一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用
阅读说明：本技术 一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用 (Pretreatment method for removing solid particles from catalytic cracking slurry oil and application thereof ) 是由 李康 雷杰 刘丹禾 韩海波 李治 魏小波 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用。包括以下步骤：催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前进行空化处理以,改善所述催化裂化油浆的物性。通过以上的方法,可以改善催化裂化油浆的物性尤其是胶质、沥青质的组分结构,能够有效的解决催化裂化油浆过滤过程中粘度高,胶质沥青质堵塞滤芯的问题,达到进一步提高过滤效率,延长过滤周期的目的。(The invention discloses a pretreatment method for removing solid particles from catalytic cracking slurry oil and application thereof. The method comprises the following steps: the catalytic cracking slurry oil is subjected to cavitation treatment before solid particles are removed so as to improve the physical properties of the catalytic cracking slurry oil. By the method, the physical properties of the catalytic cracking slurry oil, particularly the component structures of colloid and asphaltene, can be improved, the problems of high viscosity and filter element blockage caused by colloid and asphaltene in the filtering process of the catalytic cracking slurry oil can be effectively solved, and the aims of further improving the filtering efficiency and prolonging the filtering period are fulfilled.)
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，具体而言，涉及一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用。
背景技术
催化裂化油浆是重油催化裂化过程中所产生的一种特殊的副产物，由于其自身的物性特点－比重大、分子量大、粘度高，尤其含有较多的催化剂固体颗粒(含量在2000ppm以上)，这一系类因素限制了催化裂化油浆的利用率。随着催化裂化原料重质化程度的加深，催化油浆的产率也随着增加，如何解决催化油浆的利用问题迫在眉睫。由于催化油浆中富含重质芳烃，可以进一步处理作为燃料油使用，同时也是生产优质石油焦、炭黑和橡胶助剂的原料，但是催化油浆中的较高固体颗粒含量限制了其进一步的综合利用。直接作为重质燃料调和组分时，油浆中的固体颗粒会加快加热炉火嘴的磨损，导致炉管积灰，严重影响热效率；作为生产炭黑和橡胶填充油的原料要求催化油浆中催化剂颗粒含量小于500ppm；生产针状焦要求催化油浆中催化剂颗粒含量小于100ppm；生产碳纤维要求催化油浆中催化剂颗粒含量小于20ppm，因此催化裂化油浆脱除催化剂固体颗粒是急需解决的问题。
目前，催化裂化油浆脱除固体催化剂颗粒的方法主要是针对分离设备以及分离工艺的改进上，如对于分离设备的改进工作量大，投入成本高，而对于分离工艺的改进可能带入其他的副反应或者杂质，降低产品的质量。如何快速有效的脱除催化裂化油浆中的固体颗粒是急待解决的问题。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法，包括以下步骤：催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前进行空化处理，以改善催化裂化油浆的物性。
目前，催化裂化油浆脱除固体催化剂颗粒的方法主要是针对分离设备以及分离工艺的改进上，对于分离设备的改进需要，对于分离工的改进，涉及多个步骤，各有利弊，存在的主要问题是脱除的效率比较低。
发明人经过长期实践发现：催化裂化油浆脱除固体催化剂颗粒之前进行空化处理以改善催化裂化油浆的物性。通过改善催化裂化油浆物理性能来提高脱固效率，简便易行，能源消耗低，维护成本低，易实现工业化，并且具有良好的脱除效率。
本发明的空化处理催化裂化油浆的工艺特点如下：催化裂化油浆在进入过滤系统之前的空化处理，主要是利用空化过程中气泡破灭时产生的高温、高压、微射流等极端能量使部分大分子基团、小分子基团断链形成各自自由基基团，尤其是胶质沥青质和稠环大分子。随着空化过程中大分子自由基与小分子自由基的再次重新组合，由于小分子自由基自身尺寸小、空间位阻小等特点易于大分子自由基结合导致沥青质的缔合度降低，部分沥青质向胶质转化，使得整个催化裂化油浆胶体体系变得更加松散从而达到了减粘与轻质化的效果，在后续固体催化剂颗粒分离过程中能够有效地预防胶质沥青质颗粒堵塞滤芯微孔，不仅能够减缓压降上升，还能够进一步延长滤芯的过滤周期；另外在滤芯再生过程中，松散的胶体体系更易溶于清洗剂中，缩短滤芯反冲再生的时间，进一步提升催化裂化油浆的处理量。
在可选的实施方式中，包括以下步骤：催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前直接进行空化处理；
优选的，空化处理的反应压力为2－20Mpa，空化处理温度为100－350℃，
更优选的，空化处理的反应压力为4－12Mpa，空化处理温度为200－350℃。
本发明实施例提供的一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法，催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前进行空化处理，相比较于直接对催化裂化油浆进行固体颗粒的脱除，由于催化裂化油浆自身的物性特点－比重大、分子量大、粘度高，固体颗粒分散在催化裂化油浆中，难以进行脱除，而在脱除固体颗粒之前进行空化处理，空化处理可以改善原料物性，尤其是胶质、沥青质的组分结构，降低催化裂化油浆的粘度，从而使其在过滤的时候其中含有的固体颗粒容易从催化裂化油浆中脱除。作为优选的，空化处理的反应压力为2－20Mpa，空化处理温度为100－350℃，在该温度下催化裂化油浆具有较好的流动性，空化处理可以起到减黏的作用，使催化裂化油浆中的固体颗粒易于脱除。
在可选的实施方式中，催化裂化油浆在空化预处理之前掺混轻质油对催化裂化油浆进行稀释。
在可选的实施方式中，轻质油包括汽油和柴油中的一种或者几种；
优选的，汽油包括直馏汽油、催化汽油以及焦化汽油中的至少一种；
优选的，汽油添加量为催化裂化油浆总质量的0.5％－10％，更优选1.0％－2.0％。
本发明实施例提供一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法，催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前先掺入轻质油再进行空化处理，轻质油中提供了更多的高氢含量的小分子自由基可以显著提高空化效果，在此基础上，进一步降低催化裂化油浆的粘度，提升脱固效率。
在可选的实施方式中，对经过轻质油掺混稀释后的催化裂化油浆依次进行第一次空化处理和第二次空化处理。
在可选的实施方式中，第一次空化处理的压力为1－2Mpa，温度为120－180℃。
在可选的实施方式中，第二次空化处理的压力2－20Mpa，空化处理温度为100－350℃；
优选的，第二次空化处理的反应压力为6－12Mpa，空化处理温度为180－250℃。
本发明实施例提供一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法，催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前先掺入轻质油再进行两次空化处理，第一次空化处理在较低的温度和压力下进行，目的就是使轻质油和催化裂化油浆混合的更加均匀，避免局部混合不均匀，造成催化裂化油浆的大块成分在过滤的时候又堵塞了滤网，第二次空化处理在较高的温度下进行，在该温度下，空化处理具有减粘作用，使催化裂化油浆具有良好的流动性，易于通过滤网从而脱除其中的固体颗粒。
在可选的实施方式中，空化装置包括文丘里管式、液哨式、节流孔板式以及射流管式空化装置中的至少一种。
在可选的实施方式中，还包括后处理，后处理为将经过空化处理的催化裂化油浆采用滤网进行过滤；
优选的，过滤采用的滤网包括不锈钢烧结丝网微孔滤芯、不锈钢粉末烧结微孔滤芯以及陶瓷膜滤芯中的至少一种。
第二方面，本发明实施例提供一种脱除催化裂化油浆中固体颗粒的方法，该方法包括：利用上述的方法对催化裂化油浆进行处理，然后采用滤网对处理后的催化裂化油浆进行过滤，获得脱除固体颗粒的催化裂化油浆。
本发明实施例提供一种脱除催化裂化油浆中固体颗粒的方法。基于前述内容可知，本发明实施例中利用空化处理催化裂化油浆，空化过程中的高能量使部分大分子断链，降低了胶质沥青质的分子尺寸，有效地减轻了胶质沥青质对滤孔的堵塞，同时也大大提高了胶质沥青质可溶性，提高了滤芯的再生性能。由此在脱除催化裂化油浆中的固体颗粒上具有良好的应用效果。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用。包括以下步骤：催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前进行空化处理，以改善催化裂化油浆的物性。通过以上的方法，可以改善催化裂化油浆的物性尤其是胶质、沥青质的组分结构，能够有效的解决催化裂化油浆在后续过滤过程中粘度高，胶质沥青质堵塞滤芯的问题，达到进一步提高过滤效率，延长过滤周期的目的。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明实施例和对比例采用的均为同一种组成的催化裂化油浆。
以下实施例1－5为催化裂化油浆在过滤之前，直接进行空化处理。
实施例1
空化预处理反应条件为：反应压力2Mpa，温度200℃，后端过滤设备采用的是精度为0.5μm不锈钢粉末烧结微孔滤芯过滤器，控制过滤系统最大压差在150KPa时，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例2
步骤同实施例1，其中空化预处理反应条件为：反应压力4Mpa，温度300℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例3
步骤同实施例1，其中空化预处理反应条件为：反应压力8Mpa，温度300℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例4
步骤同实施例1，其中空化预处理反应条件为：反应压力10Mpa，温度350℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例5
步骤同实施例1，其中空化预处理反应条件为：反应压力12Mpa，温度350℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
以下实施例6－12为催化裂化油浆在过滤之前，先将催化裂化油浆与轻质油进行混合，然后进行二次空化处理。
实施例6
对掺混的原料进行两次空化处理。其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的1％，同时一次空化处理：压力1Mpa，温度120℃；二次空化处理：反应压力6Mpa，温度180℃，后端过滤设备采用的是精度为0.5μm不锈钢粉末烧结微孔滤芯过滤器，控制过滤系统最大压差在150KPa，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例7
步骤同实施例6，其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力1Mpa，温度150℃；二次空化处理反应条件为：反应压力8Mpa，温度200℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例8
步骤同实施例6，其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力2Mpa，温度150℃；二次空化处理反应条件为：反应压力10Mpa，温度250℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例9
步骤同实施例6，其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力2Mpa，温度180℃；二次空化处理反应条件为：反应压力12Mpa，温度250℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例10
步骤同实施例6，其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力2Mpa，温度180℃；二次空化处理反应条件为：反应压力18Mpa，温度250℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例11
步骤同实施例6，其中汽油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力2Mpa，温度150℃；二次空化处理反应条件为：反应压力20Mpa，温度350℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
实施例12
步骤同实施例6，其中柴油添加量为催化裂化油浆质量的2％，同时一次空化处理：压力2Mpa，温度180℃；二次空化处理反应条件为：反应压力18Mpa，温度350℃，催化裂化油浆固体颗粒脱除效果如表所示。
对比例
原料为某催化裂化油浆，过滤设备采用的是精度为0.5μm不锈钢粉末烧结微孔滤芯过滤器，催化裂化油浆进入过滤器温度为330℃，控制过滤系统最大压差在150KPa时，在未经空化处理的情况下，过滤周期2.5h，过滤处理后催化裂化油浆中的固含量为210.7μg/g，脱除率90.2％。
测试结果
本发明实施例1－12和对比例中所采用的催化裂化油浆均为表1所示的催化裂化油浆。
表1催化裂化油浆的性质
项目
催化裂化油浆
密度，20℃，kg/m<sup>3</sup>
1051.2
残炭，w％
6.34
粘度，mm<sup>2</sup>/s(100℃)
14.02
固含量，μg/g
2150
硫，w％
1.27
氮，μg/g
3173
镍，μg/g
13.74
钒，μg/g
9.05
铁，μg/g
68.27
钠，μg/g
8.52
饱和烃，w％
34.14
芳烃，w％
53.62
胶质+沥青质，w％
12.24
以下表2为本发明实施例1－12和对比例中，对催化裂化油浆进行脱除固体颗粒的结果。
表2本发明本发明实施例1－12和对比例中的催化裂化油浆脱除固体颗粒的结果
项目
固含量，μg/g
脱固率，％
运行周期，h
实施例1
184.9
91.4
2.7
实施例2
146.2
93.2
3.2
实施例3
62.35
97.1
4.1
实施例4
60.2
97.2
5.2
实施例5
53.75
97.5
5.7
实施例6
36.55
98.3
5.5
实施例7
32.25
98.5
6.1
实施例8
25.8
98.8
6.7
实施例9
25.8
98.8
7.9
实施例10
25.6
98.7
8.0
实施例11
25.9
98.8
7.1
实施例12
25.9
98.8
6.0
对比例
210.7
90.2
2.5
由以上的表2可以看出：对于某催化裂化油浆(其性质如表1所示，固含量为2150μg/g)；直接将催化裂化油浆进行脱固体处理(如对比例)，脱固之后的固含量为210.7μg/g；将催化裂化油浆进行空化处理之后再进行脱固体处理(如本发明实施例1－5)，随着温度和压力的提高，油浆中的固含量不断下降，脱固率提高，运行周期延长；将催化裂化油浆与轻质油混合后进行空化处理，再进行脱固体处理(如本发明实施例6－12)，随着温度和压力的提高，脱固的效果相比较于实施例1－5中的相应的数值进一步提升，使用二次空化处理后的固含量相对于直接脱除方法的固含量，降低将近10倍，可见，利用空化处理可以提高催化裂化油浆中的脱固率，在空化过程中，加入轻质油作为供氢体可以进一步提高催化裂化油浆中的脱固率。催化裂化油浆在脱固之前，进行空化处理，可以改善催化裂化油浆的物性，使部分沥青质向胶质转化，使得整个催化裂化油浆胶体体系变得更加松散从而达到了减粘与轻质化的效果，在后续固体催化剂颗粒分离过程中能够有效地预防胶质沥青质颗粒堵塞滤芯微孔，不仅能够减缓压降上升，还能够进一步延长滤芯的过滤周期；另外在滤芯再生过程中，松散的胶体体系更易溶于清洗剂中，缩短滤芯反冲再生的时间，进一步提升催化裂化油浆的处理量。
综上，本发明实施例提供了一种催化裂化油浆脱除固体颗粒预处理的方法及其应用。预处理的方法包括以下步骤：催化裂化油浆在脱除固体颗粒之前进行空化处理，以改善催化裂化油浆的物性。通过以上的方法，可以改善催化裂化油浆的物性尤其是胶质、沥青质的组分结构，能够有效的解决催化裂化油浆过滤过程中粘度高，胶质沥青质堵塞滤芯的问题，达到进一步提高过滤效率，延长过滤周期的目的。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下的有益效果：
1)本发明实施例提供的预处理的方法，工艺简便，空化装置简单，能源消耗低，维护成本低，易实现工业化等优点。
2)本发明实施例提供的预处理的方法，采用空化技术使得原料中部分沥青质向胶质转化，导致催化裂化油浆中的胶质沥青质结构松散、黏度降低，延长了过滤周期；掺混汽油提供了更多的高氢含量的小分子自由基可以显著提高空化效果，进一步延长了过滤周期。
3)本发明实施例提供的预处理的方法，空化过程中的高能量使部分大分子断链，降低了胶质沥青质的分子尺寸，有效地减轻了胶质沥青质对滤孔的堵塞，同时也大大提高了胶质沥青质可溶性，提高了滤芯的再生性能。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。