脱沥青装置和方法与流程

本发明涉及石油加工
技术领域：
，具体而言，涉及一种脱沥青装置和方法。
背景技术：
：石油沥青质是原油中的重质组分，因其分子量大、结构复杂，会对原油加工过程产生不利影响。在石油炼制过程中，一方面沥青质不易热解，另一方面沥青质的裂解产物极易缩合导致大量焦炭的生成。除此之外，原油中的大部分金属存在于沥青质等极性组分中，在二次加工过程中，这些金属组分会导致催化剂的中毒、失活。因此，脱除沥青质等重质组分能够优化原油的加工工艺，提高原油的加工利用价值。目前，针对原料油脱沥青已经开展了较多的研究，大多是采用溶剂萃取的方法来脱除原料中的沥青质，比较成功的是针对渣油的溶剂脱沥青技术。在工业上，已经实现了c3(丙烷)、c4(丁烷)及其混合溶剂的渣油溶剂脱沥青工业应用，如应用较为广泛的主要有rose工艺和demex工艺等。溶剂脱沥青工艺的原理是基于原油中不同组分在溶剂中的溶解度不同来打破渣油的平衡体系，使渣油中的沥青质等重质组分从渣油中析出，并通过自然沉降作用在脱沥青塔中实现重质组分的分离。所采用的脱沥青塔大多是空塔(如demex工艺)或者在空塔中装填一定的填料(如rose工艺)，因此存在分离效率低、工艺条件波动易导致沥青质等重质组分的返混等问题。鉴于此，特提出本申请。技术实现要素：本发明的目的包括，例如，提供了一种脱沥青装置和方法，其具有较好的脱沥青效果。本发明的实施例可以这样实现：第一方面，本发明提供一种脱沥青装置，包括罐体、进料分布器、电源线以及空心柱状电极，空心柱状电极设置于罐体内，进料分布器包括相互连接的出料段和输送段，出料段位于空心柱状电极内，输送段从罐体的下部延伸至罐体外，出料段上对应所述空心柱状电极的下部位置设置有多个出料孔，空心柱状电极不与罐体的壁面以及进料分布器接触，电源线的一端与空心柱状电极连接，另一端延伸至罐体外。在可选的实施方式中，空心柱状电极为格栅状。在可选的实施方式中，脱沥青装置还包括由绝缘材质制成用于将电极固定在罐体内部的至少两组电极支撑件，每组电极支撑件与罐体的内壁连接，且与空心柱状电极连接。在可选的实施方式中，电极支撑件的数量为两组，其分别设置于空心柱状电极的上下两端，每组电极支撑件包括至少多个支撑柱，多个支撑柱沿空心柱状电极的周向分布，每个支撑柱的一端与空心柱状电极连接，另一端与罐体的内壁连接；优选地，多个支撑柱沿空心柱状电极的周向均匀分布。在可选的实施方式中，出料段为延伸方向与空心柱状电极长度方向相同的管，多个出料孔分布于出料段的周向和长度方向；优选地，多个出料孔均匀分布于出料段的周向和长度方向。在可选的实施方式中，罐体的顶部设置有脱沥青油出口，脱沥青油出口和空心柱状电极之间设置有过滤填料层。在可选的实施方式中，脱沥青装置还包括高压供电单元，高压供电单元位于罐体外，高压供电单元与电源线连接。在可选的实施方式中，罐体、空心柱状电极以及出料段同轴设置。第二方面，本发明提供一种脱沥青方法，采用如前述实施方式任一项的脱沥青装置进行脱沥青处理，包括：将原料从输送段通入至罐体中；将空心柱状电极通电，罐体以及进料分布器接地，使罐体和空心柱状电极之间、空心柱状电极和出料段之间形成电场。在可选的实施方式中，原料包括原料油和溶剂，原料包括原油、常压渣油和减压渣油中至少一种，溶剂包括c3～c8各种烃类溶剂、石脑油和汽油中一种或多种的混合物；优选地，溶剂选自丙烷、丁烷、戊烷和己烷中至少一种；优选地，原料的温度为90～160℃；优选地，溶剂为c3溶剂，原料的温度为90～95℃；优选地，溶剂为c4及以上溶剂，原料的温度为130～160℃；优选地，电场强度为500～3000v/cm；更优选为500～1000v/cm。本发明实施例的有益效果包括：本发明实施例提供的装置，通过将进料分布器的出料段设置在空心柱状电极内，使原料能够快速进入电场区域，促使原料中沥青质等极性组分在电场作用下的快速聚结、长大；同时，减弱聚结后的沥青质等重质在沉降过程中的返混，提高沥青质的脱除效率。而且装置结构简单，操作方便，适合长周期运转。本发明实施例提供的方法，由于采用本发明实施例提供的装置进行脱沥处理，沥青质的脱除效率更高。而使罐体和空心柱状电极之间、空心柱状电极和出料段之间形成电场，可实现电场在罐体出料区域的全覆盖，使原料中的沥青质等极性组分被充分极化、聚结长大，增加其沉降动力。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例提供的脱沥青装置的结构示意图；图2为图1中空心柱状电极的第一种结构示意图；图3为图1中空心柱状电极的第二种结构示意图；图4为图1中装置在绝缘套筒处的横剖后剖切面的结构示意图；图5为图1中装置在出料段中部处的横剖后剖切面的结构示意图；图6为图1中装置在输送段处横剖后剖切面的结构示意图；图7为图1中出料段设置有出料孔处横剖后剖切面的结构示意图；图8为本申请实施例的脱沥青装置设置形成的电场和中间轴向设置电极形成的电场的对比示意图。图标：100-脱沥青装置；110-罐体；111-脱沥青油出口；112-沥青质出口；120-进料分布器；121-输送段；122-出料段；123-出料孔；130-空心柱状电极；140-电极支撑件；141-支撑柱；150-过滤填料层；160-高压供电单元；161-绝缘套筒。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。请参考图1-图6所示，本发明实施例提供了一种脱沥青装置100，包括罐体110、进料分布器120、电源线以及空心柱状电极130，空心柱状电极130设置于罐体110内，进料分布器120包括相互连接的出料段122和输送段121，出料段122位于空心柱状电极130内，输送段121从罐体110的下部延伸至罐体110外，出料段122上对应空心柱状电极130的下部位置上设置有多个出料孔123，空心柱状电极130不与罐体110的壁面以及进料分布器120接触，电源线的一端与空心柱状电极130连接，另一端延伸至罐体110外。本发明实施例还提供了一种脱沥青方法，其采用本实施例提供的脱沥青装置100进行脱沥青处理。包括：将原料从输送段121通入至罐体110中；将空心柱状电极130通电，罐体110以及进料分布器接地，使罐体110和空心柱状电极130之间、空心柱状电极130和出料段122之间形成电场。原料从输送段121进入罐体110中后，在电场作用下，沥青质在电场中移动、聚结、长大、沉降汇集在罐体110的底部，脱沥青的轻油从罐体110顶部设置的脱沥青油出口111排出，汇集的沥青质后从罐体110底部设置的沥青质出口112排出。本发明实施例提供的装置，通过将进料分布器120的出料段122设置在空心柱状电极130内，使原料能够快速进入电场区域，促使原料中沥青质等极性组分在电场作用下的快速聚结、长大；同时，减弱聚结后的沥青质等重质在沉降过程中的返混，提高沥青质的脱除效率。本发明实施例提供的方法，由于采用本发明实施例提供的装置进行脱沥处理，沥青质的脱除效率更高。而使罐体110和空心柱状电极130之间、空心柱状电极130和出料段122之间形成电场，可实现电场在罐体110出料区域的全覆盖，使原料中的沥青质等极性组分被充分极化、聚结长大，增加其沉降动力。如图8所示，在本申请中，之所以采用空心柱状的电极，而不是采用中心轴向设置电极，具体理由如下：1.中心轴向安装电极，会导致在获得相同电场强度的条件下，所需供电设备的输出电压较高。采用本申请提供的电极，可以有效降低供电设备的负荷。因为在本申请中，是靠空心柱状电极与罐壁和进料分布器之间形成的电场。而中心设置电极，只能在电极和罐壁之间形成电场。因此，在设备内径一样的情况下，获得相同电场强度，中心设置电极，所需施加的电压要高于环形电极，因此能耗也高。2.通过设置中心进料的进料分布器，可以让进入电场的原料油混合物在电场实现沥青质的聚结、沉降，防止原料混合物在上升过程中，因其沉降沥青质的返混，减弱返混现象，提高分离效率。而从中心设置电极，原料从底部进入罐内，沥青质在沉降的过程中，会受到上升物流的影响，引起沉降物质的返混。通过本申请明提供的供料方式，沥青质聚结呈大颗粒后，可以直接沉降，干净物流向上走，重组分向下走，尽可能的减弱重组分的返混，因此可以提高分离效率。优选地，脱沥青装置100还包括高压供电单元160，高压供电单元160位于罐体110外，高压供电单元160与电源线连接。高压供电单元160为装置提供高压电以产生高压电场。进一步地，脱沥青装置100还包括绝缘套筒161，绝缘套筒161套设在电源线外，一端与空心柱状电极130连接，一端伸出罐体110外与高压供电单元160连接。优选地，罐体110、空心柱状电极130以及出料段122同轴设置。罐体110、空心柱状电极130以及出料段122同轴设置可使得出料分布更均匀，电场分布更均匀，原料微粒受到的电场作用强度更均匀。优选地，如图2和图3所示，空心柱状电极130为格栅状。格栅状设计有利于从出料孔123排出的原料除了能够分布在空心柱状电极130内形成的电场外，还能够穿孔网孔进入空心柱状电极130与罐壁之间形成的电场，有利于更高效更充分实现脱沥青过程。进一步地，如图4和图5所示，脱沥青装置100还包括由绝缘材质制成用于将电极固定在罐体110内部的至少两组电极支撑件140，每组电极支撑件140与罐体110的内壁连接，且与空心柱状电极130连接。通过设置的电极支撑件140，实现空心柱状电极130设置于罐体110内且不与罐壁接触。具体地，电极支撑件140的数量为两组，其分别设置于空心柱状电极130的上下两端，每组电极支撑件140包括至少多个支撑柱141，多个支撑柱141沿空心柱状电极130的周向分布，每个支撑柱141的一端与空心柱状电极130连接，另一端与罐体110的内壁连接。优选地，为保证各个支撑柱141受力充分以提高装置的稳定性，多个支撑柱141沿空心柱状电极130的周向均匀分布。优选地，如图1和图7所示，出料段122为延伸方向与空心柱状电极130长度方向相同的管，多个出料孔123分布于出料段122的周向和长度方向。在本实施例中，原料分布器的具体结构呈“l”形，出料段122竖直设置在空心柱状电极130内，其上部区域封闭，下部区域设置出料孔123。出料段122的上述具体设置使得原料在罐体110内排出后可分布在出料段122的周向和长度方向，可避免出现出料过于集中的问题出现。进一步地，为保证原料能够均匀分布在电场内，多个出料孔123均匀分布于出料段122的周向和长度方向。优选地，罐体110的顶部设置有脱沥青油出口111，脱沥青油出口和空心柱状电极130之间设置有过滤填料层150。过滤填料层150的设置，实现脱沥青油的再净化，防止工艺操作条件的波动导致重质组分的返混，提高装置操作的稳定性。优选地，脱沥青的原料包括原料油和溶剂，原料包括原油、常压渣油和减压渣油中至少一种，溶剂包括c3～c8各种烃类溶剂、石脑油和汽油中一种或多种的混合物。优选地，溶剂选自丙烷、丁烷、戊烷和己烷中至少一种。优选地，原料在进入脱沥青装置100前，其温度升高至合适范围内可使得脱沥青效果更好，因此，本申请中原料为原料油和溶剂混合换热后的原料，其温度为90～160℃。优选地，溶剂为c3溶剂，原料的温度为90～95℃。优选地，溶剂为c4及以上溶剂，原料的温度为130～160℃。优选地，为获得好的脱沥青效果，电场强度为500～3000v/cm；更优选为500～1000v/cm。下面以具体的实施例对本申请提供的脱沥青方法进行具体说明。实施例1选取一种原油，其沥青质含量为2％。将原油与正戊烷按质量比1:1.5混合形成均匀混合物，然后加热至150℃，通过进料分布器120的输送段121通入脱沥青装置100。混合物在脱沥青装置100的停留时间为15分钟。施加电场强度为1500v/cm。实施例2选取一种渣油，其沥青质含量为17％。将渣油与正庚烷按质量比1:2混合形成均匀混合物，然后加热至150℃，通过进料分布器120的输送段121通入脱沥青装置100。混合物在脱沥青装置100的停留时间为15分钟。施加电场强度为1500v/cm。对比例1选取一种原油，其沥青质含量为2％。将原油与正戊烷按质量比1:1.5混合形成均匀混合物，然后加热至150℃，通过进料分布器120的输送段121通入脱沥青装置100。混合物在脱沥青装置100的停留时间为15分钟。施加电场强度为0v/cm。对比例2选取一种渣油，其沥青质含量为17％。将渣油与正庚烷按质量比1:2混合形成均匀混合物，然后加热至150℃，通过进料分布器120的输送段121通入脱沥青装置100。混合物在脱沥青装置100的停留时间为15分钟。施加电场强度为0v/cm。实验例检测经实施例1、2和对比例1、2提供的方法得到的脱沥青油中沥青质含量。将结果记录至下表中。表1各实验组脱沥青油中沥青质含量实验脱沥青油中沥青质含量(％)实施例10.05实施例20.1对比例11对比例25.2通过上表可看出，本申请提供的实施例相较于对比例对于沥青的脱除效果好，得到的脱沥青油中的沥青质含量较低，施加电场后，可以提高原料油的脱沥青效率，脱除原料油中90％以上的沥青质。综上所述，本申请提供的装置，通过将分布器的出料段设置在空心柱状电极内，使原料能够快速进入电场区域，促使原料中沥青质等极性组分在电场作用下的快速聚结、长大；同时，减弱聚结后的沥青质等重质在沉降过程中的返混，提高沥青质的脱除效率。而且本申请提供的装置结构简单，操作方便，适合长周期运转。本申请提供的方法，由于采用本申请提供的装置进行脱沥处理，沥青质的脱除效率更高。而使罐体和空心柱状电极之间、空心柱状电极和出料段之间形成电场，可实现电场在罐体出料区域的全覆盖，使原料中的沥青质等极性组分被充分极化、聚结长大，增加其沉降动力。以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12