CN117343760A - 一种热水解-萃取耦合处理老化油系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热水解‑萃取耦合处理老化油系统及方法，系统包括预热罐、水热反应釜、依次相连的闪蒸罐、换热器以及油水分离器和三相离心机。老化油混合物料进入预热罐中预热后得到预热后物料；预热后物料进入水热反应釜中得到水热反应后油浆；水热反应后油浆进入闪蒸罐，经闪蒸分离得到闪蒸油气和闪蒸剩余油浆；闪蒸油气经换热器、油水分离器得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气，循环萃取剂输送至预热罐中；闪蒸剩余油浆输送至三相离心机离心分离。通过热水解‑闪蒸作用，提高老化油体系的流动性，强化萃取效果，减少萃取剂的投加比例；且所有流程均在密闭系统中完成，减少油气和萃取剂的挥发，降低处置过程中的油气逸散产生的污染。

Description

一种热水解-萃取耦合处理老化油系统及方法

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，特别涉及一种热水解-萃取耦合处理老化油系统及方法。

背景技术

老化油是原油集输储存、污水处理以及石油石化生产中产生的复杂且稳定的含水油浆或含油乳化液。老化油的状态稳定，现有原油处理系统很难处理，不仅占据了大量的储存空间，同时影响外输油品质、干扰电脱水装置运行、引起设备腐蚀和结构，而且还存在毒性和易燃性，直接排放会对环境产生污染。当前，多数企业结合自身业务特点，多将老化油进行回掺原油外送或者回炼处置，但是受产品质量控制要求，该处理方式消纳有限，如何经济高效处理老化油已成为石油工业迫切解决的问题。

目前，报导的老化油处理的方法主要包括调质离心分离、化学热洗、化学氧化以及组合工艺，处理方法关键在于如何破乳脱稳，加速水油的分离。CN110950513B提供了一种利用表面活性剂预处理-水热氧化-热裂解耦合法处理灌底泥的方法，报导实例中，含水79％、含油18％的油泥经该方法处理后残渣有机质含量<1％。CN110484295A提供了一种老化油回收处理工艺，通过固液分离机与油水分离器的相互配合使用，实现对固液分离后的油水混合物进行油水分离，同时在油水分离器内加设超声波清洗装置以及高压冲洗装置，利用超声空化效应、机械搅拌作用以及热效应，以提高其破乳效率以及破乳脱水量。CN113680106A提供了一种电子束辐照处理老化油工艺，从微观上改变老化油中达到电荷平衡的分子团界面的电荷分布，同时在不增加化学试剂的情况下使相关水分子和相应能级上能够反应的分子发生反应，变成带电粒子，迅速失稳，达到破乳的目的。但是，以上文献涉及的老化油处理方法需外加大量表面活性剂等药剂，对回收油品的品质造成不利影响。

此外，出于对高效回收矿物油的需要，部分研究利用萃取的方法进行处理，依据相似相溶的原理，通过降低油水界面膜的强度，促进油和水液滴的分别聚集，实现油、水和泥的分离。如CN113233725A公开了一种含油污泥复选与萃取耦合处理的装置，通过化学水洗、气浮方法回收部分油，再利用多级逆向萃取进一步脱油，脱油后的残渣可进行造粒固化。CN111777293A公开了一种利用液态二甲醚进行油泥萃取方法，该方法通过调节体系压力，实现二甲液态与气态的相变化，在液体条件下进行萃取，气态下完成萃取剂的快速分离，一并实现油泥中烃类回收与水分的脱除。但是单纯的萃取法，一般需要高于原料量的萃取剂，经济成本较高，且溶剂回收难，可能对被后续物料夹带产生二次污染风险。

发明内容

为解决老化油脱水除杂难、品质差、占储大，影响系统正常运行问题，本发明提出一种热水解-萃取耦合处理老化油系统，所述系统包括预处理单元、水热反应单元、萃取剂回收单元以及离心分离单元；

所述预处理单元包括预热罐，所述水热反应单元包括水热反应釜；所述萃取剂回收单元包括依次相连的闪蒸罐、换热器以及油水分离器；所述离心分离单元包括三相离心机；其中，

所述预处理单元出口与所述水热反应单元入口相连，所述水热反应单元出口与所述萃取剂回收单元入口相连；

所述萃取剂回收单元的一路出口与所述预处理单元入口相连；所述萃取剂回收单元的另一路出口与所述离心分离单元入口相连。

进一步地，所述预热罐设有三路入口和一路出口；其中，

预热罐第一路入口用于输送老化油原料；预热罐第二路入口用于输送补充萃取剂；预热罐第三路入口用于输送经萃取剂回收单元回收后的循环萃取剂；

预热罐出口用于输送预热后物料至水热反应釜中。

进一步地，所述闪蒸罐设有两路出口，闪蒸罐第一路出口与换热器入口相连；闪蒸罐第二路出口与三相离心机相连；闪蒸罐入口与水热反应釜出口相连。

进一步地，所述三相离心机设有三路出口，三相离心机三路出口分别用于输出离心分离油相、离心分离水相以及离心泥。

进一步地，所述油水分离器设有两路进口和四路出口；其中，

油水分离器第一路进口与换热器出口相连；油水分离器第二路进口与用于输送破乳剂的外部管路相连；

油水分离器第一路出口与尾气净化系统相连，用于输送油水分离器中产生的不凝气至尾气净化系统；油水分离器第二路出口与污水处理系统相连，用于输送油水分离器中产生的油水混合物至污水处理系统；油水分离器第三路出口与存储设备相连，用于输送油水分离器中产生的上层回收萃取剂至存储设备；油水分离器第四路出口与所述预热罐相连，用于输送循环萃取剂至所述预热罐中。

本发明还提供了利用上述系统进行老化油处理的热水解-萃取耦合处理老化油方法，所述方法包括：老化油混合物料进入预热罐中预热后得到预热后物料；预热后物料进入水热反应釜中，经水热反应处理后得到水热反应后油浆；水热反应后油浆进入闪蒸罐，经闪蒸罐闪蒸分离得到闪蒸油气和闪蒸剩余油浆；闪蒸油气经换热器、油水分离器得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气，循环萃取剂输送至预热罐中；闪蒸剩余油浆输送至三相离心机离心分离。

进一步地，所述老化油混合物料进入预热罐中预热后得到预热后物料包括：

老化油原料经预热罐第一路入口输送至预热罐内加热至65～85℃，并与混合萃取剂混合后得到预热后物料。

进一步地，所述预热后物料进入水热反应釜中，经水热反应处理后得到水热反应后油浆包括：

预热后物料进入水热反应釜内加热至110～200℃，并维持加热终温15-40min。

进一步地，闪蒸油气经换热器、油水分离器得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气，循环萃取剂输送至预热罐中包括：

闪蒸油气经闪蒸罐第一路出口输送至换热器，在换热器中经冷却循环水降温至40～65℃后得到冷却后油浆；

冷却后油浆经油水分离器第一路进口输送至油水分离器中，经油水分离器第二路入口加入破乳剂，得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气；循环萃取剂经油水分离器第三路出口输送至预热罐中。

进一步地，不凝气经油水分离器第一路出口输送至尾气净化系统，污水经油水分离器第二路出口输送至污水处理系统；回收萃取剂经油水分离器第三路出口输送至存储设备。

进一步地，闪蒸罐内压力低于0.1Mpa。

进一步地，闪蒸剩余油浆经闪蒸罐第二路出口输送至三相离心机，在三相离心机内离心分离得到离心分离水相、离心泥和离心分离油相，并输送至回炼系统。

进一步地，混合萃取剂为经预热罐第二路入口输送的补充萃取剂以及经预热罐第三路入口输送的循环萃取剂；混合萃取剂与老化油原料的质量比为1:2-1:5。

本发明通过热水解预处理实现老化油破絮脱稳和轻质油的回收，再以轻质油作为萃取剂，促进重质油中沥青质与胶质组分的分散和溶解，降低油包水界面膜的机械强度，促进内在水滴的聚并，然后再通过离心分离实现油的有效分离与回收，实现老化油脱水精制的目的，回收油纯净、无外源药剂和杂质污染，品质好。同时，通过热水解-闪蒸作用，提高老化油体系的流动性，强化萃取效果，减少萃取剂的投加比例。另外，本发明所有流程均在密闭系统中完成，减少了油气和萃取剂的挥发，降低了处置过程中的油气逸散产生的污染。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例中的一种利用热水解-萃取耦合法处理老化油系统示意图；

图2为本发明实施例中的一种利用热水解-萃取耦合法处理老化油方法流程图。

附图标记：1、预热罐；2、水热反应釜；3闪蒸罐；4、换热器；5、油水分离器；6、三相离心机；

11、老化油原料；12、补充萃取剂；13、预热后物料；21、水热反应后油浆；31、闪蒸油气；32、闪蒸剩余油浆；41、冷却后油浆；51、破乳剂；52、不凝气；53、污水；54、回收萃取剂；55、循环萃取剂；61、离心分离油相；62、离心分离水相；63、离心泥。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，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。

本发明实施例的第一方面，如图1所示，提供一种热水解-萃取耦合处理老化油系统，该系统由预处理单元、水热反应单元、萃取剂回收单元以及离心分离单元组成；预处理单元包括预热罐1，水热反应单元包括水热反应釜2；萃取剂回收单元包括依次相连的闪蒸罐3、换热器4以及油水分离器5；所述离心分离单元包括三相离心机6。

预热罐1设有三路入口和一路出口；预热罐1第一路入口用于输入待处理的老化油原料11；预热罐1第二路入口用于输入补充萃取剂12；预热罐1第三路入口用于输入经萃取剂回收单元回收后的循环萃取剂55；预热罐1出口用于输出预热后物料13至水热反应釜2中；

水热反应釜2用于加热预热后物料13，并得到水热反应后油浆21；

闪蒸罐3设有两路出口和一路入口，闪蒸罐3入口与水热反应釜2出口相连；闪蒸罐3第一路出口与换热器4入口相连，用于将闪蒸油气31输送至换热器4中；闪蒸罐3第二路出口与三相离心机6相连，用于将闪蒸剩余油浆32经三相离心机6入口输送至三相离心机6中；

三相离心机6还设有三路出口，三相离心机6的三路出口分别用于输出离心分离油相61、离心分离水相62以及离心泥63；

油水分离器5设有两路进口和四路出口，油水分离器5第一路进口与换热器4出口相连；油水分离器5第二路进口与用于输送破乳剂51的外部管路相连；油水分离器5第一路出口与尾气净化系统相连，用于输送油水分离器5中产生的不凝气52至尾气净化系统；油水分离器5第二路出口与污水处理系统相连，用于输送油水分离器5中冷凝液相下层污水53至污水处理系统；油水分离器5第三路出口分别与存储设备、预热罐1相连，用于输送油水分离器5中冷凝液相上层回收萃取剂54至存储设备；以及用于输送循环萃取剂55至预热罐1中。

本发明实施例的第二方面，如图2所示，提供一种热水解-萃取耦合处理老化油方法，该方法利用上述系统完成老化油处理，该方法包括以下步骤：老化油混合物料进入预热罐1中预热后得到预热后物料13；预热后物料13进入水热反应釜2中，经水热反应处理后得到水热反应后油浆21；水热反应后油浆21进入闪蒸罐3，经闪蒸罐3闪蒸分离得到闪蒸油气31和闪蒸剩余油浆32；闪蒸油气31经换热器4、油水分离器5得到循环萃取剂55、回收萃取剂54、污水53与不凝气52，循环萃取剂55输送至预热罐1中；闪蒸剩余油浆32输送至三相离心机6离心分离。

具体地，萃取剂优选为混合芳烃(如催化重整二甲苯、甲苯等混合物)、轻柴油等馏分油，或为原料闪蒸分离获得的轻质油(如汽油至轻柴油馏分，主要为C6～C14烷烃和C6～C8芳烃)。

具体地，老化油原料11在预热罐1内经外加热源进行加热至65～85℃，并与补充萃取剂12充分混合。优化地，预热罐1用夹套式换热，热源采用低压蒸汽或闪蒸油气31。

混合萃取剂与老化油原料11的比例根据物料的不同选择为1∶2～1∶5(质量比)；混合萃取剂包括补充萃取剂12，以及经预热罐1第三路入口输送的循环萃取剂55。经预热后的混合萃取剂与预热后物料13进入水热反应釜2中，用蒸汽等加热方式，将混合物料密闭加热至110～200℃(水热反应釜2内压力控制在0.14～1.60MPa，表压)，维持加热终温15～40min，得到水热反应后油浆21。该过程能够破除体系稳定结构，降低油水界面膜强度，强化萃取效率。本发明也可以在水热反应釜2内直接通入蒸汽，一并实现加热和搅拌的作用。

闪蒸罐3具有足够的体积空间，并可实现油气的快速导出，维持压力在0±0.10MPa(表压)。水热反应后油浆21进入闪蒸罐3中，并在在闪蒸罐3空间内体积快速膨胀，实现减压并降温，水及轻质油类(即闪蒸油气31)进入换热器4冷后得到冷却后油浆41，冷却后油浆41进入油水分离器5，在油水分离器5内加入破乳剂，并进一步分为不凝气52、回收萃取剂54和污水53。其他水与重质油(即闪蒸剩余油浆32)在闪蒸罐3底部，由输送泵送至离心分离单元的三相离心机6中。闪蒸剩余油浆32经三相离心机6离心分离得到离心分离油相61、离心分离水相62以及离心泥63。

下面通过具体实施例说明上述热水解-萃取耦合处理老化油方法的工艺步骤。

实施例1

某油田老化原油，含水率11.3％±1.5％，经螺杆泵由预热罐1第一路入口进入预热罐1中，经预热罐1内的蒸汽盘管加热至80℃，并与经预热罐1第二路入口输送的补充萃取剂12充分混合，得到预热后物料13。初期，在预热罐1中加入含混合芳烃的补充萃取剂12，待装置连续稳定运行后，以经预热罐1第三路入口输送的循环萃取剂55作为主要补充。其中，预热罐1内的混合萃取剂与老化油原料11的质量比为1:3，混合萃取剂的质量指的是补充萃取剂12和循环萃取剂55的总质量。

进一步地，预热后物料13经预热罐1出口输送至水热反应釜2中，使用蒸汽直接换热方式，在水热反应釜2内加热至200℃(水热反应釜2内压力约1.60MPa)，并在此温度下保持恒温15min，得到水热反应后油浆21。

恒温结束后，水热反应后油浆21经闪蒸罐3入口排入，通过后续冷凝及油气净化系统，闪蒸罐3压力控制在小于0.10MPa。进入闪蒸罐3后的水热反应后油浆21压力降低，体积迅速膨胀，闪蒸油气31由闪蒸罐3第一路出口进入换热器4中，利用冷却循环水降温至65℃后经油水分离器5第一路进口进入油水分离器5中。经油水分离器5第二路进口加入50ppm阳离子型破乳剂51，不凝气52经油水分离器5第一路出口输送至后续尾气净化系统，油水混合物进一步沉降分离，分离后的污水53经油水分离器5第二路出口输送至污水处理系统，上层回收萃取剂一部分作为回收萃取剂54经油水分离器5第三路出口输送至储存设施，一部分作为循环萃取剂55经油水分离器第四路出口输送至预热罐1中。闪蒸罐3底部的闪蒸剩余油浆32经闪蒸罐第二路出口由输送系统输送至三相离心分离机6，通过离心力的作用，得到离心分离油相61、离心分离水相62和离心泥63。离心分离油相61中含水率＜0.5％，满足外输油含水率要求。

实施例2

某炼化老化污油，含水率8.8％±1.2％，经污油泵由预热罐1第一路入口输送至进入预热罐1中，经预热罐1内的闪蒸油气31盘管加热至60℃，并与经预热罐1第二路入口输送的补充萃取剂12充分混合，得到预热后物料13。初期，在预热罐1中加入来自催化重整单元的混合二甲苯作为补充萃取剂12，待装置连续稳定运行后，以经预热罐1第三路入口输送的循环萃取剂55作为主要补充。其中，预热罐1内的混合萃取剂与老化油原料11的质量比为1:2，混合萃取剂的质量指的是补充萃取剂12和循环萃取剂55的总质量。

进一步地，预热后物料13经预热罐1出口输送至水热反应釜2中，采用蒸汽直接换热方式，在水热反应2釜内密闭加热至110℃(水热反应釜2内压力约0.14MPa)，并在此温度下保持恒温40min，得到水热反应后油浆21。

恒温结束后，水热反应后油浆21经闪蒸罐3入口排入，闪蒸罐3压力控制在＜0.1MPa。进入闪蒸罐3后的水热反应后油浆21压力降低，体积迅速膨胀，闪蒸油气31由闪蒸罐3第一路出口进入换热器4中，利用冷却循环水降温至65℃后经油水分离器5第一路进口进入油水分离器5中。

经油水分离器5第二路进口加入50ppm阳离子型破乳剂51，不凝气52经油水分离器5第一路出口输送至后续尾气净化系统，油水混合物进一步沉降分离，分离后的污水53经油水分离器5第二路出口输送至污水处理系统，上层回收萃取剂一部分作为回收萃取剂54经油水分离器5第三路出口输送至储存设施，一部分作为循环萃取剂55经油水分离器第四路出口输送至预热罐。

闪蒸罐3底部的闪蒸剩余油浆32经闪蒸罐第二路出口由输送系统输送至三相离心分离机6，通过离心力的作用，得到离心分离油相61、离心分离水相62和离心泥63。离心分离油相61中含水率＜1％，送至回炼系统。

本发明提出的热水解-萃取耦合处理老化油方法，可实现老化油的高效脱稳和精制，减少萃取剂使用量与消耗；萃取剂优选混合芳烃、轻柴油等馏分油，或为原料闪蒸分离获得的轻质油，并采用减压闪蒸的方式回收萃取剂，可大幅提高回收油的品质。

尽管参照前述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精神和范围。

Claims (13)

1.一种热水解-萃取耦合处理老化油系统，其特征在于，所述系统包括预处理单元、水热反应单元、萃取剂回收单元以及离心分离单元；

所述预处理单元包括预热罐，所述水热反应单元包括水热反应釜；所述萃取剂回收单元包括依次相连的闪蒸罐、换热器以及油水分离器；所述离心分离单元包括三相离心机；其中，

所述预处理单元出口与所述水热反应单元入口相连，所述水热反应单元出口与所述萃取剂回收单元入口相连；

所述萃取剂回收单元的一路出口与所述预处理单元入口相连；所述萃取剂回收单元的另一路出口与所述离心分离单元入口相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预热罐设有三路入口和一路出口；其中，

预热罐第一路入口用于输送老化油原料；预热罐第二路入口用于输送补充萃取剂；预热罐第三路入口用于输送经萃取剂回收单元回收后的循环萃取剂；

预热罐出口用于输送预热后物料至水热反应釜中。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述闪蒸罐设有两路出口，闪蒸罐第一路出口与换热器入口相连；闪蒸罐第二路出口与三相离心机相连；闪蒸罐入口与水热反应釜出口相连。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述三相离心机设有三路出口，三相离心机三路出口分别用于输出离心分离油相、离心分离水相以及离心泥。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述油水分离器设有两路进口和四路出口；其中，

油水分离器第一路进口与换热器出口相连；油水分离器第二路进口与用于输送破乳剂的外部管路相连；

油水分离器第一路出口与尾气净化系统相连，用于输送油水分离器中产生的不凝气至尾气净化系统；油水分离器第二路出口与污水处理系统相连，用于输送油水分离器中产生的油水混合物至污水处理系统；油水分离器第三路出口与存储设备相连，用于输送油水分离器中产生的上层回收萃取剂至存储设备；油水分离器第四路出口与所述预热罐相连，用于输送循环萃取剂至所述预热罐中。

6.一种利用权利要求1-5任一项所述的热水解-萃取耦合处理老化油系统进行老化油处理的热水解-萃取耦合处理老化油方法，其特征在于，所述方法包括：

老化油混合物料进入预热罐中预热后得到预热后物料；预热后物料进入水热反应釜中，经水热反应处理后得到水热反应后油浆；水热反应后油浆进入闪蒸罐，经闪蒸罐闪蒸分离得到闪蒸油气和闪蒸剩余油浆；闪蒸油气经换热器、油水分离器得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气，循环萃取剂输送至预热罐中；闪蒸剩余油浆输送至三相离心机离心分离。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述老化油混合物料进入预热罐中预热后得到预热后物料包括：

老化油原料经预热罐第一路入口输送至预热罐内加热至65～85℃，并与混合萃取剂混合后得到预热后物料。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述预热后物料进入水热反应釜中，经水热反应处理后得到水热反应后油浆包括：

预热后物料进入水热反应釜内加热至110～200℃，并维持加热终温15-40min。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，闪蒸油气经换热器、油水分离器得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气，循环萃取剂输送至预热罐中包括：

闪蒸油气经闪蒸罐第一路出口输送至换热器，在换热器中经冷却循环水降温至40～65℃后得到冷却后油浆；

冷却后油浆经油水分离器第一路进口输送至油水分离器中，经油水分离器第二路入口加入破乳剂，得到循环萃取剂、回收萃取剂、污水与不凝气；循环萃取剂经油水分离器第三路出口输送至预热罐中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，不凝气经油水分离器第一路出口输送至尾气净化系统，污水经油水分离器第二路出口输送至污水处理系统；回收萃取剂经油水分离器第三路出口输送至存储设备。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，闪蒸罐内压力低于0.1Mpa。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，闪蒸剩余油浆经闪蒸罐第二路出口输送至三相离心机，在三相离心机内离心分离得到离心分离水相、离心泥和离心分离油相，并输送至回炼系统。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，混合萃取剂为经预热罐第二路入口输送的补充萃取剂以及经预热罐第三路入口输送的循环萃取剂；混合萃取剂与老化油原料的质量比为1:2-1:5。