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一種燃油深度凈化加工方法與流程

文檔序號:11626052閱讀:333來源:國知局

本發(fā)明涉及一種燃油處理工藝,具體涉及一種燃油深度凈化加工方法。



背景技術(shù):

180cst燃料油(調(diào)合油)作為一種典型的船舶主機燃料,廣泛應(yīng)用于航運企業(yè)。但是,180cst燃料油由于混調(diào)原料的品質(zhì)問題和混調(diào)工藝的粗獷無據(jù),導致180cst燃料油品質(zhì)不穩(wěn)定,金屬含量和機械雜質(zhì)比較高,在一些中速機和變工況頻繁作業(yè)的船舶使用時產(chǎn)生不良影響,無法保證用戶的正常使用要求。

通過對180cst燃料油與180cst進口油的油品質(zhì)量進行對比分析,發(fā)現(xiàn)其主要區(qū)別在于180cst燃料油中鋁、硅、釩、鈉、鈣、鋅、磷等金屬元素含量及機械雜質(zhì)遠遠高于180cst進口油的指標,尤其是鋁+硅含量大于200mg/kg、釩含量大于300mg/kg,不符合國際標準iso8217:2012rme180的指標要求。180cst調(diào)合油金屬含量的嚴重超標,導致船舶主機氣缸套、活塞環(huán)、燃油系統(tǒng)高壓柱塞油泵、出油閥偶件產(chǎn)生磨損,且磨損量隨顆粒濃度增大而大幅上升。

近年來,國內(nèi)外對燃料油的凈化技術(shù)均進行了大量研究,形成了很多凈化方法,如沉降法、過濾法、靜電分離法、離心分離法、高溫陶瓷膜錯流過濾法等。然而,目前燃料油凈化工藝存在凈化效率偏低、凈化操作周期偏短、凈化成本偏高等問題。

因此,亟需研制出一種開發(fā)工藝簡單、凈化效果可控、經(jīng)濟性強的深度凈化180cst燃料油加工方法。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的是開發(fā)一種凈化效率高、加工周期短且凈化成本低的燃油深度凈化加工工藝,以制備具有較低金屬含量、較高品質(zhì)的180cst燃料油,既能滿足中速機和特殊作業(yè)功能船舶的正常使用要求,又能應(yīng)對高價進口油與調(diào)合油的差價帶來的經(jīng)濟壓力。

為達到上述目的,本發(fā)明提供了一種燃油深度凈化加工方法,該方法包含:

步驟1,將各原料油沉降處理,使得其水分含量≤2%,以質(zhì)量百分數(shù)計;

步驟2,將步驟1處理后的原料經(jīng)文丘里混合器混合后,控制溫度在70~75℃攪拌混合4-10h;

步驟3,通過離心分離獲得水分含量≤0.04%的混合油,以質(zhì)量百分數(shù)計;

步驟4,將步驟3制備的混合油高速剪切,溫度70~75℃,剪切速度大于10000次/min,對大顆粒物剪切粉碎;

步驟5,經(jīng)若干次過濾除去雜質(zhì),獲得合格的燃料油。

上述的燃油深度凈化加工方法,步驟1中,沉降處理工藝還包含:對原料油加溫步驟,以擴大固相和液相密度差,加快沉降分離速度,改善分離效果。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,所述的沉降處理工藝是指:將各原料加溫至95℃,保溫24小時以上,靜置沉降。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,所述的離心分離采用旋流器分離。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,步驟5的若干次過濾,每次過濾采用的濾網(wǎng)直徑由大到小變化。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,所述的濾網(wǎng)選擇不銹鋼雙層濾網(wǎng),濾網(wǎng)上還預涂覆有復合過濾劑。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,步驟5包含三級精濾。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,所述的三級精濾包含:1)一級精濾,工作溫度92~96℃,壓力0.4~0.45mpa,流量800~850l/min,濾網(wǎng)直徑為80-100μm;2)二級精濾,工作溫度92~95℃,壓力0.4~0.45mpa,流量800~850l/min,濾網(wǎng)直徑為40-60μm;3)三級精濾,工作溫度95℃,壓力0.4~0.45mpa,流量650~700l/min,濾網(wǎng)直徑為10-20μm。

上述的燃油深度凈化加工方法,其中,步驟5還在三級精濾前的粗過濾。

本發(fā)明的深度凈化工藝將180cst燃料油各原料組分分別在原料罐加溫至95℃保溫24小時以上進行靜置沉降,脫去大部分水分和大顆粒雜質(zhì);按比例經(jīng)文丘里混合器混合,再進罐攪拌混合4-10小時(優(yōu)選8小時);若混合原料的水分含量較高時,進入分油機分離脫水;水分含量滿足要求的混合原料直接進入高速剪切機,對大顆粒物剪切粉碎;完成預處理后進一級自動過濾機初濾,去除大顆粒狀物質(zhì);經(jīng)一級過濾的半成品油料進入二級過濾,脫除部分膠質(zhì)、瀝青質(zhì);經(jīng)二級過濾的半成品油料進入三級過濾;經(jīng)三級凈化后的成品油送入緩沖罐,取樣化驗合格后輸入成品罐。

在本發(fā)明的深度凈化工藝中,針對過濾劑濾網(wǎng)容易堵塞和成品油中金屬含量過高的問題,采取三級過濾工藝加以解決;針對180cst調(diào)合油金屬含量較高的問題,采用合適的加工方法進行油料處理,并且優(yōu)化配置各道加工工序,以期達到理想的工藝處理效果。經(jīng)深度凈化工藝加工的180cst調(diào)合油的金屬含量檢測結(jié)果明顯優(yōu)于180cst調(diào)合油標準的相應(yīng)指標要求。

本發(fā)明的深度凈化加工方法工藝簡便,加工周期短,凈化徹底且效率高,凈化成本低;經(jīng)本發(fā)明深度凈化處理的燃料油中釩、鈉、鋁+硅、鈣、鋅、磷的含量均滿足國家標準gb/t17411-2012和國際標準iso8217:2012的相關(guān)要求,可以保證工程施工作業(yè)船舶和海運船舶航行安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的深度凈化工藝方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過具體實施例對本發(fā)明作進一步的描述,這些實施例僅用于說明本發(fā)明,并不是對本發(fā)明保護范圍的限制。

如圖1所示,本發(fā)明的深度凈化工藝流程如下:

(1)沉降

沉降法是指依靠燃料油中固相顆粒與液相的密度差除去大部分的水分和雜質(zhì),包含自然沉降法和加沉降助劑沉降法。

一些實施例中,在燃料油靜置沉降過程中還采取加溫的方式,擴大固相和液相密度差,加快沉降分離速度,改善分離效果。

一些實施例中,深度凈化180cst燃料油各基礎(chǔ)原料需在原料罐中進行沉降處理,靜態(tài)沉淀(自然沉降)時間大于24小時。沉降過程結(jié)束后,技術(shù)指標檢驗合格(水分≤2%為合格,以質(zhì)量百分比計)后方可進入下一級混合生產(chǎn)工藝。對于水分大于2%的不合格原料,再次沉降除水。

(2)混合

混合工藝是燃料油各基礎(chǔ)原料調(diào)合過程的第一道加工工序,對后續(xù)的離心分離、剪切、過濾等各道凈化環(huán)節(jié)都具有重要影響。由于深度凈化180cst燃料油所用基礎(chǔ)調(diào)合原料中的常減壓渣油和油漿的密度相對較大,在混合過程中如果直接采用機械攪拌式混合,混合時間長,且混合均勻度不一。因而,深度凈化工藝選用油品質(zhì)量較好的蠟油和柴油作為引流燃料,與常減壓渣油和油漿在文丘里管中進行初步預混合,再以一定的方向和角度進入機械攪拌罐進行相對低速、低壓的液—液混合。這樣做不僅可以縮短混合時間,而且可以有效改善燃料油的混合均勻度。

機械攪拌混合時,溫度控制在70~75℃,調(diào)合罐整體溫度保持均勻,罐內(nèi)溫差控制在±5℃;旋轉(zhuǎn)攪拌速度450r/min,持續(xù)攪拌時間10小時?;旌线^程結(jié)束后,需對混合原料主要技術(shù)指標進行檢驗(180cst調(diào)合油的凈熱值和總熱值需要分別大于38mj/kg、40mj/kg),合格后進入下一道加工工序即離心分離;但如果水分含量低于0.04%,可直接進入剪切步驟。

(3)離心分離

經(jīng)典離心分離法利用燃料油密度與水分、固體雜質(zhì)顆粒的密度差產(chǎn)生的離心力差實現(xiàn)燃料油脫除水分和雜質(zhì)。此法簡單易行,效果好,但操作成本高。

旋液分離法是從經(jīng)典離心分離法衍生出來的,液—固非均相混合物在旋流器內(nèi)以較高流速作螺旋運動,物料切線進入分離器后以螺旋形旋轉(zhuǎn)向下形成外旋渦、由錐底螺旋形上升至排出口形成內(nèi)旋渦,顆粒物在離心力作用下與液相分離。旋流場旋轉(zhuǎn)動力關(guān)鍵取決于進料動量,要得到較好的分離效果,必須要有適當?shù)倪M料量及進料線速度。

本發(fā)明選擇旋流器采用旋液分離法燃料油中的雜質(zhì)。其結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、設(shè)備費用低、占地面積小、無轉(zhuǎn)動部件等優(yōu)點。

一些較佳的實施例中,在燃料油分離過程中,通常采用加熱的方法加大其密度差,改善分離效果。

離心分離工藝結(jié)束后,混合原料的水分含量可降至0.04%以下。

(4)剪切

剪切過程在高速剪切機中完成,剪切機轉(zhuǎn)速7000r/min,溫度70~75℃,剪切速度大于10000次/min。通過高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子之間所產(chǎn)生的強力剪斷、分散、沖擊、亂流等過程使物料在剪切縫中被切割,迅速破碎成200nm~2μm的微粒,將尚存的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等長鏈結(jié)構(gòu)切斷,將混合原料中的大顆粒物質(zhì)進一步粉碎。同時,由于此時燃料油具有較高的流速和一定的壓力,使得混合原料內(nèi)部不同分子鏈中的分子之間產(chǎn)生劇烈碰撞并強制結(jié)合在一起,物料微?;?、乳化、混合、調(diào)勻、分散等在短時間內(nèi)完成,充分實現(xiàn)液—液均質(zhì)混合,可以得到細膩且延展性良好的優(yōu)質(zhì)混合制品。

(5)過濾

常用的常規(guī)過濾設(shè)備有板式過濾機和真空轉(zhuǎn)鼓過濾機,該類設(shè)備能夠獲得固態(tài)或半固態(tài)的濾餅,并能通過洗滌環(huán)節(jié)進一步降低濾餅所持有的原溶液。但由于屬于死端過濾,在處理固形顆粒細小、濾餅比阻較大且含量較高的料液時效率很低。

本發(fā)明在深度凈化180cst燃料油過濾凈化時,使用預涂復合過濾劑建立過濾層,改善濾餅的結(jié)構(gòu)特性,幫助捕獲細小固體顆粒,提高濾出液的澄清度和過濾速度,保證過濾機可靠運轉(zhuǎn)并延長運轉(zhuǎn)周期,同時有利于獲得更干的濾餅以方便濾餅卸放,延長金屬濾網(wǎng)的使用壽命。工作時,待過濾的原料與過濾劑在混和罐充分進行固—液混合后通過離心泵輸送并均勻充滿過濾機,濾網(wǎng)片上形成穩(wěn)定的濾餅,濾液經(jīng)濾餅層微孔在過濾機內(nèi)循環(huán)過濾,脫除油液中的金屬顆粒、機械雜質(zhì)、沉淀物、灰分等成分。過濾周期結(jié)束后,排出料液,通空氣反向吹掃濾網(wǎng)、濾餅,提高其干燥性,再通過顛振分板器振動濾板,將粘附在濾網(wǎng)上的濾餅卸落。

本發(fā)明的過濾采用三級過濾工序完成對金屬含量和顆粒雜質(zhì)的有效去除,每級濾網(wǎng)孔徑不同。一級初濾工作溫度92~96℃,壓力0.4~0.45mpa,流量800~850l/min,進料量51~61l/(min·m2過濾面積),主要脫除部分直徑大于80μm的大顆粒金屬雜質(zhì)和部分硫。二級過濾工作溫度92~95℃,壓力0.4~0.45mpa,流量800~850l/min,進料量51~61l/(min·m2過濾面積),主要脫除大部分直徑為40μm以上的金屬雜質(zhì)和硅。三級過濾工作溫度95℃,壓力0.4~0.45mpa,流量650~700l/min,進料量40~45l/(min·m2過濾面積),主要脫除膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和直徑在10μm以上的顆粒物質(zhì)。

優(yōu)選的實施例中,所述的濾網(wǎng)選擇不銹鋼雙層濾網(wǎng)。逐級減小濾網(wǎng)直徑,分批次分離混合原料中不同直徑的顆粒物質(zhì);在三級過濾機內(nèi)分別加入不同類型的過濾劑,吸附攔截混合原料中的微小顆粒和金屬元素,再經(jīng)濾網(wǎng)過濾。經(jīng)簡單化驗后得到產(chǎn)品質(zhì)量指標為:鋁+硅18mg/kg,釩2mg/kg,鈣2mg/kg,鋅1mg/kg,磷4mg/kg,鈉4mg/kg。

生產(chǎn)結(jié)果表明,燃料油原料固含量從過濾前的1.5%降至10μg/g,過濾效率達到99.6%以上。

(6)檢驗

本發(fā)明深度凈化處理后的燃料油(2個批次,產(chǎn)品1和產(chǎn)品2)的檢測結(jié)果、檢測方法及船用燃料油相關(guān)國家標準、國際標準列于表1中。

表1:經(jīng)本發(fā)明的深度凈化處理后的燃料油的檢測結(jié)果

綜上所述,深度凈化處理后的燃料油的各項金屬含量技術(shù)指標均滿足gb/t17411-2012和iso8217:2012的相關(guān)要求,產(chǎn)品理論認定為品質(zhì)合格。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹,但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。

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