本發(fā)明涉及石油加工領(lǐng)域，屬于實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)重質(zhì)油焦化反應(yīng)的試驗(yàn)方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著石油重質(zhì)化趨勢(shì)的不斷加深，原料的變重變劣給石油煉制及加工帶來(lái)很大的困難，如延遲焦化、渣油加氫處理、加氫裂化等裝置的某些設(shè)備(如管線、加熱爐管、換熱器、裂解爐等)極易形成焦垢，使加熱爐熱效率降低，換熱器換熱效率下降，管線堵塞，裂解爐使用周期縮短，嚴(yán)重影響了工業(yè)裝置的正常生產(chǎn)，增加了裝置的能耗及維修費(fèi)用，使裝置的經(jīng)濟(jì)效益得不到充分發(fā)揮。通過(guò)測(cè)定原料油結(jié)焦的趨勢(shì)(即結(jié)焦指數(shù))，可以了解原料油的結(jié)焦性能，也可根據(jù)結(jié)焦指數(shù)設(shè)計(jì)原油結(jié)焦前在管路的停留時(shí)間。對(duì)裝置的設(shè)計(jì)改造，長(zhǎng)周期運(yùn)行都有著重要指導(dǎo)意義。

目前對(duì)重質(zhì)油熱裂解反應(yīng)結(jié)焦的趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的測(cè)試儀器或裝置分別有普通結(jié)焦測(cè)試管內(nèi)襯以干凈鋁套筒的靜態(tài)反應(yīng)系統(tǒng)，小型固定床反應(yīng)器試驗(yàn)裝置、小型固定流化床試驗(yàn)裝置、特定的重油熱加工性能評(píng)價(jià)儀等。這些實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)裝置普遍存在以下缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修保養(yǎng)需專業(yè)人員；②開停工麻煩；③實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)；④實(shí)驗(yàn)需要大量樣品；⑤操作人員多；⑥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)難以直接與生產(chǎn)裝置對(duì)接；⑦投資費(fèi)用高。

邁瑞爾實(shí)驗(yàn)設(shè)備(上海)有限公司在中國(guó)專利CN202256219U中公開了一種簡(jiǎn)易靜態(tài)檢測(cè)延遲焦化反應(yīng)過(guò)程中的生焦指數(shù)的設(shè)備。油被送入反應(yīng)管后，反應(yīng)器中加熱棒的結(jié)焦量的變化導(dǎo)致輸出電加熱功率變化，通過(guò)對(duì)功率的測(cè)定來(lái)間接的對(duì)結(jié)焦情況進(jìn)行判定。中國(guó)專利CN201154950Y和CN201080471Y分別公開了兩種用于評(píng)價(jià)焦化反應(yīng)過(guò)程中減垢、減焦效果的試驗(yàn)裝置，經(jīng)過(guò)24小時(shí)循環(huán)熱反應(yīng)后，通過(guò)反應(yīng)管反應(yīng)前后的增重來(lái)判定減壓渣油在反應(yīng)管里熱裂解生焦的收率情況，但整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，且每次測(cè)定需將整個(gè)反應(yīng) 管卸下清洗吹干稱重，操作不便捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)量準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、直接、經(jīng)濟(jì)并與工業(yè)裝置運(yùn)行有著良好相關(guān)性的快速測(cè)定重質(zhì)油焦化反應(yīng)中原料油結(jié)焦傾向的方法及裝置。試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)直觀模擬沉積物的結(jié)焦過(guò)程來(lái)檢測(cè)原料油的結(jié)焦傾向指數(shù)。具有檢測(cè)時(shí)間短，試驗(yàn)費(fèi)用低，設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)便，可在普通的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果具有良好的區(qū)分性和重復(fù)性。

本發(fā)明提供一種重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，該裝置包括樣品油容器、計(jì)量泵、反應(yīng)氣氛控制器、管狀反應(yīng)腔、結(jié)焦物收集板、加熱板、壓力控制系統(tǒng)、廢油收集器、加熱自控系統(tǒng)；

所述樣品油容器的出口接有所述計(jì)量泵，所述計(jì)量泵的出口接有所述管狀反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔底部設(shè)有結(jié)焦物收集板，所述加熱器安裝在所述結(jié)焦物收集板底下且與所述加熱自控系統(tǒng)相連接，所述管狀反應(yīng)腔出口接入所述廢油收集器；

所述計(jì)量泵和所述管狀反應(yīng)腔之間接有反應(yīng)氣氛控制器。

本發(fā)明所述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，其中，所述壓力控制系統(tǒng)的可控壓力范圍優(yōu)選為0-10MPa。

本發(fā)明所述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，其中，所述結(jié)焦物收集板的材質(zhì)優(yōu)選是焦化裝置加熱爐爐管材質(zhì)Cr5Mo或者Cr9Mo。

本發(fā)明所述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，其中，所述加熱器的加熱板表面優(yōu)選是水平的。

本發(fā)明所述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，其中，所述計(jì)量泵優(yōu)選采用注射泵、蠕動(dòng)泵、平流泵或者輸液泵。

本發(fā)明的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，其管式反應(yīng)腔體的底部為可拆卸的板狀的結(jié)焦物收集板，且其收集板固定在加熱器上，計(jì)量泵與反應(yīng)器入口相連接，計(jì)量泵的油管入口插入試驗(yàn)油容器中，反應(yīng)腔出口接入廢油容器。結(jié)焦物收集板下的加熱器與加熱自控系統(tǒng)相連，該加熱自控系統(tǒng)能對(duì)結(jié)焦物收集板的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，并設(shè)有超溫保護(hù)功能。同時(shí)泵與管狀反應(yīng)腔入口之間可設(shè)有氣氛控制器，用來(lái)測(cè)定不同氣體存在下(氮?dú)?、氫氣、氧氣或者水蒸氣?的成焦趨 勢(shì)。

本發(fā)明還提供一種重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)方法，其中，評(píng)價(jià)過(guò)程使用上述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，包括如下步驟：

(1)將潔凈的結(jié)焦物收集板用天平稱重，即得到M₀(誤差范圍±0.1mg)；

(2)將結(jié)焦物收集板加熱到試驗(yàn)結(jié)焦溫度400-500℃；

(3)計(jì)量泵以1-20ml/min速度勻速的將預(yù)熱到150-350℃的樣品油加入所述管式反應(yīng)腔中，樣品油在結(jié)焦物收集板的工作面上形成一層均勻流動(dòng)的油膜；

(4)樣品油經(jīng)過(guò)5-60min熱反應(yīng)時(shí)間后，在不斷沖刷和高溫的環(huán)境下生成焦化物；

(5)停泵終止進(jìn)料，通入氮?dú)鈱⒐苁椒磻?yīng)腔中的樣品油吹掃至廢油收集器；切換室溫輕質(zhì)油品或者有機(jī)溶劑以5～15ml/min的流量泵入管式反應(yīng)腔30-120min，將懸浮在步驟(4)中所述焦化物表面能夠溶解的物質(zhì)溶解掉；

(6)將所述結(jié)焦物收集板拆卸下來(lái)放入有機(jī)溶劑中浸泡沖洗至無(wú)色，干燥冷卻至室溫后用天平去稱重，即得到M_i(誤差范圍±0.1mg)；

(7)計(jì)算結(jié)焦傾向指數(shù)α，計(jì)算公式為α值越大，表明該原料油越容易結(jié)焦，M_標(biāo)i與M_標(biāo)0是標(biāo)準(zhǔn)樣品油在同等條件下測(cè)得的相應(yīng)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明所述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)方法，其中，步驟(5)和步驟(6)中所述有機(jī)溶劑優(yōu)選為甲苯、苯、正庚烷、石油醚和乙醇中的一種或幾種。

本發(fā)明的有益效果是：管狀反應(yīng)腔和結(jié)焦物收集板的設(shè)計(jì)，即模擬了工業(yè)裝置管線的實(shí)際狀況，又方便了在實(shí)驗(yàn)室里結(jié)焦物質(zhì)的生成、收集和稱量，有利于簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確、快速的獲得測(cè)試結(jié)果。加熱板和結(jié)焦物收集板水平設(shè)置，避免了斜板上油料本身重力、粘度等性質(zhì)造成停留時(shí)間不一致，造成受熱結(jié)焦時(shí)間差異帶來(lái)的偏差；管狀反應(yīng)腔、計(jì)量泵和反應(yīng)氣氛控制器的設(shè)計(jì)可以起到控制油料流速的作用，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)受熱結(jié)焦時(shí)間。利用本方法測(cè)定重質(zhì)油焦化反應(yīng)中原料油結(jié)焦傾向，具有檢測(cè)時(shí)間短，試驗(yàn)費(fèi)用低，設(shè)備投資小，操作簡(jiǎn)便，可在普通的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果具有良好的區(qū)分性和重復(fù)性，并與工業(yè)裝置運(yùn)行有著良好相關(guān)性。

附圖說(shuō)明

圖1為重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置的流程示意圖；

圖中：1—樣品油容器；2—計(jì)量泵；3—管狀反應(yīng)腔；4—結(jié)焦物收集板；5—加熱器；6—壓力控制系統(tǒng)；7—廢油收集器；8—加熱自控系統(tǒng)；9—反應(yīng)氣氛控制器。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例，下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，通常按照常規(guī)條件。

如圖1所示，本發(fā)明提供的重質(zhì)油結(jié)焦傾向的評(píng)價(jià)裝置的實(shí)施例中，該裝置包括樣品油容器1、計(jì)量泵2、反應(yīng)氣氛控制器9、管狀反應(yīng)腔3、結(jié)焦物收集板4、加熱器5、壓力控制系統(tǒng)6、廢油收集器7、加熱自控系統(tǒng)8；樣品油容器1的出口接有一柱塞計(jì)量泵2，柱塞計(jì)量泵2的出口接有管狀反應(yīng)腔3，管狀反應(yīng)腔3反應(yīng)管底部含有可拆卸的結(jié)焦物收集板4和加熱器5，含有熱電偶的加熱器5安裝在結(jié)焦物收集板4下，并可與加熱自控系統(tǒng)8相連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)的溫度。結(jié)焦物收集板4的材質(zhì)是焦化裝置加熱爐爐管材質(zhì)Cr5Mo或者Cr9Mo，管狀反應(yīng)腔3中的出口經(jīng)過(guò)管線直接進(jìn)入廢油收集器7。反應(yīng)過(guò)程中采用氮?dú)獗Ｗo(hù)。

所述計(jì)量泵2和所述管狀反應(yīng)腔3之間接有反應(yīng)氣氛控制器9。

所述壓力控制系統(tǒng)6的可控壓力范圍為0-10MPa。

所述加熱器的加熱板表面是水平的。

所述計(jì)量泵采用注射泵，在其它實(shí)施例中也可以是蠕動(dòng)泵、平流泵或者輸液泵。

實(shí)施例1

重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)方法，其中，評(píng)價(jià)過(guò)程使用上述的重質(zhì)油結(jié)焦傾向評(píng)價(jià)裝置，包括如下步驟：

(1)將干燥潔凈的結(jié)焦物收集板用天平稱重，M₀＝160.3650g

(2)將試驗(yàn)油樣預(yù)熱到300℃，結(jié)焦物收集板加熱到430℃；

(3)計(jì)量泵連續(xù)以4ml/min速度勻速的將預(yù)熱到試驗(yàn)油樣泵入反應(yīng)腔體60min，試驗(yàn)油樣經(jīng)過(guò)30min熱反應(yīng)時(shí)間后，在不斷沖刷和高溫的環(huán)境下生成焦化物；

(4)停泵終止進(jìn)料，加熱控制器停止加熱，通入氮?dú)鈱⒎磻?yīng)腔中的油樣吹掃至廢油收集器。切換常溫柴油進(jìn)料以10ml/min的流量泵入60min溶解懸浮的可溶質(zhì)。

(5)將結(jié)焦物收集板拆卸放入石油醚中浸泡沖洗至無(wú)色，并干燥至室溫用天平去稱重，即得到M_i＝160.4710；

(6)用同樣的方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)油樣M_標(biāo)0＝162.1700g，M_標(biāo)i＝162.2310g。

(7)該測(cè)試油樣結(jié)焦傾向指數(shù)

實(shí)施例2

(1)將干燥潔凈的結(jié)焦物收集板用天平稱重，M₀＝160.0390g

(2)將試驗(yàn)油樣預(yù)熱到300℃，結(jié)焦物收集板加熱到400℃；

(3)計(jì)量泵連續(xù)以2ml/min速度勻速的將預(yù)熱到試驗(yàn)油樣泵入反應(yīng)腔體60min，試驗(yàn)油樣經(jīng)過(guò)60min熱反應(yīng)時(shí)間后，在不斷沖刷和高溫的環(huán)境下生成焦化物；

(4)停泵終止進(jìn)料，加熱控制器停止加熱，通入氮?dú)鈱⒎磻?yīng)腔中的油樣吹掃至廢油收集器。切換常溫汽油進(jìn)料以15ml/min的流量泵入60min溶解懸浮的可溶質(zhì)。

(5)將結(jié)焦物收集板拆卸放入甲苯和石油醚(體積比1:1)的混合物中浸泡沖洗至無(wú)色，并干燥至室溫用天平去稱重，即得到M_i＝160.2680；

(6)用同樣的方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)油樣M_標(biāo)0＝162.0000g，M_標(biāo)i＝162.1350g。

(7)該測(cè)試油樣結(jié)焦傾向指數(shù)

實(shí)施例3

(1)將干燥潔凈的結(jié)焦物收集板用天平稱重，M₀＝159.9772g

(2)將試驗(yàn)油樣預(yù)熱到300℃，結(jié)焦物收集板加熱到460℃；

(3)計(jì)量泵連續(xù)以12ml/min速度勻速的將預(yù)熱到試驗(yàn)油樣泵入反應(yīng)腔體60min，試驗(yàn)油樣經(jīng)過(guò)10min熱反應(yīng)時(shí)間后，在不斷沖刷和高溫的環(huán)境下生成焦化物；

(4)停泵終止進(jìn)料，加熱控制器停止加熱，通入氮?dú)鈱⒎磻?yīng)腔中的油樣吹掃至廢油收集器。切換常溫柴油進(jìn)料以10ml/min的流量泵入60min溶解懸浮的可溶質(zhì)。

(5)將結(jié)焦物收集板拆卸放入甲苯中浸泡沖洗至無(wú)色，并干燥至室溫用天平去稱重，即得到M_i＝160.6671；

(6)用同樣的方法測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)油樣M_標(biāo)0＝161.9806g，M_標(biāo)i＝162.3110g。

(7)該測(cè)試油樣結(jié)焦傾向指數(shù)

以上實(shí)施例中對(duì)同一種油樣所得的結(jié)焦傾向指數(shù)不盡相同，是因?yàn)樵诓煌姆磻?yīng)溫度，經(jīng)過(guò)不同的反應(yīng)時(shí)間，其結(jié)焦?fàn)顩r有區(qū)別。在實(shí)際操作過(guò)程中，要根據(jù)所測(cè)試油品的基本性能，選擇合適的反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間以達(dá)到不同測(cè)試油樣重復(fù)性和區(qū)分性的最大化。