CN218321558U - 一种从重油中回收金属的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种从重油中回收金属的系统，将重质组分油与溶剂油进行搅拌和混合得到混合油，将混合油分离成富集溶剂不溶物和轻油组分，将富集溶剂不溶物进行升温，干馏温度低于金属及其金属化合物的升华温度，将干馏出的固体碳组分经过粉碎和分选之后，得到颗粒度均匀一致且富集不同金属的各种固体颗粒组分；由于先采用了与溶剂油混合再利用沉降或离心方式分离，后采用相对低温隔氧干馏再粉碎和分选的工艺路线，符合了燃料清洁化和低碳化的产业方向，且能耗和污染都较低；相比传统的燃烧方式，本系统工艺路线回收成本低且更加环保，同时也没有对重金属的存在形态产生巨大改变，更没有产生某些合金，大大降低了后续处理的复杂程度。

Description

一种从重油中回收金属的系统

技术领域

本实用新型涉及重油处理领域，尤其涉及的是一种从重油中回收金属的系统。

背景技术

随着科技的发展以及石化产业的扩张，环境问题日益成为人们关注的焦点，煤化工以及石化加工产出的重油中含有大量的金属，这些金属如果不得到有效处理和利用，将会逐步加重对自然环境污染；同时，为了从自然界中开采、提炼这些金属供工业使用，人们还对自然环境造成了巨大的伤害以及巨量的碳排放和水污染。

传统的从重油中回收金属技术，大都是将重油作为燃料进行燃烧，然后对烟气或者燃烧尾渣中的重金属氧化物进行回收；但是，传统的这种回收做法，一是不符合燃料清洁化和低碳化的产业方向，二是对重金属的存在形态产生了巨大改变，产生了某些合金，提高了后续处理的复杂程度，三是回收的能耗、物耗和污染物排放量都较高，回收成本高且不环保。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种从重油中回收金属的系统，符合燃料清洁化和低碳化的产业方向，且能耗和污染都较低。

本实用新型的技术方案如下：一种从重油中回收金属的系统，包括溶剂混合单元、固液分离单元、隔氧干馏单元和固体破碎分选单元，其中：

所述溶剂混合单元用于将重质组分油S2与溶剂油R按照1:0.01~4的比例进行充分搅拌和混合，得到混合油H1；

所述固液分离单元用于将混合油H1输入沉降器或离心机，经过沉降或离心之后，将混合油H1分离成底部和顶部两部分，底部为富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ，顶部为轻油组分或液相组分HQ；

所述隔氧干馏单元用于将底部的富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ进行升温和隔氧干馏，得到固体碳组分G1、轻质组分和焦化气体；

所述固体破碎分选单元用于将干馏出的固体碳组分G1经过粉碎和分选之后，得到颗粒度均匀一致且富集不同金属的各种固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....）。

所述的从重油中回收金属的系统还包括：

提浓单元，通过无机膜分离装置过滤重油S1或者通过溶剂脱沥青装置对重油S1进行萃取，将重油S1经过过滤或萃取之后分成两股，一股是重质组分油S2，一股是轻质组分油S3。

所述的从重油中回收金属的系统，其中，所述溶剂混合单元中的溶剂油R采用环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、碳六至碳二十的烷烃、环烷烃、甲醇、乙醇或以单环芳烃为主的组分油。

所述的从重油中回收金属的系统还包括：

不溶物输送单元，采用螺杆泵、螺杆输送机或者螺旋送料机，将富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ送入隔氧干馏单元中。

所述的从重油中回收金属的系统还包括：

溶剂回收单元，用于将固液分离单元分离出的轻油组分HQ送入溶剂回收塔进行蒸馏分离，得到溶剂油R和重油组分，重油组分出装置另做他用，溶剂油R返回溶剂混合单元中循环使用。

所述的从重油中回收金属的系统还包括：

冷却及气液分离单元，用于将隔氧干馏单元干馏出的轻质组分和焦化气体经过冷却和气液分离处理之后，气相组分出装置另做他用，液相组分经处理后，作为溶剂油R返回溶剂混合单元中循环使用。

述的从重油中回收金属的系统，其中，所述固体破碎分选单元为破碎机、磨粉机、矿物浮选机或分选水摇床。

所述的从重油中回收金属的系统还包括：

特定金属回用混合单元，通过颗粒纳米粉碎机将固体破碎分选单元分选出的部分固体颗粒组分研磨至0.1-10um之间，并通过固液混合器混入提浓单元中获得的轻质组分油S3进行充分分散，作为回用油返回装置利用。

本实用新型所提供的一种从重油中回收金属的系统，由于先采用了与溶剂油混合再利用沉降或离心方式分离，后采用相对低温隔氧干馏再粉碎和分选的工艺路线，符合了燃料清洁化和低碳化的产业方向，且能耗和污染都较低；相比传统的燃烧方式，本系统工艺路线回收成本低且更加环保，同时也没有对重金属的存在形态产生巨大改变，更没有产生某些合金，大大降低了后续处理的复杂程度。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而非意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围；图中各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并非是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸；本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1是本实用新型从重油中回收金属的方法的流程框图；

图2是本实用新型采用前无机膜分离配后沉降分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图；

图3是本实用新型采用前溶剂脱沥青分离配后沉降分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图；

图4是本实用新型采用前无机膜分离配后离心分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图；

图5是本实用新型采用前溶剂脱沥青分离配后离心分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图；

图6是本实用新型从重油中回收金属具体实施例所用某重油的原料构成表；

图7是本实用新型无机膜分离图6重油得到的渗透油和浓缩油的成分性质分析表；

图中各标号汇总：重油S1、重质组分油S2、轻质组分油S3、溶剂油R、混合油H1、富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ、轻油组分或相对不含颗粒物的液相组分HQ、固体碳组分G1、颗粒物K、固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....）；

提浓单元210、搅拌釜220、固液分离单元230、分离器231、分离塔232、溶剂回收单元240、不溶物输送单元250、隔氧干馏单元260、冷却器271、气液分离设备272、固体破碎分选单元280、固液混合器290。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，图1是本实用新型从重油中回收金属的方法的流程框图，该从重油中回收金属的方法包括以下步骤：

可选的步骤100、将含有金属元素的重油S1进行蒸馏切割和提升温度，以提升重油S1的初馏点，减少金属含量较低的轻组分再重油S1中的比例，同时通过提升温度降低重油S1的粘度；

可选的步骤110、利用无机膜过滤的方式过滤重油S1或者采取溶剂脱沥青的方式对重油S1进行萃取，将重油S1经过过滤或萃取之后分成两股，一股是富集沥青质和含大颗粒相对较多的重质组分油S2(即图1中的重质组分)，一股是含大颗粒相对较少的轻质组分油S3；

步骤120、将富集沥青质和含大颗粒相对较多的重质组分油S2(即图1中的提浓组分)与溶剂油R按照1:0.01~4的比例进行充分搅拌和混合，混合时的温度控制在60-240℃之间，得到混合油H1(即图1中的溶液)；溶剂油R可采用环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、碳六至碳二十的烷烃、环烷烃、甲醇、乙醇以及(一种或多种)以单环芳烃为主的组分油中的一种或几种组分混合而成；

步骤130、将混合油H1输入沉降器或离心机等分离设备，经过预定时间段的沉降或离心之后，将混合油H1分离成底部和顶部两部分，底部为富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ(即图1中的溶剂不溶物)，顶部为轻油组分或相对不含颗粒物的液相组分HQ(即图1中的油相溶液)；

步骤140、将顶部的轻油组分HQ(即图1中的油相溶液)送入溶剂回收塔进行蒸馏分离，得到溶剂油R和重油组分，其中回收的溶剂油R(即图1中的溶剂)可以返回步骤120中循环使用，而不含或含有少量金属的重油组分则可出装置(或外送，下同)另做他用；

步骤150、将底部的富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ(即图1中的溶剂不溶物)进行升温和隔氧干馏，干馏温度低于所回收金属及其金属化合物的升华温度，例如450、500、550℃等；优选可对干馏器采取适度的减压操作，以进一步强化干馏效果；干馏出的产物包括固体碳组分G1、蒸出的轻质组分和高温反应出的焦化气体；

步骤160、干馏出的轻质组分和焦化气体经过冷却和气液分离处理之后，气相组分出装置另做他用，液相组分经处理后，既可作为溶剂油R使用，也可出装置另做他用；

步骤170、干馏出的固体碳组分G1(即图1中的固相组分)经过粉碎之后得到适度粒度(例如直径小于2cm)的颗粒物K；

步骤180、对颗粒物K反复进行分选，得到颗粒度较为均匀一致但密度不同的固体颗粒粉即富集不同金属的各种固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....），并按需求分别进行加工利用；

步骤190、对于含碳量高的固体颗粒组分，可作为燃料或制氢组分使用，也可将部分含金属的碳粒组分作为气化原料，以氧化态回收该金属，即采用氧化方式除去碳，得到相对纯净的金属及其氧化物；

而对于特定金属，例如钒、镍、钼、铬等，可将分选出的部分固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....）粉碎至直径0.1-10um之间，并混入液相油品充分进行分散，作为回用油再返回本装置利用。

基于上述从重油中回收金属的方法，本实用新型从重油中回收金属的系统包括：提浓单元、溶剂混合单元、固液分离单元、溶剂回收单元、不溶物输送单元、隔氧干馏单元、冷却及气液分离单元、固体破碎分选单元、特定金属回用混合单元；具体的，

提浓单元既可以是无机膜分离装置，也可以是溶剂脱沥青装置；提浓单元用于上述步骤110中，以将重油S1分成重质组分油S2和轻质组分油S3；

溶剂混合单元既可以直接采用管道在线混合方式，也可以采用先管道混合后搅拌釜混合方式，还可以采用搅拌釜内注入溶剂油R混合方式；溶剂混合单元用于上述步骤120中，以得到混合油H1；

固液分离单元既可以采用依靠重力沉降的分离设备，也可以采用碟式离心分离设备；分离单元用于上述步骤130中，以将混合油H1分离成富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ和轻油组分或相对不含颗粒物的液相组分HQ两部分；分离单元若采用依靠重力沉降的分离设备，例如沉降器，则优选加入助凝剂，以加速沉降；分离单元若采用碟式离心分离设备，例如离心机，则优选具有独立的分离器和分离塔的离心机；

溶剂回收单元可以由常压或减压的蒸馏塔或精馏塔构成，并用于上述步骤140中，以将轻油组分HQ分解为溶剂油R和重油组分；其中的溶剂油R返回溶剂混合单元重复利用，重油组分既可以出装置另做他用，也可以混入重油提浓单元产生的相对含大颗粒较少的轻质组分油S3中，进行下一步加工利用；

不溶物输送单元可采用螺杆泵、螺杆输送机或者螺旋送料机等适合输送高粘度物料的设备；隔氧干馏单元既可以采用能够间歇作业的立式干馏炉，也可以采用卧式连续进料干馏设备，并在炉顶或炉上部设置气相排出管线，且隔氧干馏单元的温度可调以及时间可控；不溶物输送单元用于上述步骤150中，以将富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ送入隔氧干馏单元中；隔氧干馏单元也用于上述步骤150中，以干馏出固体碳组分G1、蒸出的轻质气液组分和高温反应出的焦化气体；

冷却及气液分离单元可采用水冷换热器或先空冷、再水冷的换热器，后接气液分离设备，并用于上述步骤160中，将干馏出的气液产物分为气体组分和液体组分；其中，连接气液分离设备罐顶的气相排出管线经压缩机加压后外送出装置另做他用，连接气液分离设备罐底的液相排出管线经泵外送出装置另做他用，可作为补充溶剂油R，也可作为其它油品利用；

固体破碎分选单元可以由不同种类的破碎机、磨粉机、矿物浮选机、分选水摇床等设备组合构成，并用于上述步骤170和步骤180中，以将固体碳组分G1粉碎后得到富集不同金属的各种固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....）；

特定金属回用混合单元由颗粒纳米粉碎机和固液混合器组成，并用于上述步骤190中，以将分选出的部分固体颗粒组分研磨至0.1-10um之间的合适值，然后在固液混合器中混入液相油品(例如轻质组分油S3)，并充分分散后，作为回用油再返回装置利用。

结合图2所示，图2是本实用新型采用前无机膜分离配后沉降分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图，该系统中的提浓单元210采用的是无机膜分离装置，重油S1经过无机膜分离装置过滤之后分成两股，一股是富集沥青质和含大颗粒相对较多的重质组分油S2，一股是含大颗粒相对较少的轻质组分油S3；重质组分油S2与溶剂油R在管道中混合后进入搅拌釜220进一步搅拌混合形成混合油H1；该系统中的固液分离单元230采用的是沉降器，混合油H1经管道进入沉降器，在加入助凝剂并经过一段时间的沉降之后，混合油H1被分离成轻油组分HQ和富集溶剂不溶物HZ；轻油组分HQ位于沉降器的顶部，经管道和泵输送至溶剂回收单元240被分解为溶剂油R和重油组分，其中的溶剂油R返回溶剂混合单元重复利用，重油组分外送出本系统另作他用或返回本装置再利用；而富集溶剂不溶物HZ经不溶物输送单元250输入隔氧干馏单元260进行干馏，蒸出的轻质气液组分和高温反应出的焦化气体经过冷却器271冷却后进入气液分离设备272，将干馏出的气液产物分为气体组分和液体组分，气体组分通过气液分离设备272的灌顶经压缩机加压后外送出系统，液体组分通过气液分离设备272的罐底经泵外送出系统；而干馏出的固体碳组分G1则进入固体破碎分选单元280，经粉碎后按照密度不同得到富集不同金属的各种固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....），对于含碳量高的固体颗粒组分，采用氧化方式除去碳，得到相对纯净的金属及其氧化物；而对于特定金属，例如钒、镍、钼、铬等，则采用颗粒纳米粉碎机进一步研磨，并在固液混合器290中混入液相油品并充分分散，作为回用油再返回装置利用。

结合图3所示，图3是本实用新型采用前溶剂脱沥青分离配后沉降分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图，与图2不同的是，图3所示系统中的提浓单元210采用的是溶剂脱沥青装置，含有金属的重油S1经过溶剂脱沥青装置之后，被分成脱沥青油和脱油沥青，脱沥青油即轻质组分油S3，脱油沥青即重质组分油S2。

结合图4所示，图4是本实用新型采用前无机膜分离配后离心分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图，与图2不同的是，图4所示系统中的固液分离单元230采用的是碟式离心分离设备，在分离器231中将混合油H1分离成富含颗粒物的固液混合组分HZ和相对不含颗粒物的液相组分HQ两部分，液相组分HQ经管道和泵输送至溶剂回收单元240被分解，富含颗粒物的固液混合组分HZ进入分离塔232经不溶物输送单元250输入隔氧干馏单元260进行干馏。

结合图5所示，图5是本实用新型采用前溶剂脱沥青分离配后离心分离方式组成从重油中回收金属系统的构成原理示意图，与图4不同的是，图5所示系统中的提浓单元210采用的是溶剂脱沥青装置，含有金属的重油S1经过溶剂脱沥青装置之后，被分成脱沥青油和脱油沥青，脱沥青油即轻质组分油S3，脱油沥青即重质组分油S2。

中国南方某炼油厂共有总量10万吨的重油需要处理，结合图6所示，图6是本实用新型从重油中回收金属具体实施例所用某重油的原料构成表，其中，有色金属A、重金属B、重金属C的含量分别指代钒、镍、铜、钼、铬、铁中某一种或两种以上的合计含量，其单价经加权平均后约20万/吨，按10万吨重油的总量计算，有色金属A的含量为80吨，重金属B的含量为210吨，重金属C的含量为280吨，三种金属合计的回收理论总价值约为1.14亿元。

以图2所示的系统为例，该系统中的提浓单元210采用的是成套无机膜分离装置，在200-380℃的环境下，将重油S1用无机膜过滤，得到渗透油(即轻质组分油S3)和浓缩油(即重质组分油S2)；渗透油透过无机膜，基本不含四氢呋喃不溶物、颗粒、灰分，而浓缩油被无机膜拦截提浓，渗透油和浓缩油的比例约为4:6；按8000小时/年考虑，渗透油约5吨/小时、4万吨/年，浓缩油约7.5吨/小时、6万吨/年。

结合图7所示，图7是本实用新型无机膜分离图6重油得到的渗透油和浓缩油的成分性质分析表，从该表可以明显看出，绝大多数重油中的金属都在提浓后的浓缩油中，这也符合重油中的金属分布规律；浓缩油出提浓单元210之后，与溶剂油R按照1:1的比例在管道重混合并进入搅拌釜220进行充分搅拌；考虑到浓缩油重残碳含量和芳烃含量都较高，本实施例中的溶剂油R采用碳六至碳二十的烷烃和以单环芳烃为主的组分油混合而成，并将混合油H1的温度控制在180℃左右，在经过充分混合均匀之后，将混合油H1输入塔式重力沉降设备(即固液分离单元230)进行分离。

在经过一段时间的静置之后，从塔式重力沉降设备的中上层抽出液相组分HQ并泵入溶剂回收塔(即溶剂回收单元240)进行分解，其中的溶剂油R循环使用，重油组分返回本装置再利用；而位于塔式重力沉降设备底层的富集溶剂不溶物HZ经螺杆输送机(即不溶物输送单元250)输入隔氧干馏单元260进行干馏；经过测算，混合油H1在2.5吨/小时的输入情况下，位于塔式重力沉降设备底层的富集溶剂不溶物HZ的产量约有1.5吨/小时；富集溶剂不溶物HZ在操作温度不大于550℃的隔氧干馏单元260内，经过一段时间的反应之后，绝大部分的溶剂和溶剂不溶物都会发生焦化反应，产生的轻质组分和焦化气体经过冷却器271冷却之后进入气液分离设备272进行气液分离，得到的气相组分和液相组分的产量也约为1.5吨/小时，而干馏后的固体碳组分G1大部分为碳颗粒，并含少许挥发成分，也称为干馏焦，干馏焦的产量也约为1吨/小时；由于所采用的干馏温度550℃低于金属以及金属化合物的升华温度，故绝大部分金属化合物都残留在干馏焦中，经过测算，金属总含量约为7.1%，其中有色金属A、重金属B、重金属C的含量分别为1%，2.6%，3.5%。

将干馏焦经过冷却至常温之后输入固体破碎分选单元280进行粉碎，先利用破碎机将干馏焦破碎成小于2cm的颗粒物K，再利用磨粉机将颗粒物K磨成0.005mm-1mm的细颗粒，经过筛分按颗粒大小进行分级，并将大颗粒再返回磨，直至得到颗粒度较为均匀一致的细颗粒，然后利用分选水摇床对同级的细颗粒反复进行分选，得到不同密度的固体颗粒组分（Ki，i=1,2,3.....），由于富集碳、有色金属A、重金属B、重金属C化合物的密度不同，由此可分别得到富集碳、富集有色金属A、富集重金属B、富集重金属C的四种固体颗粒组分；经过测算，富集碳的颗粒组分产量为0.6吨/小时，富集有色金属A的颗粒组分产量为0.056吨/小时，且有色金属A的含量纯度在14%左右，富集重金属B的颗粒组分产量为0.15吨/小时，且重金属B的含量纯度在15%左右，富集重金属C的颗粒组分产量为0.194吨/小时，且重金属C的含量纯度在16%左右。

在上述实施例中，因对有色金属A、重金属B的利用方式是得到其氧化态金属，故可进一步采用氧化的方式除去碳，得到相对纯净或者纯度更高的有色金属A、重金属B的氧化物；而对重金属C的利用方式是保持其原有的化合物形态，需要送回本装置利用，故可将富集重金属C的颗粒进一步进行粉碎，在上述实施例中采用超音速气体纳米粉碎机，将富集重金属C的颗粒组分粉碎到尽可能细的纳米级别，并在固液混合器290中加入轻质组分油S3或有机酸溶剂进行充分分散后，再利用流体泵返回本装置利用或者外送出本系统另作他用；此外，富集碳的颗粒组分可作为水煤浆制氢或锅炉的原料，分选水摇床所用的水也可循环使用，以减少对环境的污染。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域普通技术人员公知的现有技术。

应当理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不足以限制本实用新型的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本实用新型的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种从重油中回收金属的系统，其特征在于，包括溶剂混合单元、固液分离单元、隔氧干馏单元和固体破碎分选单元，其中：

所述溶剂混合单元用于将重质组分油S2与溶剂油R进行充分搅拌和混合，得到混合油H1；

所述固液分离单元用于将混合油H1输入沉降器或离心机，经过沉降或离心之后，将混合油H1分离成底部和顶部两部分；

所述隔氧干馏单元用于将底部部分进行升温和隔氧干馏，得到固体碳组分G1、轻质组分和焦化气体；

所述固体破碎分选单元用于将干馏出的固体碳组分G1经过粉碎和分选之后，得到颗粒度均匀一致的固体颗粒粉。

2.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于，该系统还包括：

提浓单元，通过无机膜分离装置过滤重油S1或者通过溶剂脱沥青装置对重油S1进行萃取，将重油S1经过过滤或萃取之后分成两股，一股是重质组分油S2，一股是轻质组分油S3。

3.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于，该系统还包括：

不溶物输送单元，采用螺杆泵、螺杆输送机或者螺旋送料机，将富集溶剂不溶物或富含颗粒物的固液混合组分HZ送入隔氧干馏单元中。

4.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于，该系统还包括：

溶剂回收单元，用于将固液分离单元分离出的轻油组分HQ送入溶剂回收塔进行蒸馏分离，得到溶剂油R和重油组分，重油组分出装置另做他用，溶剂油R返回溶剂混合单元中循环使用。

5.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于，该系统还包括：

冷却及气液分离单元，用于将隔氧干馏单元干馏出的轻质组分和焦化气体经过冷却和气液分离处理之后，气相组分出装置另做他用，液相组分经处理后，作为溶剂油R返回溶剂混合单元中循环使用。

6.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于：所述固体破碎分选单元为破碎机、磨粉机、矿物浮选机或分选水摇床。

7.根据权利要求1所述的从重油中回收金属的系统，其特征在于，该系统还包括：

特定金属回用混合单元，通过颗粒纳米粉碎机将固体破碎分选单元分选出的部分固体颗粒组分研磨至0.1-10um之间，并通过固液混合器混入提浓单元中获得的轻质组分油S3进行充分分散，作为回用油返回装置利用。

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