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)中占主導地位，是社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。由 于世界政治等因素影響，原油價格始終保持在一個較高的位置。而伴隨著原油儲量的減少 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)占世界原油儲量的 2/3(如表1所示）。當前，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世紀煉油工藝發(fā)展面臨的一個重要戰(zhàn)略問題，也是規(guī) 避石油資源風險的有效辦法。
[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，而且伴隨著強烈的縮合，結(jié)焦率可高達80%。與熱裂解相比，催化裂化與加 氫過程反應溫度更低，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原料的高要求。加氫過程對溫度、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)原油加工工藝僅對重油中某些餾分段進行加工，對其較重組分利用不 足，會造成能源的浪費。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特征，特別是其溶 劑能力與反應性與液體相近、擴散性能與傳質(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)以及反應介質(zhì)。另外，超臨界流體技術(shù)在應 用過程中，易于回收再生并可循環(huán)使用，不會造成溶劑殘留或是嚴重的三廢處理問題，具有 綠色化工的特點與優(yōu)勢。在能源化工、微納米材料制備、環(huán)境保護以及食品安全、生物制藥 領(lǐng)域有著成功的應用與廣闊的前景。
[0007] 超臨界水(Supercritical Water，簡寫為SCW)具有廉價、無毒、無污染和產(chǎn)物易于 分離等特點。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特的優(yōu)勢。重油在超臨界水中反應具有以下優(yōu)勢： [0008] 1)不使用價格昂貴的氫氣和有機溶劑就能對重質(zhì)礦物燃料進行輕質(zhì)化，可望降低 成本。由于不使用氫氣及有機溶劑，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)境污染的有機溶劑，水本身又是清潔的，反應又 是在完全密閉的體系中，有益于環(huán)保。
[0011] 4)可預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具有較強的腐 蝕性，這意味著對于反應設(shè)備的設(shè)計要求較高，加工成本也較高；以及過程中可能會出現(xiàn)的 無機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 應的研究都是基于間歇反應過程，欠缺對連續(xù)反應過程的研究，而后者對于工業(yè)化而言，更 有現(xiàn)實意義。
[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 泛應用于油脂、PET、聚氨酯的回收和生物柴油的制備。因此本項目擬采用超臨界甲醇作為 輕質(zhì)化反應的介質(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 對大分子有機物的溶解性強于水，同時甲醇的供氫能力與水相當。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的反應特性，可以作為重油熱裂化過程中的啟動自由基，使反應在 較低的溫度下進行。但是重油在超臨界流體中的反應仍是熱裂解過程，結(jié)焦難以避免。 【實用新型內(nèi)容】
[0013] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(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)油品不斷溶解進入溶劑中并被帶出反應器，從而調(diào)節(jié)重油反應向裂解方向移動，促進裂 化反應，抑制縮合反應。
[0014] 為了實現(xiàn)上述目的，本實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] 一溶劑預處理裝置，包括一溶劑儲罐，高效液相栗和預熱器，
[0016] 所述高效液相栗的出口端、入口端分別與所述預熱器、所述溶劑儲罐連接，所述預 熱器的出口端與所述高效液相栗的入口端連接；
[0017] -反應裝置，與所述溶劑預處理裝置的出口連接，所述反應裝置進一步包括一主 反應器和一產(chǎn)品緩沖罐，所述主反應器的出口端與所述產(chǎn)品緩沖罐的入口端連接，所述主 反應器的入口端與所述預熱器的出口端連接；
[0018] -分離裝置，與所述反應裝置的出口連接，所述分離裝置進一步包括:一水洗塔、 一精餾塔與一產(chǎn)品儲罐，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)品儲罐的入口端連接，所述精餾塔的頂部 出氣口與所述預熱器連接，所述精餾塔的底部排水口與所述水洗塔的塔頂進料口連接；
[0019] -監(jiān)測裝置，與所述主反應器連接、所述預熱器連接。
[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)測裝置包括一測 溫裝置、一測壓裝置、一控制器，所述測溫裝置、所述測壓裝置分別與所述主反應器的入口 端、出口端連接，所述測溫裝置、所述測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、所述測溫裝置連接、所述測壓裝置連接，所述預熱器的 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，所述測溫裝置與所述主 反應器內(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)品儲罐設(shè)置于計 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，所述預熱器的管長1~ 1.2m，直徑為0 · 5 ~0 · 8mm。
[0031 ]本實用新型的有益功效在于：
[0032]本實用新型設(shè)計的在超臨界溶劑環(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)輸送至主反應器，增強傳質(zhì)過程，連續(xù)輸送增強 了超臨界流體的溶解能力；超臨界流體在反應器內(nèi)停留時間較短，溶解在其中的輕質(zhì)產(chǎn)品 難以發(fā)生二次聚合反應，并且裂解產(chǎn)生的輕質(zhì)油品不斷溶解進入溶劑中并被帶出主反應 器，從而調(diào)節(jié)重油反應向裂解方向移動，促進裂化反應，抑制縮合反應。
[0033]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型 的限定。
【附圖說明】
[0034]圖1為本實用新型一實施例的半連續(xù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖2A為本實用新型一實施例的主反應器上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036] 圖2B為本實用新型一實施例的主反應器上蓋的右視圖；
[0037]圖3A為本實用新型一實施例的主反應器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖3B為本實用新型一實施例的主反應器的左視圖。
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