CN220579201U - 一种轻质油萃取脱硫醇的系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种轻质油萃取脱硫醇的系统，包括轻质油储存装置、离子液体储存装置、微混合装置、微通道反应装置、产品分离装置、减压蒸馏装置和碱液处理装置；微混合装置包括轻质油进口、离子液体进口和混合物料出口；微通道反应装置包括混合物料进口和反应产物出口，混合物料进口与混合物料出口连通；产品分离装置包括反应产物进口、脱硫醇轻质油出口和含硫醇离子液体出口；反应产物进口与反应产物出口连通；减压蒸馏装置包括含硫醇离子液进口、回收离子液体出口和硫醇出口，含硫醇离子液进口与含硫醇离子液体出口连通，回收离子液体出口与离子液体储存装置连通；碱液处理装置包括硫醇进口，硫醇进口与减压蒸馏装置的硫醇出口连通。
Description
技术领域
本公开涉及石油类产品脱硫领域，具体地，涉及一种轻质油萃取脱硫醇的系统。
背景技术
在石油炼制过程中，轻质馏分油(又称作轻质燃料油)是原油经过一次加工过程得到的油，并因其常用作催化裂解制乙烯、丙烯，芳构化生产芳烃，还可以用于生产烷基化汽油和叠合汽油，以及作为各种燃料等，而具有广泛的使用价值。然而轻质油中，存在着元素硫、硫化氢、硫醚、二硫化物、噻吩等形式的硫化物，导致其燃烧后会产生大量硫氧化物。而硫醇作为在轻质油中存在的众多硫化物之一，具有强烈的恶臭气味和易挥发性，会降低油品的质量和安全性，进而影响到油品对添加剂，如抗爆剂、抗氧化剂等的感受性。此外，因为硫醇是一种氧化引发剂，反应活性强，与普通元素硫相比会加速腐蚀化工生产设备，也会使油品中的不稳定化合物氧化叠合生成胶状物质，对工业油品的储存和利用都非常不利。
目前脱除硫醇最主要的工艺是Merox脱硫醇工艺，其流程主要分为两个过程，分别是预碱洗过程和氧化反应。尽管Merox是一种脱硫醇能力强，应用范围广，但也存在许多弊端。例如Merox工艺涉及的反应设备多，流程稍显复杂，且操作温度高，脱硫深度不够，同时在生产过程中会产生大量废碱。与此同时，一些新兴的硫醇脱除技术(如：加氢、萃取、吸附脱硫)对硫醇具有较高的脱除率，其中，基于离子液体的萃取脱硫工艺凭借反应条件温和、设备投资少等优点，成为应用前景较大的深度脱硫方法之一。但是目前针对基于离子液体萃取脱硫醇工艺的公开报道多为离子液体的开发，而对于新型工艺及系统方面则未有涉及。
实用新型内容
本公开的目的在于提供一种轻质油萃取脱硫醇的系统，实现停留时间短、离子液体剂用量少且能连续、安全化生产的高效脱硫醇。
为了实现上述目的，本公开提供了一种轻质油萃取脱硫醇的系统，包括：轻质油储存装置、离子液体储存装置、微混合装置、微通道反应装置、产品分离装置、减压蒸馏装置和碱液处理装置；
所述微混合装置包括轻质油进口、离子液体进口和混合物料出口，所述轻质油进口与所述轻质油储存装置连通，所述离子液体进口与所述离子液体储存装置连通；
所述微通道反应装置包括混合物料进口和反应产物出口，所述混合物料进口与所述微混合装置的混合物料出口连通；
所述产品分离装置包括反应产物进口、脱硫醇轻质油出口和含硫醇离子液体出口；所述反应产物进口与所述微通道反应装置的反应产物出口连通；
所述减压蒸馏装置包括含硫醇离子液进口、回收离子液体出口和硫醇出口，所述含硫醇离子液进口与所述产品分离装置的含硫醇离子液体出口连通，所述回收离子液体出口与所述离子液体储存装置连通；
所述碱液处理装置包括硫醇进口，所述硫醇进口与所述减压蒸馏装置的硫醇出口连通。
可选地，该系统还包括轻质油进料泵和离子液体进料泵；所述轻质油进料泵设置于所述轻质油储存装置与所述微混合装置的轻质油进口之间的输送管线上；所述离子液体进料泵设置于所述离子液体储存装置与所述微混合装置的离子液体进口之间的输送管线上；
所述减压蒸馏装置的回收离子液体出口与所述微混合装置5的离子液体进口连通。
可选地，该系统还包括背压阀，所述背压阀设置于所述微通道反应装置的反应产物出口与所述产品分离装置的反应产物进口之间的输送管线上。
可选地，所述微混合装置内部设置有微通道结构；所述微通道结构包括第一管段、第二管段和第三管段，所述第一管段和第二管段的出口分别与第三管段的进口连通；所述第一管段的进口形成为所述轻质油进口，所述第二管段的进口形成为所述离子液体进口，所述第三管段的出口形成为所述混合物料出口。
可选地，所述微通道结构为Y型通道结构或者T型通道结构。
可选地，所述Y型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为30°～60°；
所述T型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为180°，并且所述第一管段和第二管段分别垂直于所述第三管段。
可选地，所述第一管段、第二管段和第三管段的横截面均为矩形；所述第一管段的横截面积为1～8mm2，所述第一管段的长度为100～300mm；所述第二管段的横截面积为1～8mm2，所述第二管段的长度为100～300mm；所述第三管段的横截面积为4～10mm2，所述第三管段的长度为200～800mm。
可选地，所述微通道反应装置包括多组反应通道，多组反应通道的进口汇集并与所述微通道反应装置的混合物料进口，多组反应通道的出口汇集并与所述微通道反应装置的反应产物出口连通。
可选地，每组所述反应通道的横截面为圆形，每组所述反应通道的内径为1～4mm。
可选地，该系统还包括控温装置和冷却装置；所述微混合装置和微通道反应装置分别设置于控温装置中；所述产品分离装置设置于冷却装置中。
通过上述技术方案，本公开提供了一种轻质油萃取脱硫醇的系统，该系统中的微混合装置具有液-液混合均匀的特点，能将轻质油与离子液体分散成尺寸小、均一且可控的液滴，缩短物料混合时间；微通道反应装置具有传质性能好、停留时间易于调节的优点，可实现物料停留时间、反应时间与传质时间的有效匹配，提高单程脱硫醇效率；采用碱液处理装置对分离得到的硫醇进行回收处理，避免对环境造成污染；离子液体脱除硫醇后还能够返回离子液体储存装置进行循环使用。本公开采用微化工技术应用于轻质油萃取脱硫醇的液-液过程，传质与反应速率快、反应时间短、单程脱硫率高，离子液体用量少、系统体积小、工艺简单、过程连续、操作弹性大、安全性高。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开提供的轻质油萃取脱硫醇的系统的结构示意图。
附图标记说明
1、轻质油储存装置 2、离子液体储存装置
3、轻质油进料泵 4、离子液体进料泵
5、微混合装置 6、微通道反应装置
7、背压阀 8、产品分离装置
9、脱硫醇后的轻质油 10、减压蒸馏装置
11、碱液处理装置
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开提供一种轻质油萃取脱硫醇的系统，如图1所示，包括轻质油储存装置1、离子液体储存装置2、微混合装置5、微通道反应装置6、产品分离装置8、减压蒸馏装置10和碱液处理装置11；
所述微混合装置5包括轻质油进口、离子液体进口和混合物料出口，所述轻质油进口与所述轻质油储存装置1连通，所述离子液体进口与所述离子液体储存装置2连通；
所述微通道反应装置6包括混合物料进口和反应产物出口，所述混合物料进口与所述微混合装置5的混合物料出口连通；
所述产品分离装置8包括反应产物进口、脱硫醇轻质油出口和含硫醇离子液体出口；所述反应产物进口与所述微通道反应装置6的反应产物出口连通；
所述减压蒸馏装置10包括含硫醇离子液进口、回收离子液体出口和硫醇出口，所述含硫醇离子液进口与所述产品分离装置8的含硫醇离子液体出口连通，所述回收离子液体出口与所述离子液体储存装置2连通；
所述碱液处理装置11包括硫醇进口，所述硫醇进口与所述减压蒸馏装置10的硫醇出口连通。
本公开提供了一种轻质油萃取脱硫醇的系统，该系统中的微混合装置具有液-液混合均匀的特点，能将轻质油与离子液体分散成尺寸小、均一且可控的液滴，缩短物料混合时间；微通道反应装置具有传质性能好、停留时间易于调节的优点，可实现物料停留时间、反应时间与传质时间的有效匹配，提高单程脱硫醇效率；采用碱液处理装置对分离得到的硫醇进行回收处理，避免对环境造成污染；离子液体脱除硫醇后还能够返回离子液体储存装置进行循环使用。本公开采用微化工技术应用于轻质油萃取脱硫醇的液-液过程，传质与反应速率快、反应时间短、单程脱硫率高，离子液体用量少、系统体积小、工艺简单、过程连续、操作弹性大、安全性高。
一种具体实施方式中，微混合装置5被配置为：使来自轻质油储存装置1的轻质油和来自离子液体储存装置2离子液体进行混合，得到混合物料；
微通道反应装置6被配置为：使来自微混合装置5的混合物料中硫化物由轻质油萃取至离子液体，得到反应产物；
产品分离装置8被配置为：对来自微通道反应装置6的反应产物进行分离，得到脱硫醇轻质油和含硫醇离子液体；
减压蒸馏装置10被配置为：对来自产品分离装置8含硫醇离子液体进行减压蒸馏，得到回收离子液体和硫醇；
碱液处理装置11被配置为：对来自减压蒸馏装置10硫醇进行回收。
一种实施方式中，如图1所示，该系统还包括轻质油进料泵3和离子液体进料泵4；所述轻质油进料泵3设置于所述轻质油储存装置1与所述微混合装置5的轻质油进口之间的输送管线上；所述离子液体进料泵4设置于所述离子液体储存装置2与所述微混合装置5的离子液体进口之间的输送管线上。
一种实施方式中，如图1所示，该系统还包括背压阀7，所述背压阀7设置于所述微通道反应装置6的反应产物出口与所述产品分离装置8的反应产物进口之间的输送管线上。通过背压阀7来控制微通道反应装置6的出口压力。
一种实施方式中，所述微混合装置5内部设置有微通道结构；所述微通道结构包括第一管段、第二管段和第三管段，所述第一管段和第二管段的出口分别与第三管段的进口连通；所述第一管段的进口形成为所述轻质油进口，所述第二管段的进口形成为所述离子液体进口，所述第三管段的出口形成为所述混合物料出口。
一种实施方式中，所述微通道结构为Y型通道结构或者T型通道结构；优选为Y型通道结构。采用Y型通道结构，有利于液体之间的混合。
一种具体实施方式中，所述Y型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为30°～60°；
所述T型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为180°，并且所述第一管段和第二管段分别垂直于所述第三管段。
一种具体实施方式中，所述第一管段、第二管段和第三管段的横截面均为矩形；
所述第一管段的横截面积为1～8mm2，所述第一管段的长度为100～300mm；所述第二管段的横截面积为1～8mm2，所述第二管段的长度为100～300mm；所述第三管段的横截面积为4～10mm2，所述第三管段的长度为200～800mm。
一种实施方式中，如图1所示，所述微通道反应装置6包括多组反应通道，多组反应通道的进口汇集并与所述微通道反应装置6的混合物料进口，多组反应通道的出口汇集并与所述微通道反应装置6的反应产物出口连通。
一种具体实施方式中，如图1所示，每组反应通道为由单根管道围成的圆形结构。
一种实施方式中，每组所述反应通道的横截面为圆形，每组所述反应通道的内径为1～4mm。
一种实施方式中，该系统还包括控温装置和冷却装置；所述微混合装置5和微通道反应装置6分别设置于控温装置中；所述产品分离装置8设置于冷却装置中。通过温装置对进入微混合装置5和微通道反应装置6之前的轻质烃原料和离子液体进行预热，来控制进入微混合装置5和微通道反应装置6中物料的温度；通过冷却装置来提高产品分离装置8的分离效率。
本公开中，产品分离装置8为可以采用本领域已知的能够实现产品分离效果的装置，产品分离装置8在静止状态下能够实现液-液分离效果，以使反应产物在产品分离装置中实现脱硫醇轻质油和含硫醇离子液体之间的液液分相，产品分离装置8结构可以为罐体。
本公开中，微通道反应装置6中的反应温度为30～80℃，优选为35～60℃；微通道反应装置6出口压力由连接在微通道反应装置6和产品分离装置8之间的背压阀7控制，反应压力为200～500kPa，优选为250～400kPa；反应物料配比及其在微通道反应装置6中的停留时间由物料进料流量和微通道反应装置的尺寸确定，其中，离子液体与轻质油的摩尔比为1：5～150，优选为1：10～80；轻质油-离子液体两相物料在微反应通道中的停留时间为60～150min，优选为70～100min。
本公开提供的系统适用于轻质油深度脱除硫醇，轻质油硫醇含量可以在10～2000μg/g，所述的脱除硫醇轻质油硫醇含量不高于10μg/g。
本公开中，离子液体可以包括1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐([Bmim][Ac])，和1-丁基-3-甲基咪唑磷酸盐([Bmim][H2PO4])中的一种或两种。
碱液处理装置11的碱液采用2重量％～5重量％的NaOH乙醇溶液。
采用图1所示的轻质油萃取脱硫醇的系统进行轻质油萃取脱硫醇的工艺包括：
来自离子液体储存装置2的离子液体和回收离子液体混合后，与来自轻质油储存装置1的轻质油分别经轻质油进料泵3、离子液体进料泵4按照一定比例在微混合装置5内混合，随后轻质油-离子液体混合物料进入微通道反应装置6，并在预设反应条件下完成硫醇的脱除，萃取后的混合物料经过背压阀7后进入位于冷却装置内的产品分离装置8中，上层液相为脱硫醇后的轻质油9，下层液相为含有硫醇的离子液体，随后将含有硫醇的离子液体用减压蒸馏装置10进行分离，得到回收离子液体，该离子液体循环使用。同时，被分离的硫醇通过碱液处理装置11进行回收处理。
以下通过实施例进一步详细说明本公开。实施例中所用到的原材料均可通过商购途径获得。
实施例1
采用图1所示的轻质油萃取脱硫醇的系统，该系统包括：轻质油储存装置1、离子液体储存装置2、微混合装置5、微通道反应装置6、产品分离装置8、减压蒸馏装置10和碱液处理装置11；微混合装置5包括轻质油进口、离子液体进口和混合物料出口，轻质油进口与轻质油储存装置1连通，离子液体进口与离子液体储存装置2连通；微通道反应装置6包括混合物料进口和反应产物出口，混合物料进口与微混合装置5的混合物料出口连通；产品分离装置8包括反应产物进口、脱硫醇轻质油出口和含硫醇离子液体出口；反应产物进口与微通道反应装置6的反应产物出口连通；减压蒸馏装置10包括含硫醇离子液进口、回收离子液体出口和硫醇出口，含硫醇离子液进口与产品分离装置8的含硫醇离子液体出口连通；碱液处理装置11包括硫醇进口，硫醇进口与减压蒸馏装置10的硫醇出口连通；减压蒸馏装置10的回收离子液体出口与微混合装置5的离子液体进口连通；碱液处理装置11的碱液采用2重量％的NaOH乙醇溶液；
该系统还包括轻质油进料泵3和离子液体进料泵4；轻质油进料泵3设置于轻质油储存装置1与微混合装置5的轻质油进口之间的输送管线上；离子液体进料泵4设置于离子液体储存装置2与微混合装置5的离子液体进口之间的输送管线上；
该系统还包括背压阀7，背压阀7设置于微通道反应装置6的反应产物出口与产品分离装置8的反应产物进口之间的输送管线上；
微混合装置5内部设置有微通道结构；微通道结构包括第一管段、第二管段和第三管段，第一管段和第二管段的出口分别与第三管段的进口连通；第一管段的进口形成为轻质油进口，第二管段的进口形成为离子液体进口，第三管段的出口形成为混合物料出口；微通道结构为T型通道结构；第一管段、第二管段和第三管段的横截面均为矩形；第一管段的横截面积为4mm2，第一管段的长度为200mm；所述第二管段的横截面积为4mm2，第二管段的长度为200mm；第三管段的横截面积为8mm2，第三管段的长度为600mm；
微通道反应装置6包括多组反应通道，多组反应通道的进口汇集并与微通道反应装置6的混合物料进口，多组反应通道的出口汇集并与微通道反应装置6的反应产物出口连通；每组反应通道的横截面为圆形，每组反应通道的内径为2mm。
该系统还包括控温装置和冷却装置；微混合装置5和微通道反应装置6分别设置于控温装置中；产品分离装置8设置于冷却装置中。
采用图1所示的轻质油萃取脱硫醇的系统进行轻质油萃取脱硫醇的条件包括：
以硫含量为500ppm的模型轻质油(丁硫醇和正辛烷的混合物)为研究对象，采用离子液体[Bmim][Ac]为萃取剂，采用图1所示的工艺流程，对模型轻质油进行脱硫实验。
进行脱硫醇实验时，设置反应温度为35℃、微通道反应装置6出口压力为300kPa，[Bmim][Ac]与模型油的摩尔比为1：25，调节模型油流速为100μL/min、[Bmim][Ac]流速为4μL/min、使模型油[Bmim][Ac]两相物料在微反应通道中的停留时间为100min。对脱硫醇模型油进行气相色谱分析，得知脱硫模型油硫醇含量为27.5ppm，硫醇脱除率为94.5％，达到轻质油脱硫醇要求；微通道反应装置6压力降为0.3kPa，符合工艺设计要求。
实施例2
反应流程参照实施例1所述。设置反应温度为55℃、微通道反应装置6出口压力为300kPa、[Bmim][Ac]与模型油的质量比为1：10，调节模型油流速为120μL/min、[Bmim][Ac]流速为12μL/min、使模型油与[Bmim][Ac]两相物料在微反应通道中的停留时间为95min。对脱硫醇模型油进行气相色谱分析，得知脱硫模型油硫醇含量为18.6ppm，硫醇脱除率为96.28％，达到轻质油脱硫醇要求；微通道反应装置6压力降为0.5kPa，符合工艺设计要求。
实施例3
反应流程参照实施例1所述。设置反应温度为55℃、微通道反应装置6出口压力为300kPa、[Bmim][Ac]与模型油的质量比为1：5，调节模型油流速为100μL/min、[Bmim][Ac]流速为20μL/min、使模型油与[Bmim][Ac]两相物料在微反应通道中的停留时间为70min。对脱硫醇模型油进行气相色谱分析，得知脱硫模型油硫醇含量为12.1ppm，硫醇脱除率为97.58％，达到轻质油脱硫醇要求；微通道反应装置6压力降为0.5kPa，符合工艺设计要求。
实施例4
反应流程参照实施例1所述。与实施例1的不同之处在于：微通道结构为Y型通道结构；第一管段、第二管段和第三管段的横截面均为矩形；第一管段的横截面积为6mm2，第一管段的长度为200mm；所述第二管段的横截面积为6mm2，第二管段的长度为200mm；第三管段的横截面积为6mm2，第三管段的长度为600mm；Y型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为60°。其余过程与实施例1相同。
对脱硫醇模型油进行气相色谱分析，得知脱硫模型油硫醇含量为15.4ppm，硫醇脱除率为96.92％，达到轻质油脱硫醇要求；微通道反应装置6压力降为0.5kPa，符合工艺设计要求。
以上详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种轻质油萃取脱硫醇的系统，其特征在于，包括轻质油储存装置(1)、离子液体储存装置(2)、微混合装置(5)、微通道反应装置(6)、产品分离装置(8)、减压蒸馏装置(10)和碱液处理装置(11)；
所述微混合装置(5)包括轻质油进口、离子液体进口和混合物料出口，所述轻质油进口与所述轻质油储存装置(1)连通，所述离子液体进口与所述离子液体储存装置(2)连通；
所述微通道反应装置(6)包括混合物料进口和反应产物出口，所述混合物料进口与所述微混合装置(5)的混合物料出口连通；
所述产品分离装置(8)包括反应产物进口、脱硫醇轻质油出口和含硫醇离子液体出口；所述反应产物进口与所述微通道反应装置(6)的反应产物出口连通；
所述减压蒸馏装置(10)包括含硫醇离子液进口、回收离子液体出口和硫醇出口，所述含硫醇离子液进口与所述产品分离装置(8)的含硫醇离子液体出口连通；
所述碱液处理装置(11)包括硫醇进口，所述硫醇进口与所述减压蒸馏装置(10)的硫醇出口连通。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括轻质油进料泵(3)和离子液体进料泵(4)；所述轻质油进料泵(3)设置于所述轻质油储存装置(1)与所述微混合装置(5)的轻质油进口之间的输送管线上；所述离子液体进料泵(4)设置于所述离子液体储存装置(2)与所述微混合装置(5)的离子液体进口之间的输送管线上；
所述减压蒸馏装置(10)的回收离子液体出口与所述微混合装置（5）的离子液体进口连通。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括背压阀(7)，所述背压阀(7)设置于所述微通道反应装置(6)的反应产物出口与所述产品分离装置(8)的反应产物进口之间的输送管线上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微混合装置(5)内部设置有微通道结构；所述微通道结构包括第一管段、第二管段和第三管段，所述第一管段和第二管段的出口分别与第三管段的进口连通；所述第一管段的进口形成为所述轻质油进口，所述第二管段的进口形成为所述离子液体进口，所述第三管段的出口形成为所述混合物料出口。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述微通道结构为Y型通道结构或者T型通道结构。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述Y型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为30°～60°；
所述T型通道结构的第一管段和第二管段之间的夹角为180°，并且所述第一管段和第二管段分别垂直于所述第三管段。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一管段、第二管段和第三管段的横截面均为矩形；所述第一管段的横截面积为1～8mm2，所述第一管段的长度为100～300mm；所述第二管段的横截面积为1～8mm2，所述第二管段的长度为100～300mm；所述第三管段的横截面积为4～10mm2，所述第三管段的长度为200～800mm。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微通道反应装置(6)包括多组反应通道，多组反应通道的进口汇集并与所述微通道反应装置(6)的混合物料进口，多组反应通道的出口汇集并与所述微通道反应装置(6)的反应产物出口连通。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每组所述反应通道的横截面为圆形，每组所述反应通道的内径为1～4mm。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括控温装置和冷却装置；所述微混合装置(5)和微通道反应装置(6)分别设置于控温装置中；所述产品分离装置(8)设置于冷却装置中。
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