增强油浆沉降脱灰效果的工艺方法及油罐模拟实验装置与流程
本发明属于油浆沉降脱灰，尤其是涉及一种增强油浆沉降脱灰效果的工艺方法及油罐模拟实验装置。
背景技术：
1、近年来催化裂化油浆的利用成为行业热点，其中创效最高的特色产品为针状焦和石油焦，以及低硫船用燃料油。油浆用于生产船燃的主要问题是催化剂粉末含量，反应在指标铝+硅含量上。2019年修订的石油焦标准对灰分含量规定更加严格、细致，3a级以上石油焦每提升一级对灰分的要求就提高500ppm，而石油焦的灰分重要来源之一为油浆中的催化剂粉末。因此，降低油浆灰分是油浆进行综合利用的必经之路。目前主要的降低油浆灰分的方法有两种：机械过滤脱灰和沉降剂脱灰。机械过滤脱灰效果更好，且稳定；但需要较为昂贵固定场所及设备投资、滤芯维护再生及更换、反冲洗操作工艺复杂等缺点。沉降脱灰无需固定设备投资，工艺流程简单；但沉降剂价格较高、脱灰效果不如机械过滤脱灰，且不稳定。综合来说，两种方法的成本基本在一个数量级，有各自的优缺点。
2、油浆沉降脱灰的主要问题是效果达不到工艺要求，且针对不同种类油浆脱灰不稳定。油浆沉降剂的沉降包括凝聚和絮凝两个过程。前者借助凝聚剂，中和灰分固体质点表面的电荷，使其克服固体质点间的静电排斥力，稳定脱除颗粒，并形成细小凝聚体。后者是凝聚体在有机高分子絮凝剂的桥连作用下，生成絮凝体，此过程也存在电荷的中和作用。有机高分子絮凝剂，通过自身的极性或离子基团与灰分固体质点形成氢键或离子对，加之范德华力作用而吸附在灰分固体质点表面，在灰分固体质点间进行桥连作用，形成絮状沉淀。但近年来各炼厂催化装置工艺上裂化程度较往年加深，所产油浆偏重质化。造成油浆体系粘度增加，油浆中催化剂粉末被高粘度重质油包裹，使得前述凝聚过程受阻，无法形成细小凝聚体，同时体系粘度也造成絮凝沉降过程受阻，延长了沉降时间。通常的情况是，在实验室小型器皿进行的油浆沉降实验效果尚可，但由于没考虑到油罐的实际高度，实际沉降所需的时间远比实验室观测沉降时间长，沉降效率低下。据调查，各沉降剂厂家的产品均有类似问题存在。
3、现有油罐模拟实验装置：
4、(1)现有油罐内相关科学研究和采样分析多采样常规实验室容器进行操作，忽略了储罐的实际高度对实验和采样分析的影响。
5、(2)现有油罐模拟实验装置注重尺寸比例的接近和配套设施的全面，制造成本较高，且多数忽略了绝对高度的重要性，且没有提供不同高度的采样方式。
6、现有油浆脱灰工艺：
7、(1)现有油浆脱灰工艺可采用机械过滤方式，但需要专用过滤场所及过滤装置，需要配备过滤流程及反冲洗流程，并且反冲洗液的处理是一大难题。
8、(2)现有油浆脱灰工艺直接采用沉降剂进行沉降，但效果普遍不佳，与机械过滤相比有较大的差距，难以满足后续加工产品的质量要求。且沉降剂的成本较高。
9、专利cn209117497u提供了一种储油罐实验平台，其主要应用为结构的抗爆设计及安全防护。虽然该装置也可以模拟油罐内环境进行实验，但其模拟油罐设计尺寸与实际油罐比例尺类似，缺点是绝对高度不足，未达到米级以上。而在沉降、絮凝、分层实验中，小于米级的实验装置往往与真实情况差别较大，主要原因是未考虑高度和重力长时间共同作用对罐内介质的影响。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种增强油浆沉降脱灰效果的工艺方法及油罐模拟实验装置，尽可能使油品容器的高度达到与真实储罐相当的数量级，方便在不同高度采样，根据实验需要考察油罐不同高度位置的油品组成变化区别。
2、本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
3、本发明的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于包括底座，设置在此底座上的管状容器本体，伸入所述的管状容器本体横截面中心位置附近的数个采样管，设置在每根采样管末端的采样管阀门，设置在所述管状容器本体顶部的顶部封头，测温系统和外壁加热系统。
4、所述的管状容器本体为中空圆柱形或中空长方体形状的立式结构，高度为1米及以上，直径为1分米以上，长径比大于10。
5、所述的管状容器本体为不锈钢、玻璃或透明树脂材料热成型制成。
6、所述的底座为扁长方体形或扁圆柱形，所述的底座与所述的管状容器本体一次成型或焊接。
7、所述的采样管与所述的管状容器本体一次成型或焊接，所述的采样管为中空结构。
8、所述的测温系统包括伸入所述的管状容器本体的密封测温管，插入此密封测温管内的热偶或玻璃温度计。
9、所述的外壁加热系统包括伴热带加热或辐射加热。
10、一种利用增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
11、(1)将装置置于持续热源附近，关闭所有采样管阀门，打开顶部封头，注入干净的柴油、煤油、石油醚、甲苯等清洁油品，直至充满管状容器本体，静置一段时间后打开最低位置采样管末端的采样管阀门，排出污油后关闭采样管阀门；
12、(2)将待脱灰目标种类油浆与一种对后续加工过程影响较小的低粘度油品按5～50比例混合，混合后油样在50℃时粘度在100mm2/s以下，按比例0.01％至10％在混合油样中加入沉降剂；
13、(3)将待实验混合油品及沉降剂注入管状容器本体1，液位高于最上端采样管位置；之后盖上顶部封头，将热偶或玻璃温度计插入密封测温管；将装置或装置环境温度升至50℃～100℃，保持12h～120h，依次打开各采样管收集不同位置的油样，进行灰分含量、分子组成等分析；
14、(4)根据不同高度样品灰分含量差，计算灰分沉降速率；
15、(5)重复步骤(2)至(4)采用不同沉降剂浓度进行实验，测定不同浓度下灰分沉降速率；
16、(6)根据步骤(5)测定的沉降速率，综合考虑沉降时间和沉降剂成本等因素确定工业化生产采用的沉降剂加入比例及沉降时间；
17、(7)实验完毕后，打开最低位置采样管，排出剩余油样品后关闭采样管阀门；再打开顶部封头，注入干净柴油、煤油、石油醚、甲苯等清洁油品，直至充满管状容器本体；关闭顶部封头，待下次实验使用。
18、本发明的优点：
19、本发明的增强油浆沉降脱灰效果的工艺方法及油罐模拟实验装置，设计合理，简单可行，尽可能的模拟了油罐内环境，尽可能使油品容器的高度达到与真实储罐相当的数量级，方便在不同高度采样，以根据实验需要考察油罐不同高度位置的油品组成变化区别；基于这种实验装置，提供一种容易工业化实现的、能够高效脱除催化裂化油浆中灰分的工艺方法，能够在较短的时间内、以较低的成本利用油罐脱除油浆中的灰分，利于后续加工产品提升质量。
技术特征：
1.一种增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于包括底座，设置在此底座上的管状容器本体，伸入所述的管状容器本体横截面中心位置附近的数个采样管，设置在每根采样管末端的采样管阀门，设置在所述管状容器本体顶部的顶部封头，测温系统和外壁加热系统。
2.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的管状容器本体为中空圆柱形或中空长方体形状的立式结构，高度为1米及以上，直径为1分米以上，长径比大于10。
3.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的管状容器本体为不锈钢、玻璃或透明树脂材料热成型制成。
4.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的底座为扁长方体形或扁圆柱形，所述的底座与所述的管状容器本体一次成型或焊接。
5.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的采样管与所述的管状容器本体一次成型或焊接，所述的采样管为中空结构。
6.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的测温系统包括伸入所述的管状容器本体的密封测温管，插入此密封测温管内的热偶或玻璃温度计。
7.根据权利要求1所述的增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置，其特征在于所述的外壁加热系统包括伴热带加热或辐射加热。
8.一种利用增强油浆沉降脱灰效果的油罐模拟实验装置的工艺方法，其特征在于包括如下步骤：
技术总结
本发明属于油浆沉降脱灰技术领域，尤其是涉及一种增强油浆沉降脱灰效果的工艺方法及油罐模拟实验装置，油罐模拟实验装置其特征在于包括底座，设置在底座上的管状容器本体，伸入管状容器本体横截面中心位置附近的数个采样管，设置在每根采样管末端的采样管阀门，设置在管状容器本体顶部的顶部封头，测温系统和外壁加热系统。本发明设计合理，简单可行，尽可能的模拟了油罐内环境，尽可能使油品容器的高度达到与真实储罐相当的数量级，方便在不同高度采样，以根据实验需要考察油罐不同高度位置的油品组成变化区别；基于这种实验装置，提供的工艺方法，能够在较短的时间内、以较低的成本利用油罐脱除油浆中的灰分，利于后续加工产品提升质量。
技术研发人员：刘杨,王晓斌,刘川,牛玉龙,苗勇,魏科明,宋立红,赵海滨,杨立公
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5