專利名稱：一種烴油脫鎳和釩的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種烴油脫鎳和釩的裝置，特別涉及一種利用超聲波脫除烴油中鎳和釩的裝置。
背景技術：
隨著原油重質化、劣質化趨勢加重，原油中的金屬含量普遍較高，在原油加工過程中，部分金屬可以通過電脫鹽裝置脫除，但金屬鎳、釩化合物不溶于水，且化學性質穩(wěn)定，大多以卟啉和非卟啉有機配合物的形式存在于膠質、浙青質中，因此通過電脫鹽過程難以將其脫除。原油中的鎳和釩對于原油二次加工過程危害很大，如導致催化裂化催化劑中毒，力口氫催化劑失活和床層堵塞等。另外，釩在燃燒時會形成(Na2O)xV2Od^低熔點共溶物，誘發(fā)金屬設備熱腐蝕，造成燃油爐管腐蝕、燃氣輪機葉片腐蝕等。因此，脫除原油中鎳和釩具有非 常重要的意義。盡管通過加氫處理、焦化以及溶劑脫浙青等手段可將重油中的鎳、釩去除或轉移，但這些方法的投資大、成本高，存在一定缺陷。從目前公開的專利來看，利用化學劑采用螯合分離的手段脫除烴油中鎳和釩的方法，已成為研究開發(fā)的熱點，但是由于鎳、釩化合物自身較高的穩(wěn)定性，以及與膠質、浙青質緊密締合等緣故，化學法還不能有效解決烴油脫鎳和釩的問題，離工業(yè)化應用還有一定距離。

實用新型內容為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種烴油脫鎳、釩的裝置，該裝置將化學作用與超聲波作用結合，能夠有效地脫除原油、常壓渣油或減壓渣油中的鎳和釩。一種烴油脫鎳和釩的裝置，包括依次串聯的加注脫金屬劑的注劑泵、液體混合器、加熱器、超聲波反應區(qū)和電脫鹽罐，所述超聲波反應區(qū)設有頻率在20kHz IOOkHz之間并使超聲波反應區(qū)的聲能密度在O. 5ff/mL 15W/mL之間的超聲波發(fā)生裝置。所述超聲波發(fā)生裝置的頻率優(yōu)選為20kHz 40kHz，超聲波發(fā)生裝置的頻率在此之間有利于提高烴油，特別是重油的脫鎳和釩效果。所述超聲波反應區(qū)優(yōu)選設有使超聲波反應區(qū)的聲能密度在I 10W/mL之間的超聲波發(fā)生裝置，超聲波反應區(qū)的聲能密度在此之間有利于提高烴油，特別是重油的脫鎳和鑰；效果。本發(fā)明中，所述的聲能密度為超聲波反應區(qū)設置的超聲波發(fā)生裝置的總功率除以超聲波反應區(qū)的體積。優(yōu)選的情況下，在注劑泵之前的原料管線上，還設置有輕油入口，更優(yōu)選的情況下，在注劑泵和輕油入口之間，還設有液體混合器。所述輕油入口用于向管線中注入輕油，以降低物料的粘度。所述超聲波反應區(qū)既可以是設置有超聲波發(fā)生裝置的反應器，也可以是設置有超聲波發(fā)生裝置的管線。[0011]當超聲波反應區(qū)為反應器時，優(yōu)選超聲波反應區(qū)為多個并聯的反應器。采用多個并聯的超聲波反應器，既可以保證原料的停留時間；又可以更均勻地處理原料，提高原料脫鎳和釩的效果；操作、維護也更方便。本發(fā)明對并聯的反應器的數量沒有特別的限制，本領域技術人員可根據脫鎳釩裝置的處理量和超聲波發(fā)生裝置的功率及有效作用區(qū)域，方便地確定其數目，一般采用2 10個并聯的超聲波反應器即可。超聲波反應區(qū)為設置有超聲波發(fā)生裝置的管線時，優(yōu)選超聲波反應區(qū)為多條并聯的管線。超聲波發(fā)生裝置優(yōu)選采用可環(huán)繞于管道外壁的圓柱狀壓電超聲波發(fā)生器。每條管線上可以設置一個或多個超聲波發(fā)生裝置。當每條管線采用多個圓柱狀的壓電超聲波發(fā)生器時，優(yōu)選超聲波發(fā)生器間的距離為其發(fā)射波長的一半。采用圓柱狀的壓電超聲波發(fā)生器時，可以克服超聲波探頭插入流體中帶來的超聲能量傳播不均勻、探頭腐蝕等不利因素，環(huán)狀結構可使超聲波能量聚焦在管道的中心軸線區(qū)域內。本發(fā)明對每條管線上設置的超聲波 發(fā)生裝置的數目沒有特別的限制，本領域技術人員可根據脫鎳釩裝置的處理量及超聲波發(fā)生裝置的功率，方便地確定其數目。所述的超聲波發(fā)生裝置可采用現有的超聲振動系統(tǒng)，電聲換能器為壓電陶瓷或磁致伸縮方式，可通過法蘭或支架安裝，所選探頭的前段可以是喇叭形或柱形探頭，主要發(fā)射與探頭前端垂直的一維超聲波作用。所述探頭優(yōu)選為可發(fā)射三維立體超聲波的探頭，如糖葫蘆狀探頭，該探頭除了發(fā)射一維超聲波外，還有環(huán)繞工具頭棒體向四周發(fā)射的橫向和縱向超聲波，實現了對腔體內烴油的三維立體超聲波作用，可以擴大超聲波的作用區(qū)域與提高作用效果。所述液體混合器屬現有技術，本實用新型不再贅述。本實用新型在電脫鹽裝置前引入超聲波反應區(qū)，結合脫金屬劑的化學作用，能夠有效地脫除原油、常壓渣油或減壓渣油中的鎳和釩。與現有技術相比具有反應條件溫和、操作簡單、脫金屬率高且成本較低等優(yōu)勢。
圖I是本實用新型裝置的示意流程圖。其中，I-原料罐，2-油泵，3-原料罐，4-油泵，5-注劑泵，6_液體混合器，7_加熱器，8-超聲波反應器，9-卸料閥，10-泄壓閥，11-電脫鹽罐，12-出料閥，13-閥門。
具體實施方式

以下結合附圖，說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型的一種具體實施方式
是如圖I所示，原料罐I中的重質烴油預熱后通過油泵2與油泵4輸出的原料罐3中的輕質烴油匯合，經輸送管路與注劑泵5注入的脫金屬劑共同進入液體混合器6，再通過管道依次進入加熱器7、超聲波反應器8，最后進入電脫鹽罐11，通過出料閥12可以得到脫除鎳釩后的烴油。本實用新型優(yōu)選設計兩套原料罐及油泵，分別儲存和輸送重質烴油與輕質烴油，其目的在于使重質烴油摻稀混合，滿足超聲波反應器8在處理溫度下所需的粘度要求，一般為< 100mm2/S?；旌媳壤筛鶕囼灄l件，調節(jié)油泵2或4的流量來控制。超聲波反應器8用于對烴油進行超聲波處理，是本裝置的核心部件。采用現有的超聲振動系統(tǒng)，電聲換能器為壓電陶瓷或磁致伸縮方式，腔體內通過法蘭或支架至少安裝一個超聲波發(fā)生裝置，所選探頭采用糖葫蘆狀的探頭，該探頭除了發(fā)射一維超聲波外，還有環(huán)繞工具頭棒體向四周發(fā)射的橫向和縱向超聲波，實現了對腔體內烴油的三維立體超聲波作用。超聲波反應器8入口及出口附近設計了溫度監(jiān)控裝置，便于監(jiān)控反應前后烴油的溫度；底部設置有卸料閥9，用于排出反應器中的殘余烴油和雜質；頂部還設計了泄壓閥10，防止反應器因壓力過大而引起的安全隱患。以下進一步描述具體的操作過程。(I)打開原料罐I及原料罐3中的電加熱系統(tǒng)，分別加熱至一定溫度(如原料罐I中為重質烴油，一般加熱至80°C ;原料罐2中為輕質烴油，一般加熱至40°C )。接著，分別開啟油泵2及油泵4將預熱后的烴油按一定流量外輸，同時開啟注劑泵5注入定量脫金屬齊U，所選脫金屬劑可以是本領域常規(guī)的產品，如亞磷酸、羥基亞乙基二膦酸、甲基亞磺酸、甲苯二異氰酸酯。通過在線混合器6的充分混合進入在線加熱器7，調節(jié)加熱器功率，將烴油溫度調節(jié)至反應所需溫度，隨后進入超聲波反應器8。(2)設定超聲波作用頻率、強度及時間，開啟超聲波反應器，通過調節(jié)油泵2/4的流量來控制烴油在超聲波反應器8內的停留時間。試驗過程中需關注超聲波反應前后烴油的變化溫度，以及反應器壓力變化情況，調節(jié)反應溫度及進料流量，避免壓力超高。最后經超聲波處理后的烴油進入電脫鹽罐11，經出料閥12即可得到脫除了鎳釩的烴油。試驗中所用油泵2為齒輪泵，用于重質烴油輸送，油泵4為隔膜泵，用于輕質烴油輸送，注劑泵5為柱塞泵，用于精確控制脫金屬劑的加入量，在線混合器6選擇的是靜態(tài)混合器，超聲波反應器8采用了兩個糖葫蘆狀探頭的超聲波發(fā)生裝置。本發(fā)明的另一種具體實施方式
是將上述實施方式的反應器用2組并聯的管線代替，每條管線上分別設置三個環(huán)繞于管道外壁的圓柱狀壓電超聲波發(fā)生器。試驗結果表明，采用本實用新型的裝置可顯著提高烴油的脫鎳、釩效果。單獨采用化學劑脫鎳釩的情況下，鎳釩總脫除率僅為19. 38% ;單獨采用超聲波脫鎳釩的情況下，總脫除率只有7. 30% ;而采用本實用新型的設有2組并聯的管線式超聲波反應區(qū)的裝置，鎳釩總脫除率可提升至45. 76%，采用本實用新型的設有兩個糖葫蘆狀探頭的反應器式超聲波反應區(qū)時，鎳釩總脫除率可達到68. 46%。
權利要求1.一種烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，包括依次串聯的加注脫金屬劑的注劑泵、液體混合器、加熱器、超聲波反應區(qū)和電脫鹽罐，所述超聲波反應區(qū)設有頻率在20kHz IOOkHz之間并使超聲波反應區(qū)的聲能密度在O. 5ff/mL 15W/mL之間的超聲波發(fā)生裝置。
2.按照權利要求I所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述超聲波發(fā)生裝置的頻率為 20kHz 40kHz。
3.按照權利要求I所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述超聲波反應區(qū)設有使超聲波反應區(qū)的聲能密度在I 10W/mL之間的超聲波發(fā)生裝置。
4.按照權利要求I所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，在注劑泵之前的原料管線上，還設置有輕油入口。
5.按照權利要求4所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，在注劑泵和輕油入口之間，還設有液體混合器。
6.按照權利要求I所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述超聲波反應區(qū)為設置有超聲波發(fā)生裝置的反應器或者為設置有超聲波發(fā)生裝置的管線。
7.按照權利要求6所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述超聲波反應區(qū)為2 10個并聯的反應器。
8.按照權利要求6所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述超聲波反應區(qū)為多條并聯的管線，超聲波發(fā)生裝置為可環(huán)繞于管道外壁的圓柱狀壓電超聲波發(fā)生器。
9.按照權利要求I或6所述烴油脫鎳和釩的裝置，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生裝置的探頭為可發(fā)射三維立體超聲波的探頭。
專利摘要本實用新型涉及一種烴油脫鎳和釩的裝置，包括依次串聯的加注脫金屬劑的注劑泵、液體混合器、加熱器、超聲波反應區(qū)和電脫鹽罐，所述超聲波反應區(qū)設有頻率在20kHz～100kHz之間并使超聲波反應區(qū)的聲能密度在0.5W/mL～15W/mL之間的超聲波發(fā)生裝置。本實用新型的裝置能夠有效地脫除原油、常壓渣油或減壓渣油中的鎳和釩。
文檔編號C10G53/02GK202595051SQ20122008432
公開日2012年12月12日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年2月29日
發(fā)明者沈明歡, 譚麗, 楚喜麗, 李本高, 徐振洪 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院