专利名称：一种烃油脱镍和钒的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种烃油脱镍和钒的装置，特别涉及一种利用超声波脱除烃油中镍和钒的装置。
背景技术：
随着原油重质化、劣质化趋势加重，原油中的金属含量普遍较高，在原油加工过程中，部分金属可以通过电脱盐装置脱除，但金属镍、钒化合物不溶于水，且化学性质稳定，大多以卟啉和非卟啉有机配合物的形式存在于胶质、浙青质中，因此通过电脱盐过程难以将其脱除。原油中的镍和钒对于原油二次加工过程危害很大，如导致催化裂化催化剂中毒，力口氢催化剂失活和床层堵塞等。另外，钒在燃烧时会形成(Na2O)xV2Od^低熔点共溶物，诱发金属设备热腐蚀，造成燃油炉管腐蚀、燃气轮机叶片腐蚀等。因此，脱除原油中镍和钒具有非 常重要的意义。尽管通过加氢处理、焦化以及溶剂脱浙青等手段可将重油中的镍、钒去除或转移，但这些方法的投资大、成本高，存在一定缺陷。从目前公开的专利来看，利用化学剂采用螯合分离的手段脱除烃油中镍和钒的方法，已成为研究开发的热点，但是由于镍、钒化合物自身较高的稳定性，以及与胶质、浙青质紧密缔合等缘故，化学法还不能有效解决烃油脱镍和钒的问题，离工业化应用还有一定距离。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种烃油脱镍、钒的装置，该装置将化学作用与超声波作用结合，能够有效地脱除原油、常压渣油或减压渣油中的镍和钒。一种烃油脱镍和钒的装置，包括依次串联的加注脱金属剂的注剂泵、液体混合器、加热器、超声波反应区和电脱盐罐，所述超声波反应区设有频率在20kHz IOOkHz之间并使超声波反应区的声能密度在O. 5ff/mL 15W/mL之间的超声波发生装置。所述超声波发生装置的频率优选为20kHz 40kHz，超声波发生装置的频率在此之间有利于提高烃油，特别是重油的脱镍和钒效果。所述超声波反应区优选设有使超声波反应区的声能密度在I 10W/mL之间的超声波发生装置，超声波反应区的声能密度在此之间有利于提高烃油，特别是重油的脱镍和钥；效果。本发明中，所述的声能密度为超声波反应区设置的超声波发生装置的总功率除以超声波反应区的体积。优选的情况下，在注剂泵之前的原料管线上，还设置有轻油入口，更优选的情况下，在注剂泵和轻油入口之间，还设有液体混合器。所述轻油入口用于向管线中注入轻油，以降低物料的粘度。所述超声波反应区既可以是设置有超声波发生装置的反应器，也可以是设置有超声波发生装置的管线。[0011]当超声波反应区为反应器时，优选超声波反应区为多个并联的反应器。采用多个并联的超声波反应器，既可以保证原料的停留时间；又可以更均匀地处理原料，提高原料脱镍和钒的效果；操作、维护也更方便。本发明对并联的反应器的数量没有特别的限制，本领域技术人员可根据脱镍钒装置的处理量和超声波发生装置的功率及有效作用区域，方便地确定其数目，一般采用2 10个并联的超声波反应器即可。超声波反应区为设置有超声波发生装置的管线时，优选超声波反应区为多条并联的管线。超声波发生装置优选采用可环绕于管道外壁的圆柱状压电超声波发生器。每条管线上可以设置一个或多个超声波发生装置。当每条管线采用多个圆柱状的压电超声波发生器时，优选超声波发生器间的距离为其发射波长的一半。采用圆柱状的压电超声波发生器时，可以克服超声波探头插入流体中带来的超声能量传播不均匀、探头腐蚀等不利因素，环状结构可使超声波能量聚焦在管道的中心轴线区域内。本发明对每条管线上设置的超声波 发生装置的数目没有特别的限制，本领域技术人员可根据脱镍钒装置的处理量及超声波发生装置的功率，方便地确定其数目。所述的超声波发生装置可采用现有的超声振动系统，电声换能器为压电陶瓷或磁致伸缩方式，可通过法兰或支架安装，所选探头的前段可以是喇叭形或柱形探头，主要发射与探头前端垂直的一维超声波作用。所述探头优选为可发射三维立体超声波的探头，如糖葫芦状探头，该探头除了发射一维超声波外，还有环绕工具头棒体向四周发射的横向和纵向超声波，实现了对腔体内烃油的三维立体超声波作用，可以扩大超声波的作用区域与提高作用效果。所述液体混合器属现有技术，本实用新型不再赘述。本实用新型在电脱盐装置前引入超声波反应区，结合脱金属剂的化学作用，能够有效地脱除原油、常压渣油或减压渣油中的镍和钒。与现有技术相比具有反应条件温和、操作简单、脱金属率高且成本较低等优势。
图I是本实用新型装置的示意流程图。其中，I-原料罐，2-油泵，3-原料罐，4-油泵，5-注剂泵，6_液体混合器，7_加热器，8-超声波反应器，9-卸料阀，10-泄压阀，11-电脱盐罐，12-出料阀，13-阀门。
具体实施方式
以下结合附图，说明本实用新型的具体实施方式
。本实用新型的一种具体实施方式
是如图I所示，原料罐I中的重质烃油预热后通过油泵2与油泵4输出的原料罐3中的轻质烃油汇合，经输送管路与注剂泵5注入的脱金属剂共同进入液体混合器6，再通过管道依次进入加热器7、超声波反应器8，最后进入电脱盐罐11，通过出料阀12可以得到脱除镍钒后的烃油。本实用新型优选设计两套原料罐及油泵，分别储存和输送重质烃油与轻质烃油，其目的在于使重质烃油掺稀混合，满足超声波反应器8在处理温度下所需的粘度要求，一般为< 100mm2/S。混合比例可根据试验条件，调节油泵2或4的流量来控制。超声波反应器8用于对烃油进行超声波处理，是本装置的核心部件。采用现有的超声振动系统，电声换能器为压电陶瓷或磁致伸缩方式，腔体内通过法兰或支架至少安装一个超声波发生装置，所选探头采用糖葫芦状的探头，该探头除了发射一维超声波外，还有环绕工具头棒体向四周发射的横向和纵向超声波，实现了对腔体内烃油的三维立体超声波作用。超声波反应器8入口及出口附近设计了温度监控装置，便于监控反应前后烃油的温度；底部设置有卸料阀9，用于排出反应器中的残余烃油和杂质；顶部还设计了泄压阀10，防止反应器因压力过大而引起的安全隐患。以下进一步描述具体的操作过程。(I)打开原料罐I及原料罐3中的电加热系统，分别加热至一定温度(如原料罐I中为重质烃油，一般加热至80°C ;原料罐2中为轻质烃油，一般加热至40°C )。接着，分别开启油泵2及油泵4将预热后的烃油按一定流量外输，同时开启注剂泵5注入定量脱金属齐U，所选脱金属剂可以是本领域常规的产品，如亚磷酸、羟基亚乙基二膦酸、甲基亚磺酸、甲苯二异氰酸酯。通过在线混合器6的充分混合进入在线加热器7，调节加热器功率，将烃油温度调节至反应所需温度，随后进入超声波反应器8。(2)设定超声波作用频率、强度及时间，开启超声波反应器，通过调节油泵2/4的流量来控制烃油在超声波反应器8内的停留时间。试验过程中需关注超声波反应前后烃油的变化温度，以及反应器压力变化情况，调节反应温度及进料流量，避免压力超高。最后经超声波处理后的烃油进入电脱盐罐11，经出料阀12即可得到脱除了镍钒的烃油。试验中所用油泵2为齿轮泵，用于重质烃油输送，油泵4为隔膜泵，用于轻质烃油输送，注剂泵5为柱塞泵，用于精确控制脱金属剂的加入量，在线混合器6选择的是静态混合器，超声波反应器8采用了两个糖葫芦状探头的超声波发生装置。本发明的另一种具体实施方式
是将上述实施方式的反应器用2组并联的管线代替，每条管线上分别设置三个环绕于管道外壁的圆柱状压电超声波发生器。试验结果表明，采用本实用新型的装置可显著提高烃油的脱镍、钒效果。单独采用化学剂脱镍钒的情况下，镍钒总脱除率仅为19. 38% ;单独采用超声波脱镍钒的情况下，总脱除率只有7. 30% ;而采用本实用新型的设有2组并联的管线式超声波反应区的装置，镍钒总脱除率可提升至45. 76%，采用本实用新型的设有两个糖葫芦状探头的反应器式超声波反应区时，镍钒总脱除率可达到68. 46%。
权利要求1.一种烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，包括依次串联的加注脱金属剂的注剂泵、液体混合器、加热器、超声波反应区和电脱盐罐，所述超声波反应区设有频率在20kHz IOOkHz之间并使超声波反应区的声能密度在O. 5ff/mL 15W/mL之间的超声波发生装置。
2.按照权利要求I所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述超声波发生装置的频率为 20kHz 40kHz。
3.按照权利要求I所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述超声波反应区设有使超声波反应区的声能密度在I 10W/mL之间的超声波发生装置。
4.按照权利要求I所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，在注剂泵之前的原料管线上，还设置有轻油入口。
5.按照权利要求4所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，在注剂泵和轻油入口之间，还设有液体混合器。
6.按照权利要求I所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述超声波反应区为设置有超声波发生装置的反应器或者为设置有超声波发生装置的管线。
7.按照权利要求6所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述超声波反应区为2 10个并联的反应器。
8.按照权利要求6所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述超声波反应区为多条并联的管线，超声波发生装置为可环绕于管道外壁的圆柱状压电超声波发生器。
9.按照权利要求I或6所述烃油脱镍和钒的装置，其特征在于，所述的超声波发生装置的探头为可发射三维立体超声波的探头。
专利摘要本实用新型涉及一种烃油脱镍和钒的装置，包括依次串联的加注脱金属剂的注剂泵、液体混合器、加热器、超声波反应区和电脱盐罐，所述超声波反应区设有频率在20kHz～100kHz之间并使超声波反应区的声能密度在0.5W/mL～15W/mL之间的超声波发生装置。本实用新型的装置能够有效地脱除原油、常压渣油或减压渣油中的镍和钒。
文档编号C10G53/02GK202595051SQ20122008432
公开日2012年12月12日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年2月29日
发明者沈明欢, 谭丽, 楚喜丽, 李本高, 徐振洪 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院