CN117089364A - 一种超重力油固分离装置及分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超重力油固分离装置及分离方法。所述装置包括超重力分离和膜过滤分离两部分，其中，超重力分离部分包括装置本体、油浆进料口、稀释液进料口、管道混合器、转动轴、液体分布器、分离构件、渣浆富集板、重相排出口、向心泵、轻相排出口、电机、氮气口；所述膜过滤分离部分包括管线和滑动挡板，管线分为膜过滤管线和稀释液进料管线两种。本发明先通过超重力分离将大多数固体颗粒排出，再利用膜过滤分离提升脱固效果，克服了单一分离模式的局限性，增强了分离效果和长期运行的稳定性，同时简化了工艺流程，节约了占地面积。

Description

一种超重力油固分离装置及分离方法

技术领域

本发明涉及固液分离技术领域，特别涉及一种超重力油固分离装置及分离方法。

背景技术

催化裂化油浆因具有碳氢比高、短侧链芳烃含量高、密度大等特点，是用于生产高端碳材料的优质原料。然而，由于其内部含有大量细微的催化剂粉末，严重限制了其进一步应用。随着我国电动汽车、航空航天等领域的发展以及传统炼化产业日趋薄利化，利用催化裂化油浆进行深加工利用，成为炼厂新的经济增长点。为此，亟需高效油浆脱固技术对油浆进行资源化处理。

关于油浆脱固技术现有技术中已有记载。如专利CN 113181814A和CN 113816586A公开了一套超重力油固分离系统，首先利用特殊的通道装置，将油泥(油浆)与清洗剂(沉降剂)初步混合，再利用超重力装置强化混合效果，再进行沉降分离。该方法增强了化学药剂与油浆的传质效果，增强了化学沉降法的作用效果，但仍需要储罐进行沉降分离。专利CN111363584A公开了一种基于特种膜过滤的油浆脱固装置，通过对管路的控制，可将膜过滤器进行串并联调节，从而适应不同油浆的净化需求，同时实现了不停留情况下的过滤器反冲洗。专利CN 104726128A公开了一种催化裂化油浆催化剂净化分离装置，该装置先通过高温离心机在120～180℃下进行离心分离，再加热到200～300℃进行膜过滤分离，利用干气在线反冲洗。又如专利CN 102553343A公布了一种连续分离的方式，首先利用高速离心机进行一级分离，轻液组分进入多层金属烧结网过滤器进行二级分离，分离后油浆灰分小于65.80μg/g，运行20～60分钟后，需要用反吹气反吹处理，吹出滤渣单独处理。专利CN110747006A公开了一种脱除催化油浆固体杂质的方法，该方法设置了剂油混合单元、离心脱沥青单元、轻油浆过滤单元、轻油浆脱溶剂单元、重油浆脱溶剂单元，利用离心作用脱除油浆中的沥青质，减少了沥青质对过滤的影响，降低了过滤器清焦和反冲洗的次数。专利CN109207193A公开了一种沉降-静电分离-过滤组合的油浆净化方案，经过重力和静电场的预处理作用，可分离大多数的固体颗粒和胶质沥青质，从而减缓过滤器负担，延长运行周期。再如专利CN 113413646A公开了一种用于固液分离的超重力装置，该装置将超重力混合部和超重力分离部集成在同一装置内部。该设备将药剂与油浆的混合、油浆与固体颗粒的分离集约在同一装置上，节约了占地面积，但对脱固效果的提高主要依赖于强化混合。专利CN206746152U公开了一种超声离心过滤装置，将超声技术、离心分离技术和过滤分离技术三种方法在同一装置中结合起来，超声促进油浆与溶剂或化学药剂的融合，而转动轴和筛网加速固液分离，本质上构成了过滤式离心机，分离效果较单一的离心过滤提高了10％，但未说明筛网如何再生。

以上现有技术中，如采用单一超重力(离心)分离方案，处理后油浆往往难以满足加工高端碳材料需求；采用孔径较小的膜过滤方式，可以提高脱固效果，但因大量灰分堆积，导致膜冲洗再生频繁，影响膜的使用寿命和工艺稳定性；采用组合工艺可以减少上述问题的困扰，但需要将不同功能设备进行串联，占地面积大，且不同分离设备产生的废液、废渣需要单独处理，对不同工艺方案，使用的工艺条件也不相同。受硬件条件限制，超重力分离温度通常在100℃以下，即使采用高温离心机，操作温度也不能超过180℃，而膜过滤和静电分离工艺往往需要将油浆加热到200℃以上，以保证足够的通量，但增加了组合工艺的复杂程度。

发明内容

本发明为解决单一分离设备脱固效率不佳、清洗频繁，组合工艺占地面积大、工艺复杂的技术问题，提供一种超重力油固分离装置及分离方法。该分离装置将超重力分离与膜过滤分离集成到同一设备中，用一台设备实现了油浆脱固工艺高效、连续化。

第一方面，本发明提供一种超重力油固分离装置，是采用以下技术方案得以实现的。

一种超重力油固分离装置，包括装置本体，所述装置本体的上方设有多根管线，管线内设有膜过滤装置，所述管线分为膜过滤管线和稀释液进料管线两种；

所述装置本体中形成油浆进料通道，油浆进料通道的上端形成油浆进料口，油浆进料通道的下端设有液体分布器，油浆进料通道内设有管道混合器，管道混合器内设有转动轴；所述油浆进料通道上部侧壁开设有稀释液进料口，稀释液进料口和设置在装置本体顶部的轻相排出口均与管线连通；所述稀释液进料口和轻相排出口处设有滑动挡板，滑动挡板切换稀释液进料口或轻相排出口与管线连通；

所述装置本体内设有与液体分布器相通的分离构件，装置本体底部形成重相排出口，重相排出口的上方设有活动的渣浆富集板；所述装置本体内靠近轻相排出口处还设有向心泵。

进一步的，管线共2～10根，其中用作膜过滤管线13和稀释液进料管线14的比例可根据工艺情况进行调整，每种至少1根。优选的，管线设置4～8根。

更进一步的，所述膜过滤管线的数量是稀释液进料管线的2～3倍。

进一步的，所述膜过滤装置中的过滤膜选用无机陶瓷膜或金属烧结膜，过滤膜的孔径范围为0.2～20μm，可根据工艺要求进行调节。

进一步的，所述分离构件的形式包括碟片式、折流挡板式和螺旋式。

进一步的，所述管线上设有加热组件；具体的，加热组件选用电阻式加热器、电磁式加热器、伴热盘管或半管、蒸汽加热，以提升油浆流动性。

进一步的，所述装置本体的上部还设有氮气口，用于通入氮气保护。

进一步的，所述转动轴与电机直接或间接相连。具体的，电机设置在装置本体上方，与转动轴直接相连，或设置在装置本体的侧方，通过齿轮或皮带传动。

进一步的，所述渣浆富集板由程序驱动，根据具体工艺情况，调节排渣周期。正常工作时渣浆富集板倾斜放置，遮挡重相排出口，排渣时渣浆富集板处于竖直位置，利用油浆将富集渣浆从重相排出口带出。

第二方面，本发明提供一种超重力油固分离方法，是采用以下技术方案得以实现的。

一种超重力油固分离方法，采用上述超重力油固分离装置，具体步骤如下：

S1.将从油浆进料口进入的油浆与从稀释液进料口进入的稀释液经管道混合器混合后，经液体分布器扩散到由电机带动转动轴产生的超重力场中，经分离构件促进固液分离，固体颗粒在渣浆富集板富集后，定时从重相排出口排出；

S2.脱除固体后的轻相经向心泵加压后，经轻相排出口排出进入管线，并经加热组件升温后，在管线内进行过滤分离；

S3.运行到指定周期后，移动滑动挡板，关闭轻相排出口，使管线连通稀释液进料口，利用稀释液对过滤膜进行反冲洗，冲洗后的稀释液并入油浆进入装置本体。

进一步的，所述稀释液包括组分油、液体烷烃、液体芳烃；所述组分油包括石脑油、汽油、柴油、重循环油、溶剂油。

本申请具有以下有益效果。

本发明装置将超重力分离和膜过滤分离集成到同一设备中，先通过超重力分离将大多数固体颗粒排出，以减轻膜分离部分的负担，从而延长了运行周期。油浆经过超重力分离后，一部分胶质沥青质会随固体颗粒排出，从而使油浆粘度降低，此外，稀释液的加入以及膜过滤管线中加热组件的加热作用，使油浆有足够的通量经过膜过滤管线，由此使得超重力分离与膜过滤分离在同一设备上共存成为可能。另一方面，同一条管线同时起到稀释液进料和过滤膜反冲洗两方面作用，突破了传统膜过滤工艺反冲洗也用量和反冲洗时间的局限性。所分离出的固体颗粒按照设定程序间歇利用油浆冲洗排出，便于用泵长距离运输，实现了工艺连续化。本发明利用一种设备实现了两种分离方案的集成，克服了单一分离模式的局限性，增强了分离效果和长期运行的稳定性，同时节约了占地面积，简化了工艺流程。本发明装置还可用于油泥等其他重质、劣质油品脱固。

附图说明

图1是本发明超重力油固分离装置的结构示意图。

其中，1.油浆进料口；2.稀释液进料口；3.管道混合器；4.转动轴；5.液体分布器；6.分离构件；7.渣浆富集板；8.重相排出口；9.向心泵；10.轻相排出口；11.电机；12.加热组件；13.膜过滤管线；14.稀释液进料管线；15.滑动挡板；16.氮气口；17.装置本体；18.油浆进料通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

如图1所示，一种超重力油固分离装置，包括超重力分离和膜过滤分离两部分。

超重力分离部分包括装置本体17、油浆进料通道18、油浆进料口1、稀释液进料口2、管道混合器3、转动轴4、液体分布器5、分离构件6、渣浆富集板7、重相排出口8、向心泵9、轻相排出口10、电机11、氮气口16。其中，所述油浆进料口1和稀释液进料口2设置在管道混合器3的上部，下部设有液体分布器5，所述液体分布器5与分离构件6相通且均设置在装置本体17内部；所述分离构件6下方向下依此设有渣浆富集板7、重相排出口8；所述管道混合器3内设有转动产生超重力场的转动轴4，转动轴4与电机11相连；装置本体17轴向还设置有将轻相排出装置的向心泵9，装置本体17上部设有轻相排出口10；

膜过滤分离部分包括加热组件12、管线、滑动挡板15，管线分为膜过滤管线13和稀释液进料管线14两种，膜过滤管线13与轻相排出口10连通，稀释液进料管线14与稀释液进料口2连通。管线是膜过滤管线13还是稀释液进料管线14，可通过滑动挡板15相互切换以实现过滤膜反冲洗。

以下以装置本体17连接两根管线，一根为膜过滤管线13，另一根为稀释液进料管线14为例，对本申请进行更详细的说明。

与稀释液进料口2连通的为稀释液进料管线14，与轻相排出口10连通的为膜过滤管线13，在图1状态下，位于装置本体17左侧的管线为稀释液进料管线14，位于装置本体17右侧的管线为膜过滤管线13，此时滑动挡板15遮挡住左侧的轻相排出口10和右侧的稀释液进料口2，打开左侧的稀释液进料口2和右侧的轻相排出口10。

由电机11带动转动轴4转动产生超重力场，先从氮气口16通入氮气，置换装置内的空气，再进料。从油浆进料口1进入的油浆与从稀释液进料口2进入的稀释液经管道混合器3混合后，到达设备底部，经液体分布器5扩散到超重力场中，经分离构件6促进固液分离，脱除固体后的轻相经向心泵9加压后，经轻相排出口10排出，经过加热组件12升温后，在膜过滤管线13内进行过滤分离，进一步提高脱固效果。

超重力分离部分的渣浆富集板7根据设定程序，定时由倾斜位置转换为竖直位置，露出重相排出口8，利用油浆将富集渣浆从重相排出口8带出。随后渣浆富集板7复位，继续收集固体颗粒。

当过滤压降过大或达到预期的更换周期时，滑动滑动挡板15，使滑动挡板15遮挡住右侧的轻相排出口10和左侧的稀释液进料口2，打开右侧的稀释液进料口2和左侧的轻相排出口10，此时，位于装置本体17左侧的管线由稀释液进料管线14变为膜过滤管线13，位于装置本体17右侧的管线由膜过滤管线13变为稀释液进料管线14，切换外界管线阀门，使稀释液通过新的稀释液进料管线14(右侧管线)进入稀释液进料口2，同时对过滤膜进行反冲洗，直至下一个切换周期。

以下采用本申请超重力油固分离装置进行油浆脱固，并根据国标《GB/T 508-85石油产品灰分测定法》规定的方法测油浆灰分含量，用于评判油浆脱固效果。

实施例1

设定转动轴4转速为7000rpm，油浆(灰分含量0.523％)进料量为700kg/h，稀释液选为柴油，进料量为300kg/h，通过一根稀释液进料管线14进入，一根膜过滤管线13出料。采用碟片式分离构件，设定排渣周期为60min，通过加热组件12调节，将膜过滤管线13温度保持在150℃。连续运行7天后，油浆灰分为0.003％，脱灰率99.43％，过滤压降增加0.45％。

实施例2

设定转动轴4转速为3000rpm，油浆(灰分含量0.523％)进料量为900kg/h，稀释液选为柴油，进料量为100kg/h，通过一根稀释液进料管线14进入，九根膜过滤管线13出料。采用折流挡板式分离构件，设定排渣周期为10min，通过加热组件12调节，将膜过滤管线13温度保持在110℃。连续运行7天后，油浆灰分为0.010％，脱灰率98.09％，过滤压降增加2.33％。

实施例3

设定转动轴4转速为5000rpm，油浆(灰分含量0.523％)进料量为800kg/h，稀释液选为柴油，进料量为200kg/h，通过两根稀释液进料管线14进入，四根膜过滤管线13出料。采用螺旋式分离构件，设定排渣周期为60min，通过加热组件12调节，将膜过滤管线13温度保持在130℃。连续运行7天后，油浆灰分为0.007％，脱灰率98.66％，过滤压降增加1.62％。

对比例1

单独采用超重力分离技术，不同分离构件、不同转速、不同柴油加入量、不同排渣周期，测得连续运行7天后油浆灰分含量及脱灰率如表1所示。

表1单独超重力分离技术对油浆处理结果

对比例2

单独采用膜过滤技术，对不同柴油加入量、不同温度下连续运行7天后油浆灰分含量、脱灰率及过滤压降增加量如表2所示。

表2单独膜过滤分离技术对油浆处理结果

注：“×”表示因过滤膜堵塞运行时间不足7天。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超重力油固分离装置，包括装置本体(17)，其特征在于：所述装置本体(17)的上方设有多根管线，管线内设有膜过滤装置，所述管线分为膜过滤管线(13)和稀释液进料管线(14)两种；

所述装置本体(17)中形成油浆进料通道(18)，油浆进料通道(18)的上端形成油浆进料口(1)，油浆进料通道(18)的下端设有液体分布器(5)，油浆进料通道(18)内设有管道混合器(3)，管道混合器(3)内设有转动轴(4)；所述油浆进料通道(18)上部侧壁开设有稀释液进料口(2)，稀释液进料口(2)和设置在装置本体(17)顶部的轻相排出口(10)均与管线连通；所述稀释液进料口(2)和轻相排出口(10)处设有滑动挡板(15)，滑动挡板(15)切换稀释液进料口(2)或轻相排出口(10)与管线连通；

所述装置本体(17)内设有与液体分布器(5)相通的分离构件(6)，装置本体(17)底部形成重相排出口(8)，重相排出口(8)的上方设有活动的渣浆富集板(7)；所述装置本体(17)内靠近轻相排出口(10)处还设有向心泵(9)。

2.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：管线共2～10根，其中，膜过滤管线(13)和稀释液进料管线(14)每种至少1根。

3.根据权利要求2所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述膜过滤管线(13)的数量是稀释液进料管线(14)的2～3倍。

4.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述膜过滤装置中的过滤膜选用无机陶瓷膜或金属烧结膜，过滤膜的孔径范围为0.2～20μm。

5.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述分离构件(6)的形式包括碟片式、折流挡板式和螺旋式。

6.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述管线上设有加热组件(12)。

7.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述装置本体(17)的上部还设有氮气口(16)。

8.根据权利要求1所述的一种超重力油固分离装置，其特征在于：所述转动轴(4)与电机(11)直接或间接相连。

9.一种超重力油固分离方法，其特征在于：采用权利要求1-8任一所述超重力油固分离装置，具体步骤如下：

S1.将从油浆进料口(1)进入的油浆与从稀释液进料口(2)进入的稀释液经管道混合器(3)混合后，经液体分布器(5)扩散到由电机(11)带动转动轴(4)产生的超重力场中，经分离构件(6)促进固液分离，固体颗粒在渣浆富集板(7)富集后，定时从重相排出口(8)排出；

S2.脱除固体后的轻相经向心泵(9)加压后，经轻相排出口(10)排出进入管线，并经加热组件(12)升温后，在管线内进行过滤分离；

S3.运行到指定周期后，移动滑动挡板(15)，关闭轻相排出口(10)，使管线连通稀释液进料口(2)，利用稀释液对过滤膜进行反冲洗，冲洗后的稀释液并入油浆进入装置本体(17)。

10.根据权利要求9所述的一种超重力油固分离方法，其特征在于：所述稀释液包括组分油、液体烷烃、液体芳烃；所述组分油包括石脑油、汽油、柴油、重循环油、溶剂油。