CN111303939A - 一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法和系统 - Google Patents

一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法和系统，通过对催化油浆的综合利用，得到经济价值高的富芳烃油，再通过高效脱固手段，解决了制约油浆做针状焦原料油固体灰分含量过高的难题。传统油浆综合利用方法，很难实现稳定工业化生产，且脱固效率低，处理后的油浆灰分仅能降低至300ppm‑500ppm，无法满足油浆高附加值应用的要求。与传统的油浆综合利用方法不同的是，本方法采用高效油浆脱固技术手段，大大提高了富芳烃油作为针状焦原料油的品质。经过本发明方法处理后的油浆灰分可降低至100ppm以下，甚至是10ppm以下，远超传统油浆综合利用方法，实现了将难处理经济附加值低的催化油浆转化为高附加值的针状焦原料油这一过程。

Description

一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方 法和系统
技术领域
本发明涉及石油炼化催化油浆脱固及油浆高价值综合利用加工方法领域，尤指一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法和系统。
背景技术
针状焦是现代工业的战略原料，主要应用于制作高端工业使用的碳素制品，针状焦的碳素制品具有高结晶度、低烧蚀量、低热膨胀系数等特性，在工业、医疗、航天、国防和原子能等领域都有广泛的高价值应用。针状焦的经济价值极高，高端针状焦市场价格可达50000元/吨，高端针状焦制成的石墨电极具有耐热性好、机械强度高、抗氧化性好等特点，是作为炼钢业电弧炉电极的必备条件。
能长期稳定生产高端针状焦的企业目前都在美、英、日三国，生产技术长期被该三国垄断。中国针状焦消耗量(包括高端针状焦)为全球最大，每年进口高端针状焦高达近50万吨。几十年以来，我国一直在研发高端针状焦方法技术，虽然在煤系针状焦的技术上有一定基础，但无论从产能和产品质量上依然与国外企业有着差距，而我国目前的油系针状焦工业化发展还很缓慢。随着电炉炼钢市场的火热，高品质针状焦的需求还会继续增大，亟需成熟的油系针状焦生产方法技术及优质原料来源。
催化油浆中富含多环芳烃，是国外针状焦垄断企业生产油系针状焦的主要原料。用油浆作为原料油生产优质针状焦，需要去除油浆中的杂质，诸如胶质、沥青质、硫、催化剂细粉和金属颗粒，油浆杂质的去除程度直接影响后续生产的针状焦品质，生产高端针状焦的催化油浆的灰分需低于100ppm，甚至更低。几十年来，中国针状焦企业一直没有找到有效的过滤技术并稳定产出灰分低于100ppm的催化油浆，高效稳定的油浆脱固方法是填补中国高端针状焦产业空白的前提。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法和系统，所述方法和系统可以实现对催化油浆的综合利用。通过减压蒸馏分离出高价值的芳烃油，并通过液固分离器高效地脱除其中所含的催化剂颗粒和金属杂质，脱固后的澄清油灰分含量不大于100ppm，甚至可降低至10ppm以下，芳烃指数(BMCI)不小于120、杂质少(硫质量分数不大于0.5％，总氮质量分数不大于0.05％)，各项指标完全达到高品质针状焦原料的要求，使原本难处理、经济价值低的催化油浆有能力再生为高品质油系针状焦原料油，同时为进一步开发催化油浆的其他高价值综合利用途径打下基础，为石油炼化企业的外甩催化油浆的处理提供了新出路，大幅度提高了相关炼化产业链企业的经济收益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法，包括以下步骤：
A.任选地原始催化油浆经多级换热预热处理；
B.通过预加热器对催化油浆进行预加热处理，使得催化油浆的温度为240-320℃；
C.对步骤B预加热后的催化油浆进行减压蒸馏处理，得到上段油、中段油和下段油，任选地将上段油与中段油返回步骤A中作为热源与原始催化油浆进行换热；
D.使用液固分离器对步骤C的中段油进行液固分离，得到澄清油，任选地将澄清油返回步骤A中作为热源与原始催化油浆进行换热。
根据本发明，所述方法还包括如下步骤：
E.利用反冲洗油对液固分离器进行反冲洗，以脱除液固分离器在分离模式中截留的固体颗粒。
根据本发明，步骤A中，所述的多级换热预热处理可以是三级换热预热处理，例如可以是上段油换热预热处理、澄清油换热预热处理和中段油换热预热处理中的至少一个；所述多级换热预处理是在多级换热器中进行的，所述多级换热器可以是包括上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器。而在方法的具体实施过程中，若只应用两级或者单级换热预热处理，也应落在本发明专利的保护范围之内。
根据本发明，步骤A中，所述的多级换热预热处理例如可以是将原始催化油浆先后与步骤C的减压蒸馏处理方法中得到的上段油、步骤D的液固分离处理方法中得到的澄清油和步骤C的减压蒸馏处理方法中得到的中段油进行换热预热，充分利用后续反应余热。
根据本发明，步骤A中，原始催化油浆经上段油换热预热处理，换热后获得的温度降低的上段油输往轻油储罐存储；得到升温的原始催化油浆再经澄清油换热预热处理，换热后获得的温度降低的澄清油输往成品储罐或直接作为针状焦原料油输往针状焦生产线；得到继续升温的原始催化油浆再经中段油换热预热处理，换热后获得的温度降低的中段油输送至中段油缓冲罐或液固分离器中，经多级换热预热处理后的原始催化油浆温度上升至100-250℃。
根据本发明，步骤A中，上段油换热前的温度为200-300℃；澄清油换热前的温度为150-280℃；中段油换热前的温度为250-350℃。
根据本发明，步骤A中，温度较低的原始催化油浆吸热后温度升高，换热预热处理的换热介质(减压蒸馏处理后得到的上段油和中段油，以及液固分离处理后得到的澄清油)作为热源放热后换热介质温度降低，实现对热能的充分利用。本领域技术人员可以理解，在方法的具体实施中，若原始催化油浆不是存储在油浆储罐中，而是直接从催化裂化方法输送而来，其温度达到300℃以上，则此时可调整省略步骤A中的部分或全部换热预热操作过程。
根据本发明，步骤B中，催化油浆预加热后的温度为240-320℃；优选采用导热油加热炉作为预加热器对原始催化油浆进行预热，也可以选择蒸汽盘管等其他加热方式；所述预加热处理的目的是为了所得的原始催化油浆满足后续减压蒸馏的操作温度要求。
根据本发明，步骤B中，部分预加热后的催化油浆进入反冲洗油缓冲罐进行贮存，部分预加热后的催化油浆进行减压蒸馏处理。
根据本发明，步骤C中，所述的减压蒸馏处理是在减压塔中进行。
根据本发明，步骤C中，预加热后的催化油浆由塔底进入减压塔，在高温且小于常压的反应条件下进行减压蒸馏处理，催化油浆中的各组分由于沸点的不同被切割分离并从减压塔不同位置排出。其中，从减压塔上端排出的上段油的主要组分为饱和烃为主的轻油及蜡油；从减压塔中段排出的中段油的主要组分为含有多环芳烃和少量稠环芳烃及饱和烃的芳烃油；从减压塔塔底排出的下段油的主要组分为高沸点的胶质和沥青质。
根据本发明，步骤C中，具体包括如下步骤：
C-1.将采用减压蒸馏处理获得的上段油作为热源与步骤A的原始催化油浆进行换热；
C-2.将采用减压蒸馏处理获得的中段油作为热源与步骤A的原始催化油浆进行换热；
本领域技术人员可以理解，根据原始催化油浆的进料温度等情况，采用减压蒸馏处理获得的上段油和中段油也可以不作为换热介质，直接进入轻油储罐和中段油缓冲罐进行存储。
根据本发明，步骤C中，减压蒸馏处理获得的下段油流量小，含大量胶质沥青质，粘度高，通过管道引入渣油储罐冷却贮存。所述的下段油可作为沥青的调和组分，与脱油沥青调和生产沥青，也可作沥青改性剂售卖。
根据本发明，步骤C中，预加热后的催化油浆在减压蒸馏过程中，其所含有的少量水分在低压条件下迅速蒸发，随着上段油带出减压塔，而此时中段油中的水分已降低至0.1％以下，满足后续液固分离处理对水分含量的要求。
根据本发明，步骤C中，所述的减压蒸馏处理可以是本领域常规的减压蒸馏处理，也可以是本领域已知的常规分离油浆中的芳烃组分的方法，例如使用糠醛抽提，双溶剂抽提和超临界抽提等溶剂萃取的方法来分离油浆中的芳烃组分。
根据本发明，步骤C中，由于减压蒸馏后得到的中段油中仍含有大量的催化剂颗粒及金属杂质，故对其进行液固分离处理，得到澄清油。例如原始油浆中的灰分含量为3000-5000ppm，此时减压蒸馏后得到的中段油中的灰分约为300-500ppm，大大减少了后续脱固的处理压力。
根据本发明，步骤D中，所述液固分离处理的可以采用本领域已知的常规液固分离设备进行，例如静电过滤器、电磁过滤器、机械过滤器或者利用助剂沉降的过滤器，也可以采用美国LaBaer公司的
Figure BDA0002197967720000051
液固分离器对减压蒸馏后的芳烃油进行脱固处理。
根据本发明，步骤D中，经液固分离处理后的澄清油，其所含的大部分的催化剂颗粒和金属杂质被脱除，脱固后的澄清油固体灰分小于100ppm，甚至小于10ppm，各项物性满足高品质针状焦原料油的要求，脱固后的澄清油即为本发明方法的主要产品，可以直接进入下游针状焦生产线或进入成品储罐冷却贮存。
根据本发明，步骤D中，所述液固分离处理的时间为20-40分钟，例如为30分钟，以达到对油浆的高效分离脱固。所述油浆液固分离处理前后的压差为0-0.5MPa，液固分离处理过程通过高压电源对分离器施加的直流高压电电压为10-50KV，于液固分离器内产生电场强度为2.85×104-1.32×106V/m的梯度电场。
根据本发明，随着对分离器施加的直流高压电电压的提升，脱固效率逐渐增加。
根据本发明，步骤D中，本领域技术人员可以理解，根据原始催化油浆的进料温度等情况，采用液固分离处理获得的澄清油也可以不作为换热介质，直接进入下游针状焦生产线或进入成品储罐冷却贮存。
根据本发明，步骤E中，由于中段油中所含的固体颗粒物被液固分离设备截留，一段时间后需对液固分离设备进行清洗，避免所述液固分离设备的脱固能力降低。优选地，所述液固分离设备可以采用液固分离模式和清洗模式结合的方式实现所述方法的连续式运转。例如采用液固分离模式与清洗模式交替进行的方式，其中液固分离模式的设定时长为20-40分钟，以30分钟为最佳，清洗模式的设定时长为3-10分钟，以5分钟为最佳。
根据本发明，步骤E中，优选利用预加热后的催化油浆作为反冲洗油对液固分离器进行反冲洗，所述反冲洗油来自反冲洗油缓冲罐，优选为预加热后的原始催化油浆。优选地，冲洗产生的废油通过管道输送至渣油储罐。
根据本发明，所述方法具体包括如下步骤：
S1.换热预热处理：原始催化油浆先后通过上段油换热器、澄清油换热器、及中段油换热器的多级换热预热，温度上升至100-250℃，换热后的上段油由管线输往轻油储罐；换热后的澄清油直接作为针状焦原料油输往针状焦生产线或输往成品储罐冷却贮存，换热后的中段油由管线输往中段油缓冲罐，换热预热后的催化油浆进入步骤S2；
S2.预加热处理：催化油浆进入导热油加热炉，加热至240-320℃，部分预加热后的催化油浆进入步骤S3，部分预加热后的催化油浆进入反冲洗油缓冲罐贮存；
S3.减压蒸馏处理：预加热后的催化油浆由塔底进入减压塔，在高温且小于常压的反应条件下，催化油浆的各组分在不同温度点被馏出，从减压塔上端排出的上段油包括饱和烃为主的轻油及蜡油，并包含催化油浆中可能含有的少量水分，通过管道送入轻油储罐中冷却贮存；从减压塔中段排出的中段油包括多环芳烃和少量稠环芳烃及饱和烃的芳烃油，水分已降低至0.1％以下，通过管道送入中段油缓冲罐冷却贮存；从减压塔塔底排出的下段油包括高沸点的胶质和沥青质，通过管道引入渣油储罐冷却贮存；任选地采用上段油和中段油作为热源先与原始油浆进行换热后在进行贮存；
S4.液固分离处理：将中段油送入液固分离器，在高压电场的作用下，中段油所含绝大部分催化剂颗粒及金属杂质被脱除，脱固后的澄清油固体灰分含量可降低至100ppm以下，甚至10ppm以下；从液固分离模式切换至清洗模式后，中段油进料及澄清油出料暂停，应用贮存在反冲洗油缓冲罐的反冲洗油自下而上地对液固分离器进行反冲洗，在液固分离阶段吸附在分离器内部滤芯上的催化剂颗粒被反冲洗油带出分离器，液固分离模式与清洗模式交替运行。
本发明还提供一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的系统，所述系统包括换热预热处理单元、导热油加热单元、减压蒸馏处理单元、液固分离处理单元、反冲洗单元以及连接各单元的管道和储罐；
所述换热预热处理单元一端分别与待处理原始催化油浆、减压蒸馏处理单元以及液固分离处理单元相连，另一端分别与导热油加热单元的一端连接，所述导热油加热单元的另一端分别与减压蒸馏处理单元的一端和反冲洗单元连接，所述减压蒸馏处理单元另一端分别与换热预热处理单元的一端以及液固分离处理单元相连接。
根据本发明，待处理原始催化油浆存储在原始催化油浆储罐，通过油浆泵与换热预热处理单元连接。
根据本发明，所述换热预热处理单元包括对原始催化油浆进行换热预热的上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器；所述上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器依次连接，且所述上段油换热器通过管道与待处理原始催化油浆连接。
根据本发明，所述上段油通过管道输送并存储在轻油储罐中；所述澄清油通过管道输送并存储在成品储罐中；所述中段油通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中。
根据本发明，所述减压蒸馏处理单元包括减压塔，所述减压塔设有上段油出口管道、中段油出口管道和下段油出口管道。
根据本发明，预热后的催化油浆经过所述减压塔获得上段油、中段油和下段油；所述上段油换热后通过管道输送并存储在轻油储罐中，或通过管道输送至上段油换热器进行换热再通过管道输送并存储在轻油储罐中；所述中段油换热后通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中，或通过管道输送至中段油换热器进行换热再通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中；所述下段油通过管道输送至渣油储罐中。
根据本发明，所述导热油加热单元包括导热油加热炉，所述导热油加热炉设有出口管道通往减压塔和反冲洗单元。例如，经导热油加热单元预热后的催化油浆部分送入减压塔，部分送入反冲洗油缓冲罐。
根据本发明，所述液固分离处理单元包括液固分离器，所述液固分离器包括第一进口管道和第一出口管道，所述第一进口管道与中段油缓冲罐连接，所述第一出口管道与成品储罐和/或换热预热处理单元连接。
根据本发明，所述液固分离器包括第二进口管道和第二出口管道，所述第二进口管道与反冲洗单元连接，所述第二出口管道与渣油储罐连接。
根据本发明，中段油缓冲罐中的中段油通过管道输送液固分离处理单元中，用于除去中段油中的催化剂颗粒和金属杂质。
根据本发明，经过所述液固分离处理单元获得澄清油，所述澄清油通过管道输送并存储在成品储罐中，或通过管道输送至澄清油换热器进行换热。
本发明的有益效果：
通过对催化油浆的综合利用，得到经济价值高的富芳烃油，再通过高效脱固手段，解决了制约油浆做针状焦原料油固体灰分含量过高的难题。传统油浆的综合利用方法，很难实现稳定的工业化生产，且脱固效率较低，脱固后的油浆灰分仅可降低至300ppm-500ppm。与传统的油浆综合利用方法不同的是，本方法采用高效油浆脱固技术手段，大大提高了富芳烃油作为针状焦原料油的品质。经过本发明方法处理后的油浆灰分可降低至100ppm以下，甚至是10ppm以下，实现了将难处理、经济附加值低的催化油浆转化为高附加值的针状焦原料油这一过程，得到的针状焦原料油品质远超传统油系针状焦预处理方法；本发明专利方法脱固效率高、操作简便、运行成本低、无废料产生，多级换热的使用也大大减小了反应余热的损失，为炼油企业及针状焦生产企业降低了生产成本，开拓了新的经济效益途径，为我国油系针状焦行业的进一步发展提供了原料方法基础。
附图说明
图1是本发明一个优选方案所述的方法流程图。
附图标记：1为油浆储罐；2为油浆泵；3为上段油换热器；4为澄清油换热器；5为中段油换热器；6为中段油缓冲罐；7为导热油加热炉；8为减压塔；9为反冲洗油缓冲罐；10为渣油储罐；11为液固分离器；12为成品储罐；13为针状焦生产线；14为上段油；15为中段油；16为下段油；17为澄清油；18为反冲洗油；19为冲洗废油。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
任选表示所述特征存在或不存在，还表示所述特征一定存在，只是具体选择可以随意。
实施例1
在S1步骤中，贮存于油浆储罐1中的原始油浆(该油浆未来自中石化某炼厂，本实施例中称为油浆SLO)在储罐油浆泵2的抽取下，从油浆储罐1进入上段油换热器3进行换热预热，换热后温度下降的上段油被输送至轻油储罐13；一次换热后原始油浆进入澄清油换热器4进行二次换热，温度继续升高后进入中段油换热器5进行三次换热，充分利用减压蒸馏和液固分离器的余热，换热后的催化油浆进入S2步骤，换热后的中段油进入中段油缓冲罐6。同时于油浆储罐1处对原始油浆SLO进行采样，获得原始油浆样品1#，以待后续分析检测。
在S2步骤中，换热预热后的原始油浆进入导热油加热炉7，高温加热至240-320℃，完成预加热，以满足减压蒸馏过程的反应温度要求，预加热后的部分油浆进入减压塔8，部分通过管线排往反冲洗油缓冲罐9暂时贮存。
在S3步骤中，预加热后的催化油浆进入减压塔8，在减压塔8中，催化油浆的各组分因沸点不同而在不同温度点馏出，被分离成粘度明显不同的三个部分并从减压塔8不同位置排出，从减压塔8上端排出的上段油主要由饱和烃为主的轻油及蜡油组成，并包含催化油浆中的少量水分，即上段油14，通过管道送往上段油换热器3与原始催化油浆进行换热；从减压塔8中段排出的中段油是主要以多环芳烃和少量稠环芳烃及饱和烃组成的芳烃油，即中段油15，通过管道送往中段油换热器5与原始催化油浆进行换热；而从减压塔8塔底排出的渣油主要组分为高沸点的胶质和沥青质，流量小，粘度大，即下段油16，通过管道引入渣油储罐10冷却贮存。同时于中段油换热器5处对减压蒸馏过程中减压塔8排出的中段油15进行采样，获得中段油样品1#，以待后续分析检测。
在S4步骤中，与原始油浆换热后的中段油15温度降低，满足液固分离器操作运行对于进料的温度要求，自上而下进入液固分离器11。本实施例中，液固分离器的应用基于美国Labaer公司的
Figure BDA0002197967720000101
82C的液固分离器11。不同于传统的机械过滤系统的是，其处理效率高、操作简单、滤芯不易堵塞、清洗方便，且对粒径小于1μm的固体颗粒有着独有的去除作用。液固分离器处理过程中，由外部连接的高压电源对液固分离器施加高达25KV的直流高压电，并在分离器内部产生最大约6.6×105V/m的强电场。在强梯度电场力作用下，流经分离器填料床的芳烃油中的固体颗粒会受力运动并从中脱除。脱除过程中，绝大部分催化剂颗粒及金属杂质会被液固分离器11内的填料床捕捉并吸附在填料之间的接触点上，完成对固体颗粒的脱除，即得到澄清油17。在30分钟的液固分离处理完成后，关闭分离器进出料通道，中段油进料在中段油缓冲罐6处贮存，液固分离器11从液固分离模式切换至清洗模式，预热后的催化油浆作为反冲洗油18，由反冲洗油缓冲罐9进入液固分离器单个分离单元的冲洗流速为11m3/h，贮存在反冲洗油缓冲罐9中的油浆自下而上地对液固分离器11进行反冲洗，清洗模式时间可设定为5分钟。液固分离器清洗阶段，液固分离器11截留的催化剂颗粒随着反冲洗油带出液固分离器11，携带高浓度固体颗粒和胶质、沥青质的反冲洗油，即冲洗废油19，随之进入渣油储罐10贮存。液固分离模式与清洗模式交替运行，以实现对芳烃油的连续处理。脱固后得到的澄清油从液固分离器11被送往澄清油换热器4，与原始油浆进行换热预热，温度降低后再进入成品储罐12或直接进入针状焦生产线；于成品储罐12或针状焦生产线13检测处对澄清油成品进行采样，获得澄清油样品1#。
对S1、S3、S4步骤中采集获得的原始油浆样品1#、中段油样品1#、澄清油样品1#进行灰分含量以及四组分含量进行分析检测，检测手段分别为石油产品灰分检测法GB/T508-1985和石油产品中沥青质(庚烷不溶物)测定的试验方法，经检测，以芳烃为主要组分的澄清油中绝大部分固体颗粒已被脱除，满足高品质针状焦原料油的要求，是本发明方法的主要产品，具体检测结果参见下表1。
表1实施例1过程中的油浆组分含量分析
Figure BDA0002197967720000111
经表1中检测数据计算可知，澄清油的脱固效率达到了99.2％，澄清油中芳香烃的组分含量相比于原始油浆，提高了22.3％。
实施例2
本实施例2中S1步骤、S2步骤、S3步骤同实施例1相同，区别仅在于S4步骤。
在S4步骤，液固分离器处理过程中，与实施例1不同的是，由外部连接的高压电源对液固分离器施加高达35KV的直流高压电，并在分离器内部产生最大约9.2×105V/m的强电场，在强梯度电场力作用下，流经分离器填料床的芳烃油中的固体颗粒会受力运动并从中脱除，脱固后的澄清油固体灰分降低至10ppm以下，其他操作参数与实施例1中的S4步骤相同，于成品储罐12或针状焦生产线测线处对澄清油成品进行采样，获得澄清油样品2#。
对S4步骤中采集获得的澄清油样品2#进行灰分含量以及四组分含量进行分析检测，检测手段同实施例1，检测结果参见表2。
表2实施例2过程中的油浆组分含量分析
Figure BDA0002197967720000121
经表2中检测数据计算可知，澄清油的脱固效率达到了99.7％，澄清油中芳香烃的组分含量相比于原始油浆，提高了22.1％。
通过比较表1与表2中实施例1以及实施例2的油样检测数据可知，实施例2中主要产品澄清油的含量降低至10ppm以下，脱固效率达到了99.7％，相比于实施例1有着进一步提升，证明了实施例2中高压电源施加的35KV高压直流电相比于实施例1中的25KV高压直流电，对油浆中的固体脱除能力更强。
通过上述实施例证明，基于一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的工业化系统能稳定连续地处理油浆，处理后的澄清油中灰分含量稳定低于100ppm，甚至达到10ppm以下，获得的澄清油产品灰分含量极低、芳香烃含量高，满足高端针状焦原料的要求。该方法不但解决了炼油企业催化油浆脱固处理的难题，也填补了我国高端油系针状焦原料的空白，将大大促进我国油系针状焦行业发展，缩小与国外同行业差距。
以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。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 (10)

1.一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的方法，包括以下步骤：
A.任选地原始催化油浆经多级换热预热处理；
B.通过预加热器对催化油浆进行预加热处理，使得催化油浆的温度为240-320℃；
C.对步骤B预加热后的催化油浆进行减压蒸馏处理，得到上段油、中段油和下段油，任选地将上段油与中段油返回步骤A中作为热源与原始催化油浆进行换热；
D.使用液固分离器对步骤C的中段油进行液固分离，得到澄清油，任选地将澄清油返回步骤A中作为热源与原始催化油浆进行换热。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
E.利用反冲洗油对液固分离器进行反冲洗，以脱除液固分离器在分离模式中截留的固体颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤A中，所述的多级换热预热处理可以是三级换热预热处理，例如可以是上段油换热预热处理、澄清油换热预热处理和中段油换热预热处理中的至少一个；所述多级换热预处理是在多级换热器中进行的，所述多级换热器可以是包括上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器。
优选地，步骤A中，所述的多级换热预热处理例如可以是将原始催化油浆先后与步骤C的减压蒸馏处理方法中得到的上段油、步骤D的液固分离处理方法中得到的澄清油和步骤C的减压蒸馏处理方法中得到的中段油进行换热预热，充分利用后续反应余热。
优选地，步骤A中，原始催化油浆经上段油换热预热处理，换热后获得的温度降低的上段油输往轻油储罐存储；得到升温的原始催化油浆再经澄清油换热预热处理，换热后获得的温度降低的澄清油输往成品储罐或直接作为针状焦原料油输往针状焦生产线；得到继续升温的原始催化油浆再经中段油换热预热处理，换热后获得的温度降低的中段油输送至中段油缓冲罐或液固分离器中，经多级换热预热处理后的原始催化油浆温度上升至100-250℃。
优选地，步骤A中，上段油换热前的温度为200-300℃；澄清油换热前的温度为150-280℃；中段油换热前的温度为250-350℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其中步骤B中，催化油浆预加热后的温度为240-320℃；优选采用导热油加热炉作为预加热器对原始催化油浆进行预热，也可以选择蒸汽盘管等其他加热方式。
优选地，步骤B中，部分预加热后的催化油浆进入反冲洗油缓冲罐进行贮存，部分预加热后的催化油浆进行减压蒸馏处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中步骤C中，所述的减压蒸馏处理是在减压塔中进行。
优选地，步骤C中，预加热后的催化油浆由塔底进入减压塔，在高温且小于常压的反应条件下进行减压蒸馏处理，催化油浆中的各组分由于沸点的不同被切割分离并从减压塔不同位置排出，其中，从减压塔上端排出的上段油的主要组分为饱和烃为主的轻油及蜡油；从减压塔中段排出的中段油的主要组分为含有多环芳烃和少量稠环芳烃及饱和烃的芳烃油；从减压塔塔底排出的下段油的主要组分为高沸点的胶质和沥青质。
优选地，步骤C中，具体包括如下步骤：
C-1.将采用减压蒸馏处理获得的上段油作为热源与步骤A的原始催化油浆进行换热；
C-2.将采用减压蒸馏处理获得的中段油作为热源与步骤A的原始催化油浆进行换热；
优选地，步骤C中，减压蒸馏处理获得的下段油流量小，含大量胶质沥青质，粘度高，通过管道引入渣油储罐冷却贮存。所述的下段油可作为沥青的调和组分，与脱油沥青调和生产沥青，也可作沥青改性剂售卖。
优选地，步骤C中，预加热后的催化油浆在减压蒸馏过程中，其所含有的少量水分在低压条件下迅速蒸发，随着上段油带出减压塔，而此时中段油中的水分已降低至0.1％以下，满足后续液固分离处理对水分含量的要求。
优选地，步骤C中，所述的减压蒸馏处理可以是本领域常规的减压蒸馏处理，也可以是本领域已知的常规分离油浆中的芳烃组分的方法，例如使用糠醛抽提，双溶剂抽提和超临界抽提等溶剂萃取的方法来分离油浆中的芳烃组分。
优选地，步骤C中，由于减压蒸馏后得到的中段油中仍含有大量的催化剂颗粒及金属杂质，故对其进行液固分离处理，得到澄清油。例如原始油浆中的灰分含量为3000-5000ppm，此时减压蒸馏后得到的中段油中的灰分约为300-500ppm，大大减少了后续脱固的处理压力。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中步骤D中，所述液固分离处理的可以采用静电过滤器、电磁过滤器、机械过滤器或者利用助剂沉降的过滤器，也可以采用美国LaBaer公司的
Figure FDA0002197967710000031
液固分离器对减压蒸馏后的芳烃油进行脱固处理。
优选地，步骤D中，经液固分离处理后的澄清油，其所含的大部分的催化剂颗粒和金属杂质被脱除，脱固效率随着高压电源施加电压的增大而提高，脱固后的澄清油固体灰分小于100ppm，甚至10ppm，各项物性满足高品质针状焦原料油的要求，脱固后的澄清油即为本发明方法的主要产品，可以直接进入下游针状焦生产线或进入成品储罐冷却贮存。
优选地，步骤D中，所述液固分离处理的时间为20-40分钟，例如为30分钟，以达到对油浆的高效分离脱固。所述油浆液固分离处理前后压差为0-0.5MPa，液固分离处理过程通过高压电源对分离器施加的直流高压电电压为10-50KV，于液固分离器内产生电场强度为2.85×104-1.32×106V/m的梯度电场。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中步骤E中，由于中段油中所含的固体颗粒物被液固分离设备截留，一段时间后需对液固分离设备进行清洗，避免所述液固分离设备的脱固能力降低。优选地，所述液固分离设备可以采用液固分离模式和清洗模式结合的方式实现所述方法的连续式运转。例如采用液固分离模式与清洗模式交替进行的方式，其中液固分离模式的设定时长为20-40分钟，以30分钟为最佳，清洗模式的设定时长为3-10分钟，以5分钟为最佳。
优选地，步骤E中，优选利用预加热后的催化油浆作为反冲洗油对液固分离器进行反冲洗，所述反冲洗油来自反冲洗油缓冲罐，优选为预加热后的原始催化油浆。优选地，冲洗产生的废油通过管道输送至渣油储罐。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述方法具体包括如下步骤：
S1.换热预热处理：原始催化油浆先后通过上段油换热器、澄清油换热器、及中段油换热器的多级换热预热，温度上升至100-250℃，换热后的上段油由管线输往轻油储罐；换热后的澄清油直接作为针状焦原料油输往针状焦生产线或输往成品储罐冷却贮存，换热后的中段油由管线输往中段油缓冲罐，换热预热后的催化油浆进入步骤S2；
S2.预加热处理：催化油浆进入导热油加热炉，加热至240-320℃，部分预加热后的催化油浆进入步骤S3，部分预加热后的催化油浆进入反冲洗油缓冲罐贮存；
S3.减压蒸馏处理：预加热后的催化油浆由塔底进入减压塔，在高温且小于常压的反应条件下，催化油浆的各组分在不同温度点被馏出，从减压塔上端排出的上段油包括饱和烃为主的轻油及蜡油，并包含催化油浆中可能含有的少量水分，通过管道送入轻油储罐中冷却贮存；从减压塔中段排出的中段油包括多环芳烃和少量稠环芳烃及饱和烃的芳烃油，水分已降低至0.1％以下，通过管道送入中段油缓冲罐冷却贮存；从减压塔塔底排出的下段油包括高沸点的胶质和沥青质，通过管道引入渣油储罐冷却贮存；任选地采用上段油和中段油作为热源先与原始油浆进行换热后在进行贮存；
S4.液固分离处理：将中段油送入液固分离器，在高压电场的作用下，中段油所含绝大部分催化剂颗粒及金属杂质被脱除，脱固后的澄清油固体灰分含量可降低至100ppm以下，甚至10ppm以下；从液固分离模式切换至清洗模式后，中段油进料及澄清油出料暂停，应用贮存在反冲洗油缓冲罐的反冲洗油自下而上地对液固分离器进行反冲洗，在液固分离阶段吸附在分离器内部滤芯上的催化剂颗粒被反冲洗油带出分离器，液固分离模式与清洗模式交替运行。
9.一种对催化油浆减压蒸馏芳烃油脱固生产针状焦原料油的系统，其中，所述系统包括换热预热处理单元、导热油加热单元、减压蒸馏处理单元、液固分离处理单元、反冲洗单元以及连接各单元的管道和储罐；
所述换热预热处理单元一端分别与待处理原始催化油浆、减压蒸馏处理单元以及液固分离处理单元相连，另一端分别与导热油加热单元的一端连接，所述导热油加热单元的另一端分别与减压蒸馏处理单元的一端和反冲洗单元连接，所述减压蒸馏处理单元另一端分别与换热预热处理单元的一端以及液固分离处理单元相连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，待处理原始催化油浆存储在原始催化油浆储罐，通过油浆泵与换热预热处理单元连接。
优选地，所述换热预热处理单元包括对原始催化油浆进行换热预热的上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器；所述上段油换热器、澄清油换热器和中段油换热器依次连接，且所述上段油换热器通过管道与待处理原始催化油浆连接。
优选地，所述上段油通过管道输送并存储在轻油储罐中；所述澄清油通过管道输送并存储在成品储罐中；所述中段油通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中。
优选地，所述减压蒸馏处理单元包括减压塔，所述减压塔设有上段油出口管道、中段油出口管道和下段油出口管道。
优选地，预热后的催化油浆经过所述减压塔获得上段油、中段油和下段油；所述上段油换热后通过管道输送并存储在轻油储罐中，或通过管道输送至上段油换热器进行换热再通过管道输送并存储在轻油储罐中；所述中段油换热后通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中，或通过管道输送至中段油换热器进行换热再通过管道输送并存储在中段油缓冲罐中；所述下段油通过管道输送至渣油储罐中。
优选地，所述导热油加热单元包括导热油加热炉，所述导热油加热炉设有出口管道通往减压塔和反冲洗单元。例如，经导热油加热单元预热后的催化油浆部分送入减压塔，部分送入反冲洗油缓冲罐。
优选地，所述液固分离处理单元包括液固分离器，所述液固分离器包括第一进口管道和第一出口管道，所述第一进口管道与中段油缓冲罐连接，所述第一出口管道与成品储罐和/或换热预热处理单元连接。
优选地，所述液固分离器包括第二进口管道和第二出口管道，所述第二进口管道与反冲洗单元连接，所述第二出口管道与渣油储罐连接。
优选地，中段油缓冲罐中的中段油通过管道输送至液固分离处理单元中，用于除去中段油中的催化剂颗粒和金属杂质。
优选地，经过所述液固分离处理单元获得澄清油，所述澄清油通过管道输送并存储在成品储罐中，或通过管道输送至澄清油换热器进行换热。
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