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用于高含固油渣的加工方法和加工系统

申请号 CN202311812430.9 申请日 2023-12-26 公开(公告)号 CN117778049A 公开(公告)日 2024-03-29
申请人 中国神华煤制油化工有限公司; 中国神华煤制油化工有限公司鄂尔多斯煤制油分公司; 发明人 苏志强; 赵国海; 苏麒元;
摘要 用于高含固 煤 基 油渣 的加工方法和加工系统。加工方法包括:(1)对高含固煤基油渣进行萃取和第一级离心分离;对所得一级离心清液进行贮存、加热和第一级沉降分离;(2)对所得一级高含固底液进行第二级分离;向所得二级分离清液中加入捕捉剂进行混合;利用所得捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离;(3)用洗油对所得一级干相和二级干相调和混合;对所得干相混合料加热和拔油,输出固态粉料;(4)对所得二级低含固清液膜分离过滤后再进行针状焦生产,得到针状焦产品;对所得二级中含固清液进行闪蒸和成型,得到煤基 沥青 产品。加工系统包括一级加工分离单元、二级加工分离单元、干相加工单元和二级沉降分离液加工单元。
权利要求

1.一种用于高含固油渣的加工方法,其特征在于,所述加工方法包括以下步骤:
(1)利用溶剂油对高含固煤基油渣原料进行萃取,输出萃取混合液;然后对所得萃取混合液进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相;然后对所得一级离心清液依次进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
(2)对步骤(1)所得一级高含固底液进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相;
然后向所得二级分离清液中加入捕捉剂进行混合,输出捕捉剂混合料;然后利用所得捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,分别输出二级低含固清液、二级中含固清液和二级高含固底液;
(3)采用洗油对步骤(1)所得一级干相和步骤(2)所得二级干相进行调和混合,输出干相混合料;然后对所得干相混合料进行加热和拔油,输出固态粉料;
(4)对步骤(2)所得二级低含固清液进行膜分离过滤后再进行针状焦生产,得到针状焦产品;
对步骤(2)所得二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
2.根据权利要求1所述的加工方法,其特征在于,
所述第一级沉降分离的进料方式为在底部曝气的情况下自上至下依次螺旋进料;优选间断曝气;优选螺旋度为与平方向呈5‑10°夹角;
优选地,步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级高含固底液自前端返送至第二级分离装置进行循环加工;和/或,
所述加工方法还包括步骤(5),异常工况下将步骤(2)所得二级分离清液自前端返送至萃取装置进行循环加工;和/或,
步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级分离清液自前端回流至第二级分离装置进行循环加工。
3.根据权利要求2所述的加工方法,其特征在于,
步骤(2)所得二级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得二级分离清液的含固量未降至1.8wt%工况时,通过联自动调节回流比,将其自前端返送至第二级分离装置进行循环加工;直至所得二级分离清液的含固量浓度降至1.8wt%工况时,将其与捕捉剂混合后送至第二级沉降分离装置进行加工。
4.根据权利要求1‑3中任一项所述的加工方法,其特征在于,
步骤(1)中,还包括以下步骤:将步骤(1)所得一级分离清液自前端回流至第一级分离装置进行循环加工;
优选地,步骤(1)所得一级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得一级离心清液的含固量未降至5.7‑7wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至第一级分离装置进行循环加工;直至所得一级分离清液的含固量降至5.7‑
7wt%时,将其加热后送至第一级沉降分离装置进行加工。
5.根据权利要求3或4所述的加工方法,其特征在于,
步骤(1)和/或步骤(2)中,所述分离浓度浓缩公式如下所示:
f1=a×(1‑c)
其中,f1:循环第一次的分离清液含固量浓度;n:循环次数;fn:循环第n次的分离清液含固量浓度,fn<8f1;a:第一级分离装置的初始进料含固量浓度,为常数;b:清液回收率,为0‑
100%的常数;c:干相浓缩率,为0‑100%的常数;d:回流比,回流比=出口清液返回量/入口进料量,为0‑100%的常数;
优选地,所述加工方法还包括:在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机进行冲洗;和/或
所述加工方法还包括:在异常工况下引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机的进料进行浓度调配;优选其调配限量与fn<8f1协同调配。
6.一种用于高含固煤基油渣的加工系统,其特征在于,所述加工系统包括通过管线依次连通的一级加工分离单元、二级加工分离单元、干相加工单元和二级沉降分离液加工单元;其中,
所述一级加工分离单元包括通过管线依次连通的萃取罐(101)、一级离心机(102)、一级离心清液罐(103)、一级加热炉(104)和一级沉降分离罐(105);其中,
所述萃取罐(101)设置有进料口,且连接有高含固油渣进料管线,
所述高含固油渣进料管线上还连接有溶剂油管线,用于分别进料高含固油渣和溶剂油以对高含固油渣进行萃取,输出萃取混合液;
所述一级离心机(102)的进料口连接至所述萃取罐(101)的出口,用于接收来自所述萃取罐(101)的萃取混合液并对其进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相,从而分离出其中的部分含固物;
所述一级离心清液罐(103)的进口连接至所述一级离心机(102)的一级离心清液出口,且所述一级离心清液罐(103)、所述一级加热炉(104)和所述一级沉降分离罐(105)依次通过管线相连通,用于依次对来自所述一级离心机(102)的一级离心清液进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
所述二级加工分离单元包括通过管线依次连通的二级分离机(201)、管道混合器(202)和二级沉降分离罐(203);其中,
所述二级分离机(201)的进口连接至所述一级加工分离单元的一级高含固底液出口,用于接收来自所述一级加工分离单元的一级高含固底液并对其进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相,从而分离出其中的灰分和催化剂;
所述管道混合器(202)分别设置有进料口和药剂添加口,且其进料口连接至所述二级分离机(201)的二级分离清液出口,其药剂添加口设置于其底部,且连接有药剂添加管线,用于输入捕捉剂以对所接收的来自所述二级分离机(201)的二级分离清液进行混合,输出捕捉剂混合料;所述二级沉降分离罐(203)的进口连接至所述管道混合器(202)的出口,用于接收并利用来自所述管道混合器(202)的捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,完成对催化剂的捕捉和分离,自上部出口输出二级低含固清液、自中部出口输出二级中含固清液、自下部出口输出二级高含固底液,从而分离出其中残余的催化剂;
所述干相加工单元包括通过管线依次相连通的干相缓冲罐(301)和干燥成型装置(302);其中,
所述干相缓冲罐(301)设置有干相进口和油相进口,且其干相进口分别连接至所述一级加工分离单元的一级干相出口和所述二级加工分离单元的二级干相出口,其油相进口连接有洗油管线,用于通入洗油以对所接收的来自所述一级加工分离单元的一级干相和来自所述二级加工分离单元的二级干相进行调和混合,输出干相混合料;
所述干燥成型装置(302)的进口连接至所述干相缓冲罐(301)的出口,用于接收来自所述干相缓冲罐(301)的干相混合料并对其进行加热和拔油,输出固态粉料;
所述二级沉降分离液加工单元包括二级低含固清液针状焦子单元和二级中含固清液闪蒸成型子单元(403);其中,
所述二级低含固清液针状焦子单元包括通过管线依次相连通的膜分离装置(401)和针状焦装置(402),所述膜分离装置(401)的进口连接至所述二级加工分离单元的二级低含固清液出口,用于依次对来自所述二级加工分离单元的二级低含固清液进行膜分离过滤后进行针状焦生产,得到针状焦产品;
所述二级中含固清液闪蒸成型子单元(403)的进口连接至所述二级加工分离单元的二级中含固清液出口,用于对来自所述二级加工分离单元的二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
7.根据权利要求6所述的加工系统,其特征在于,
所述一级沉降分离罐(105)为圆柱形罐体;其罐体顶部设置有沿罐体切线设置的进料管(1053),用于进料;沿其竖轴中心设有立式空管(1051),用于自上至下通入氮气以对罐底曝气;所述立式空管(1051)的外围一周设置有螺旋结构(1052),用于来自所述进料管(1053)的进料按照进料推流速度沿着其螺旋导向旋流式向下沉降;所述进料管(1053)的下倾角度与所述螺旋结构(1052)中的螺旋叶面的下倾角度一致,且下倾角度为5‑10°,形成旋流下降流道;
优选地,所述进料管(1053)进入所述一级沉降分离罐(105)内的管线长度为罐体直径的1/4‑1/6。
8.根据权利要求6或7所述的加工系统,其特征在于,
自所述二级沉降分离罐(203)的下部出口至所述二级分离机(201)的进料口设置有第一物料输送管线(5),用于将来自所述二级沉降分离罐(203)的二级高含固底液返送至所述二级分离机(201)进行分离;和/或,
自所述二级分离机(201)的二级分离清液出口至所述萃取罐(101)的进料口设置有第二物料输送管线(6),用于将来自所述二级分离机(201)的二级分离清液返送至所述萃取罐(101)循环加工;和/或,
自所述二级分离机(201)的二级分离清液出口至其进料口设置有第二流管线(7),用于将所述二级分离机(201)输出的二级分离清液自前端回流至所述二级分离机(201)循环加工;优选地,自所述二级分离机(201)至所述管道混合器(202)的第三物料输送管线(8)上设置有二级固含量仪表(204),所述第二回流管线(7)上设置有二级调节(205),所述二级固含量仪表(204)与所述二级调节阀(205)依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置。
9.根据权利要求6‑8中任一项所述的加工系统,其特征在于,
自所述一级离心清液罐(103)的出料口至所述一级离心机(102)的进料口设置有第一回流管线(9),用于将所述一级离心清液罐(103)输出的一级分离清液自前端回流至所述一级分离机(102)循环加工;
优选地,自所述一级离心清液罐(103)至所述一级加热炉(104)的第四物料输送管线(10)上设置有一级固含量仪表(106),所述第一回流管线(9)上设置有一级调节阀(107),所述一级固含量仪表(106)与所述一级调节阀(107)依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置。
10.根据权利要求6‑8中任一项所述的加工系统,其特征在于,
自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液出口至所述二级低含固清液针状焦子单元的进料口设置有第五物料输送管线(11),用于在工况佳时将来自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液输送至所述二级低含固清液针状焦子单元内;和/或,自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液出口至所述二级中含固清液闪蒸成型子单元(403)的进料口设置有第六物料输送管线(12),用于在正常工况下将来自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液输送至所述二级中含固清液闪蒸成型装置(403)内;
和/或,
自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液出口至所述管道混合器(202)的进料口设置有第七物料输送管线(13),用于在异常工况下将来自所述一级沉降分离罐(105)的一级低含固清液输送至所述管道混合器(202)内;
优选地,所述洗油管线还分支有洗油支管,所述洗油支管连接至所述二级分离机(201)的进料口,用于在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机(201)和所述一级离心机(102)进行冲洗、在异常工况下引入洗油对所述二级分离机(201)和所述一级离心机(102)的进料进行浓度调配。

说明书全文

用于高含固油渣的加工方法和加工系统

技术领域

[0001] 本发明属于油渣加工领域,具体涉及用于高含固煤基油渣的加工方法和加工系统。

背景技术

[0002] 以往现有的煤基油渣的加工方法,通过萃取技术将固态油渣溶解,再分离出来沥青质、含固物和灰分等,一般只是一道工序加工后按照灰分、含固量的多少生产初级沥青、中级沥青和高级沥青。至今还没有高含固油渣的加工方法。若将高含固煤基油渣(50‑65wt%含固量)按照现有加工方法加工生成不同灰分、不同含固量等级的沥青,而对高含固油渣中的灰分及催化剂无法全部除去,加工生成的沥青达不到优级品沥青等级更不能达到针状焦原料对灰分的要求。

发明内容

[0003] 本发明的第一个目的在于提供一种用于高含固煤基油渣的加工方法,该加工方法能够分两步除去其中的灰分和催化剂这两种含固物,并获得煤基沥青产品、针状焦产品,实现了循环经济,绿色环保。
[0004] 本发明的第二个目的在于提供一种用于高含固煤基油渣的加工系统,该加工系统能够进行前述加工方法,用于分两步除去其中的灰分和催化剂这两种含固物,获得煤基沥青产品、针状焦产品以及固态粉料,实现循环经济,绿色环保。
[0005] 为实现本发明的第一个目的,采用以下的技术方案:
[0006] 一种用于高含固煤基油渣的加工方法,包括以下步骤:
[0007] (1)利用溶剂油对高含固煤基油渣原料进行萃取,输出萃取混合液;然后对所得萃取混合液进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相;然后对所得一级离心清液依次进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
[0008] (2)对步骤(1)所得一级高含固底液进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相;然后向所得二级分离清液中加入捕捉剂进行混合,输出捕捉剂混合料;然后利用所得捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,分别输出二级低含固清液、二级中含固清液和二级高含固底液;
[0009] (3)采用洗油对步骤(1)所得一级干相和步骤(2)所得二级干相进行调和混合,输出干相混合料;然后对所得干相混合料进行加热和拔油,输出固态粉料;
[0010] (4)对步骤(2)所得二级低含固清液进行膜分离过滤后再进行针状焦生产,得到针状焦产品;
[0011] 对步骤(2)所得二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
[0012] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,所述第一级沉降分离的进料方式为在底部曝气的情况下自上至下依次螺旋进料;优选间断曝气;优选螺旋度为与平方向呈5‑10°夹角。
[0013] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级高含固底液自前端返送至第二级分离装置进行循环加工。
[0014] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,所述加工方法还包括步骤(5),异常工况下将步骤(2)所得二级分离清液自前端返送至萃取装置进行循环加工。
[0015] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级分离清液自前端回流至第二级分离装置进行循环加工。
[0016] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(2)所得二级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得二级分离清液的含固量未降至1.8wt%工况时,通过联自动调节回流比,将其自前端返送至第二级分离装置进行循环加工;直至所得二级分离清液的含固量浓度降至1.8wt%工况时,将其与捕捉剂混合后送至第二级沉降分离装置进行加工。
[0017] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(1)中,还包括以下步骤:将步骤(1)所得一级分离清液自前端回流至第一级分离装置进行循环加工。
[0018] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(1)所得一级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得一级离心清液的含固量未降至5.7‑7wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至第一级分离装置进行循环加工;直至所得一级分离清液的含固量降至5.7‑7wt%时,将其加热后送至第一级沉降分离装置进行加工。
[0019] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,步骤(1)和/或步骤(2)中,所述分离浓度浓缩公式如下所示:
[0020]
[0021] f1=a×(1‑c)
[0022] 其中,f1:循环第一次的分离清液含固量浓度;n:循环次数;fn:循环第n次的分离清液含固量浓度,fn<8f1;a:第一级分离装置的初始进料含固量浓度,为常数;b:清液回收率,为0‑100%的常数;c:干相浓缩率,为0‑100%的常数;d:回流比,回流比=出口清液返回量/入口进料量,为0‑100%的常数。
[0023] 本发明用于高含固煤基油渣的加工方法,优选地,所述加工方法还包括:在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机进行冲洗;和/或
[0024] 所述加工方法还包括:在异常工况下引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机的进料进行浓度调配;优选其调配限量与fn<8f1协同调配。
[0025] 为实现本发明的第二个目的,提供一种用于高含固煤基油渣的加工系统,所述加工系统包括通过管线依次连通的一级加工分离单元、二级加工分离单元、干相加工单元和二级沉降分离液加工单元;其中,
[0026] 所述一级加工分离单元包括通过管线依次连通的萃取罐、一级离心机、一级离心清液罐、一级加热炉和一级沉降分离罐;其中,
[0027] 所述萃取罐设置有进料口,且连接有高含固油渣进料管线,所述高含固油渣进料管线上还连接有溶剂油管线,用于分别进料高含固油渣和溶剂油以对高含固油渣进行萃取,输出萃取混合液;
[0028] 所述一级离心机的进料口连接至所述萃取罐的出口,用于接收来自所述萃取罐的萃取混合液并对其进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相,从而分离出其中的部分含固物;
[0029] 所述一级离心清液罐的进口连接至所述一级离心机的一级离心清液出口,且所述一级离心清液罐、所述一级加热炉和所述一级沉降分离罐依次通过管线相连通,用于依次对来自所述一级离心机的一级离心清液进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
[0030] 所述二级加工分离单元包括通过管线依次连通的二级分离机、管道混合器和二级沉降分离罐;其中,
[0031] 所述二级分离机的进口连接至所述一级加工分离单元的一级高含固底液出口,用于接收来自所述一级加工分离单元的一级高含固底液并对其进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相,从而分离出其中的灰分和催化剂;
[0032] 所述管道混合器分别设置有进料口和药剂添加口,且其进料口连接至所述二级分离机的二级分离清液出口,其药剂添加口设置于其底部,且连接有药剂添加管线,用于输入捕捉剂以对所接收的来自所述二级分离机的二级分离清液进行混合,输出捕捉剂混合料;
[0033] 所述二级沉降分离罐的进口连接至所述管道混合器的出口,用于接收并利用来自所述管道混合器的捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,完成对催化剂的捕捉和分离,自上部出口输出二级低含固清液、自中部出口输出二级中含固清液、自下部出口输出二级高含固底液,从而分离出其中残余的催化剂;
[0034] 所述干相加工单元包括通过管线依次相连通的干相缓冲罐和干燥成型装置;其中,
[0035] 所述干相缓冲罐设置有干相进口和油相进口,且其干相进口分别连接至所述一级加工分离单元的一级干相出口和所述二级加工分离单元的二级干相出口,其油相进口连接有洗油管线,用于通入洗油以对所接收的来自所述一级加工分离单元的一级干相和来自所述二级加工分离单元的二级干相进行调和混合,输出干相混合料;
[0036] 所述干燥成型装置的进口连接至所述干相缓冲罐的出口,用于接收来自所述干相缓冲罐的干相混合料并对其进行加热和拔油,输出固态粉料;
[0037] 所述二级沉降分离液加工单元包括二级低含固清液针状焦子单元和二级中含固清液闪蒸成型子单元;其中,
[0038] 所述二级低含固清液针状焦子单元包括通过管线依次相连通的膜分离装置和针状焦装置,所述膜分离装置的进口连接至所述二级加工分离单元的二级低含固清液出口,用于依次对来自所述二级加工分离单元的二级低含固清液进行膜分离过滤后进行针状焦生产,得到针状焦产品;所述二级中含固清液闪蒸成型子单元的进口连接至所述二级加工分离单元的二级中含固清液出口,用于对来自所述二级加工分离单元的二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
[0039] 本发明的加工系统,优选地,所述一级沉降分离罐为圆柱形罐体;其罐体顶部设置有沿罐体切线设置的进料管,用于进料;沿其竖轴中心设有立式空管,用于自上至下通入氮气以对罐底进行曝气;所述立式空管的外围一周设置有螺旋结构,用于来自所述进料管的进料按照进料推流速度沿着其螺旋导向旋流式向下沉降;所述进料管的下倾角度与所述螺旋结构中的螺旋叶面的下倾角度一致,且下倾角度为5‑10°,形成旋流下降流道。
[0040] 本发明的加工系统,优选地,所述进料管进入所述一级沉降分离罐内的管线长度为罐体直径的1/4‑1/6。
[0041] 本发明的加工系统,优选地,自所述二级沉降分离罐的下部出口至所述二级分离机的进料口设置有第一物料输送管线,用于将来自所述二级沉降分离罐的二级高含固底液返送至所述二级分离机进行分离。
[0042] 本发明的加工系统,优选地,自所述二级分离机的二级分离清液出口至所述萃取罐的进料口设置有第二物料输送管线,用于将来自所述二级分离机的二级分离清液返送至所述萃取罐循环加工。
[0043] 本发明的加工系统,优选地,自所述二级分离机的二级分离清液出口至其进料口设置有第二流管线,用于将所述二级分离机输出的二级分离清液自前端回流至所述二级分离机循环加工;优选地,自所述二级分离机至所述管道混合器的第三物料输送管线上设置有二级固含量仪表,所述第二回流管线上设置有二级调节,所述二级固含量仪表与所述二级调节阀依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置。
[0044] 本发明的加工系统,优选地,自所述一级离心清液罐的出料口至所述一级离心机的进料口设置有第一回流管线,用于将所述一级离心清液罐输出的一级分离清液自前端回流至所述一级分离机循环加工。
[0045] 本发明的加工系统,优选地,自所述一级离心清液罐至所述一级加热炉的第四物料输送管线上设置有一级固含量仪表,所述第一回流管线上设置有一级调节阀,所述一级固含量仪表与所述一级调节阀依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置。
[0046] 本发明的加工系统,优选地,自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液出口至所述二级低含固清液针状焦子单元的进料口设置有第五物料输送管线,用于在工况佳时将来自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液输送至所述二级低含固清液针状焦子单元内。
[0047] 本发明的加工系统,优选地,自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液出口至所述二级中含固清液闪蒸成型子单元的进料口设置有第六物料输送管线,用于在正常工况下将来自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液输送至所述二级中含固清液闪蒸成型子单元内。
[0048] 本发明的加工系统,优选地,自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液出口至所述管道混合器的进料口设置有第七物料输送管线,用于在异常工况下将来自所述一级沉降分离罐的一级低含固清液输送至所述管道混合器内。
[0049] 本发明的加工系统,优选地,所述洗油管线还分支有洗油支管,所述洗油支管连接至所述二级分离机的进料口,用于在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机进行冲洗、在异常工况下引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机的进料进行浓度调配。
[0050] 本发明还提供一种利用前述加工系统进行高含固煤基油渣加工的加工方法。
[0051] 本发明的有益效果在于:
[0052] 本发明的用于高含固煤基油渣的加工方法和加工系统,能够分两步除去其中的灰分和催化剂这两种含固物,将高含固煤基油渣中的沥青质提取出来用于加工为高端原料而获得煤基优级品沥青产品,并获得针状焦产品,实现循环经济和绿色环保。附图说明
[0053] 图1是本发明的用于高含固煤基油渣的加工系统在一种实施方式中的结构示意图;
[0054] 图2是本发明的用于高含固煤基油渣的加工系统中一级沉降分离罐在一种实施方式中的结构示意图。

具体实施方式

[0055] 以下结合具体实施方式/实施例对本发明的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式/实施例仅用于说明本发明的内容,发明并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本发明的构思对本发明进行的预见性改变都在本发明要求保护的范围内。
[0056] 如图1‑2所示,一种用于高含固煤基油渣的加工方法,包括如下步骤:
[0057] (1)利用溶剂油对高含固煤基油渣原料进行萃取,输出萃取混合液;然后对所得萃取混合液进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相(从而分离出其中的部分含固物);然后对所得一级离心清液依次进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
[0058] (2)对步骤(1)所得一级高含固底液进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相;然后向所得二级分离清液中加入捕捉剂进行混合,输出捕捉剂混合料;然后利用所得捕捉剂混合料进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,完成对催化剂的捕捉和分离,分别输出二级低含固清液、二级中含固清液和二级高含固底液(从而分离出其中残余的催化剂);
[0059] (3)采用洗油对步骤(1)所得一级干相和步骤(2)所得二级干相进行调和混合,输出干相混合料;然后对所得干相混合料进行加热和拔油,输出固态粉料;
[0060] (4)对步骤(2)所得二级低含固清液进行膜分离过滤后再进行针状焦生产,得到针状焦产品;
[0061] 对步骤(2)所得二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
[0062] 本领域技术人员了解,目前有对40‑50wt%含固煤基油渣制取沥青的技术,该技术对高含固煤基油渣中作为含固物的两种成分(灰分和催化剂),无法实现全部去除,而是采用同时去除,从而不可避免地造成分离高含固底液时,部分沥青质随其一起分离出去而影响优级品级沥青的加工和生产,降低煤基沥青产品的产量和品质。
[0063] 本发明的用于高含固煤基油渣的加工方法和加工系统,能够分两步除去其中的灰分和催化剂这两种含固物,将高含固煤基油渣中的沥青质提取出来用于加工为高端原料而获得煤基沥青产品,并获得针状焦产品,实现循环经济和绿色环保。其中,先是用第一级离心分离降低总含固物,即灰分和催化剂物质;然后采用第一级沉降分离,使得清液为生产煤基沥青产品的原料,底部浓缩的一级高含固底液经第二级分离主要是分离出含固物中的95wt%以上的灰分和92wt%以上的催化剂;第二级沉降分离主要是通过捕捉剂将含固物中的催化剂捕捉并沉降去除,这样灰分和催化剂物质这两种无机物全部得到去除,得到生产针状焦产品的原料。
[0064] 本领域技术人员理解,本发明所述高含固煤基油渣是指含固量为50‑65wt%的高含固煤基油渣。
[0065] 在一种实施方式中,所述高含固煤基油渣的组成包括:
[0066] 轻质油:5‑15wt%,比如7wt%;
[0067] 洗油:6‑15wt%,比如7wt%;
[0068] 沥青质:20‑35wt%,比如25.5wt%;
[0069] 灰分:28‑32wt%,比如29wt;
[0070] 催化剂:15‑35wt%,比如31wt%。
[0071] 水分:0.2‑0.5wt%,比如0.3wt%。
[0072] 其他成分0‑0.3wt%,比如0.2wt%。
[0073] 在一种实施方式中,所述高含固煤基油渣的含水量<0.3wt%,比如0.25wt%和0.2wt%;所述高含固煤基油渣的软化点≥180℃,比如185℃。
[0074] 本领域技术人员理解,溶剂油作为萃取剂使用,可采用洗油和/或重油。在一种实施方式中,步骤(1)中,所述溶剂油包括洗油和重油,且洗油与重油的质量比为(2‑3):1,比如2.5:1;优选所述洗油选自馏程在230‑300℃的洗油,所述重油选自馏程在210‑380℃的重油。
[0075] 为了提高萃取效果,在一种实施方式中,步骤(1)中,所述溶剂油与所述高含固煤基油渣的质量比为(2.5‑4):1,比如3:1和3.5:1。
[0076] 为了提高萃取效果,在一种实施方式中,步骤(1)中,萃取温度为110‑120℃,比如112℃、114℃、116℃和118℃;和/或停留时间为4‑8h,比如6h。
[0077] 在一种实施方式中,步骤(1)中,洗油选自萃取馏程为230‑300℃的洗油,水分≤3
1wt%,标准密度为1.07‑1.11g/cm,常态温度为30‑70℃,氯含量≤18mg/l,酸值≤0.4mg/g,灰分≤0.1wt%。
[0078] 在一种实施方式中,步骤(1)中,重油选自萃取馏程为210‑380℃的重油,水分≤3
1wt%,标准密度为0.97‑1.04g/cm,常态温度为70‑130℃,氯含量≤17mg/l,酸值≤0.4mg/g,灰分≤0.3wt%。
[0079] 本领域技术人员理解,常态温度是指油的运输温度和储存温度。
[0080] 本发明中,萃取为连续萃取。
[0081] 为了提高第一级离心分离效果,除去其中的总含固物(灰分和催化剂),在一种实施方式中,步骤(1)中,第一级离心分离的条件包括:差速为1‑28rpm,比如5rpm、10rpm、15rpm、20rpm和25rpm;和/或转速为2000‑3500rpm,比如2500rpm和3000rpm;和/或进料温度为90‑120℃,比如100℃和110℃。
[0082] 为了提高第一级沉降分离效果,进一步除去其中的总含固物(灰分和催化剂),在一种实施方式中,步骤(1)中,第一级沉降分离的条件包括:压为3‑5Kpa,比如4Kpa;和/或温度为190‑230℃,比如200℃、210℃和220℃;和/或停留时间为70‑90h,比如75h、80h和85h。
[0083] 在一种实施方式中,所述第一级沉降分离的进料方式为在底部曝气的情况下自上至下依次螺旋进料;优选螺旋角度为与水平方向呈5‑10°夹角,比如7°。
[0084] 在一种实施方式中,所述第二级沉降分离的进料方式为在底部曝气的情况下自上至下进料;优选间断曝气。
[0085] 为了提高第二级分离效果,除去其中残余的灰分,在一种实施方式中,步骤(2)中,第二级分离的条件包括:差速为20‑60rpm,比如25rpm、30rpm、35rpm、40rpm、45rpm、50rpm和55rpm;和/或转速为6000‑6600rpm,比如6200rpm、6300rpm和6400rpm;和/或进料温度为90‑
140℃,比如100℃、110℃、120℃和130℃。
[0086] 为了提高第二级沉降分离效果,除去其中残余的催化剂,在一种实施方式中,步骤(2)中,第二级沉降分离的条件包括:压力为4‑8Kpa,比如5Kpa、6Kpa和7Kpa;和/或温度为145‑180℃,比如150℃、160℃和170℃;和/或停留时间为45‑55h,比如50h。
[0087] 在一种实施方式中,步骤(2)中,所述捕捉剂包括油浆粉末沉降剂,比如SSA‑1。
[0088] 为了提高对催化剂的分离效果,在一种实施方式中,步骤(2)中,所述捕捉剂的用量≥300ppm,从而对二级分离清液中的催化剂脱除率可达到90.9wt%以上。
[0089] 为了调和一级干相和二级干相的含固浓度,可采用洗油对其进行含固浓度均化后再脱出洗油。在一种实施方式中,步骤(3)中,所述洗油的用量为使其对步骤(1)所得一级干相和步骤(2)所得二级干相进行调和混合至所得干相混合料中干相浓度为50‑55wt%,比如51wt%、52wt%、53wt%和54wt%,从而使其含固浓度较均匀。
[0090] 在一种实施方式中,步骤(3)中,所述洗油选自馏程在230‑300℃的洗油,比如新疆煤化工集团生产的洗油产品。
[0091] 为了提高分离效果,在一种实施方式中,步骤(1)中,还包括以下步骤:将步骤(1)所得一级分离清液自前端回至第一级分离装置进行循环加工,从而进一步分离出其中的含固物。
[0092] 在一种实施方式中,步骤(1)所得一级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得一级离心清液的含固量未降至5.7‑7wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至第一级分离装置进行循环加工;直至所得一级分离清液的含固量降至5.7‑7wt%(比如5.8wt%、6wt%、6.2wt%、6.4wt%、6.6wt%和6.8wt%)时,将其加热后送至第一级沉降分离装置进行加工。
[0093] 为了避免提高沥青质和针状焦原料的流失,提高煤基沥青产品和针状焦产品的产量,在一种实施方式中,步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级高含固底液自前端返送至第二级分离装置进行循环加工,从而将所得二级高含固底液中的沥青质原料回用。
[0094] 为了进一步分离出含固物或者在第二级分离输出的二级分离清液工况异常时,需要对其循环加工。在一种实施方式中,所述加工方法还包括步骤(5),异常工况下将步骤(2)所得二级分离清液自前端返送至萃取装置进行循环加工,从而进一步分离出其中的总含固物(包括灰分和催化剂),降低循环加工后所得二级分离清液的总含固物浓度。
[0095] 为了进一步分离出灰分,在一种实施方式中,步骤(2)中,还包括以下步骤:将步骤(2)所得二级分离清液自前端回至第二级分离装置进行循环加工,从而进一步分离出其中的含固物,降低循环加工后所得二级分离清液的含固物浓度。
[0096] 在一种实施方式中,步骤(2)所得二级分离清液的循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得二级分离清液的含固量未降至1.8wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至第二级分离装置进行循环加工;直至所得二级分离清液的含固量浓度降至1.8wt%工况时,将其与捕捉剂混合后送至第二级沉降分离装置进行加工,进一步降低含固物。
[0097] 在一种实施方式中,步骤(1)和/或步骤(2)中,所述分离浓度浓缩公式如下所示:
[0098]
[0099] f1=a×(1‑c);
[0100] 其中,f1:循环第一次的分离清液含固量浓度;n:循环次数;fn:循环第n次的分离清液含固量浓度,fn<8f1;a:第一级分离装置的初始进料含固量浓度,为常数;b:清液回收率,为0‑100%的常数;c:干相浓缩率,为0‑100%的常数;d:回流比,回流比=出口清液返回量/入口进料量,为0‑100%的常数。
[0101] 在一种实施方式中,所述加工方法还包括:在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机进行冲洗;和/或
[0102] 所述加工方法还包括:在异常工况下引入洗油对所述二级分离机和所述一级离心机的进料进行浓度调配;优选其调配限量与fn<8f1协同调配。
[0103] 在一种实施方式中,步骤(1)中,所得一级离心清液的成分包括:灰份≤3wt%;含固量≤5.7wt%。
[0104] 在一种实施方式中,步骤(1)中,所得一级低含固清液的成分包括:灰份≤0.1wt%;含固量≤0.2wt%。
[0105] 在一种实施方式中,步骤(1)中,所得一级高含固底液的成分包括:灰份≤12wt%;含固量为28wt%。
[0106] 在一种实施方式中,步骤(2)中,所得二级分离清液的成分包括:灰份≤0.6wt%;含固量≤1.8wt%。
[0107] 在一种实施方式中,步骤(2)中,所得二级低含固清液的成分包括:灰份≤0.05wt%;含固量≤0.1wt%。
[0108] 在一种实施方式中,步骤(2)中,所得二级中含固清液的成分包括:灰份≤0.1wt%;含固量≤0.16wt%。
[0109] 在一种实施方式中,步骤(2)中,所得二级高含固底液的成分包括:灰份≤1.1wt%;含固量≤3.26wt%。
[0110] 在一种实施方式中,步骤(4)中,所得二级低含固清液经膜分离过滤后的成分包括:灰份≤0.02wt%;含固量≤0.03wt%。
[0111] 在一种实施方式中,步骤(4)中,所得针状焦产品符合GB/T 32158‑2015标准。
[0112] 在一种实施方式中,步骤(4)中,所得煤基沥青产品符合GB/T 38772‑2020标准。
[0113] 本领域技术人员理解,本发明中各步骤所用的设备均为本领域常用的设备。
[0114] 步骤(4)中,针状焦生产工艺和煤基沥青产品生成工艺中的闪蒸和成型都是本领域常用的工艺,在此不再赘述。
[0115] 本发明还提供一种用于高含固煤基油渣的加工系统。
[0116] 如图1‑2所示,在一种实施方式中,所述加工系统包括通过管线依次连通的一级加工分离单元、二级加工分离单元、干相加工单元和二级沉降分离液加工单元;其中,[0117] 所述一级加工分离单元包括通过管线依次连通的萃取罐101、一级离心机102、一级离心清液罐103、一级加热炉104和一级沉降分离罐105;
[0118] 其中,
[0119] 所述萃取罐101设置有进料口,且连接有高含固油渣进料管线,所述高含固油渣进料管线上还连接有溶剂油管线,用于分别进料高含固油渣和溶剂油以对高含固油渣进行萃取,输出萃取混合液;
[0120] 所述一级离心机102的进料口连接至所述萃取罐101的出口,用于接收来自所述萃取罐101的萃取混合液并对其进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相,从而分离出其中的部分含固物;
[0121] 所述一级离心清液罐103的进口连接至所述一级离心机102的一级离心清液出口,且所述一级离心清液罐103、所述一级加热炉104和所述一级沉降分离罐105依次通过管线相连通,用于依次对来自所述一级离心机102的一级离心清液进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;
[0122] 所述二级加工分离单元包括通过管线依次连通的二级分离机201、管道混合器202和二级沉降分离罐203;其中,
[0123] 所述二级分离机201的进口连接至所述一级加工分离单元的一级高含固底液出口,用于接收来自所述一级加工分离单元的一级高含固底液并对其进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相,从而分离出其中的灰分和催化剂;
[0124] 所述管道混合器202分别设置有进料口和药剂添加口,且其进料口连接至所述二级分离机201的二级分离清液出口,其药剂添加口设置于其底部,且连接有药剂添加管线,用于输入捕捉剂以对所接收的来自所述二级分离机201的二级分离清液进行混合,输出捕捉剂混合料;
[0125] 所述二级沉降分离罐203的进口连接至所述管道混合器202的出口,用于接收并利用来自所述管道混合器202的捕捉剂混合料(对进料中带的催化剂)进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,完成对催化剂的捕捉和分离,自上部出口输出二级低含固清液、自中部出口输出二级中含固清液、自下部出口输出二级高含固底液,从而分离出其中残余的催化剂;
[0126] 所述干相加工单元包括通过管线依次相连通的干相缓冲罐301和干燥成型装置302;其中,
[0127] 所述干相缓冲罐301设置有干相进口和油相进口,且其干相进口分别连接至所述一级加工分离单元的一级干相出口和所述二级加工分离单元的二级干相出口,其油相进口连接有洗油管线,用于通入洗油以对所接收的来自所述一级加工分离单元的一级干相和来自所述二级加工分离单元的二级干相进行调和混合,输出干相混合料;
[0128] 所述干燥成型装置302的进口连接至所述干相缓冲罐301的出口,用于接收来自所述干相缓冲罐301的干相混合料并对其进行加热和拔油,
[0129] 输出固态粉料;
[0130] 所述二级沉降分离液加工单元包括二级低含固清液针状焦子单元和二级中含固清液闪蒸成型子单元403;其中,
[0131] 所述二级低含固清液针状焦子单元包括通过管线依次相连通的膜分离装置401和针状焦装置402,所述膜分离装置401的进口连接至所述二级加工分离单元的二级低含固清液出口,用于依次对来自所述二级加工分离单元的二级低含固清液进行膜分离过滤后进行针状焦生产,得到针状焦产品;
[0132] 所述二级中含固清液闪蒸成型子单元403的进口连接至所述二级加工分离单元的二级中含固清液出口,用于对来自所述二级加工分离单元的二级中含固清液依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
[0133] 本发明的用于高含固煤基油渣的加工系统,能够用于前述方法中。
[0134] 本领域技术人员理解,所述萃取罐101为本领域常用的萃取装置。在一种实施方式中,所述萃取罐101采用框式加桨叶式组合搅拌方式进行萃取混合。
[0135] 在一种实施方式中,自所述二级沉降分离罐203的下部出口至所述二级分离机201的进料口设置有第一物料输送管线5,用于将来自所述二级沉降分离罐203的二级高含固底液返送至所述二级分离机201进行分离,从而避免其中沥青质原料的流失,提高煤基沥青产品的产量。
[0136] 在一种实施方式中,所述高含固油渣进料管线的出料端还设置有萃取蒸发器,用于在将高含固油渣和溶剂油进料至所述萃取罐101之前,先对其降温。
[0137] 本领域技术人员理解,所述针状焦装置402为本领域常用的针状焦装置。在一种实施方式中,所述针状焦装置402包括通过管线相连通的焦化塔、萃取塔、常压塔和减压塔,从于依次对经膜分离过滤后的液体进行焦化、萃取、常压精馏和减压精馏,获得针状焦产品。在此不再详述。
[0138] 本领域技术人员理解,所述二级中含固清液闪蒸成型子单元403为本领域常用的闪蒸成型系统。在一种实施方式中,所述二级中含固清液闪蒸成型子单元403包括通过管线相连通的闪蒸装置和成型装置;所述闪蒸装置包括通过管线相连通的闪蒸换热器、常压塔、加热炉、减压塔和换热器,用于依次对来自所述二级加工分离单元的二级中含固清液进行换热升温、常压精馏、加热、减压精馏和换热;所述成型装置包括通过管线相连通的液态沥青提升、液态沥青筒仓和液态沥青循环泵,用于依次对经所述闪蒸装置加工后所得物料进行提升、仓储和装车。在此不再详述。
[0139] 本发明中,在一种实施方式中,所述二级沉降分离液加工单元中的二级中含固清液闪蒸成型子单元403中,二级中含固清液经提升泵提升到0.65Mpa后,送到闪蒸换热器中换热升温至370‑385℃,然后送至常压塔进行常压精馏,且常压塔的塔底温度为350‑380℃,塔顶压力为8‑15Kpa;然后再送至加热炉加热至390‑420℃;然后再送至到减压塔进行减压精馏,且减压塔的塔底温度为360‑388℃,塔顶压力为8‑15Kpa;然后将洗油及重油抽出,所得的煤基沥青产品由提升泵送至液态产品沥青罐储存。
[0140] 本领域技术人员理解,所述干燥成型装置302为本领域常用的装置。在一种实施方式中,所述干燥成型装置302包括通过管线相连通的干燥塔、干相加热炉、洗涤塔和真空泵等,用于对来自所述干相缓冲罐301的干相混合料提取洗油,输出固态粉料。在此不再详述。
[0141] 本发明中,在一种实施方式中,所述干相加工单元中,所述干燥成型装置302包括通过管线相连通的干相预热器、干相加热器、干相加热炉、干相干燥塔、干燥气相洗涤塔、干料冷却机和洗油冷却器;所述洗油为高温洗油,将干相缓冲罐301中的干相混合料送至干相预热器中与来自干燥气相洗涤塔的洗油换热至238℃后,再送至干相加热器加热至300℃,再送至干相加热炉加热至365℃,再送至干相干燥塔进行快速闪蒸干燥,自塔顶分离出气相洗油,自塔底输出285℃的固态粉料,285℃的固态粉料经干料冷却机冷却至60℃后,送至粉料成型单元粉料储仓储存;干相干燥塔塔顶的气相洗油送至干燥气相洗涤塔洗涤,自塔顶输出气相洗油,并将其送至干相预热器中与送至其中的干相混合料进行换热降温,降温后的洗油收集到洗油罐储存;干燥气相洗涤塔洗涤饱和后,部分含尘洗油经洗油冷却器用循环水冷却(优选冷却至≤60℃)后送至干相缓冲罐301作为补充洗油。
[0142] 本领域技术人员理解,在相应的输送过程中,设置有提升泵,用于将物料泵送输至相应的设备。比如,在萃取罐101的萃取混合液出口管线上、一级离心清液罐103的一级离心清液出口管线上、所述一级沉降分离罐105的一级高含固底液输出管线上、所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液输出管线上、所述二级沉降分离罐203的二级低含固清液输出管线上、所述二级沉降分离罐203的二级中含固清液输出管线上、所述二级沉降分离罐203的二级高含固底液输出管线上、所述干相缓冲罐301的干相混合料输出管线上均设置有提升泵,用于泵送相应的物料至相应的设备。
[0143] 在一种实施方式中,所述一级沉降分离罐105为圆柱形罐体;其罐体顶部设置有沿罐体切线设置的进料管1053,用于进料;沿其竖轴中心设有立式空管1051,用于自上至下通入氮气以对罐底曝气;优选间断通入氮气以对罐底间断曝气;所述立式空管1051的外围一周设置有螺旋结构1052,用于来自所述进料管1053的进料按照进料推流速度沿着其螺旋导向旋流式向下沉降;所述进料管1053的下倾角度与所述螺旋结构1052中螺旋叶面的下倾角度一致,且下倾角度为5‑10°(比如7°),形成旋流下降流道。
[0144] 在一种实施方式中,所述进料管1053进入所述一级沉降分离罐105内的管线长度为罐体直径的1/4‑1/6,比如1/5。
[0145] 在一种实施方式中,所述一级沉降分离罐105内,压力为3‑5Kpa,比如3.5Kpa、4Kpa和4.5Kpa;和/或温度为190‑230℃,比如200℃、210℃和220℃);和/或物料停留时间为70‑90h,比如75h、80h和85h;含固物沉降速度为0.024‑0.044m/h,比如0.034m/h。
[0146] 本领域技术人员理解,所述二级沉降分离罐203为本领域常用的沉降分离设备。在一种实施方式中,所述二级沉降分离罐203为圆柱形罐体;罐顶设有进料口,用于自顶部进料;罐底设有氮气曝气管,用于定时对底部曝气。在一种实施方式中,所述二级沉降分离罐203内,压力为4‑8Kpa,比如5Kpa、6Kpa和7Kpa;和/或温度为145‑180℃,比如150℃、160℃和
170℃;和/或停留时间为45‑55h,比如50h;含固物沉降速度为0.11‑0.31m/h,比如0.21m/h。
[0147] 本领域技术人员理解,所述一级离心机102为本领域常用的离心设备。在一种实施方式中,所述一级离心机102的型号为卧螺离心机LW520×2184‑NB,厂家为重庆江北机械有限责任公司。在一种实施方式中,所述一级离心机102的差速为1‑28rpm,比如5rpm、10rpm、15rpm、20rpm和25rpm;转速为2000‑3500rpm,比如2500rpm和3000rpm;进料温度为90‑120℃,比如100℃和110℃。其主要用于降低萃取液中的含固量,灰分相应随之降低。
[0148] 本领域技术人员理解,所述二级分离机201为本领域常用的分离设备。在一种实施方式中,所述二级分离机201为分离机KYDH211SD‑23,厂家为南京绿洲机器厂。在一种实施方式中,所述二级分离机201的差速为20‑60rpm,比如30rpm、40rpm和50rpm;转速为6000‑6600rpm,比如6200rpm和6400rpm;进料温度为90‑140℃,比如100℃、110℃、120℃和130℃;
进料负荷为10吨/h;出料压力为0.8Mpa;分离机尺寸为1800×1200×1750mm。
[0149] 在一种实施方式中,自所述二级分离机201的二级分离清液出口至所述萃取罐101的进料口设置有第二物料输送管线6,用于将来自所述二级分离机201的二级分离清液返送至所述萃取罐101循环加工,从而进一步分离出其中的总含固物(灰分和催化剂)降低其中的总含固量。
[0150] 在一种实施方式中,自所述二级分离机201的二级分离清液出口至其进料口设置有第二回流管线7,用于将所述二级分离机201输出的二级分离清液自前端回流至所述二级分离机201循环加工,从而进一步分离出其中的灰分和催化剂等含固物;优选地,自所述二级分离机201至所述管道混合器202的第三物料输送管线8上设置有二级固含量仪表204,所述第二回流管线7上设置有二级调节阀205,所述二级固含量仪表204与所述二级调节阀205依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置,用于根据所述二级固含量仪表204检测到的第三物料输送管线8内物料(与所述二级分离机201输出的二级分离清液相同)的含固量,联锁调节所述二级调节阀205的开合及开度,从而调节其回流量和其去向。
[0151] 在一种实施方式中,自所述一级离心清液罐103的出料口至所述一级离心机102的进料口设置有第一回流管线9,用于将所述一级离心清液罐103输出的一级分离清液自前端回流至所述一级分离机102循环加工,从而进一步分离除去其中的灰分和催化剂等含固物;优选地,自所述一级离心清液罐103至所述一级加热炉104的第四物料输送管线10上设置有一级固含量仪表106,所述第一回流管线9上设置有一级调节阀107,所述一级固含量仪表
106与所述一级调节阀107依据分离浓度浓缩公式进行联锁设置,用于根据所述一级固含量仪表106检测到的第四物料输送管线10内物料(与所述一级离心清液罐103输出的一级分离清液相同)的含固量,联锁调节所述一级调节阀107的开合及开度,从而调节其回流量和其去向。
[0152] 在一种实施方式中,自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液出口至所述二级低含固清液针状焦子单元的进料口设置有第五物料输送管线11,用于在工况佳时将来自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液部分、输送至所述二级低含固清液针状焦子单元内一起进行生产针状焦产品。
[0153] 在一种实施方式中,自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液出口至所述二级中含固清液闪蒸成型子单元403的进料口设置有第六物料输送管线12,用于在正常工况下将来自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液输送至所述二级中含固清液闪蒸成型子单元403内一起进行闪蒸成型。
[0154] 为了提高催化剂的分离效果,在所述一级沉降分离罐105输出的一级低含固清液在异常工况下,需要将其再次与捕捉剂混合后进行第二级沉降分离。在一种实施方式中,自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液出口至所述管道混合器202的进料口设置有第七物料输送管线13,用于在异常工况下将来自所述一级沉降分离罐105的一级低含固清液部分输送至所述管道混合器202内一起进行与捕捉剂混合后再次送至二级沉降分离罐进行沉降分离以进一步分离出其中的催化剂。
[0155] 在一种实施方式中,所述洗油管线还分支有洗油支管,所述洗油支管连接至所述二级分离机201的进料口,用于在系统开停车时引入洗油对所述二级分离机201和所述一级离心机102进行冲洗、在异常工况下引入洗油对所述二级分离机201和所述一级离心机102的进料进行浓度调配。
[0156] 本发明的用于高含固煤基油渣的加工系统和加工方法,该加工方法能够分两步除去其中的灰分和催化剂这两种物质,将高含固煤基油渣中的沥青质提取出来用于加工为高端原料而获得煤基优级品沥青产品,并获得针状焦产品,实现了循环经济,绿色环保。
[0157] 本发明的用于高含固煤基油渣的加工系统和加工方法,也适用于高含固油基油渣。
[0158] 以下通过具体实施例进一步说明本发明。
[0159] 实施例1(S1)
[0160] 某高含固煤基油渣1,其组成包括:
[0161] 轻质油:7wt%;洗油:7wt%;沥青质:25.5wt%;灰分:29wt%;催化剂:31wt%;水分:0.3wt%;其他成分<0.2wt%;
[0162] 针对所述高含固煤基油渣1,采用本发明的加工方法并利用如图1‑2所示加工系统对其进行加工,具体包括如下步骤:
[0163] (1)向所述萃取罐101内通入溶剂油对进料的高含固煤基油渣1进行萃取,输出萃取混合液;然后将所得萃取混合液送至一级离心机102内进行第一级离心分离,输出一级离心清液和一级干相;然后将所得一级离心清液依次送至一级离心清液罐103、一级加热炉104和一级沉降分离罐105内进行贮存、加热和第一级沉降分离,输出一级低含固清液和一级高含固底液;其中,
[0164] 所述溶剂油为洗油与重油按照质量比为2.5:1混合得到;且洗油为萃取馏程为3
230‑300℃的洗油,水分≤1wt%,标准密度为1.07‑1.11g/cm,常态温度为30‑70℃,氯含量≤18mg/l,酸值≤0.4mg/g,灰分≤0.1wt%;重油为萃取馏程为210‑380℃的重油,水分≤
3
1wt%,标准密度为0.97‑1.04g/cm,常态温度为70‑130℃,氯含量≤17mg/l,酸值≤0.4mg/g,灰分≤0.3wt%;
[0165] 所述溶剂油与所述高含固煤基油渣的质量比为3:1;
[0166] 连续萃取,且所述萃取罐101的进料温度和萃取温度为115℃,停留时间为6h;
[0167] 第一级离心分离的条件包括:进料温度为115℃;
[0168] 第一级沉降分离的条件包括:压力为4Kpa;温度为210℃;停留时间为80h;
[0169] 第一级沉降分离采用如图2所示所述一级沉降分离罐105进行,且进料方式为在底部间断曝气的情况下自上至下依次螺旋进料,螺旋角度为与水平方向呈7°夹角;间断间隔为20h;
[0170] 所得一级分离清液经一级加热炉104加热至200℃;
[0171] (2)将步骤(1)所得一级高含固底液送至二级分离机201进行第二级分离,输出二级分离清液和二级干相;然后将其与捕捉剂分别送至所述管道混合器202内进行混合,输出捕捉剂混合料;然后将所得捕捉剂混合料送至二级沉降分离罐203内进行催化剂捕捉后再进行第二级沉降分离,分别输出二级低含固清液、二级中含固清液和二级高含固底液;其中,
[0172] 第二级分离的条件包括:进料温度为115℃;
[0173] 第二级沉降分离的条件包括:压力为5Kpa,温度为160℃,停留时间为48h;
[0174] 所述捕捉剂为SSA‑1;
[0175] 所述捕捉剂的用量为300ppm;
[0176] (3)将洗油、步骤(1)所得一级干相和步骤(2)所得二级干相分别送至干相缓冲罐301内,并利用通入的洗油对一级干相和一级干相进行调和混合,至所得干相混合料中干相浓度为52wt%,输出干相混合料;然后将所得干相混合料送至干燥成型装置302进行干燥和拔油,输出固态粉料;其中,
[0177] 洗油为步骤(1)中所用洗油;
[0178] (4)将步骤(2)所得二级低含固清液送至膜分离装置401进行膜分离过滤后,再送至针状焦装置402进行针状焦生产,得到针状焦产品;
[0179] 将步骤(2)所得二级中含固清液送至二级中含固清液闪蒸成型子单元403内依次进行闪蒸和成型,得到煤基沥青产品。
[0180] 实施例2(S2)
[0181] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0182] 步骤(1)中,所述第一级沉降分离采用普通沉降罐(储罐,四川鑫福石油化工设备制造有限责任公司制造)进行常规进料。
[0183] 实施例3(S3)
[0184] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0185] 步骤(1)中,一级离心机102输出的一级离心清液要先自前端回流至一级离心机102循环加工,其循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得一级离心清液的含固量未降至5.7wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至一级离心机
102进行循环加工;直至所得一级分离清液的含固量降至5.7wt%,再将其依次送至一级离心清液罐103、一级加热炉104和一级沉降分离罐105内。
[0186] 实施例4(S4)
[0187] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0188] 步骤(2)中,二级分离机201输出的二级分离清液要先自前端回流至二级分离机201循环加工,其循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得二级分离清液的含固量未降至1.8wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至萃取装置进行循环加工;直至所得二级分离清液的含固量浓度降至1.8wt%工况时,再将其与捕捉剂分别送至所述管道混合器202内。
[0189] 实施例5(S5)
[0190] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0191] 步骤(1)中,一级离心机102输出的一级离心清液要先自前端回流至一级离心机102循环加工,其循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得一级离心清液的含固量未降至5.7wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至一级离心机
102进行循环加工;直至所得一级分离清液的含固量降至5.7wt%,再将其依次送至一级离心清液罐103、一级加热炉104和一级沉降分离罐105内;
[0192] 步骤(2)中,二级分离机201输出的二级分离清液要先自前端回流至二级分离机201循环加工,其循环方式为按照分离浓度浓缩公式进行循环提浓,在所得二级分离清液的含固量未降至1.8wt%工况时,通过联锁自动调节回流比,将其自前端返送至萃取装置进行循环加工;直至所得二级分离清液的含固量浓度降至1.8wt%工况时,再将其与捕捉剂分别送至所述管道混合器202内。
[0193] 实施例6(S6)
[0194] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0195] 步骤(1)中,所述溶剂油为洗油与重油按照质量比为2:1混合得到;步骤(1)中,所述溶剂油与所述高含固煤基油渣的质量比为2.5:1;
[0196] 步骤(1)中,所述萃取罐101的进料温度和萃取温度为110℃,停留时间为8h;
[0197] 步骤(1)中,第一级离心分离的条件包括:进料温度为90℃;
[0198] 步骤(1)中,第一级沉降分离的条件包括:压力为3Kpa;温度为190℃;
[0199] 步骤(1)中,所得一级分离清液经一级加热炉104加热至180℃;
[0200] 步骤(2)中,第二级分离的条件包括:进料温度为90℃;
[0201] 步骤(2)中,第二级沉降分离的条件包括:压力为4Kpa,温度为145℃。
[0202] 实施例7(S7)
[0203] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0204] 步骤(1)中,所述溶剂油为洗油与重油按照质量比为3:1混合得到;
[0205] 步骤(1)中,所述溶剂油与所述高含固煤基油渣的质量比为4:1;
[0206] 步骤(1)中,所述萃取罐101的进料温度和萃取温度为120℃,停留时间为8h;
[0207] 步骤(1)中,第一级离心分离的条件包括:进料温度为120℃;
[0208] 步骤(1)中,第一级沉降分离的条件包括:压力为5Kpa;温度为230℃;
[0209] 步骤(1)中,所得一级分离清液经一级加热炉104加热至230℃;
[0210] 步骤(2)中,第二级分离的条件包括:进料温度为140℃;
[0211] 步骤(2)中,第二级沉降分离的条件包括:压力为8Kpa,温度为180℃。
[0212] 对比例1(D1)
[0213] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0214] 未进行步骤(2)的第二级分离和第二级沉降分离;
[0215] 步骤(3)中,是将洗油、步骤(1)所得一级干相分别送至干相缓冲罐301内。
[0216] 对比例2(D2)
[0217] 按照实施例1的加工方法对所述高含固煤基油渣1进行加工;其与实施例1相比,仅有以下区别:
[0218] 步骤(1)中,萃取混合液未进行第一级离心分离,直接进行第一级沉降分离;
[0219] 步骤(2)中,一级高含固底液未进行第二级分离,直接向其中加入捕捉剂混合后进行第二级沉降分离;
[0220] 无步骤(3)。
[0221] 对比例3(D3)
[0222] 按照CN 110229690 A中具体实施方式部分中实例一的方法对所述高含固煤基油渣1进行加工。
[0223] 结果:
[0224] 对实施例1‑8(S1‑8)和对比例1‑3(D1‑3)中各步骤所得物料分别进行取样分析和测试,结果如1所示。
[0225] 表1S1‑8和D1‑3中各步骤所得物料的分析和测试结果
[0226]
[0227]
[0228]
[0229] 注:其中“/”代表没有相应步骤及物料或无相关数据,或检测不出变化;其中“级外”和“格外”代表不合格产品,或在相关标准之外的产品。
[0230] 针状焦产品的等级划分标准按照煤系针状焦技术指标(GB/T 32158‑2015)来划分;
[0231] 煤基沥青产品的等级划分标准按照煤液化沥青技术指标和试验方法(GB/T 38772‑2020)来划分。
[0232] 根据实施例1与对比例1的比较及表1中数据可知,相对于对比例1,本发明实施例1通过步骤(2)的第二级分离和第二级沉降分离,进一步降低了含固物含量,获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从级外品和格外品提升为1级品;
[0233] 根据实施例1与对比例2的比较及表1中数据可知,相对于对比例1中仅进行第一级沉降分离和加入捕捉剂进行第二级沉降分离,本发明实施例1通过在第一级沉降分离之前进行第一级离心分离,在加入捕捉剂进行第二级沉降分离之前进行第二级分离,进一步降低了含固物含量,获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从级外品和格外品提升为1级品;
[0234] 根据实施例1与对比例3的比较及表1中数据可知,相对于采用CN 110229690 A方法的对比例3,本发明实施例1的加工方法能够更好地除去所述高含固煤基油渣1中的灰分和催化剂,获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从级外品和格外品提升为1级品;
[0235] 根据实施例1与实施例2的比较及表1中数据可知,相对于实施例2,本发明实施例1通过在步骤(1),对所述第一级沉降分离的进料方式设置为“在底部间断曝气的情况下自上至下依次螺旋进料,螺旋角度为与水平方向呈7°夹角”,进一步提高了第一级沉降分离的效果,降低了第一级沉降分离所得一级低含固清液中的含固物含量,获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从2级品提升为1级品;
[0236] 根据实施例1与实施例3的比较及表1中数据可知,相对于实施例1,本发明实施例3通过在步骤(1)采用本发明的循环方式进行循环,进一步降低了进入一级沉降分离罐的一级分离清液的含固物含量,获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品;
[0237] 根据实施例1与实施例4的比较及表1中数据可知,相对于实施例1,本发明实施例4通过在步骤(2)采用本发明的循环方式进行循环,进一步降低了进入二级沉降分离罐的二级分离清液的含固物含量,获得了优级针状焦产品、优级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从1级品提升为优级品;
[0238] 根据实施例1与实施例5的比较及表1中数据可知,相对于实施例1,本发明实施例5通过在步骤(1)和步骤(2)同时采用本发明的循环方式进行循环,进一步降低了进入一级沉降分离罐的一级分离清液的含固物含量、降低了进入二级沉降分离罐的二级分离清液的含固物含量,获得了优级针状焦产品、优级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从1级品提升为优级品;
[0239] 根据实施例1与实施例6、7的比较及表1中数据可知,相对于实施例6、7,本发明实施例1获得了1级针状焦产品、1级煤基沥青产品,针状焦产品和煤基沥青产品的品级都有较大提升,从2级品提升为1级品。