一种超临界渣油和/或催化油浆处理系统及处理方法与流程

文档序号:11259291阅读:309来源:国知局
本发明属于超临界萃取
技术领域
,特别涉及一种超临界渣油和/或催化油浆处理系统及处理方法。
背景技术
:溶剂分离过程是用一种适当的溶剂处理液体或液固混合物,利用混合物各组分在溶剂中溶解度不同的特性,及相似相容原理,使混合物中待分离的组分溶解于溶剂中,从而达到与其他组分分离的目的。溶剂分离过程是炼油、化工工业中一类重要的过程,在炼油工业中被广泛应用。例如从渣油中取得残渣润滑油原料和催化裂化原料的溶剂脱沥青、生产润滑油时采用的溶剂精制和溶剂脱蜡、从重整生成油或催化裂化循环油中抽取芳烃的芳烃抽提等都属于溶剂分离过程。在炼油工业中,溶剂脱沥青过程主要是用于从减压渣油制取高粘度润滑油基础油和催化裂化原料油,在原料合适的情况下脱油沥青可用于生产道路沥青。其中,溶剂脱沥青过程的主要作用是除去渣油中的沥青以获得较低残炭值的脱沥青油并改善色泽。在催化裂化原料瓦斯油中参入减压渣油是提高轻质油收率的一个重要途径,但是许多减压渣油含有较多的金属及易生成焦炭的物质,不易直接参入催化裂化原料中去,通过溶剂脱沥青可以把大部分金属和易生焦物质除去,从而显著地改善重油催化裂化进料的质量。传统的溶剂脱沥青过程是在溶剂的临界点以下的温度、压力条件下进行操作的。此过程使用大量的溶剂,采用的溶剂比一般为3-5(质量比),必须回收并循环使用。溶剂回收部分的投资和操作费用对整个装置的经济效益有重要影响。需回收的溶剂量中,约90%来自提取液(脱沥青油相),其余则来自提余液(脱油沥青相)。因此,溶剂回收的重点是回收提取液中的溶剂。近年来,对在溶剂的临界点以上的温度、压力条件下进行操作的超临界溶剂抽提和超临界溶剂回收的研究及技术开发有了较大的进展。相对于传统溶剂脱沥青技术,超临界萃取技术在能耗及操作可靠性等方面均发生了质的飞跃。技术实现要素:有鉴于此,本发明的目的在于提供一种超临界渣油和/或催化油浆处理系统,以改善传统溶剂脱沥青技术能耗高的弊端,通过超临界分离技术简化流程操作,提高装置的在线率及可靠性,降低投资和装置占地,为下游工艺装置提供高品质进料。为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:一种超临界渣油和/或催化油浆处理系统,所述系统包括:混合器,用于将待处理的渣油和/或催化油浆的油料与第一部分萃取溶剂混合,并将得到的稀释油料送入沥青分离塔顶部;萃取溶剂进料管,用于将第二部分萃取溶剂送入沥青分离塔的底部;沥青分离塔,用于使所述稀释油料与第二部分萃取溶剂逆流接触进行亚临界液液萃取,从而在塔顶得到脱沥青油与萃取溶剂的萃取相,在塔底得到萃余相;第一加热器,用于使所述萃取相升温至萃取溶剂的临界温度以上;脱沥青油分离塔,用于使来自所述第一加热器的萃取相中的萃取溶剂在超临界状态下与脱沥青油分离,并将分离出的萃取溶剂自塔顶引出;第一汽提塔,用于利用蒸汽对来自所述脱沥青油分离塔的塔底分离产物进行汽提处理,以脱除所述塔底分离产物中夹带的萃取溶剂,在塔底得到脱沥青油产品。根据本发明的系统,优选地,所述沥青分离塔的上部设有用于使所述稀释油料向下均匀分布的顶部分布器,下部设有用于使所述第二部分萃取溶剂向上均匀分布的底部分布器;所述顶部分布器与底部分布器之间设有用于使所述稀释油料与所述第二部分萃取溶剂充分接触的填料,从而大大地提高了萃取效果。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:第二加热器,用于对所述萃余相进行加热升温;第二汽提塔,用于利用蒸汽对来自所述第二加热器的萃余相进行汽提处理,以脱除所述萃余相中夹带的萃取溶剂,在塔底得到脱油沥青。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:第一换热器,用于使所述萃取相在进入第一加热器前与离开所述脱沥青油分离塔塔顶的萃取溶剂换热升温;优选地,所述系统还包括第二换热器,所述第二换热器用于使离开所述第一换热器的萃取相在进入第一加热器前与离开所述第一汽提塔的脱沥青油换热升温。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:第一冷却器,用于使来自第一汽提塔和第二汽提塔的塔顶物料冷却并冷凝;溶剂缓冲罐,用于接收来自所述第一冷却器的冷凝物料并使所述冷凝物料中水与萃取溶剂静置分层;溶剂回收泵,用于输送所述溶剂缓冲罐中的萃取溶剂。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:第一换热器,用于使所述萃取相在进入第一加热器前与离开所述脱沥青油分离塔塔顶的萃取溶剂换热升温;第二冷却器,用于使来自所述第一换热器的萃取溶剂进一步冷却降温;溶剂循环泵,用于接收来自所述溶剂回收泵与第二冷却器的萃取溶剂,并将部分萃取溶剂作为第一部分萃取溶剂送入所述混合器、将部分萃取溶剂作为第二部分萃取溶剂送入所述沥青分离塔。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:第一闪蒸罐,所述第一闪蒸罐设置在所述脱沥青油分离塔与第一汽提塔之间,用于对来自所述脱沥青油分离塔的塔底分离产物进行闪蒸处理,并将闪蒸出的萃取溶剂自罐顶取出,剩余物料作为汽提进料送入所述第一汽提塔,从而来自所述脱沥青油分离塔的塔底分离产物在进入第一汽提塔之前可以先经闪蒸处理,有利于提高后续分离效果;第二闪蒸罐,所述第二闪蒸罐设置在所述沥青分离塔与第二汽提塔之间,用于对来自所述沥青分离塔的萃余相进行闪蒸处理,并将闪蒸出的萃取溶剂自罐顶取出,剩余物料作为汽提进料送入所述第二汽提塔,从而来自所述沥青分离塔的萃余相在进入第二汽提塔之前可以先经闪蒸处理,有利于提高后续分离效果。根据本发明的系统,优选地,所述系统还包括:催化油浆氧化塔,用于在所述催化油浆进入所述混合器之前对所述催化油浆进行轻度氧化处理,以使所述催化油浆中的至少部分不饱和烃氧化饱和。本领域技术人员了解,所述催化油浆通常为催化裂化装置所得,其中所含芳烃和不饱和烃,由于易产生缩合反应的原因,容易导致萃取过程中结焦等不良后果,因此,优选在所述催化油浆进入所述混合器之前利用所述催化油浆氧化塔对其进行轻度氧化,以使所述催化油浆中的至少部分不饱和烃氧化饱和。上述氧化处理过程为本领域所熟知,例如利用空气在氧化塔中,于220-280℃,常压条件下通过与油浆进行逆流形式的接触,实现芳烃和不饱和烃氧化的效果。在进一步优选的实施方式中,所述系统还可以设置澄清罐,用于在所述催化油浆进入所述混合器之前去除所述催化油浆中的至少部分催化剂颗粒。本发明还提供了利用上述系统进行渣油和/或催化油浆处理的方法。根据本发明的方法,优选地,所述萃取溶剂为c3至c6烷烃中的一种或多种的混合物;进一步优选地,所述萃取溶剂为c3烷烃与异丁烷的混合溶剂、c4烷烃的混合溶剂、或者c4与c5烷烃的混合溶剂。根据本发明的方法,优选地,所述萃取溶剂与油料的用量体积比为6:1-8:1,对装置抵御进料波动极为有利;进一步优选地,在混合器中混合时,所述第一部分萃取溶剂与油料的体积比为0.8:1-2:1,比如1:1或1.5:1。与现有技术相比,本发明在亚临界条件下对渣油和/或催化油浆进行萃取,然后在超临界条件下进行溶剂回收,大大地降低了装置能耗;同时,本发明的原料进料灵活(进料可为:常渣,减渣,常渣-减渣混合,参混催化油浆),加工能力大。另外,通过设置换热器,本发明具有高度的热集成(进出料换热)。此外,利用本发明处理渣油和/或催化油浆,可获得高质量的脱沥青油(低金属和ccr,高氢碳比),并且在线率超过95%,检修周期可达10年,溶剂损失极低。本发明可参混催化油浆,只需催化油浆澄清罐,便可将催化油浆中的催化剂颗粒在进入本发明的装置前有效地去除,避免了装置堵塞及对产品质量产生影响。附图说明图1为本发明的系统的一种实施方式的示意图。具体实施方式以下进一步对本发明进行详细说明,但本发明并不仅限于此。本发明利用萃取溶剂对渣油和/或催化油浆进行亚临界萃取,然后在超临界条件下对萃取相进行分离,以回收溶剂。以下分别对图1所示的系统的各部分进行说明。1、进料所述处理系统的进料油料可以是渣油和/或催化油浆,其中渣油是来自原油分离的减压渣油和/或常压渣油。此处以减压渣油为例进行说明。减压渣油被送至本系统的界区处,并在液位控制下送入进料缓冲罐3。进料缓冲罐3压力可以由液面上的气封燃料气(或氮气)维持,罐内超压时燃料气排放至炼厂火炬系统。进料泵4从进料缓冲罐中吸入渣油,并加压输送到预稀释混合器22中。在混合器22中,减压渣油与第一部分溶剂按诸如1:1或1.5:1的标准体积比例在预稀释混合器22中进行混合,以稀释渣油,得到稀释油料。通过预稀释,可以降低沥青分离塔6顶部分布器进料溶液的粘度,提高进料的分布效果、降低分布器堵塞风险。2、沥青分离塔沥青分离塔6的上部设有用于使稀释油料向下均匀分布的顶部分布器(图中未示出),下部设有用于使第二部分萃取溶剂向上均匀分布的底部分布器(图中未示出);所述顶部分布器与底部分布器之间设有用于使所述稀释油料与第二部分萃取溶剂充分接触的填料(图中未示出)。经预稀释的稀释油料经由混合器22进入沥青分离塔6的顶部分布器。沥青分离塔6的处理能力可以由进料泵4出口管线上的流量控制阀控制。第二部分溶剂经由萃取溶剂进料管23进入沥青分离塔6的底部分布器。萃取溶剂与稀释油料进料以逆流的方式在seda萃取填料中相互接触。总溶剂量(第一部分萃取溶剂与第二部分萃取溶剂)与进料渣油的体积比为诸如6:1或8:1(按标准体积)。沥青分离塔6在萃取溶剂的亚临界条件下操作,进行亚临界液液萃取(例如在4-5mpag,80-110℃进行亚临界萃取),此状态有助于在后续分离塔中较易实现溶剂的超临界状态,渣油中的沥青在溶剂中是不溶的。沥青从溶剂中脱离出来,在界面计的控制下从沥青分离塔6底部流出。其中,1标准体积的流出沥青会夹带大约略低于1标准体积(比如0.8标准体积)的萃取溶剂。沥青分离塔6底部排出的沥青-溶剂混合物(萃余相)后续可以进入第二汽提塔15回收沥青中的溶剂。在沥青分离塔6中,较轻的脱沥青油会溶于萃取溶剂。绝大部分为溶剂的脱沥青油和溶剂组成的溶液(萃取相)从沥青分离塔6的顶部排出。沥青分离塔6中的操作温度、溶剂组成、溶剂-渣油比和影响程度较小的操作压力均会影响产品收率和品质。由于一些工艺参数(即总的溶剂-渣油比,溶剂组成和操作压力)是恒定的或设定在相对恒定的数值,因此,运行时,沥青分离塔6的操作温度就成为了主要的性能控制变量。脱沥青油的收率可以通过沥青分离塔6的操作温度进行有效控制的。较高的操作温度会导致分离塔顶部萃取的脱沥青油收率下降。较低的操作温度会提高脱沥青油收率;但脱沥青油品质较差。溶剂空冷器(第二冷却器)21可以控制沥青分离塔6塔顶温度,从而控制脱沥青油的收率。高压低温有利于液液萃取,沥青分离塔6对萃取温度的控制直接影响到脱沥青油和沥青的产品指标,所以沥青分离塔6是该系统保证产品质量的重要设备。3、沥青分离塔至脱沥青油分离塔沥青分离塔6塔顶萃取相首先在第一换热器7中与离开脱沥青油分离塔9塔顶的萃取溶剂换热升温,最后在进入脱沥青油分离塔9之前,经由第一加热器8中热油(用作加热介质)最终加热到萃取溶剂的临界温度以上,以便在脱沥青油分离塔9于超临界状态回收萃取溶剂,其中,可选地离开第一换热器7后进第一加热器8之前在第二换热器(图中未示出)中与离开第一汽提塔17的脱沥青油换热进一步升温。4、脱沥青油分离塔将溶剂温度升高到临界温度以上的目的是利用溶剂在超临界状态下的低密度性质。在临界温度以上,溶剂温度升高时,溶剂密度明显降低,数值接近密相气体的密度,从而可以利用密度差获得良好的分离效果。在最终的设定温度下,脱沥青油实际上是不溶于溶剂的,从而产生了相分离。在萃余相中,大约90%的溶剂可通过超临界状态下(例如4-5mpag,100-170℃,比如120-160℃)的相分离方法回收。脱沥青油分离塔9的塔底分离产物(脱沥青油产品夹带的溶剂与脱沥青油产品的标准体积比小于1)在界面计的控制下从脱沥青油分离塔9底部抽出,送至第一汽提塔17回收其中夹带的溶剂。5、循环溶剂回路脱沥青油分离塔9回收的超临界溶剂被用作循环溶剂。循环溶剂的大部分热量在第一换热器7中被回收利用。循环溶剂在溶剂空冷器(第二冷却器)21进一步冷却后返回以用于第一部分萃取溶剂和/或第二部分萃取溶剂。可以通过调节溶剂空冷器21旁路和(或)风扇速度来控制最终进入沥青分离塔6的循环溶剂所需的温度。本领域技术人员理解,此处也可根据现场实际情况或业主要求由水冷器代替空冷器,通过旁路和流量控制使循环溶剂达到所需温度。6、脱沥青油产品脱沥青油分离塔9的塔底分离产物进入第一汽提塔17顶部塔板,其流量由脱沥青油分离塔9的界面液位计控制。塔底分离产物进入第一汽提塔17后,压力降低,大部分溶剂从塔顶闪蒸出来。脱沥青油在第一汽提塔17中下行与水蒸汽(比如过热蒸汽)接触,汽提出产品中残余的溶剂,从而降低产品中夹带的溶剂含量。汽提蒸汽通过流量控制进入第一汽提塔17底部塔板下面。流量控制是为了实现更有效地汽提。汽提蒸汽的温度不应低于第一汽提塔17的操作温度。蒸汽温度不够时会冷却脱沥青油,削弱汽提效果。非过热蒸汽会导致系统发泡和塔操作方面的问题,可以适当注入消泡剂来消除潜在的发泡问题。在一个实施例中,第一汽提塔17塔底的部分脱沥青油产品在流量控制下由脱沥青油泵输送至第一汽提塔加热器由热油提供的热量加热升温,并在出口温度控制下返回第一汽提塔17的中间塔板,以更好地维持要求的第一汽提塔17塔底操作温度。脱沥青油产品从第一汽提塔17塔底抽出,经脱沥青油产品泵输送到第二换热器通过换热冷却脱沥青油产品。如果有需求,可以在其他换热器中进一步冷却脱沥青油产品。脱沥青油产品在流量与汽提塔液位串级控制作用下送入下游处理装置。7、沥青产品可选地,可先将来自沥青分离塔6底部的萃余相(沥青与溶剂的混合物)与进料原料或产品通过热量整合(换热)进行预热。所述萃余相进第二汽提塔15之前的最后加热是由第二加热器12内的热油在温度控制下实现。加热可以降低沥青的粘度,能更有效地进行溶剂闪蒸和产品汽提。来自沥青分离塔6的萃余相被送至第二汽提塔15顶部塔板,其流量可以由沥青分离塔6的界面液位计来控制。进入第二汽提塔15后,压力降低,萃余相中夹带的大部分溶剂从塔顶闪蒸出来。沥青在第二汽提塔15中下行与水蒸汽(比如过热蒸汽)相互接触,汽提出产品中的剩余溶剂,从而降低产品中夹带的溶剂含量。汽提蒸汽通过流量控制进入汽提塔底部塔板下面。流量控制是为了实现更有效地汽提。汽提蒸汽的温度应该不低于第二汽提塔15的操作温度。蒸汽温度不够时会冷却脱沥青油,削弱汽提效果。非过热蒸汽会导致系统发泡和塔操作方面的问题,可以注入消泡剂来消除潜在的发泡问题。在一个实施例中,第二汽提塔15塔底的部分脱油沥青(沥青产品)在流量控制下由沥青泵经第二汽提塔加热器最终送回第二汽提塔15的中间塔板。加热器提供足够的热量来更好地维持汽提塔塔底的操作温度。沥青产品在液位控制下从第二汽提塔15底部抽出,并由沥青产品泵送出。沥青产品可送至道路沥青调和装置、电厂气化装置或燃料油装置。8、溶剂回收第一汽提塔17和第二汽提塔15塔顶的溶剂和水蒸汽混合后进入溶剂空冷器(第一冷却器)18进行冷却。冷凝的溶剂和水进入溶剂缓冲罐19中进行溶剂-水分离。溶剂缓冲罐19排放的酸水中含有h2s。酸水在液位控制下从溶剂缓冲罐19底部的集液包中抽出,然后由酸水泵送至界区外酸水处理装置。溶剂缓冲罐19设有不凝气的排放口,不凝气体可以排放到火炬系统或炼厂其他处理装置。储存在溶剂缓冲罐1,9中的溶剂用来进行萃取操作和压力控制。溶剂缓冲罐19中回收的溶剂由溶剂回收泵20送至溶剂循环泵5的入口。回收溶剂与来自脱沥青油分离塔9的循环溶剂在溶剂循环泵5入口混合。混合后通过溶剂循环泵5升压以用作第一部分萃取溶剂和/或第二部分萃取溶剂。在另一种实施方式中,所述系统还包括第一闪蒸罐11和第二闪蒸罐13,所述第一闪蒸罐11设置在所述脱沥青油分离塔9与第一汽提塔17之间,来自所述脱沥青油分离塔9的塔底分离产物经第一闪蒸加热器10加热后送入第一闪蒸罐11进行闪蒸处理,并将闪蒸出的萃取溶剂自罐顶取出送往第一冷却器18冷却,罐底剩余物料经第一汽提加热器16加热后作为汽提进料送入所述第一汽提塔17,从而来自所述脱沥青油分离塔9的塔底分离产物在进入第一汽提塔17之前先经闪蒸处理,有利于提高后续分离效果;所述第二闪蒸罐13设置在所述沥青分离塔6与第二汽提塔15之间,来自所述沥青分离塔6的萃余相经第二闪蒸加热器12加热后送入第二闪蒸罐13进行闪蒸处理,并将闪蒸出的萃取溶剂自罐顶取出送往第一冷却器18冷却,罐底剩余物料经第二汽提加热器14加热后作为汽提进料送入所述第二汽提塔15,从而来自所述沥青分离塔6的萃余相在进入第二汽提塔15之前先经闪蒸处理,有利于提高后续分离效果。在再一种实施方式中,所述系统还设有催化油浆氧化塔1,其中进料油料如含有催化油浆,催化油浆可首先在催化油浆氧化塔1中与空气接触进行轻度氧化,所得氧化油浆随后经氧化油浆泵2送入进料缓冲罐3中,与渣油(当进料油料中包括渣油时)混合。本发明改善了现有传统溶剂脱沥青技术能耗高的弊端,通过超临界分离技术简化流程操作,提高装置的在线率及可靠性,降低投资和装置占地。为下游工艺装置提供高品质进料,延长下游装置催化剂寿命,使炼厂的利润得到大幅提升。以下结合实施例进一步对本发明进行说明。实施例1进料渣油及催化油浆性质见表1;萃取溶剂为异丁烷。本发明的超临界渣油-催化油浆处理在如图1所示的系统中进行。其中,所述催化油浆在进入进料缓冲罐3与渣油混合前,首先在催化油浆氧化塔内与空气逆流接触进行轻度氧化,氧化条件为:常压,220-280℃;稀释油料中萃取溶剂与渣油-催化油浆的体积比为1:1;进入沥青分离塔的总萃取溶剂与渣油-催化油浆的体积比为8:1;其中,沥青分离塔的操作条件为4-5mpag,80-110℃;脱沥青油分离塔的操作条件为4-5mpag,120-160℃。经上述系统处理后,所得沥青产品和脱沥青油产品见表1。表1产品收率进料渣油-油浆沥青脱沥青油工况收率,wt%wt%1008020lv%10077.822.2比重@15.5℃1.0331.06290.929api重度5.51.620.8氮wt%0.710.830.23硫wt%1.712.00.43康氏残碳wt%19.9251.5镍wppm173.22163.7钒wppm310.53880.7粘度:@100℃cst51621174700077@135℃cst18682154020@180℃cst169899.3-@205℃cst--环球法软化点℃-102-沥青wppm--<100本实施例的脱沥青油作为下游加氢处理装置进料,沥青用于气化装置进料,所用溶剂为异丁烷(ic4)。可见,采用本发明的seda技术,可显著降低脱沥青油中的康氏残碳和金属镍、钒的含量,大大地提高了脱沥青油的质量,同时也使沥青产品的环球法软化点及粘度满足下游装置的要求。实施例2进料渣油性质见表2;萃取溶剂为混合丁烷(50%ic4,50%nc4)。本发明的超临界渣油处理在如图1所示的系统中进行。其中,稀释油料中萃取溶剂与渣油的体积比为1.5:1;进入沥青分离塔的总萃取溶剂与渣油的体积比为6:1;其中,沥青分离塔的操作条件为4-5mpag,80-110℃;脱沥青油分离塔的操作条件为4-5mpag,120-160℃。经上述系统处理后,所得沥青产品和脱沥青油产品见表2。表2本实施例的脱沥青油作为下游润滑油装置进料,生产高粘度润滑油,沥青用于气化炉进料,所用溶剂为混合丁烷(50%ic4,50%nc4)。可见,采用本发明的seda技术,可显著降低脱沥青油中的康氏残碳和金属镍、钒的含量,大大地提高了脱沥青油的质量,高质量的进料可提高下游装置催化剂的寿命,提高下游装置的在线率。当前第1页12
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