Способ и устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое



Способ и устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое
Способ и устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое

 


Владельцы патента RU 2607764:

ШАНХАЙ ХУАЧАНГ ЕНВИРОНМЕНТАЛ ПРОТЕКШНЛ КО., ЛТД (CN)

Изобретение относится к способу и устройству для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое. Способ включает этапы: (1) корректировку и контроль снижения вязкости, в процессе которых катализатор, периодически выгружаемый из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, корректируют с целью его хранения, а затем выгружают уже непрерывно, при этом катализатор подвергают температурной корректировке путем добавления воды, в результате чего снижается вязкость масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшается текучесть масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора; (2) десорбцию и разделение с помощью вихревого потока, в процессе которых адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы от поля вихревого потока; (3) разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора, в процессе которых смесь из масла, воды и катализатора, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают трехфазному разделению, благодаря которому достигается извлечение масла, рециркуляция воды посредством разделения и полное извлечение твердых частиц с помощью разделения. Предложено также устройство для осуществления способа. Технический результат заключается в уменьшении стоимости обработки, в упрощении процесса, повышении коэффициента извлечения масла, уменьшении склонности к образованию источников вторичного загрязнения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил., 1пр.

 

Область изобретения

Изобретение относится к области нефтехимических технологий и защите окружающей среды, а именно к способу и устройству для обработки маслосодержащих пористых частиц для извлечения масла и твердых частиц, соответственно, из маслосодержащих пористых частиц. В частности, в настоящем изобретении предлагается способ и устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое.

Предшествующий уровень техники

Гидрогенизация остаточного масла в пузырьковом кипящем слое является важной технологией обработки тяжелого масла с высоким содержанием серы, остаточным содержанием углерода и металлов и имеет очевидные преимущества, так как устраняет недостатки, присущие гидрогенизации остаточного масла в неподвижном слое, такие как низкая объемная скорость, быстрая дезактивация катализатора, большое падение давления в системе, склонность к коксованию, короткий рабочий цикл устройства и так далее.

Чтобы обеспечить долгосрочную работу устройства для гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое (в течение 3-5 лет), в технологии STRONG для гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое выполняется последовательная загрузка и выгрузка катализатора. При выходе дезактивированного катализатора из реактора на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора адсорбируется большое количество нефтяных загрязнителей (таких как алканы, ароматические углеводороды, смолы, битумы и т.д.), при этом указанные нефтяные загрязнители при попадании в окружающую среду могут наносить серьезный ущерб организму людей, животным, растениям, воздушным и водным ресурсам. В связи с этим было введено немало строгих нормативов по выгрузке катализаторов, направленных на защиту окружающей среды. Агентство США по охране окружающей среды (ЕРА) включило в список вредных выбросов отработанные катализаторы (включая отработанные катализаторы, выгружаемые при гидрогенизационной обработке, гидрогенизационной переработке и гидрогенизационном крекинге). В 2008 году Министерство охраны окружающей среды КНР включило отработанные катализаторы в Национальный каталог опасных отходов с присвоением класса опасности Т (токсичные). С другой стороны, содержание масла в выгружаемом катализаторе обычно доходит до 20-60%. Неэффективная обработка катализатора приводит к огромным потерям нефтяных ресурсов.

В настоящее время в промышленности отработанные катализаторы обрабатываются в основном двумя способами: захоронение на полигоне либо сжигание. Однако полигоны для захоронения отходов могут занимать большие площади, а также приводить к загрязнению почвенных и водных ресурсов. При обработке сжиганием тепловая энергия, выделяемая нефтяными загрязнителями, не используется эффективным образом. Кроме того, поскольку отработанные катализаторы обычно адсорбируют большое количество серы, тяжелых металлов и других компонентов, указанные компоненты могут при сжигании или кальцинации в составе остаточных газов попадать в воздушную среду, образуя вторичный источник загрязнения.

В китайской патентной заявке CN 1557977А описан способ извлечения нефти посредством конденсации газа сухой перегонки, полученного при непрерывной сухой перегонке отработанного катализатора при температуре 400-800°С в течение 1-2,5 часов. Однако указанный способ в целом имеет такие недостатки, как большая длительность и высокое энергопотребление. В китайской патентной заявке CN 101166837А описан способ перемешивания и очистки отработанного катализатора с помощью плотнофазного газа с давлением до 60 бар. Однако в этом способе есть следующие недостатки: сложная эксплуатация устройства, большие затраты на реализацию и плохая маневренность. В патенте США 4661265 описан способ выделения масла из катализатора, выгружаемого из реактора, который включает следующие шаги: снижение температуры выгружаемого катализатора до температуры вспышки масла с помощью способа охлаждения масла; удаление отработанного катализатора из резервуара для хранения посредством винтового конвейера, при этом в процессе удаления катализатора масло стекает вниз через прорези под действием силы тяжести, в результате чего происходит отделение масла от отработанного катализатора. Однако эффективность указанного способа невысока - после обработки катализатор по-прежнему содержит большое количество масла.

Резюмируя, можно сказать, что в целом используемые в настоящее время способы обработки отработанного катализатора не дают идеального результата из-за недостаточной эффективности удаления масла, чрезмерно высокой энергоемкости процесса или даже из-за образования вторичного загрязнения. Развитию процесса гидрогенизации препятствуют серьезные проблемы, связанные с потреблением ресурсов и загрязнением окружающей среды, которые вызваны нерациональными способами обработки отработанных катализаторов. Для устранения препятствий развитию процесса гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое необходимо решить вопрос с обработкой отработанного катализатора, который выгружается при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое. Таким образом, наиболее приоритетной задачей на данный момент является разработка способа и устройства для эффективной обработки отработанного катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое.

В 1993 году Агентство США по охране окружающей среды утвердило термодесорбцию как способ обработки нефтяных маслосодержащих твердых отходов (нефтяного шлама); в рамках термодесорбции отходы несколько раз промывают горячим водно-щелочным раствором, а затем с помощью пневматической флотации выполняют разделение на твердую и жидкую фазы. Как правило, температура промывки регулируется на уровне 70°С, соотношение жидкой и твердой фаз составляет 3:1, а время промывки равно 20 минутам. Нефтяной шлам с 30-процентным содержанием масла можно промыть так, чтобы он содержал менее 1% остаточного масла. В 1999 году Майкл Дж. Манн (Michael J. Mann, Full-scale and Pilot-scale Soil Washing [J]. Journal of Hazardous Materials, 1999, 66:119-136) осуществил обработку почвы, загрязненной маслом, с помощью промывания горячей водой, и сконструировал модель устройства для промывки почвы. В этом случае частицы загрязненной почвы разделялись по размеру с помощью гидроциклона, а затем классифицированные частицы загрязненной почвы промывались при перемешивании в мешалке. При этом удавалось достигать хороших результатов, и промывка горячей водой стала сравнительно эффективным способом обработки твердых маслосодержащих отходов. В патенте Германии DE 4232455 (А1) также используется гидравлическая классификация загрязненной почвы гидроциклоном, при этом после классификации частицы загрязненной почвы промывают в струйной мешалке, а в качестве моющей среды может использоваться горячая вода, пар или вода с добавлением химической добавки. Однако все вышеуказанные способы направлены на обработку природного песка или глинистых частиц, объем порового пространства и удельная площадь поверхности которых намного меньше, чем у искусственной подложки катализатора. Ху Цзяофань и др. (Нu Xiaofang et al, Relationship between Air Permeability of Soil, Specific Surface Area of Clay Particles and Fractal Dimensions of Particle Size Distribution of Clay Particles [J]. Chinese Journal of Soil Science, 2007, 38(2): 215-219) измерили удельную площадь поверхности глинистых частиц почвы на юге Китая и получили, что удельная площадь поверхности глинистых частиц по методу БЭТ в почве, как правило, составляет 39-151 м2/кг. Для сравнения, удельная площадь поверхности по методу БЭТ в случае подложки катализатора, который используется при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, достигает 286109,4 м2/кг. Тот факт, что удельная площадь поверхности частиц катализатора намного больше, чем у глинистых частиц, говорит о том, что частицы катализатора адсорбируют намного больше нефтяных загрязнителей, и в этом случае отделить масло путем десорбции будет сложнее. При обработке маслосодержащих пористых частиц отработанного катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, которые имеют большой объем порового пространства и большую удельную площадь поверхности, возникают сложности при использовании традиционного способа промывки в горячей воде. Кроме того, этот способ сопряжен с рядом трудностей: процесс сложный, устройства занимают большую площадь, для устройств требуются большие вложения средств, продолжительный цикл процесса.

Таким образом, существует острая необходимость в создании способа и устройства для обработки отработанного катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, которые позволили бы более эффективно решать связанные с таким катализатором проблемы и достичь цели по извлечению масла из отработанного катализатора.

Раскрытие изобретения

В изобретении предлагаются способ и устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, благодаря которым решаются проблемы, существующие на предшествующем уровне техники.

Изобретение решает техническую задачу по созданию способа обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, способного решить проблемы, присущие существующим способам обработки отработанного катализатора, такие как высокая стоимость обработки, высокая сложность процесса, низкий коэффициент извлечения масла, склонность к образованию источников вторичного загрязнения и т.д., при этом предлагаемый в изобретении способ имеет простую последовательность, прост в осуществлении и решает проблемы, возникающие при широкомасштабном применении технологии гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое.

Еще одна техническая задача, решаемая изобретением, заключается в создании устройства для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое.

Согласно изобретению предлагается способ обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, в который входят следующие шаги:

(1) корректировочные и контрольные мероприятия, направленные на снижение вязкости, в рамках которых катализатор, периодически выгружаемый из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, корректируется с целью его хранения, а затем выгружается уже непрерывно, подвергается температурной корректировке путем добавления воды, в результате чего снижается вязкость масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшается текучесть масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора;

(2) десорбция и разделение с помощью вихревого потока, в рамках которых адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока; а также

(3) разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора, в рамках которых смесь из масла, воды и катализатора, полученная после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергается трехфазному разделению, благодаря которому достигается извлечение масла, рециркуляция воды посредством разделения и полное извлечение твердых частиц с помощью разделения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения на шаге (3) смесь из масла и воды, полученная после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергается разделению на воду и масло, благодаря которому извлекается масло, а полученная при разделении вода подвергается рециркуляции; смесь из частиц катализатора и воды, полученная после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергается двухфазной дегидратации посредством концентрации и сушки для извлечения частиц катализатора, при этом получаемая при дегидратации вода также подвергается рециркуляции.

В другом предпочтительном варианте осуществления катализатор, выгружаемый при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, имеет содержание масла 20-60 мас.%; удельная площадь поверхности свежей подложки определяется по методу BJH (метод для измерения удельной площади поверхности) и составляет 183,071-416,308 м2/г, а объем порового пространства равен 0,22-0,71 мл/г.

Также в изобретении предлагается устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, содержащее:

резервуар для перемешивания и корректировки, который применяется для корректировки и хранения катализатора, периодически выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, и для управления непрерывным истечением материала с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора;

резервуар для перемешивания и диспергирования, который соединен с выходным отверстием резервуара для перемешивания и корректировки и предназначен для корректировки температуры выгружаемого катализатора путем добавления воды с целью снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшения текучести адсорбированного масла на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора;

вихревой десорбер, соединенный с выходным отверстием резервуара для перемешивания и диспергирования и предназначенный для формирования в нем поля вихревого потока из смеси выгружаемого катализатора и воды, при этом адсорбированное масло десорбируется и отделяется посредством вихревого потока от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора за счет текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока;

резервуар для хранения циркуляционной горячей воды, соединенный с отверстием для выхода смеси воды и масла из вихревого десорбера для разделения масла и воды;

насос для циркуляционной горячей воды, соединенный с выходным отверстием резервуара для хранения циркуляционной горячей воды и предназначенный для закачки циркуляционной горячей воды в резервуар для перемешивания и диспергирования для осуществления рециркуляции;

вихревой концентратор, соединенный с отверстием вихревого десорбера для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенный для дегидрации смеси катализатора и воды посредством концентрации после десорбции и разделения с помощью вихревого потока; а также

сушильную установку, соединенную с отверстием вихревого концентратора для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенную для окончательной дегидратации смеси катализатора и воды посредством сушки, чтобы добиться извлечения твердых частиц катализатора.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения весовое соотношение выгружаемого катализатора и циркуляционной воды в резервуаре для перемешивания и диспергирования составляет от 1:5 до 1:100, а сам резервуар для перемешивания и диспергирования имеет рабочую температуру 50-190°С, рабочее манометрическое давление 0-1,3 МПа и время диспергирования 1-120 минут.

В другом предпочтительном варианте осуществления в вихревом десорбере скорость сдвига составляет 3000-10000 с-1; рабочее давление не превышает 0,15 МПа; коэффициент разделения частиц катализатора не ниже 98%; скорость потока на выходном отверстии для фазы, обогащенной частицами катализатора, составляет 5-25% от скорости на входном отверстии; содержание масла в выгружаемом катализаторе после десорбции и разделения с помощью вихревого потока сокращается после выполнения сушки до уровня ниже 13,5 мас% (от веса выгружаемого катализатора).

В еще одном предпочтительном варианте осуществления коэффициент разделения частиц катализатора с помощью вихревого концентратора не ниже 98%, а рабочее давление не превышает 0,15 МПа.

В другом предпочтительном варианте осуществления вихревой концентратор выполнен в виде гидроциклона; резервуар для хранения циркуляционной горячей воды выполнен в виде устройства для разделения масла и воды; насос для циркуляционной горячей воды выполнен в виде химико-технологического насоса; а сушильная установка выполнена в виде сушильной установки с внутренней обратной запиткой.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления в резервуаре для перемешивания и корректировки применяется перемешивающее устройство для предотвращения отложения осадков и отвердевания при длительном хранении выгружаемого катализатора; а резервуар для перемешивания и диспергирования выполнен в виде устройства для перемешивания и диспергирования с целью обеспечения однородного температурного контроля системы посредством перемешивания и диспергирования.

Также изобретение относится к использованию вышеуказанного устройства для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, в рамках обработки маслосодержащих твердых отходов.

Описание чертежей

На Фиг. 1 изображена блок-схема способа обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое.

Лучший вариант осуществления изобретения

Проведя обширные и глубокие исследования, авторы настоящего изобретения обнаружили, что при обработке отработанного катализатора, выгружаемого в процессе гидрогенизации остаточного масла в кипящем пузырьковом слое, улучшение текучести адсорбированного масла на поверхностях и внутри пор частиц отработанного катализатора в результате регулирования температуры системы за счет добавления воды создает благоприятные условия для десорбции и отделения остаточного масла; кроме того, процесс десорбции и отделения адсорбированного масла усиливается за счет текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока; после разделения трехфазной смеси из масла, воды и твердых частиц в процессе десорбции и разделения выполняется извлечение масла, рециркуляция воды и извлечение твердых частиц катализатора. При этом качественно решается проблема обработки отработанного катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, и достигается цель, заключающаяся в извлечении масла из отработанного катализатора. Предлагаемый в изобретении способ имеет огромное значение для крупномасштабного распространения процесса гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, так как особенно хорошо подходит для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, который имеет большой объем порового пространства и большую удельную площадь поверхности. Таким образом, настоящее изобретение было выполнено на основе вышеуказанных результатов.

В рамках данного изобретения предлагается способ обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, который включает корректировочные и контрольные мероприятия, направленные на снижение вязкости, десорбцию и разделение с помощью вихревого потока, а также разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора. В частности, способ включает следующие шаги:

введение отработанного катализатора, периодически выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, в резервуар для перемешивания и корректировки с целью хранения и накопления катализатора, а также для управления непрерывным истечением материала с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора;

введение отработанного катализатора при его непрерывном управляемом истечении в резервуар для перемешивания и диспергирования с целью корректировки температуры системы путем добавления горячей воды для снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшения текучести адсорбированного масла;

введение отработанного катализатора, температура которого регулируется посредством циркуляции горячей воды, в вихревой десорбер для выполнения десорбции и отделения адсорбированного масла от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока;

введение смеси масла и воды, полученной после десорбции и отделения посредством вихревого потока, в резервуар для хранения циркуляционной горячей воды для разделения на воду и масло и извлечения масла; прокачка горячей воды через насос для циркуляционной горячей воды для осуществления рециркуляции; двухфазная дегидратация смеси из частиц катализатора и воды, полученной после десорбции и отделения посредством вихревого потока, которая выполняется с помощью концентрации и сушки в сушильной установке с целью извлечения частиц катализатора, при этом получаемая при дегидратации вода также может подвергаться рециркуляции, попадая в резервуар для хранения циркуляционной горячей воды.

Согласно изобретению отработанный катализатор, выгружаемый при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, имеет содержание масла 20-60 мас.%; удельная площадь поверхности свежей подложки определяется по методу BJH (метод для измерения удельной площади поверхности) и составляет 183,071-416,308 м2/г, а объем порового пространства равен 0,22-0,71 мл/г.

Согласно изобретению соотношение выгружаемого катализатора и циркуляционной воды в резервуаре для перемешивания и диспергирования составляет от 1:5 до 1:100; рабочая температура находится в пределах 50-190°С; рабочее манометрическое давление находится в диапазоне 0-1,3 МПа; время диспергирования составляет 1-120 минут.

Согласно изобретению в вихревом десорбере скорость сдвига составляет 3000-10000 с-1; рабочее давление не превышает 0,15 МПа; коэффициент разделения твердых частиц катализатора не ниже 98%; скорость потока на выходном отверстии для фазы, обогащенной частицами катализатора, составляет 5-25% от скорости на входном отверстии; содержание масла в выгружаемом катализаторе после десорбции и разделения с помощью вихревого потока сокращается после выполнения сушки до уровня ниже 13,5 мас.%.

Согласно изобретению коэффициент разделения частиц катализатора с помощью вихревого концентратора не ниже 98%, а рабочее давление не превышает 0,15 МПа.

Предлагаемый в изобретении способ подходит для обработки не только катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, но и различных маслосодержащих твердых отходов, образующихся на нефтяных месторождениях, нефтеперерабатывающих заводах и т.п.

Также в изобретении предлагается устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, которое включает:

резервуар для перемешивания и корректировки, который применяется для корректировки и хранения катализатора, периодически выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, и для управления непрерывным истечением материала с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора;

резервуар для перемешивания и диспергирования, который соединен с выходным отверстием резервуара для поддержания требуемой температуры выгружаемого катализатора путем добавления воды с целью снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшения текучести адсорбированного масла;

вихревой десорбер, соединенный с выходным отверстием резервуара для перемешивания и диспергирования и предназначенный для формирования в нем устойчивого поля вихревого потока из смеси выгружаемого катализатора и горячей воды, при этом адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора за счет текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока;

резервуар для хранения циркуляционной горячей воды, соединенный с отверстием для выхода смеси воды и масла из вихревого десорбера и предназначенный для разделения масла и воды; насос для циркуляционной горячей воды, соединенный с выходным отверстием резервуара для хранения циркуляционной горячей воды и предназначенный для закачки циркуляционной горячей воды в резервуар для перемешивания и диспергирования для циркуляционного использования; вихревой концентратор, соединенный с отверстием вихревого десорбера для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенный для дегидратации смеси катализатора и воды посредством концентрации после десорбции и разделения с помощью вихревого потока; сушильная установка, соединенная с отверстием вихревого концентратора для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенная для окончательной дегидратации смеси катализатора и воды посредством сушки, чтобы добиться извлечения твердых частиц катализатора.

Согласно изобретению в резервуаре для перемешивания и корректировки применяется перемешивающее устройство для предотвращения отложения осадков и отвердевания при длительном хранении выгружаемого катализатора.

Согласно изобретению резервуар для перемешивания и диспергирования выполнен в виде устройства для перемешивания и диспергирования с целью обеспечения однородного температурного контроля системы посредством перемешивания и диспергирования.

Согласно изобретению в вихревом десорбере используется текучая сдвигающая сила в образуемом в нем устойчивом поле вихревого потока из смеси выгружаемого катализатора и горячей воды, чтобы добиться десорбции и отделения адсорбированного масла от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора.

Согласно изобретению вихревой концентратор выполнен в виде гидроциклона; резервуар для хранения циркуляционной горячей воды выполнен в виде устройства для разделения масла и воды; насос для циркуляционной горячей воды выполнен в виде химико-технологического насоса; а сушильная установка выполнена в виде сушильной установки с внутренней обратной запиткой.

Предлагаемое в изобретении устройство подходит для обработки не только катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, но и различных маслосодержащих твердых отходов, образующихся на нефтяных месторождениях, нефтеперерабатывающих заводах и т.п.

Для более полного понимания и наглядной демонстрации целей и характеристик настоящего изобретения ниже приводится подробное описание изобретения со ссылками на приложенный чертеж.

Фиг. 1 - блок-схема способа обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, отработанный катализатор периодически выгружается из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое и попадает в резервуар 1 для перемешивания и корректировки (который загерметизирован посредством уплотнительного газа); после корректировки и накопления в резервуаре 1 для перемешивания и корректировки выполняется непрерывная управляемая выгрузка материала с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора; отработанный катализатор, вытекающий непрерывным и управляемым образом, попадает в резервуар 2 для перемешивания и диспергирования (который загерметизирован посредством уплотнительного газа); одновременно в резервуар 2 для перемешивания и диспергирования закачивается циркуляционная горячая вода из резервуара 5 для хранения циркуляционной горячей воды с помощью насоса 6 для циркуляционной горячей воды; температура системы корректируется до нужного уровня путем добавления циркуляционной горячей воды в целях снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшения текучести адсорбированного масла; отработанный катализатор, температура которого регулируется посредством циркуляции горячей воды, попадает в вихревой десорбер 3 для выполнения десорбции и отделения масла от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока; смесь воды и масла, образовавшаяся в вихревом десорбере 3, выходит через отверстие для выхода смеси воды и масла в верхней части вихревого десорбера 3 и попадает в резервуар 5 для хранения циркуляционной горячей воды для разделения смеси масла и воды, в результате чего извлекается масло; смесь частиц катализатора с водой, полученная в вихревом десорбере 3, выходит через отверстие для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, в нижней части вихревого десорбера 3 и попадает в вихревой концентратор 4 для снижения количества воды посредством дегидратации с помощью вихревой концентрации; после вихревой концентрации частично обезвоженная смесь частиц катализатора и воды выходит через выходное отверстие для фазы с концентрированными частицами катализатора в нижней части вихревого концентратора 4 и попадает в сушильную установку 7 для дегидратации посредством сушки, чтобы таким образом извлечь частицы катализатора; вода, получаемая при дегидратации в вихревом концентраторе 4, и водяной конденсат, полученный конденсацией сушильного остаточного газа из сушильной установки 7 посредством конденсатора 8, также могут направляться в резервуар 5 для хранения циркуляционной горячей воды с целью рециркуляции этой воды; также резервуар 5 для хранения циркуляционной горячей воды может дополняться водой, полученной извне.

Основные преимущества изобретения включают следующее:

1) непрерывная обработка отработанного катализатора - катализатор, периодически выделяющийся из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, после корректировки и хранения выделяется уже непрерывно;

2) поскольку отработанный катализатор корректируется до получения требуемой температуры путем добавления воды с целью снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшения текучести адсорбированного масла, а затем для десорбции и отделения адсорбированного масла от поверхностей и изнутри пор твердых частиц используется текучая сдвигающая сила в поле вихревого потока, весь процесс обработки выполняется под механическим воздействием, демонстрируя преимущества простой последовательности, высокой эффективности удаления масла, низких эксплуатационных затрат и удобства эксплуатации; кроме того, не используются реагенты, что позволяет избежать вторичных загрязнений и дополнительных расходов на реагенты; а также

3) используемая в рамках данного изобретения горячая вода может подвергаться рециркуляции для дальнейшего использования, а также могут быть извлечены твердые частицы катализатора, в уменьшенном количестве.

Далее настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано со ссылкой на конкретный пример осуществления. Представленный пример служит лишь для наглядной демонстрации настоящего изобретения и не ограничивает его объема. Методы испытаний, для которых в описании примера не указано специфических условий, выполняются по стандартной процедуре и в обычных условиях, либо в соответствии с рекомендациями производителя. Все процентные отношения и доли приведены по весу, если явно не указано иное.

Пример

Отработанный катализатор, выделяемый установкой для гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое с производительностью 50000 тонн в год, обрабатывался в соответствии с предлагаемым в настоящем изобретении способом. Далее описаны процедура и результат.

1. Свойства отработанного катализатора.

Последовательная выгрузка отработанного катализатора, суммарное количество - 4 тонны в неделю, из которых 2,4 тонны приходится на содержащееся в катализаторе масло.

В качестве свежей подложки катализатора используются микросферические частицы диаметром 0,4-0,5 мм, удельная площадь поверхности по методу BJH 416,308 м2/г, объем порового пространства 0,71 мл/г, распределение пор по размерам следующее: 50% имеют размер менее 7 нм.

Нефтяные загрязнители, адсорбированные на поверхностях и внутри пор частиц отработанного катализатора, в основном, находятся в интервале кипения фракции дизельного топлива и могут содержать незначительное количество парафина.

2. Процедура.

Процедура выполнялась в соответствии с предлагаемым в изобретении способом и включала следующее:

(А) отработанный катализатор, периодически выгружаемый при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, вводили в резервуар 1 для перемешивания и корректировки с целью хранения и накопления катализатора (в сумме 4 тонны в неделю), скорость непрерывной выгрузки контролировали на уровне 0,024 тонны в час с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора;

(Б) непрерывно вытекающий отработанный катализатор вводили в резервуар 2 для перемешивания и диспергирования, добавляли воду в пропорции 1:40 (отработанный катализатор: вода) и контролировали температуру на уровне 95°С; смесь отработанного катализатора с горячей водой перемешивали в резервуаре 2 для перемешивания и диспергирования в течение 60 минут с целью обеспечения однородного температурного контроля;

(В) смесь отработанного катализатора и горячей воды при температуре 95°С вводили в вихревой десорбер 3 при касательной скорости 12 м/с, при этом десорбция и отделение адсорбированного масла от поверхностей и изнутри пор частиц отработанного катализатора осуществлялись с помощью текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока; и

(Г) горячую маслосодержащую воду, полученную после десорбции и отделения посредством вихревого потока, вводили в резервуар 5 для хранения циркуляционной горячей воды для разделения на воду и масло и извлечения масла; прокачивали горячую воду через насос 6 для циркуляционной горячей воды с целью рециркуляции; проводили двухфазную дегидратацию смеси из частиц катализатора и воды, полученной после десорбции и отделения посредством вихревого потока, при этом дегидратацию выполняли с помощью концентрации в концентраторе 4 и сушки в сушильной установке 7 с целью извлечения частиц катализатора; получаемая при дегидратации вода также подвергалась рециркуляции, попадая в резервуар 5 для хранения циркуляционной горячей воды.

3. Анализ результатов

После обработки отработанного катализатора, выгружаемого из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое в количестве 4 тонн в неделю (из которых 2,4 тонны составляет масло), проведенной в соответствии с предлагаемым в изобретении способом, содержание масла в катализаторе уменьшилось до менее 13,5%, в неделю можно извлечь 2,12 тонны масла, при этом коэффициент извлечения масла достигал 88%. Отметим, что объем порового пространства подложки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в кипящем пузырьковом слое, составлял 0,71 мл/г, при этом в порах отработанного катализатора было адсорбировано 0,52 тонны масла на тонну катализатора (по массе решетки). После обработки катализатора удалось извлечь 75% масла, адсорбированного в порах подложки.

Большая часть веществ, содержащихся в извлеченном масле, находится в интервале кипения фракции дизельного топлива. При цене дизельного топлива 7775 юаней за тонну и объеме обрабатываемого отработанного катализатора 192 тонн в год (с содержанием 114 тонн масла), то есть извлечении 101 тонны масла, экономия составит, порядка, 790 тысяч юаней в год. Кроме того, эта процедура вносит вклад в защиту окружающей среды.

Все упоминаемые в изобретении документы включены в заявку посредством ссылки. Следует учитывать, что после ознакомления с описанием изобретения специалисты могут выполнять различные модификации и изменения, и эти изменения и модификации будут оставаться в пределах сущности и объема изобретения, определяемых приложенной формулой изобретения.

1. Способ обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, включающий этапы:

(1) корректировку и контроль снижения вязкости, в процессе которых катализатор, периодически выгружаемый из реактора гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, корректируют с целью его хранения, а затем выгружают уже непрерывно, при этом катализатор подвергают температурной корректировке путем добавления воды, в результате чего снижается вязкость масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и улучшается текучесть масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора;

(2) десорбцию и разделение с помощью вихревого потока, в процессе которых адсорбированное масло десорбируется и отделяется от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора с помощью текучей сдвигающей силы от поля вихревого потока; а также

(3) разделение и использование ресурсов трехфазной смеси из масла, воды и катализатора, в процессе которых смесь из масла, воды и катализатора, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают трехфазному разделению, благодаря которому достигается извлечение масла, рециркуляция воды посредством разделения и полное извлечение твердых частиц с помощью разделения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (3) смесь из масла и воды, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают разделению на воду и масло, благодаря чему извлекается масло, а полученная при разделении вода подвергается рециркуляции, при этом смесь из частиц катализатора и воды, полученную после десорбции и разделения посредством вихревого потока, подвергают двухфазной дегидратации посредством концентрации и сушки для извлечения частиц катализатора, при этом получаемую при дегидратации воду также подвергают рециркуляции.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что катализатор содержит масло 20-60 мас.%, при этом удельная площадь поверхности свежей подложки катализатора, определяемая по методу BJH, составляет 183,071-416,308 м2/г, а объем порового пространства составляет 0,22-0,71 мл/г.

4. Устройство для обработки катализатора, выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, содержащее:

резервуар (1) для перемешивания и корректировки, который предназначен для корректировки и хранения катализатора, периодически выгружаемого при гидрогенизации остаточного масла в пузырьковом кипящем слое, и для управления непрерывной выгрузкой материала с целью обеспечения постоянной обработки выгружаемого катализатора;

резервуар (2) для перемешивания и диспергирования, который соединен с выходным отверстием резервуара (1) для перемешивания и корректировки и предназначен для корректировки температуры выгружаемого катализатора путем добавления воды с целью снижения вязкости масла, адсорбированного на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора, и для улучшения текучести адсорбированного масла на поверхностях и внутри пор частиц выгружаемого катализатора;

вихревой десорбер (3), соединенный с выходным отверстием резервуара (2) для перемешивания и диспергирования и предназначенный для формирования в нем поля вихревого потока из смеси выгружаемого катализатора и воды, при этом адсорбированное масло десорбируется и отделяется посредством вихревого потока от поверхностей и изнутри пор частиц выгружаемого катализатора за счет текучей сдвигающей силы в поле вихревого потока;

резервуар (5) для хранения циркуляционной горячей воды, соединенный с отверстием для выхода смеси воды и масла из вихревого десорбера (3) и предназначенный для разделения масла и воды;

насос (6) для циркуляционной горячей воды, соединенный с выходным отверстием резервуара (5) для хранения циркуляционной горячей воды и предназначенный для закачки циркуляционной горячей воды в резервуар (2) для перемешивания и диспергирования для осуществления рециркуляции;

вихревой конденсатор (4), соединенный с отверстием вихревого десорбера (3) для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенный для дегидрации смеси катализатора и воды посредством концентрации после десорбции и разделения с помощью вихревого потока; а также

сушильную установку (7), соединенную с отверстием вихревого конденсатора (4) для выхода фазы, обогащенной частицами катализатора, и предназначенную для окончательной дегидрации смеси катализатора и воды посредством сушки, чтобы добиться извлечения твердых частиц катализатора.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что весовое соотношение выгружаемого катализатора и циркуляционной воды в резервуаре (2) для перемешивания и диспергирования составляет от 1:5 до 1:100, при этом рабочая температура резервуара составляет 50-190°C, рабочее манометрическое давление - 0-1,3 МПа, а время диспергирования - 1-120 мин.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что в вихревом десорбере (3) скорость сдвига составляет 3000-10000 с-1, рабочее давление не превышает 0,15 МПа, коэффициент разделения частиц катализатора не ниже 98%, а скорость потока на выходном отверстии для фазы, обогащенной частицами катализатора, составляет 5-25% от скорости на входном отверстии, при этом содержание масла в выгружаемом катализаторе после десорбции, разделения и сушки уменьшается до уровня ниже 13,5 мас.%.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что коэффициент разделения частиц катализатора с помощью вихревого концентратора (4) не ниже 98%, а рабочее давление не превышает 0,15 МПа.

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что вихревой концентратор (4) выполнен в виде гидроциклона, резервуар (5) для хранения циркуляционной горячей воды выполнен в виде устройства для разделения масла и воды, насос (6) для циркуляционной горячей воды выполнен в виде химико-технологического насоса, а сушильная установка (7) выполнена в виде сушильной установки с внутренней обратной запиткой.

9. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что перемешивающее устройство в резервуаре (1) для перемешивания и корректировки предназначено для предотвращения отложения осадков и отвердевания при длительном хранении выгружаемого катализатора, а резервуар (2) для перемешивания и диспергирования выполнен в виде устройства для перемешивания и диспергирования с возможностью обеспечения однородного температурного контроля системы посредством перемешивания и диспергирования.

10. Использование устройства по любому из пп. 4-9 при обработке маслосодержащих твердых отходов.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к способу снижения содержания органических хлоридов в нефти. Способ включает предварительное обезвоживание и дегазацию нефти, нагрев нефти с выделением органических хлоридов, отвод очищенной нефти.
Изобретение относится к стабилизации обезвоженной и обессоленной газонасыщенной нефти и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности, в частности на промыслах или головных перекачивающих станциях.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в нефтепереработке. .

Изобретение относится к нефтепереработке. .

Изобретение относится к способу очистки углеводородного сырья, в частности к способу снижения содержания азота в жидком углеводородном сырье. .

Изобретение относится к комплексной переработке пироконденсата высокотемпературного гомогенного пиролиза предельных углеводородов состава С3-С5. .

Изобретение относится к удалению бром-реакционноспособных углеводородных загрязняющих примесей из ароматических материалов посредством контактирования этих продуктов с кислотным активным катализатором.

Группа изобретений относится к установке для обезвреживания высокоминерализованных отходов бурения, содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы, синтетические поверхностно-активные вещества и другие загрязнители, основанной на введении отверждающего состава, и способу, осуществляемому с ее использованием.

Изобретение относится к комплексной переработке зол от сжигания углей. Способ включает шихтовку золы с гидроксидом натрия, спекание при температуре 150-200°С, выщелачивание спека, разделение фаз, обескремнивание раствора путем добавки в раствор гидроалюмосиликата натрия.

Изобретение относится к экологичным способам производства органических веществ, таких как нефтяные вещества и ароматические кислоты, фенолы и алифатические поликарбоновые кислоты, с использованием процесса окислительного гидротермического растворения (ОГР).

Изобретение относится к медицине. Описан способ обработки использованных абсорбирующих гигиенических изделий, содержащий этапы: создание цилиндрического роторного автоклава, имеющего внутреннюю поверхность и два конца, по меньшей мере, один из которых заканчивается люком, который может быть открыт для обеспечения доступа в упомянутый автоклав и герметично закрыт для обеспечения создания повышенного давления в упомянутом автоклаве; загрузка упомянутого автоклава абсорбирующими гигиеническими изделиями в закрытом виде; нагрев до температуры стерилизации и создание повышенного давления в автоклаве, приводя при этом автоклав во вращение вокруг его продольной оси; при этом упомянутый этап нагрева и создания повышенного давления в автоклаве предусматривает первый температурный режим для изделий, содержащихся в автоклаве, а также второй температурный режим, более высокий, чем первый температурный режим, для упомянутой внутренней поверхности.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к технологическим процессам утилизации нефтесодержащих отходов и рециклизованных фильтровочных и поглотительных отработанных масс, и может быть использовано на предприятиях нефтегазового комплекса и на предприятиях по переработке отходов.

Способ переработки твердых бытовых отходов и/или производственных отходов, выбранных из природных и синтетических полимеров в газообразные, жидкие и твердые продукты посредством одновременного воздействия ускоренными электронами и температурой.

Способ утилизации твердых бытовых отходов (ТБО) на полигонах включает загрузку отходов в установку, биоразложение с образованием газообразных и твердых продуктов, обезвреживание, охлаждение и накопление продуктов переработки, Перед загрузкой проводят радиационный и дозиметрический контроль массы ТБО, утилизацию ТБО, которую проводят в две стадии, на первой стадии ТБО подвергают аэробной и анаэробной переработке для получения биогаза, который поступает на выработку тепловой и электрической энергии.

Изобретение относится к области утилизации отходов промышленности теплоэнергетического комплекса, к озеленению и обустройству городских территорий. Предложены составы грунтовых смесей, содержащие компоненты в следующем соотношении, мас.% (на сухое): песок (16-48); торф (10-19); шлам химводоочистки ТЭЦ (35-59), гумусовая добавка (перегной) (7-10).

Настоящее изобретение относится к способу обработки отходов, содержащих один или несколько опасных органических компонентов, включающему обработку плазмой отходов в аппарате для плазменной обработки.

Изобретение относится к области энергетики. Биоотходы подают в узел сортировки 10, где их разделяют в зависимости от возможности анаэробного разложения.

Изобретение относится к способу гидроконверсии тяжелых нефтяных фракций, включающему стадию гидроконверсии сырья по меньшей мере в одном реакторе, содержащем суспендированный катализатор, и дающему возможность рекуперировать металлы из неконвертированной остаточной фракции, в частности металлы, использовавшиеся в качестве катализаторов.

Изобретение относится к способу гидроконверсии тяжелых нефтяных фракций, включающему стадию гидроконверсии сырья по меньшей мере в одном реакторе, содержащем суспендированный катализатор, дающий возможность рекуперировать из остаточной неконвертированной фракции металлы, в частности использовавшиеся в качестве катализаторов.

Изобретение относится к способу гидроконверсии тяжелых нефтяных фракций, включающему стадию гидроконверсии сырья по меньшей мере в одном реакторе, содержащем суспендированный катализатор.

Изобретение относится к установке для изомеризации потока углеводородов, богатого углеводородом С4 и/или по меньшей мере одним из углеводородов С5 и С6. Установка содержит: A) емкость, в которой находится текучая среда, содержащая газ, богатый водородом; B) устройство для перемещения текучей среды, принимающее из указанной емкости указанную текучую среду, содержащую газ, богатый водородом; C) по меньшей мере один осушитель, принимающий текучую среду, содержащую газ, богатый водородом, из указанного устройства для перемещения текучей среды, при этом указанный по меньшей мере один осушитель функционирует в первом режиме для осушки текучей среды, содержащей газ, богатый водородом, и во втором режиме в условиях регенерации, проводимой с помощью регенерирующего агента; D) реактор, сообщающийся, по меньшей мере, с одним осушителем для приема текучей среды, содержащей газ, богатый водородом, при этом по меньшей мере один осушитель сообщается с указанной емкостью, по меньшей мере, посредством подачи текучей среды, содержащей газ, богатый водородом, или регенерирующий агент, через сужающее устройство для текучей среды, по меньшей мере, для регулирования расхода и/или уменьшения давления регенерирующего агента, поступающего в указанную емкость.
Наверх