在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及重油煉制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕 質(zhì)化的半連續(xù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，石油在世界能源結(jié)構(gòu)中占主導(dǎo)地位，是社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。由 于世界政治等因素影響，原油價(jià)格始終保持在一個(gè)較高的位置。而伴隨著原油儲(chǔ)量的減少 以及過度開采，原油質(zhì)量在不斷下降，高密度，高含硫量的劣質(zhì)原油已經(jīng)占世界原油儲(chǔ)量的 2/3(如表1所示）。當(dāng)前，常規(guī)原油劣質(zhì)重質(zhì)化和石油產(chǎn)品的輕質(zhì)化清潔化這一突出的能源 供需矛盾正促進(jìn)著渣油、高溫煤焦油、瀝青、油砂這些高粘度、高雜原子含量的劣質(zhì)重油的 開發(fā)利用。重質(zhì)原油的加工改質(zhì)是21世紀(jì)煉油工藝發(fā)展面臨的一個(gè)重要戰(zhàn)略問題，也是規(guī) 避石油資源風(fēng)險(xiǎn)的有效辦法。
[0003] 表1.世界原油質(zhì)量高硫化、重質(zhì)化趨向
[0004]
[0005] 傳統(tǒng)的重質(zhì)油加工工藝可分為脫碳與加氫兩種工藝。其中脫碳工藝包括熱裂解、 催化裂化等過程。加氫工藝包括加氫裂化、加氫精制等過程。重油熱裂解需要較高溫度，最 高可超過1273K，而且伴隨著強(qiáng)烈的縮合，結(jié)焦率可高達(dá)80%。與熱裂解相比，催化裂化與加 氫過程反應(yīng)溫度更低，選擇性也更好，輕質(zhì)產(chǎn)物產(chǎn)率高，但是由于積碳和金屬沉積所造成的 催化劑失活會(huì)造成催化裂化與加氫裂化的不穩(wěn)定。此外，催化裂化過程，對(duì)原料油有較高的 要求，重質(zhì)原油粘度大，硫含量高，難以滿足催化裂化對(duì)原料的高要求。加氫過程對(duì)溫度、壓 力、安全均有要求，而且制氫工段是煉廠成本最高的生產(chǎn)單元之一，使得加氫工藝生產(chǎn)成本 過高。除此之外，傳統(tǒng)原油加工工藝僅對(duì)重油中某些餾分段進(jìn)行加工，對(duì)其較重組分利用不 足，會(huì)造成能源的浪費(fèi)。因此，開發(fā)新的高效環(huán)保的重質(zhì)油加工工藝迫在眉睫。
[0006] 超臨界流體(水、甲醇、二氧化碳等)兼有液體和氣體的物理化學(xué)特征，特別是其溶 劑能力與反應(yīng)性與液體相近、擴(kuò)散性能與傳質(zhì)特征接近于氣體，而其表面張力接近于零，這 意味著超臨界流體是一種新型高效的分離介質(zhì)以及反應(yīng)介質(zhì)。另外，超臨界流體技術(shù)在應(yīng) 用過程中，易于回收再生并可循環(huán)使用，不會(huì)造成溶劑殘留或是嚴(yán)重的三廢處理問題，具有 綠色化工的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)。在能源化工、微納米材料制備、環(huán)境保護(hù)以及食品安全、生物制藥 領(lǐng)域有著成功的應(yīng)用與廣闊的前景。
[0007] 超臨界水(Supercritical Water，簡寫為SCW)具有廉價(jià)、無毒、無污染和產(chǎn)物易于 分離等特點(diǎn)。近年來，sew技術(shù)得到了研究者的廣泛重視，已經(jīng)證明在萃取煤、油頁巖和重質(zhì) 油制取油品及廢塑料油化等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。重油在超臨界水中反應(yīng)具有以下優(yōu)勢(shì)： [0008] 1)不使用價(jià)格昂貴的氫氣和有機(jī)溶劑就能對(duì)重質(zhì)礦物燃料進(jìn)行輕質(zhì)化，可望降低 成本。由于不使用氫氣及有機(jī)溶劑，既可以減少生焦又增加了安全性。
[0009] 2)抑制了縮合反應(yīng)的發(fā)生使焦碳等副產(chǎn)物減少。
[0010] 3)轉(zhuǎn)化過程不使用有可能造成環(huán)境污染的有機(jī)溶劑，水本身又是清潔的，反應(yīng)又 是在完全密閉的體系中，有益于環(huán)保。
[0011] 4)可預(yù)期有脫除硫等雜原子的可能性，有利于生產(chǎn)環(huán)境友好的燃料。但是，SCW改 質(zhì)反應(yīng)的工作條件較為苛刻:溫度在374°C以上、壓力大于22.4MPa;另外，SCW具有較強(qiáng)的腐 蝕性，這意味著對(duì)于反應(yīng)設(shè)備的設(shè)計(jì)要求較高，加工成本也較高；以及過程中可能會(huì)出現(xiàn)的 無機(jī)鹽沉淀堵塞問題是制約SCW技術(shù)推廣的主要障礙。此外，目前國內(nèi)外有關(guān)SCW輕質(zhì)化反 應(yīng)的研究都是基于間歇反應(yīng)過程，欠缺對(duì)連續(xù)反應(yīng)過程的研究，而后者對(duì)于工業(yè)化而言，更 有現(xiàn)實(shí)意義。
[0012] 研究發(fā)現(xiàn)，超臨界情況下醇類的羥基可以切斷醚橋鍵而使某些聚合物解聚，已廣 泛應(yīng)用于油脂、PET、聚氨酯的回收和生物柴油的制備。因此本項(xiàng)目擬采用超臨界甲醇作為 輕質(zhì)化反應(yīng)的介質(zhì)。甲醇臨界溫度239°C、壓力8. IMPa，相比于SCW，臨界條件較為溫和;此外 超臨界甲醇無明顯腐蝕性，對(duì)設(shè)備、管道無防腐要求，成本較低；同樣在超臨界條件下，甲醇 對(duì)大分子有機(jī)物的溶解性強(qiáng)于水，同時(shí)甲醇的供氫能力與水相當(dāng)。這意味著:在保證相同輕 質(zhì)化效率的前提下，使用超臨界甲醇將明顯減少設(shè)備成本并提高過程安全性，此外，甲醇中 的羥基自由基具有極強(qiáng)的反應(yīng)特性，可以作為重油熱裂化過程中的啟動(dòng)自由基，使反應(yīng)在 較低的溫度下進(jìn)行。但是重油在超臨界流體中的反應(yīng)仍是熱裂解過程，結(jié)焦難以避免。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種在超臨界 溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，以增強(qiáng)超臨界流體的溶解能力，使裂解產(chǎn)生的輕 質(zhì)油品不斷溶解進(jìn)入溶劑中并被帶出反應(yīng)器，從而調(diào)節(jié)重油反應(yīng)向裂解方向移動(dòng)，促進(jìn)裂 化反應(yīng)，抑制縮合反應(yīng)。
[0014] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的 半連續(xù)裝置，包括：
[0015] 一溶劑預(yù)處理裝置，包括一溶劑儲(chǔ)罐，高效液相栗和預(yù)熱器，
[0016] 所述高效液相栗的出口端、入口端分別與所述預(yù)熱器、所述溶劑儲(chǔ)罐連接，所述預(yù) 熱器的出口端與所述高效液相栗的入口端連接；
[0017] -反應(yīng)裝置，與所述溶劑預(yù)處理裝置的出口連接，所述反應(yīng)裝置進(jìn)一步包括一主 反應(yīng)器和一產(chǎn)品緩沖罐，所述主反應(yīng)器的出口端與所述產(chǎn)品緩沖罐的入口端連接，所述主 反應(yīng)器的入口端與所述預(yù)熱器的出口端連接；
[0018] -分離裝置，與所述反應(yīng)裝置的出口連接，所述分離裝置進(jìn)一步包括:一水洗塔、 一精餾塔與一產(chǎn)品儲(chǔ)罐，所述水洗塔的入口端與所述產(chǎn)品緩沖罐的出口端連接，所述水洗 塔的出口端分別與所述精餾塔的入口端、所述產(chǎn)品儲(chǔ)罐的入口端連接，所述精餾塔的頂部 出氣口與所述預(yù)熱器連接，所述精餾塔的底部排水口與所述水洗塔的塔頂進(jìn)料口連接；
[0019] -監(jiān)測(cè)裝置，與所述主反應(yīng)器連接、所述預(yù)熱器連接。
[0020] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述主反應(yīng)器的外側(cè)設(shè) 有可拆卸的電熱夾套。
[0021] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述監(jiān)測(cè)裝置包括一測(cè) 溫裝置、一測(cè)壓裝置、一控制器，所述測(cè)溫裝置、所述測(cè)壓裝置分別與所述主反應(yīng)器的入口 端、出口端連接，所述測(cè)溫裝置、所述測(cè)壓裝置均與所述控制器電性相連。
[0022] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述預(yù)熱器的出口端包 括第一出口端、第二出口端，所述第一出口端與所述主反應(yīng)器的入口端連接，所述第二出口 端分別與所述高效液相栗的入口端、所述測(cè)溫裝置連接、所述測(cè)壓裝置連接，所述預(yù)熱器的 入口端包括第一入口端、第二入口端，所述第一入口端與所述高效液相栗的出口端連接，所 述第二入口端與所述精餾塔的頂部出氣口連接。
[0023] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述測(cè)溫裝置與所述主 反應(yīng)器內(nèi)部連接。
[0024] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述水洗塔的出口端包 括第三出口端、第四出口端，所述第三出口端與所述精餾塔的入口端連接，所述第四出口端 與所述產(chǎn)品儲(chǔ)罐的入口端連接。
[0025] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述產(chǎn)品儲(chǔ)罐設(shè)置于計(jì) 量稱上
[0026] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述主反應(yīng)器的上蓋、 下蓋上均設(shè)有燒結(jié)板。
[0027] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述主反應(yīng)器的上蓋、 下蓋上均設(shè)有燒結(jié)板。
[0028] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述燒結(jié)板焊設(shè)置于所 述上蓋、下蓋的內(nèi)側(cè)。
[0029] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述燒結(jié)板由涂布有吸 附劑和玻璃粉的玻璃板燒結(jié)而成。
[0030] 所述的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，所述預(yù)熱器的管長1~ 1.2m，直徑為0 · 5 ~0 · 8mm。
[0031 ]本實(shí)用新型的有益功效在于：
[0032]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的在超臨界溶劑環(huán)境中重質(zhì)油輕質(zhì)化的半連續(xù)裝置，通過加熱器 加熱得到超臨界流體，并將超臨界流體連續(xù)輸送至主反應(yīng)器，增強(qiáng)傳質(zhì)過程，連續(xù)輸送增強(qiáng) 了超臨界流體的溶解能力；超臨界流體在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間較短，溶解在其中的輕質(zhì)產(chǎn)品 難以發(fā)生二次聚合反應(yīng)，并且裂解產(chǎn)生的輕質(zhì)油品不斷溶解進(jìn)入溶劑中并被帶出主反應(yīng) 器，從而調(diào)節(jié)重油反應(yīng)向裂解方向移動(dòng)，促進(jìn)裂化反應(yīng)，抑制縮合反應(yīng)。
[0033]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型 的限定。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的半連續(xù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖2A為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主反應(yīng)器上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2B為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主反應(yīng)器上蓋的右視圖；
[0037]圖3A為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3B為本實(shí)用新型一實(shí)施例的主反應(yīng)器的左視圖。
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