一个用于使物料进入到容腔的入口400；

在容腔内设置有至少一个用于使物料沿容腔内壁顺时针或者逆时针流动的导流管130，且所述导流管130与所述入口400连通。

在一些实施例中，非对称膜分离器的膜分离器主体100上可以设置多个入口400，物料为油浆，油浆入口400流入导流管130中，从导流管130流出的油浆沿容腔内壁顺时针或者逆时针流动，形成一定绕分离膜管300流动，带动过滤器内部油浆形成的绕管运动，形成旋流过滤。

利用油浆的绕管旋流对已形成的与滤饼层进行冲刷，一方面避免了分离膜的堵塞，另一方面回避了传统错流形式的大循环比，同时可以在膜分离器底部实时排出少量沉渣。

如图2和图4所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，在所述容腔内设置有多个导流管130，多个导流管130沿所述容腔内壁设置在同一水平面上。

在一些实施例中，在容腔内可以设置多个导流管130，油浆从导流管130的开口流出的方向为此处容腔内壁的切线方向；多个导流管130中流出的油浆沿容腔内壁流动，从而使容腔内形成旋流；旋流能够对分离膜管300形成的滤饼层进行冲刷，有效避免分离膜的堵塞。

如图5和图6所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，所述容腔内设置有多个导流管130，多个导流管130沿所述容腔内壁上下设置。

在一些实施例中，多个导流管130不在一个水平面上，多个导流管130在容腔的纵向上设置；多个导流管130流入的油浆能够在不同的位置沿容腔内壁流动，使容腔内更易形成旋流；易于增大旋流的流速，提高对分离膜管300上的滤饼层的冲刷强度，使分离膜更不易被堵塞。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述膜分离器主体100包括从上到下依次设置的上封头900、筒体110和下封头120；在所述上封头900上设置有上出口500，在所述下封头120上设置有下出口600。

在一些实施例中，膜分离器主体100由上封头900、筒体110和下封头120形成；上出口500位于上封头900上，导流管130和入口400位于筒体110上，下出口600位于下封头120上。

油浆从入口400进入到非对称膜分离器中，过滤后净油浆通过上出口500流出，油浆沉渣从下出口600排出，从下出口600排出的沉渣可以直接排出，也可以从叶片式过滤器140的进口排入到叶片式过滤器140内。

如图4所示，基于上述实施例基础之上，进一步地，所述容腔内设置有花板200，在所述花板200上设置有多个用于膜分离的分离膜管300。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述花板200使所述膜分离器主体100内的容腔形成上容腔800和下容腔700，所述上出口500与上容腔800连通，所述下出口600与下容腔700连通。

在一些实施例中，容腔内的花板200使容腔形成上容腔800和下容腔700，油浆从入口400流入到下容腔700中，油浆经过分离膜管300的过滤流入到上容腔800，再从上封头900上的上出口500排出。

下封头120为锥形，沉渣由于重力的作用落在下封头120处，在下封头120处汇集，最终从下出口600排出，此下出口600位于下封头120的最低处。

分离膜管300上端与花板200连接，油浆中的沉渣被挡在分离膜管300外，流入分离膜管300中油浆为去除沉渣的净油浆。

非对称膜分离器的工作原理：经过叶片过滤器过滤的油浆，在压力的驱动下，从非对称膜分离器入口400进入到非对称膜分离器圆筒体110，形成一定绕分离膜管300流动，带动过滤器内部油浆形成0.1-1m/s的绕管运动，形成旋流过滤；过滤后的净油浆通过非对称膜分离器净油浆上出口500排出系统，用于下一步的深加工利用；同时这种绕流可以将一部分油浆沉渣驱动到非对称膜分离器的下封头120，然后沉渣通过非对称膜分离器沉渣下出口600及时排出，排出的少量沉渣可以直接排出系统，或者回到叶片过滤器入口400。

非对称膜分离器使用寿命更长，运行费用低，固体排渣，最大程度的利用催化油浆。

现有的过滤系统针对含胶体沥青质的油浆只能工作3个月左右就需要更换过滤管，而本发明的非对称膜分离器能够工作1-3年，甚至更长时间。

如图7所示，本发明还提供一种催化油浆固液分离装置，包括叶片式过滤器140和上述所述的非对称膜分离器；

所述叶片式过滤器140与所述非对称膜分离器连通，所述叶片式过滤器140用于过滤油浆，所述非对称膜分离器用于将所述叶片式过滤器140过滤后的油浆再次过滤。

在一些实施例中，催化油浆固液分离装置能够将叶片式过滤器140与非对称膜分离器组合使用，发挥了各类过滤器的优势，避免各类过滤器的缺点。叶片式过滤器140与非对称膜分离器同属于大通量过滤器，基本不存在回流量，因此，自动控制容易，操作方便。同时叶片式过滤器140在前面通过定期排出被堵塞的硅藻土层，避免了非对称膜分离器堵塞后无法重启的问题。

叶片式过滤器140为叶片式硅藻土预涂过滤器，叶片式硅藻土预涂过滤器采用硅藻土预涂工艺，通过硅藻土层的隔离，避免过滤网的堵塞，硅藻土层堵塞后定期振动排出，属于一级过滤；所述非对称膜分离器用于油浆精滤，属于二级过滤。

叶片式硅藻土预涂过滤器为多个；每个所述叶片式硅藻土预涂过滤器的出口均与所述非对称膜分离器的入口400连通。

非对称膜分离器是介于盲端过滤器和传统错流过滤器之间的一种过滤器，一方面可以实现类似于盲端过滤器的全通量过滤，消除了回流比，另一方面通过绕管流动形成油浆绕管旋流，避免滤饼快速增长。

本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置，采用叶片式硅藻土预涂过滤器和非对称膜分离器对油浆进行过滤，

非对称膜分离器是一种绕管旋流固液分离设备结构，结构和工作原理上与盲端过滤器和传统错流过滤器存在本质区别。克服了传统错流过滤回流量过大，与其他过滤单元匹配不佳的问题，同时可以实现全通量过滤。

叶片式过滤器140用于油浆预处理，破坏油浆中胶团，截留大部分固体催化剂。助滤剂在叶片式过滤器140内的叶片上形成一层助滤剂层。将油浆加入至叶片式过滤器140内，在压力的作用下，油浆内的催化剂颗粒、胶质和沥青质等在叶片上的助滤剂层上沉积，过滤后的油浆从叶片式过滤器140内流出。当立式叶片式过滤器140的过滤压降增大到一定的程度，将叶片式过滤器140内部油浆抽回油浆罐，内部固体残渣用蒸汽烘干，通过高频振动，将残渣以固体的形式排出叶片式过滤器140。

叶片式过滤器140是现有的常规技术，主要由壳体、叶片、振荡器、喷淋器、集液管等组成，叶片是由多层不锈钢丝网组成，安装在中心集液管上，拆装清理十分方便。固体颗粒在叶片的外层细金属丝网上形成过滤层。这一过程称为架桥，使所有固体能够从浆液中滤除除去。过滤器中双面过滤叶片竖直放置于水平安装的集液管上，滤液则穿透叶片进入集液管。

整个分离装置的温度范围为120-180℃，过滤压力为0.5-1.2MPa，叶片式过滤器140预设最高压差为0.10-0.4MPa。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述非对称膜分离器为多个，多个所述非对称膜分离器与多个所述叶片式过滤器140一一对应连接。

在一些实施例中，该催化油浆固液分离装置包括多个叶片式过滤器140和多个非对称膜分离器，每一个叶片式过滤器140与一个非对称膜分离器连接，叶片式过滤器140过滤后的油浆进入相应的非对称膜分离器内进行过滤，多个非对称膜分离器同时工作，提高了过滤效率。

基于上述实施例基础之上，进一步地，所述叶片式过滤器140为多个，所述叶片式过滤器140上的出口与所述非对称膜分离器的入口400连通。

在一些实施例中，膜分离器主体100上设置有多个入口400，每一个入口400对应一个导流管130，多个叶片式过滤器140的出口与一个膜分离器主体100上的入口400连接，叶片式过滤器140的个数与膜分离器主体100上的入口400个数相等。

基于上述实施例基础之上，进一步地，还包括混合器，所述混合器用于将助滤剂混合并输入至所述叶片式过滤器140内。

混合器将助滤剂混合并对叶片式过滤器140进行助滤剂预涂，确保叶片过滤器的叶片过滤网不会黏附油浆中的胶质或者沥青质，保证叶片过滤网不堵塞；混合器用于配置助滤浆液，混合器可以为常规的混合管，带有搅拌器。助滤剂添加到充满清洁液体或过滤介质的混合管内，搅拌浆液，直到充分混合。助滤剂一般为硅藻土、纤维素等。叶片式过滤器140内空气排尽，助滤浆液通过过滤器叶片形成循环。每一个叶片上沉积一层均匀的预涂层。

本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置的非对称膜分离器的容腔内设置有用于使油浆沿容腔内壁顺时针或者逆时针旋转，从而使油浆形成绕管旋流，绕管旋流使分离膜管300的通量相对较大，减少分离膜的堵塞，同时可以回避传统错流大循环量的问题。

催化油浆固液分离装置将叶片式过滤器140与非对称膜分离器组合使用，发挥了各类过滤器的优势，避免各类过滤器的缺点。

叶片式过滤器140与非对称膜分离器同属于大通量过滤器，基本不存在回流量，因此，自动控制容易，操作方便。同时叶片式过滤器140在前面通过定期排出被堵塞的硅藻土层，避免了非对称膜分离器堵塞后无法重启的问题。

本发明提供的非对称膜分离器及催化油浆固液分离装置可用于石油化工领域的催化裂化油浆固液分离，同时也可以应用到煤化工MTO水洗水处理和费托合成渣蜡分离工艺中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种非对称膜分离器，其特征在于，包括膜分离器主体；所述膜分离器主体内设置有容腔，且所述容腔的横截面为圆形；且所述膜分离器主体上设置有至少一个用于使物料进入到容腔的入口；

在容腔内设置有至少一个用于使物料沿容腔内壁顺时针或者逆时针流动的导流管，且所述导流管与所述入口连通。

2.根据权利要求1所述的非对称膜分离器，其特征在于，在所述容腔内设置有多个导流管，多个导流管沿所述容腔内壁设置在同一水平面上。

3.根据权利要求2所述的非对称膜分离器，其特征在于，所述容腔内设置有多个导流管，多个导流管沿所述容腔内壁上下设置。

4.根据权利要求1所述的非对称膜分离器，其特征在于，所述膜分离器主体包括从上到下依次设置的上封头、筒体和下封头；在所述上封头上设置有上出口，在所述下封头上设置有下出口。

5.根据权利要求4所述的非对称膜分离器，其特征在于，所述容腔内设置有花板，在所述花板上设置有多个用于膜分离的分离膜管。

6.根据权利要求5所述的非对称膜分离器，其特征在于，所述花板使所述膜分离器主体内的容腔形成上容腔和下容腔，所述上出口与上容腔连通，所述下出口与下容腔连通。

7.一种催化油浆固液分离装置，其特征在于，包括叶片式过滤器和权利要求1－6任一项所述的非对称膜分离器；

所述叶片式过滤器与所述非对称膜分离器连通，所述叶片式过滤器用于过滤油浆，所述非对称膜分离器用于将所述叶片式过滤器过滤后的油浆再次过滤。

8.根据权利要求7所述的催化油浆固液分离装置，其特征在于，所述非对称膜分离器为多个，多个所述非对称膜分离器与多个所述叶片式过滤器一一对应连接。

9.根据权利要求7所述的催化油浆固液分离装置，其特征在于，所述叶片式过滤器为多个，所述叶片式过滤器上的出口与所述非对称膜分离器的入口连通。

10.根据权利要求7所述的催化油浆固液分离装置，其特征在于，还包括混合器，所述混合器用于将助滤剂混合并输入至所述叶片式过滤器内。