CN209481572U - 重油预处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种重油预处理装置，其特征在于，包括超声波预处理装置与所述超声波预处理装置连接的一微波处理装置，待处理重油经超声波预处理装置初步处理后进入所述微波处理装置进行微波分解处理；超声波处理器设有多个超声波发生器，微波处理器设有微波发生器、磁控管和功率放大器。重油首先进入超声波处理器进行预处理，待重油更容易吸收微波辐射的能量时，再进入微波处理器进行改质处理，在微波辐射的作用下，使重油大分子裂解为小分子、芳环侧链的C‑S键、噻吩/苯并噻吩环状结构及金属化合物的配位键发生断裂，从而达到比单独超声波处理或单独微波改质处理更低的重油粘度、硫含量及金属含量的目的。

Description

重油预处理装置

技术领域

本实用新型属于石油化工技术领域，涉及一种炼油过程中的重油预处理改质设备，特别是一种采用超声波和微波协同对重油进行处理改质的设备。

背景技术

随着原油重质化，炼厂加工的原料也愈发变重，重质油品粘度大，硫和金属含量高，给后续处理过程带来许多问题。如果能够在加工之前对重油原料进行预先处理和改质，可在一定程度上改善重油原料的性质，可降低重油后续加工过程的难度，同时减少能耗。因此，合适的重油原料预处理改质手段是十分必要的，可为炼厂带来可观的经济价值。

超声波技术作为一种工艺简单、反应温度低、环保无污染的绿色技术，已被应用到油品脱金属、脱硫、乳化、破乳、过滤、萃取和废水处理等过程中。利用超声波强大的机械振动作用、空化作用及热效应产生的物理化学效应来降低重油的粘度、金属含量及硫含量。

此外，超声波在重油中传播时，其声能将会转化成热能，导致体系内部温度升高，在超声波的机械振动作用下，大分子间摩擦碰撞加剧，使重油中极性大分子更易吸收外部能量而裂解为小分子。超声波作用后，在一定程度上破坏了重油内部分子结构，导致重油中稳定的噻吩/苯并噻吩环状结构发生松动，此时，因超声热效应而温度升高的重油更容易迅速吸收外部能量，不仅使大量芳环侧链的C-S键发生断裂，而且可能打断部分噻吩/苯并噻吩环状结构，导致硫含量降低更加明显。超声波作用后，还可使Ni，V等金属卟啉化合物与胶质缔合形成的胶束体系变得疏松，此时，若重油再获得一定的外部能量则足以打断部分Ni，V等金属化合物的配位键，导致金属含量降低。因此，与重油单独采用超声波进行预处理的方法相比，采用超声波与其它外部能量协同对重油进行预处理改质的方法可以更加显著降低重油的粘度、硫含量和金属含量，显著提高重油的改质处理效果。

微波是频率为300MHz～300GHz、波长在0.1～100cm范围的电磁波。微波加热具有节能高效、清洁卫生、安全无害的特点。与传统加热方式不同，当重油接受微波作用时，分子处于剧烈、快速的振荡和回转之中，通过剧烈的分子运动而获得加热，实现从机械能到热能的转换，加热较为均匀，并且所产生热量的绝大部分都集中在被加热物体，而不扩散到加热场以外，加热效率非常高。同时微波辐射可使重油中部分大分子的C-C和C-S键断裂，大分子裂化为较小分子，导致油品的粘度和硫含量降低。

实用新型内容

本实用新型提供了一种采用超声波和微波协同对重油进行预处理改质的重油预处理装置，即重油先经超声波预处理后，再经微波改质处理。采用该重油预处理装置，可显著降低重油的粘度、硫含量及金属含量，改善重油的后续加工性能。

本实用新型提供的一种重油预处理装置，包括：

一超声波预处理装置与所述超声波预处理装置连接的一微波处理装置，待处理重油经所述超声波预处理装置初步处理后进入所述微波处理装置进行微波分解处理；

所述超声波预处理装置进一步包括：

一超声波处理器，内设有第一容置腔室，所述超声波处理器设有一连通所述第一容置腔室的一第一进料口和一第一出料口，所述第一进料口和所述第一出料口位于所述超声波处理器的相对两端；

多个超声波发生器，设置在所述超声波处理器的壁面；

所述微波处理装置进一步包括：

微波处理器，内设有第二容置腔室，所述微波处理器设有一连通所述第二容置腔室的一第二进料口和一第二出料口，所述第二进料口和所述第二出料口位于所述微波处理器的相对两端；

多个微波发生器，设置在所述微波处理器的壁面且部分伸入所述第二容置腔室内。

于一实施例中，所述超声波处理器还设有一第一搅拌装置，所述第一搅拌装置设置在所述第一容置腔室。

于一实施例中，所述微波处理器还设有一第二搅拌装置，所述第二搅拌装置在所述第二容置腔室内。

于一实施例中，所述第一搅拌装置与第二搅拌装置连接同一个电机或者不同的电机。

于一实施例中，每一所述微波发生器包括一磁控管、一功率放大器和一波导结构，所述功率放大器一端与所述磁控管电性连接，另一端与所述波导结构连接。

于一实施例中，所述第一搅拌装置的搅拌桨叶为双螺旋叶片，所述双螺旋叶片设置在所述第一容置腔室内。

于一实施例中，所述第二搅拌装置的搅拌桨叶为双螺旋叶片，所述双螺旋叶片设置在所述第二容置腔室内。

于一实施例中，所述多个超声波发生器沿所述超声波处理器的轴向和周向均匀布设；所述多个微波发生器沿微波处理器的轴向和周向均匀布设。

于一实施例中，所述磁控管、所述功率放大器均安装在所述微波处理器的外壁面，且沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装。

于一实施例中，所述波导结构设置在所述微波处理器的内壁面，且沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装。

与现有技术相比，本实用新型的重油预处理装置，主要针对目前主要单独采用超声波或微波技术对重油进行预处理改质存在的问题，本实用新型提供了一种采用超声波和微波协同对重油进行预处理改质的设备，即重油先经超声波预处理后，再经微波改质处理。具体而言，重油首先进入超声波处理器进行预处理，待重油更容易吸收微波辐射的能量时，再进入微波处理器进行改质处理，在微波辐射的作用下，使重油大分子裂解为小分子、芳环侧链的C-S键、噻吩 /苯并噻吩环状结构及金属化合物的配位键发生断裂，从而达到比单独超声波处理或单独微波改质处理更低的重油粘度、硫含量及金属含量的目的。采用该重油预处理装置，可显著降低重油的粘度、硫含量及金属含量，改善重油的后续加工性能。

附图说明

图1为本实用新型的重油预处理装置的结构示意图。

图2为微波发生器的局部放大图。

其中，附图标记：

超声波预处理装置10

超声波处理器101

第一容置腔室1011

第一进料口1012

第一出料口1013

超声波发生器102

第一搅拌装置103

搅拌轴1031

双螺旋叶片1032

微波处理器201

第二容置腔室2011

第二进料口2012

第二出料口2013

磁控管2014

功率放大器2015

波导结构2016

保护罩2017

微波发生器202

第二搅拌装置203

搅拌轴2031

双螺旋叶片2032

具体实施方式

为说明本实用新型的技术特点，以使本领域技术人员清楚了解本实用新型的结构特点、使用方法及技术效果，通过具体实施方式并结合附图对本案进行阐述，见图1。但以下所述仅为例示说明之用，并不作为本实用新型的限制。

请参阅图1，图1为本实用新型的重油预处理装置结构示意图，该重油预处理装置，包括：一超声波预处理装置10与所述超声波预处理装置串联连接的一微波处理装置，待处理重油经超声波预处理装置10初步处理后进入所述微波处理装置进行微波分解处理；该超声波预处理装置10进一步包括：

超声波处理器101和多个超声波发生器102，超声波处理器101内设有第一容置腔室1011，所述超声波处理器101设有一连通所述第一容置腔室1011 的一第一进料口1012和一第一出料口1013，所述进料口1012和所述出料口 1013位于所述超声波处理器101的相对两端；多个超声波发生器102设置在所述第一容置腔室1011内，在本实用新型一具体实施例中，第一进料口1012 位于超声波处理器101的底部，第一出料口1013位于超声波处理器101的顶部。

所述微波处理装置进一步包括：微波处理器201和多个微波发生器202，微波处理器201内设有第二容置腔室2011，所述反应器设有一连通所述第二容置腔室2011的第二进料口2012和一第二出料口2013，所述第二进料口2012 和所述第二出料口2013位于所述微波处理器201的相对两端，多个微波发生器202设置在所述第二容置腔室2011。在本实用新型一具体实施例中，第二进料口2012位于微波处理器201的底部，第二出料口2013位于微波处理器201的顶部。请参照图2，图2为微波发生器的局部放大图，每一所述微波发生器包括一磁控管、一功率放大器和一波导结构，所述磁控管与所述功率放大器电性连接，所述波导结构与所述功率放大器连接。所述磁控管、所述功率放大器均安装在所述微波处理器的外壁面，且沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装，所述波导结构设置在所述微波处理器的内壁面，且亦沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装。在微波处理器201的外壁还设有多个磁控管2014 及多个功率放大器2015，磁控管2014与功率放大器2015电性连接，磁控管2014与功率放大器2015一一对应，作为最优选择，磁控管与功率放大器一体连接作为一整体安装(见图2)，波导结构位于微波处理器的内壁面，即位于第二容置腔室内表面，波导结构的波导口处罩设一保护罩2017，该保护罩能够透过微波，并防止油品进入波导，该保护罩位于第二容置腔室内。

所述超声波处理器101还设有一第一搅拌装置103，所述第一搅拌装置103 设置在所述第一容置腔室。该第一搅拌装置103包括一搅拌轴1031和设置在所述搅拌轴上的搅拌桨叶，该搅拌轴自超声波处理器101的上部向下伸入所述容置腔室内，且该搅拌轴1031沿着所述超声波处理器101的轴向方向，该搅拌轴1031的搅拌桨叶为双螺旋叶片1032，双螺旋叶片沿着该搅拌轴1031轴向方向螺旋向上布满整个搅拌轴1031。在所述微波处理器装设一第二搅拌装置203，所述第二搅拌装置203在所述第二容置腔室内。该第二搅拌装置203 包括一搅拌轴2031和设置在所述搅拌轴上的搅拌桨叶，该搅拌轴自微波处理器201的上部向下伸入所述容置腔室内，且该搅拌轴沿着所述微波处理器201 的轴向方向，该搅拌轴的搅拌桨叶为双螺旋叶片2032，该双螺旋叶片沿着该搅拌轴轴向方向螺旋向上布满整个搅拌轴。所述微波处理器与超声波处理器 101的形状为圆柱形或者方型箱体结构，在此不做限制。所述第一搅拌装置103 与第二搅拌装置203可连接同一个电机或者连接不同的电机。

本实用新型的本实用新型通过以下技术方案实现，待处理重油首先通过第一进口进入超声波处理器101的第一容置腔室1011，并自超声波处理器101的底部向上流动进行预处理，同时开启超声波发生器以及第一搅拌装置103，超声波处理器101的双螺旋叶片1032对重油进行搅拌，超声波发生器激发的超声波对待处理重油预处理，在超声波的机械振动作用下，大分子间摩擦碰撞加剧，使重油中极性大分子更易吸收外部能量而裂解为小分子，超声波作用后，在一定程度上破坏了重油内部分子结构，导致重油中稳定的噻吩/苯并噻吩环状结构发生松动。需要特别说明的是重油在超声波处理器101内保持一定的停留时间，以使超声波预处理后的重油更容易吸收微波辐射的能量，重油在超声波处理器内的停留时间不大于70min。超声波预处理后的重油经声波处理器101的第一出料口1013经微波处理器201的第二进料口2012进入第二容置腔室内，经超声波处理的重油自微波处理器201底部向上流动进行微波改质处理，同时开启微波发生器202，并同时启动微波处理器201的双螺旋叶片2032对重油进行搅拌，微波经功率放大器5功率放大后进一步增大辐射强度，使重油中的极性大分子、芳环侧链的C-S键、噻吩/苯并噻吩环状结构及金属化合物的配位键在微波辐射作用下发生断裂。值得一提的是，在微波处理器201内的停留时间不超过20min，超声波处理器和微波处理器内重油温度为60℃到90℃。微波改质处理后的重油从微波处理器201的第二出料口2013排出并进入到炼厂后续加工装置中进行处理。

本实用新型提供的重油预处理装置，在超声波预处理步骤中可一定程度降低了重油的粘度、金属含量及硫含量，同时改变了重油内部分子间的化学结构，减少了沥青质、胶质等大分子的聚结沉淀，使重油中的极性大分子更易吸收微波辐射的能量。超声预波处理后的重油再进入微波处理器进行改质处理，此时，在微波辐射的作用下，更多的重油大分子裂解为小分子，更多的芳环侧链的 C-S键、噻吩/苯并噻吩环状结构及金属化合物的配位键更容易发生断裂，从而达到显著降低重油粘度、硫含量及金属含量的目的。

本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种重油预处理装置，其特征在于，包括：

一超声波预处理装置与所述超声波预处理装置连接的一微波处理装置，待处理重油经所述超声波预处理装置初步处理后进入所述微波处理装置进行微波分解处理；

所述超声波预处理装置进一步包括：

一超声波处理器，内设有第一容置腔室，所述超声波处理器设有一连通所述第一容置腔室的一第一进料口和一第一出料口，所述第一进料口和所述第一出料口位于所述超声波处理器的相对两端；

多个超声波发生器，设置在所述超声波处理器的壁面；

所述微波处理装置进一步包括：

微波处理器，内设有第二容置腔室，所述微波处理器设有一连通所述第二容置腔室的一第二进料口和一第二出料口，所述第二进料口和所述第二出料口位于所述微波处理器的相对两端；

多个微波发生器，设置在所述微波处理器的壁面且部分伸入所述第二容置腔室内。

2.如权利要求1所述的重油预处理装置，其特征在于，所述超声波处理器还设有一第一搅拌装置，所述第一搅拌装置设置在所述第一容置腔室。

3.如权利要求1或2所述的重油预处理装置，其特征在于，所述微波处理器还设有一第二搅拌装置，所述第二搅拌装置在所述第二容置腔室内。

4.如权利要求2所述的重油预处理装置，其特征在于，所述第一搅拌装置与第二搅拌装置连接同一个电机或者不同的电机。

5.如权利要求1所述的重油预处理装置，其特征在于，每一所述微波发生器包括一磁控管、一功率放大器和一波导结构，所述功率放大器一端与所述磁控管电性连接，另一端与所述波导结构连接。

6.如权利要求2所述的重油预处理装置，其特征在于，所述第一搅拌装置的搅拌桨叶为双螺旋叶片，所述双螺旋叶片设置在所述第一容置腔室内。

7.如权利要求3所述的重油预处理装置，其特征在于，所述第二搅拌装置的搅拌桨叶为双螺旋叶片，所述双螺旋叶片设置在所述第二容置腔室内。

8.如权利要求1所述的重油预处理装置，其特征在于，所述多个超声波发生器沿所述超声波处理器的轴向和周向均匀布设；所述多个微波发生器沿微波处理器的轴向和周向均匀布设。

9.如权利要求5所述的重油预处理装置，其特征在于，所述磁控管、所述功率放大器均安装在所述微波处理器的外壁面，且沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装。

10.如权利要求9所述的重油预处理装置，其特征在于，所述波导结构设置在所述微波处理器的内壁面，且沿所述微波处理器的周向和轴向均布安装。