CN204824748U - 油浆生产针状焦原料的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油浆生产针状焦原料的系统，所述系统包括：减压蒸馏单元、静电固液分离单元、抽提单元；其中，所述减压蒸馏单元通过管路与所述静电固液分离单元连接；所述抽提单元通过管路与所述静电固液分离单元或所述减压蒸馏单元连接。本实用新型通过“减压蒸馏+静电分固液离器”工艺组合除去固体微粒，通过“减压蒸馏+抽提”工艺组合获得生产针状焦原料的有效组分，可有效去除油浆中的催化剂微粒，特别是5微米以下细小的催化剂微粒，使处理后的固相含量达到10ppm以下。

Description

油浆生产针状焦原料的系统

技术领域

本实用新型涉及石油化工、炭素材料技术领域，尤其涉及一种油浆生产针状焦原料的系统。

背景技术

针状焦是炭素材料中的一个优质品种，是生产高功率和超高功率电炉炼钢用石墨电极的主要原料，其石墨化制品广泛用于电炉炼钢电极、核反应堆减速材料和火箭技术。根据生产原料的不同，针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦两种。以石油重质油为原料生产的针状焦为油系，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系。

生产针状焦最关键的问题是原料的选择和预处理。生产针状焦的原料要求短侧链多环芳烃含量高、胶质沥青含量低。催化油浆富含短侧链稠环芳烃，可通过一定的处理工艺去除其非理想组分，从而满足生产针状焦的组分要求，是油系针状焦的主要优良原料。

催化油浆通常含有一定量的固体颗粒，浓度通常在1000～3500ppm左右，主要为催化剂细粉和一定量的焦粉，严重影响油浆的利用范围。原料中的固体微粒几乎100％滞留在针状焦产品中，直接影响针状焦的灰分。固体微粒含量还会影响中间相小球体的形成和成长，最终影响针状焦的质量。固体微粒含量高的油浆只能用作普通产品的原料，油浆中固相含量<100ppm时，可用来生产针状焦，因此，去除催化裂化油浆中的固体颗粒非常必要。

油浆中所含催化剂的平均粒径约在10-20μm，其中约20％是5μm以下的细小微粒。目前工业生产常用的沉降和过滤装置，无法大量连续的去除这些细小微粒，特别是5μm以下的细小微粒更是难以去除。过滤法理论上需要有与粒子同等细密的筛网，很容易堵塞。静电式固液分离器，越是细小的微粒越易吸附，可使处理后的固相含量达到10ppm以下，甚至更低。

现有的催化油浆处理系统，是采用“减压蒸馏+抽提”的组合系统，其方法采用抽提+减压蒸馏的组合工艺，使油浆纯化，生产针状焦原料。油浆经过减压蒸馏装置除去沥青质和部分催化剂后，抽提出芳烃组分，作为生产针状焦的原料。

现有油浆精制系统处理后的针状焦原料固含量不稳定，会影响后续系统中针状焦产品的强度等质量指标，不合格的原料只能返工或降级处理作为普通产品的原料。这样，为确保生产处合格的针状焦原料，采购原料油浆时只能选择固含量低的油浆，对固相含量指标要求较严，限制了原料油浆的来源，从而增加了生产成本，影响到企业的经济效益。

油浆中所含微粒平均约在10-20微米，其中约20％是5微米以下的细小粒子；采用传统过滤型设备无法大量连续地除去这些微粒，现有的油浆预处理系统在运行中可除去较大粒径催化剂微粒，但不能有效去除5微米以下细小的催化剂微粒。特别地，油浆中的胶质、沥青质在静电分离过程与催化剂微粒会产生竞争吸附现象，影响固体微粒脱除效果。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型提供一种油浆生产针状焦原料的系统。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种油浆生产针状焦原料的系统，所述系统包括：减压蒸馏单元、静电固液分离单元、抽提单元；其中，所述减压蒸馏单元通过管路与所述静电固液分离单元连接；所述抽提单元通过管路与所述静电固液分离单元或所述减压蒸馏单元连接。

其中，所述静电固液分离单元包括静电式固液分离器，所述静电式固液分离器包括直流电源、可编程逻辑控制器和多个静电式固液分离模块，所述直流电源连接所述多个静电式固液分离模块，为所述多个静电式固液分离模块产生电场；所述可编程逻辑控制器连接所述多个静电式固液分离模块，控制各个所述静电式固液分离模块的运行状态；各个所述静电式固液分离模块之间并联。

其中，所述系统包括一个所述静电固液分离单元；或者，所述系统包括两个或两个以上所述静电固液分离单元，各所述静电固液分离单元之间采用串联方式连接。

其中，所述减压蒸馏单元包括换热器、加热炉和减压蒸馏塔；所述换热器通过管路与所述加热炉的进口相连接，所述加热炉的出口通过管路与所述减压蒸馏塔的入口相连接，所述减压蒸馏塔的出口通过管路与所述静电固液分离单元的静电式固液分离器连接。

其中，所述抽提单元包括抽提装置和溶剂回收装置；所述抽提装置的出口、入口分别通过管路与所述溶剂回收装置连接；所述抽提装置的入口连接所述静电固液分离单元的出口，出口输出针状焦原料；或者，所述抽提装置的入口输入油浆原料，出口连接所述减压蒸馏单元的入口。

其中，所述系统还包括：加氢精制单元；如果所述抽提单元通过管路与所述静电固液分离单元连接，则所述加氢精制单元连接所述抽提单元的出口；如果所述抽提单元通过管路与所述减压蒸馏单元连接，则所述加氢精制单元连接所述静电固液分离单元的出口。

本实用新型系统采用静电式固液分离除去除油浆中的催化剂微粒，优点是分离的温度低，阻力小，分离效率比较高，特别是愈细的粉粒，愈易被吸附。通过“减压蒸馏+静电分固液离器”工艺组合除去固体微粒，通过“减压蒸馏+抽提”工艺组合获得生产针状焦原料的有效组分，可有效去除油浆中的催化剂微粒，特别是5微米以下细小的催化剂微粒，使处理后的固相含量达到10ppm以下。

本实用新型中先经过减压蒸馏切除大部分催化剂等固体微粒，可有效减轻静电分离的负荷，同时减压蒸馏还切除了胶质和沥青质等，消除了静电分离过程的竞争吸附现象，提高了固体微粒脱除效果。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为本实用新型实施例一种油浆生产针状焦原料的系统的组成结构示意图；

图2为本实用新型实施例静电式固液分离器的组成结构示意图；

图3为本实用新型实施例加氢精制单元的组成结构示意图；

图4为本实用新型实施例一种油浆生产针状焦原料方法的流程示意图；

图5为本实用新型实施例另一种油浆生产针状焦原料方法的流程示意图；

其中，1、换热器，2、加热炉，3、减压蒸馏塔，4、静电式固液分离器，5、抽提装置，6、溶剂回收装置，7、减压蒸馏单元，8、静电固液分离单元，9、抽提单元，10、加氢精制单元，11、反应装置，12、气液分离装置，13、脱硫装置，14、循环氢压缩装置。

具体实施方式

针对现有技术的不足，本实用新型在现有技术的基础上，提供一种油浆生产针状焦原料的系统，该系统尤其适于以高固含量的催化油浆来生产针状焦原料。

实施例一

如图1所示，本实用新型实施例的一种油浆生产针状焦原料的系统，包括减压蒸馏单元7、静电固液分离单元8、抽提单元9；其中，减压蒸馏单元7通过管路与静电固液分离单元8相连接；静电固液分离单元8通过管路与抽提单元9相连接。

具体地，本实施例中，将减压蒸馏单元7放在整个系统的第一段，接着是静电固液分离单元8，静电固液分离单元8之后是抽提单元9。也就是说，减压蒸馏单元7的出口与静电固液分离单元8的入口连接，静电固液分离单元8的出口与抽提单元9的入口连接，抽提单元9的出口得到针状焦原料。

具体地，如图1所示，减压蒸馏单元7包括换热器1、加热炉2、减压蒸馏塔3，其中，减压蒸馏塔3的入口通过管路连接加热炉2。换热器1通过管路与加热炉2的进口相连接；加热炉2的出口通过管路与减压蒸馏塔3的入口相连接，减压蒸馏塔3的出口通过管路与静电固液分离单元8的静电式固液分离器4连接。如图1所示，原料经过换热器1换热后，进入加热炉2，此后工艺流程中温度逐步降低，合理利用热能，降低损耗。

如图1所示，静电固液分离单元8采用静电式固液分离器4，静电式固液分离器4的入口通过管路连接减压蒸馏单元7的减压蒸馏塔3，出口通过管路连接抽提单元9的抽提装置5。这里，静电式固液分离器4的应用，能够有效去除油浆中的催化剂微粒，特别是5微米以下细小的催化剂微粒，使处理后的固相含量达到10ppm以下，可以处理高固含量的油浆原料。

静电固液分离单元8采用静电式固液分离器4。除了静电式固液分离器之外，传统工艺有机械式分离、过滤式分离等方式，但是效果不好。如图2所示，静电式固液分离器4主要包括直流电源41、多个静电式固液分离模块42和可编程逻辑控制器(PLC)43等。所述直流电源连接所述多个静电式固液分离模块，为所述多个静电式固液分离模块产生电场；所述可编程逻辑控制器连接所述多个静电式固液分离模块，控制每个所述静电式固液分离模块的运行状态。静电式固液分离器的核心结构是静电式固液分离模块42，其他结构是为静电式固液分离模块42服务的。直流电源41的作用是产生电场，不是机泵动力电，也不是照明用电。可编程逻辑控制器43的作用是控制各个静电式固液分离模块42的阀门，使各个静电式固液分离模块42自动运行。运行一段时间后，吸附的固体微粒增多，需要反冲洗，冲洗完成后继续运行。各个静电式固液分离模块42之间是并联的，有的进行反冲洗，有的工作即进行静电分离处理，这些过程是自动控制的。也就是说，各个静电式固液分离模块42的运行状态是通过可编程逻辑控制器43自动控制的。实际应用中，静电式固液分离器4为模块式结构，可通过增加模块数提高处理量，即通过增加静电式固液分离模块42的数量提高静电式固液分离器4的处理量。

实际应用中，静电固液分离单元8可以采用二级串联的方式部署。也就是说，可以在本实用新型的系统中设置两个静电固液分离单元8，两个所述静电固液分离单元之间采用串联方式连接，一个所述静电固液分离单元的入口连接所述减压蒸馏单元，另一个静电固液分离单元的入口连接该静电固液分离单元的出口。这样可以经过两次静电分离，提高分离效果，但会增加成本，可根据需要来设置。

具体地，如图1所示，抽提单元9包括抽提装置5、溶剂回收装置6。抽提装置5通过管路与溶剂回收装置6连接。抽提装置5的出口、入口分别通过管路与溶剂回收装置6连接。实际应用中，溶剂回收装置6的循环溶剂优选使用湿糠醛，湿糠醛对抽余油质量无明显影响，同时还简化了溶剂回收部分的工艺流程，减少了设备，节约了投资。实际应用中，抽提装置5优选为抽提塔。

此外，本实用新型的油浆生产针状焦原料的系统中还可以再增加一套加氢精制单元。实际应用中，将加氢精制单元设置在本实用新型所述系统的最后一段，在针状焦原料含硫量高的情况下可以通过加氢精制单元的加氢处理使其含硫量降低，并且使得其中部分与硫相连的芳香环加氢饱和，调整针状焦原料中的组分含量，除去一些微量的非理想的化学组分，使得到的针状焦原料适应性更强，质量更好，但成本也会相应增加不少，可根据实际生成需要设置。具体地，本实施例中，所述加氢精制单元连接所述抽提单元，具体将所述加氢精制单元的入口连接所述抽提单元中抽提装置的出口，所述加氢精制单元的出口输出针状焦原料。

如图3所示，为加氢精制单元的组成结构示意图。加氢精制单元10包括：反应装置11、气液分离装置12、脱硫装置13和循环氢压缩装置14。其中，反应装置11采用固定床反应器，反应器中装有脱金属催化剂和脱硫催化剂，加氢精制主要化学反应有加氢脱硫、加氢脱金属等。脱金属，可防止加氢脱硫催化剂中毒。加氢脱硫反应主要有两条路径，一是直接加氢脱硫，二是与硫相连的芳香环先加氢，再脱硫。反应装置11处理后的针状焦原料经过气液分离装置12分离未反应的氢气后输出优质的针状焦原料。由气液分离装置12分离出的未反应氢气经过脱硫装置13采用甲基二乙醇胺脱除硫化氢，与补充氢一起压缩后进入循环氢压缩装置14进行循环利用。一般针状焦原料要求硫含量小于0.5％，通过加氢精制单元加氢精制后的产品硫含量小于0.3％，可作为生产优质针状焦的原料。

通过本实施例的上述油浆生产针状焦原料的系统可实现油浆精制生产针状焦原料的方法，该方法包括油浆减压蒸馏、固液分离、抽提过程，采用“减压蒸馏-静电式固液分离-抽提”的顺序执行，具体地，如图4所示，主要步骤如下：

步骤301，油浆减压蒸馏：来自原料罐区的原料油浆经换热器1换热后，再进入加热炉2加热到360-380℃，进入减压蒸馏塔3，减压蒸馏塔3从中分离出轻质油组分、中段油组分和尾油组分，油浆中的胶质、沥青质和固体微粒大部分进入尾油组分。

这样，减压蒸馏还切除了胶质和沥青质等，消除了静电分离过程的竞争吸附现象，提高了固体微粒脱除效果。

步骤302，静电固液分离：将步骤301得到的中段油组分与原料油浆进行换热，温度降至160-200℃，进入静电式固液分离器4的静电式固液分离模块42，通过直流电源41在静电式固液分离模块42产生高压电场，在静电式固液分离模块42的高压电场作用下固体微粒发生电偶极化，从而被吸附，除去残余的催化剂等固体微粒，得到精制中段油。

这里，静电式固液分离器4可有效去除油浆中的催化剂微粒，特别是5微米以下细小的催化剂微粒，使处理后的固相含量达到10ppm以下。

步骤303，抽提过程：将步骤302得到的精制中段油与原料油浆换热后，冷却至40-50℃，进入抽提塔即抽提装置5进行溶剂抽提，抽出油回收溶剂后，得到针状焦原料，抽提装置5抽提后回收的溶剂通过其出口送入溶剂回收装置6，溶剂回收装置6将溶剂脱水精制后通过抽提装置5的入口送回抽提装置5进行重复利用。

这里，本实用新型步骤303中，抽提装置5抽提采用糠醛做溶剂，剂油比1:1，塔底温度35-45℃，塔顶温度60-65℃。

这里，本实用新型步骤301、302中，通过调整减压蒸馏塔3和抽提装置5的操作参数，可以获得生产针状焦原料的有效组分。油浆经过减压蒸馏塔3可除去沥青质、胶质和部分催化剂，除去沥青质和胶质可消除静电分离过程的竞争吸附现象，提高固体微粒脱除效果。

如果系统中增加加氢精制单元，在相应方法中，最后还可以增加一个加氢处理的步骤，以降低针状焦原料中的硫含量，除去一些微量的非理想的化学组分，使得到的针状焦原料适应性更强，质量更好，但成本也会相应增加不少，可根据实际生成需要设置。

本实施例中，采用“减压蒸馏-静电式固液分离-抽提”的顺序进行处理，将温度从高到低依次降低，充分利用热能，能够节约能源。

实施例二

本实施例提供的油浆生产针状焦原料的系统，其组成与实施例一相同，不同的是减压蒸馏单元、静电固液分离单元和抽提单元的连接关系。本实施例中，将抽提单元放在整个系统的第一段，接着是减压蒸馏单元，减压蒸馏单元之后是静电固液分离单元。也就是说，抽提单元的出口与减压蒸馏单元的入口连接，减压蒸馏单元的出口与静电固液分离单元的入口连接，静电固液分离单元的出口输出针状焦原料。

具体地，抽提单元中，抽提装置的出口、入口分别通过管路与溶剂回收装置连接。原料油浆由抽提装置的入口进入，抽提装置的出口连接减压蒸馏单元中换热器的入口。

减压蒸馏单元中，换热器的入口连接抽提装置的出口，出口通过管路与加热炉的进口相连接；加热炉的出口通过管路与减压蒸馏塔的入口相连接，减压蒸馏塔的出口通过管路与静电固液分离单元中静电式固液分离器4的入口相连接。

静电固液分离单元中，静电式固液分离器4的入口通过管路连接减压蒸馏单元中减压蒸馏塔的出口，出口输出针状焦原料。

本实施例中，减压蒸馏单元、静电固液分离单元和抽提单元内的组成结构与实施例一完全相同，在实际部署和应用中也可以采用实施例一所述方式，不再赘述。

通过本实施例的上述油浆生产针状焦原料的系统可实现油浆精制生产针状焦原料的方法，该方法包括油浆减压蒸馏、固液分离、抽提过程，与实施例一所述方法基本相同，所不同的是处理顺序。本实施例中，先抽提、再固液分离，最后减压蒸馏，即“抽提-减压蒸馏-静电式固液分离”。具体地，如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤401，抽提过程：原料油浆先经过抽提装置，抽提出重芳烃组分；

步骤402，减压蒸馏过程：再经过减压蒸馏装置，切割出适用于生产针状焦的组分；

步骤403，固液分离过程：进行固液分离，除去其中的固体微粒，达到针状焦原料标准。

本实施例中，上述方法各个步骤的具体实现过程与实施例一相同，不再赘述。

本实施例中如果增加加氢精制单元，可以将加氢精制单元连接在所述静电固液分离单元的出口，也就是将加氢精制单元的入口连接在静电固液分离单元中静电式固液分离器的出口，由加氢精制单元的出口输出针状焦原料。如果系统中增加加氢精制单元，在相应方法中，最后还可以增加一个加氢处理的步骤，以降低针状焦原料中的硫含量，除去一些微量的非理想的化学组分，使得到的针状焦原料适应性更强，质量更好，但成本也会相应增加不少，可根据实际生成需要设置。

本实用新型提供的油浆生产针状焦原料的系统，采用减压蒸馏+抽提工艺，可生产的针状焦原料产品有重芳烃、轻芳烃、蜡油、沥青、混合芳烃等，重芳烃主要用于橡胶软化剂、改性沥青、PDC增塑剂、针状焦等。

本实用新型系统采用静电式固液分离器除去除油浆中的催化剂微粒，优点是分离的温度低，阻力小，分离效率比较高，特别是愈细的粉粒，愈易被吸附。通过“减压蒸馏+静电分固液离器”工艺组合除去固体微粒，通过“减压蒸馏+抽提”工艺组合获得生产针状焦原料的有效组分，可有效去除油浆中的催化剂微粒，特别是5微米以下细小的催化剂微粒，使处理后的固相含量达到10ppm以下。本实用新型中先经过减压蒸馏切除大部分催化剂等固体微粒，再经过静电分离器可减轻静电分离器的负荷，提高微粒脱除效果。经过减压蒸馏切除胶质和沥青质，消除了静电分离过程的竞争吸附现象，提高了固体微粒脱除效果。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种油浆生产针状焦原料的系统，其特征在于，所述系统包括：减压蒸馏单元、静电固液分离单元、抽提单元；其中，所述减压蒸馏单元通过管路与所述静电固液分离单元连接；所述抽提单元通过管路与所述静电固液分离单元或所述减压蒸馏单元连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述静电固液分离单元包括静电式固液分离器；

所述静电式固液分离器包括直流电源、可编程逻辑控制器和多个静电式固液分离模块，所述直流电源连接所述多个静电式固液分离模块，为所述多个静电式固液分离模块产生电场；所述可编程逻辑控制器连接所述多个静电式固液分离模块，控制各个所述静电式固液分离模块的运行状态；各个所述静电式固液分离模块之间并联。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统包括一个所述静电固液分离单元；

或者，所述系统包括两个或两个以上所述静电固液分离单元，各所述静电固液分离单元之间采用串联方式连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述减压蒸馏单元包括换热器、加热炉和减压蒸馏塔；所述换热器通过管路与所述加热炉的进口相连接，所述加热炉的出口通过管路与所述减压蒸馏塔的入口相连接，所述减压蒸馏塔的出口通过管路与所述静电固液分离单元的静电式固液分离器连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述抽提单元包括抽提装置和溶剂回收装置；所述抽提装置的出口、入口分别通过管路与所述溶剂回收装置连接；

所述抽提装置的入口连接所述静电固液分离单元的出口，出口输出针状焦原料；或者，所述抽提装置的入口输入油浆原料，出口连接所述减压蒸馏单元的入口。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：加氢精制单元；

如果所述抽提单元通过管路与所述静电固液分离单元连接，则所述加氢精制单元连接所述抽提单元的出口；

如果所述抽提单元通过管路与所述减压蒸馏单元连接，则所述加氢精制单元连接所述静电固液分离单元的出口。