一种溶剂脱沥青抽提塔和溶剂脱沥青的方法

摘要

本发明公开了一种溶剂脱沥青抽提塔和溶剂脱沥青的方法。该抽提塔中设置的填料构件中包括多个相互平行放置的挡板，可以有效地提高抽提效果。

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶剂脱沥青抽提塔和溶剂脱沥青的方法，具体地，涉及 一种溶剂脱除重油中沥青的抽提塔，以及在该抽提塔上进行重油抽提沥青的 方法。

背景技术

溶剂脱沥青的原料多为渣油，粘度大，多采用有外界输入能量的抽提塔。 国内大多数炼油厂的丙烷脱沥青萃取塔都采用水力驱动转盘塔。由于水力驱 动涡轮的高速液流产生的涡流所造成的过度搅拌，会使分散相的液滴过小， 产生严重返混，不利于传质与分离。大多数炼油厂的脱沥青装置反映，转盘 转动与否对脱沥青油收率影响不明显，因此，许多厂不再启动转盘塔的转盘， 致使转盘塔实际上变成了挡板塔，其传质效率很低；某些厂曾经试图采用散 堆填料对丙烷脱沥青萃取塔进行改造，但因其抗堵塞、抗结焦能力很差，改 造效果很不理想，并随操作时间的增长被迫对装置停工清洗。针对这些情况， 有必要开发新的高效抽提塔来取代传统的转盘塔、筛板塔或填料塔。

CN2090288U公开了一种蜂窝型格栅规整填料萃取塔。塔内主要结构为 多孔排管式液体分配器、蜂窝型格栅规整填料和具有传质作用的波纹板式填 料支承。具有处理量大、传质性能良好，操作方便可靠，维修简单的特点。

CN102631794A公开了一种筛板萃取塔；在塔板出口处安装导流挡板， 导流挡板与降液管平行安装。降液管安装倾角由连续相入口宽度和塔板间距 所确定，即塔连续相入口宽、塔板间距和降液管壁长构成一个直角三角形。 在于降液管和导流挡板开槽。降液管上部若干开槽处安装横向小挡板，所安 装横向小挡板的数目为降液管开槽数目的三分之一至二分之一，横向小挡板 宽度为降液管壁厚的2-3倍。萃取塔内连续相液体能够均匀的流经整个塔内， 塔板间回流区基本消失，流场分布均匀。

CN102698465A公开了一种带有再分布器和/或垂直挡板的填料萃取塔。 该萃取塔包括一个或多个再分布器和/或一层或多层垂直挡板，再分布器置于 两个填料层之间、填料层与轻相分布器之间或填料层与重相分布器之间；垂 直挡板置于填料层中，每层垂直挡板有一个或多个，多个垂直挡板之间互相 平行或互相十字交叉。本发明改变塔内部的内件结构，再分布器消除了连续 相的轴向返混，垂直挡板消除了连续相的横向流动，使连续相在萃取塔内的 流动状态接近柱塞流，提高了萃取的分离效率，也提升了萃取塔的生产能力， 结构上简单实用，易于实现。

CN101623617A公开了一种格栅填料及填料结构，格栅填料包括若干平 行设置的格栅，栅板上设有两个以上的穿孔，每两块栅板之间设有定距管， 另有与穿孔数对应的拉杆交替穿过栅板和定距管，拉杆两端设有紧固件使栅 板与定距管连成一个整体。应用于填料塔的填料结构由若干层上下设置的上 述格栅填料组成，填料的格栅垂直于填料塔截面，上下相临两层的格栅填料 呈45°交错设置。此结构可以很好的用于气体净化方面，但对于高粘度的重 油脱沥青体系来说，易于造成格栅上的沉积堵塞。

对于抽提塔，特别是没有外界输入能量的抽提塔，抽提塔的构件在萃取 过程中起着重要的作用，其作用主要有两个方面，一是抑制连续相的轴向返 混，二是提供表面积来促进分散相的粉碎、聚合和再分散以强化传质。由于 溶剂脱沥青的原料—重油密度和粘度较大，更需要抽提塔的构件能够满足连 续相的平稳流动和分散相的分散与聚合，避免抽提塔内的轴向返混影响抽提 塔的分离效率。上述现有技术还不能有效地进行溶剂脱沥青的抽提，因此， 需要一种更有效的溶剂脱沥青的抽提塔和方法。

发明内容

本发明的目的是为了更有效地抽提出重油中的沥青，提供一种溶剂脱沥 青抽提塔和溶剂脱沥青的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种溶剂脱沥青抽提塔，如图1所示， 该抽提塔包括：轻组分出料口1、塔体2和重组分出料口15；轻组分出料口 1设置在塔体2的顶部，重组分出料口15设置在塔体2的底部；其中，塔体 2的内部空间自上到下依次设有填料抽提分离区3、溶剂分配区13和重组分 收集区16；填料抽提分离区3的内部空间包括沉降分离区和溶剂逆流抽提 区，所述沉降分离区设置在所述溶剂逆流抽提区的上方，在所述沉降分离区 和所述溶剂逆流抽提区之间还设有重油进料管18和重油流体分配器7；所述 沉降分离区内设有换热器5和至少一组填料构件，所述溶剂逆流抽提区内设 有多组堆叠的所述填料构件和固定所述填料构件的支撑梁11。

本发明还提供了一种溶剂脱沥青的方法，该方法在本发明提供的溶剂脱 沥青抽提塔中进行，包括：将溶剂和重油的混合液加入所述溶剂脱沥青抽提 塔的填料抽提分离区，以抽提出所述重油中的沥青组分。

通过上述技术方案，脱沥青原料——重油和溶剂混合物可以在抽提塔中 设置的填料构件内，在设置的多个倾斜平行挡板的作用下可实现溶剂和重油 逆流、错流流动接触，提高了抽提效率。填料构件上方设有换热器调节抽提 塔顶部流体温度，进一步提高抽提效率。填料挡板具有一定的倾斜角，使得 填料具有自冲洗的功能，有效地避免重油在填料内的堵塞沉积。克服现有技 术中，抽提塔内液体流动不均匀，塔板间存在面积很大的回流区，塔内空间 有效利用率低，两相传质效率低等缺点，以及散堆填料压降大、效率低的缺 点。采用本发明提供的抽提塔和方法，可以改善流体的流动，提高传质效率， 从而提高抽提塔的抽提效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在 附图中：

图1为本发明采用的抽提塔结构型式；

图2为填料构件的俯视图；

图3为填料构件的局部剖视图；

图4为换热器中换热挡板的立体示意图。

附图标记说明

1、轻组分出料口2、塔体3、填料抽提分离区

4、垂直换热管5、换热器6、第一填料构件

7、重油流体分配器8、第二填料构件9、第三填料构件

10、第四填料构件11、支撑梁12、分配器

13、溶剂分配区14、塔底外壳15、重组分出料口

16、重组分收集区17、溶剂进料管18、重油进料管

19、换热介质收集管20、换热介质入口21、换热介质出口

22、换热介质分配管23、挡板24、环形侧壁

25、支撑板筋26、挡板间缝隙27、换热挡板

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，参照附图中的方向，溶剂脱沥 青抽提塔为竖立，使用的方位词如“上、上方或顶部”是指沿溶剂脱沥青抽 提塔的中心轴线指向轻组分出料口的方向；“下、下方或底部”是指沿溶剂 脱沥青抽提塔的中心轴线指向重组分出料口的方向。

本发明提供一种溶剂脱沥青抽提塔，如图1所示，该抽提塔包括：轻组 分出料口1、塔体2和重组分出料口15；轻组分出料口1设置在塔体2的顶 部，重组分出料口15设置在塔体2的底部；其中，塔体2的内部空间自上 到下依次设有填料抽提分离区3、溶剂分配区13和重组分收集区16；填料 抽提分离区3的内部空间包括沉降分离区和溶剂逆流抽提区，所述沉降分离 区设置在所述溶剂逆流抽提区的上方，在所述沉降分离区和所述溶剂逆流抽 提区之间还设有重油进料管18和重油流体分配器7；所述沉降分离区内设有 换热器5和至少一组填料构件，所述溶剂逆流抽提区内设有多组堆叠的所述 填料构件和固定所述填料构件的支撑梁11。

本发明提供的溶剂脱沥青抽提塔中，轻组分出料口1用于将抽提出的脱 沥青油排出该抽提塔。重组分出料口15用于将抽提后得到的脱油沥青排出 该抽提塔。填料抽提分离区3用于进行溶剂脱沥青抽提，其中设置的填料构 件可以有效地将原料抽提分离为脱沥青油和脱油沥青。

根据本发明，如图2所示，显示了所述填料构件的俯视效果。优选情况 下，所述填料构件包括多个相互平行放置的挡板23、环形侧壁24和多个平 行放置的支撑板筋25；挡板23和支撑板筋25布置在环形侧壁24围成的圆 柱体内，支撑板筋25与挡板23垂直连接，用于支撑挡板23并将挡板23固 定到环形侧壁24上。支撑板筋25和环形侧壁24共同起到支撑和固定挡板 23的作用，并可以防止如采用挡板23与环形侧壁24连接，会形成流体流动 死区的缺陷。最终所述填料构件固定在支撑梁11上。支撑梁11只要能够将 所述填料构件固定在抽提塔内即可，可以为框架式结构，与抽提塔焊接连接。

根据本发明，所述填料构件中的多个挡板23按照一定的规律进行排列。 挡板与挡板之间留有一定的空间，形成薄层区域，用于原料进入进行抽提分 离。如图3所示，显示了所述填料构件的局部正视的剖视图。多个挡板23 相互平行排列成多排。不同排的挡板错位排列，即一排的挡板间的空隙对着 相邻一排的挡板的中间位置。优选情况下，挡板23与水平面的锐角夹角β 为30-70°；挡板23为长方形或弧形，挡板23的长宽比为4-15:1，挡板的 宽度可以为10-400mm；相邻平行的挡板23间的垂直间距为20-300mm，相 邻排列的挡板23间的间距与挡板23的宽度的比为0.1-0.5：1。优选地，挡 板23的长宽比为4-10:1，β为40-60°，挡板23的宽度为10-200mm，相邻 平行的挡板23间的垂直间距为20-200mm。挡板23以倾斜方式设置可以当 原料进入所述薄层区域后，在重力的作用下，重组分下沉到薄层区域下面的 挡板并沿着挡板向下流动，而同时轻组分因浮力作用上升沿着薄层区域上面 的挡板并沿着挡板向上流动。所述填料构件中的多个薄层区域相当于构成多 个抽提分离子区，使原料可以在多个挡板间流动时进行多次的抽提分离，提 高抽提效率。

本发明中，在填料抽提分离区3中设置多个所述填料构件。上下相邻放 置的所述填料构件中，挡板23的倾斜方向不同，例如图1中，一个填料构 件中的挡板从溶剂脱沥青抽提塔的右侧斜向下左侧，则此填料构件的上方和 下方的另外填料构件中的挡板就是从溶剂脱沥青抽提塔的左侧斜向下右侧。

根据本发明的一个优选实施方式，所述沉降分离区内设有第一填料构件 6；所述溶剂逆流抽提区的内部空间自上而下设有第二填料构件8、第三填料 构件9和第四填料构件10。如图1所示，优选地，第一填料构件6中的挡板 的倾斜方向从溶剂脱沥青抽提塔的右侧斜向下左侧，第二填料构件8中的挡 板的倾斜方向从溶剂脱沥青抽提塔的右侧斜向下左侧，第三填料构件9中的 挡板的倾斜方向从溶剂脱沥青抽提塔的左侧斜向下右侧，第四填料构件10 中的挡板的倾斜方向从溶剂脱沥青抽提塔的右侧斜向下左侧。

本发明中的重油进料管18和重油流体分配器7用于向该溶剂脱沥青抽 提塔提供重油和溶剂的混合液。重油流体分配器7没有特别的限定，能够有 效分配流体均匀进入抽提塔内即可。

根据本发明，在所述沉降分离区设置换热器5可以调节抽提塔顶部的流 体温度，提高抽提效果。优选情况下，换热器5包括换热介质收集管19、换 热介质分配管22，以及连通换热介质收集管19和换热介质分配管22并带有 换热挡板27的垂直换热管4。

如图4所示，显示了垂直换热管4上带换热挡板27。垂直换热管4位于 换热挡板27的中心位置，可以通过焊接连接。相邻的垂直换热管上的挡板 相互之间错开排列。

根据本发明，优选情况下，换热挡板27在垂直换热管4上有多个且相 互平行，相邻平行的换热挡板27间的间距为20-300mm，换热挡板27与水 平面的锐角夹角α为30-70°。

本发明中，换热介质收集管19设置在垂直换热管4的上方，换热介质 分配管22设置在垂直换热管4的下方。

根据本发明，优选情况下，溶剂分配区13设置在支撑梁11的下方，溶 剂分配区13内设有分配器12和溶剂进料管17；重组分收集区16设置在分 配器12的下方，与重组分出料口15连通。分配器12与溶剂进料管17连通， 用于提供均匀分配的溶剂到抽提塔内，可以为本领域常规使用的流体分配器 和进料管。

本发明还提供了一种溶剂脱沥青的方法，该方法在本发明提供的溶剂脱 沥青抽提塔中进行，包括：将溶剂和重油的混合液加入所述溶剂脱沥青抽提 塔的填料抽提分离区，以抽提出所述重油中的沥青组分。

根据本发明，优选情况下，所述溶剂脱沥青抽提塔的顶部的温度为 60-190℃，所述溶剂脱沥青抽提塔的底部的温度为70-210℃；以表压计，所 述溶剂脱沥青抽提塔的内部的压力为2-10MPa。

根据本发明，优选情况下，所述溶剂为C3-C7烷烃；所述重油为渣油、 减压渣油、稠油和劣质重油中的至少一种；所述溶剂与重油的体积比为3-12： 1。优选地，所述溶剂为丙烷。

本发明中，分A和B两路向抽提塔提供原料。A路为重油进料管18和 重油流体分配器7，提供溶剂和重油；B路为溶剂进料管17和分配器12， 提供溶剂。优选情况下，A路提供的溶剂和B路提供的溶剂的体积比为 1:3-10；在A路中，溶剂和重油的体积比为0.1-2:1。

下面参照图1描述本发明提供的方法在本发明提供的抽提塔中的工作过 程。

通过重油进料管18和重油流体分配器7向抽提塔提供混合均匀的重油 和溶剂的混合液。在重力的作用下，混合液进入填料抽提分离区3中的溶剂 逆流抽提区内的填料构件8、9、10，并充满其中挡板23构成的各个薄层区 域。同时从溶剂进料管17和分配器12向抽提塔中进料溶剂，溶剂上升也进 入填料抽提分离区3中的溶剂逆流抽提区内的填料构件8、9、10，并在由挡 板23构成的各个薄层区域内与上述混合液逆流接触。在构件的薄层区域内， 混合液中重组分下沉到薄层区域下面的挡板并沿着挡板向下流动；轻组分因 浮力作用上升沿着薄层区域的上面挡板并沿着挡板斜向上流动。在挡板的下 沿，重组分进入下一个薄层，与轻组分错流接触。溶剂与重油在填料构件的 薄层区域中不断逆流、错流接触，使得重油中轻组分不断溶解在溶剂中，实 现重油脱除沥青，重组分最后进入重组分收集区16，通过重组分出料口15 流出抽提塔。溶解了轻组分的溶剂夹带部分重组分向上流动，进入填料构件 6所处的沉降分离区。在填料构件6中的挡板23构成的薄层区域内，轻组分 和重组分进一步发生流体逆流、错流抽提，轻组分进入换热器5所在的区域， 在换热器5的换热调节流体温度的作用下，改善轻组分在换热挡板27构成 的薄层区域内的溶剂抽提过程，进一步提高脱沥青油的品质。最后轻组分通 过抽提塔轻组分出料口1流出抽提塔。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

实施例和对比例中抽提效率通过下式计算得到：

抽提效率＝(脱沥青油收料速率÷重油进料速率)×100％

实施例和对比例所用重油性质见表1。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的溶剂脱沥青的方法。

如图1所示，塔直径为200mm，塔高度为2m。如图2和3所示，填料 构件中的挡板23为长方形，宽度为30mm，长度为120mm，挡板23与水平 面的夹角β为30°。相邻平行的挡板间的垂直间距为20mm，相邻排列的挡 板间的间距为15mm。填料抽提分离区设有5组填料构件。

如图4所示，换热器中，相邻平行的换热挡板27间的间距为30mm， 换热挡板27与水平面的锐角夹角为55°。

2kg/h重油和0.5倍重油体积的丙烷从重油进料管18和重油流体分配器 7进入抽提塔，同时从分配器12和溶剂进料管17加入5倍重油体积的丙烷。 控制抽提塔的顶部温度为80℃，底部的温度为70℃，抽提塔内部的压力为 2.9MPa，换热器5的换热温度为80℃。抽出液自塔顶的轻组分出料口1流 出进入后续的分离系统得到脱沥青油，脱沥青油收料速率为1kg/h；抽余液 自塔底的重组分出料口15流出进入后续分离系统得到沥青。将抽提塔连续 操作300小时，构件内挡板没有发现重油积累。

产物收率及性质见表2。

实施例2

本实施例用于说明本发明提供的溶剂脱沥青的方法。

如图1所示，塔直径为200mm，塔高度为2m。如图2和3所示，填料 构件中的挡板23为弧形，宽度为20mm，长度为200mm，挡板23与水平面 的夹角β为70°。相邻平行的挡板间的垂直间距为10mm，相邻排列的挡板 间的间距为5mm。填料抽提分离区设有3组填料构件。

如图4所示，换热器中，相邻平行的换热挡板27间的间距为20mm， 换热挡板27与水平面的锐角夹角α为30°。

2kg/h重油和0.5倍重油体积的丙烷从重油进料管18和重油流体分配器 7进入抽提塔，同时从分配器12和溶剂进料管17加入5倍重油体积的丙烷。 控制抽提塔的顶部温度为80℃，底部的温度为70℃，抽提塔内部的压力为 2.9MPa，换热器5的换热温度为80℃。抽出液自塔顶的轻组分出料口1流 出进入后续的分离系统得到脱沥青油，脱沥青油收料速率为1.04kg/h；抽余 液自塔底的重组分出料口15流出进入后续分离系统得到沥青。将抽提塔连 续操作300小时，构件内挡板没有发现重油积累。

产物收率及性质见表2。

实施例3

本实施例用于说明本发明提供的溶剂脱沥青的方法。

如图1所示，塔直径为200mm，塔高度为2m。如图2和3所示，填料 构件中的挡板23为长方形，宽度为30mm，长度为100mm，挡板23与水平 面的夹角β为45°。相邻平行的挡板间的垂直间距为20mm，相邻排列的挡 板间的间距为10mm。填料抽提分离区设有4组填料构件。

如图4所示，换热器中，相邻平行的换热挡板27间的间距为20mm， 换热挡板27与水平面的锐角夹角α为70°。

2kg/h重油和0.5倍重油体积的丙烷从重油进料管18和重油流体分配器 7进入抽提塔，同时从分配器12和溶剂进料管17加入6倍重油体积的丙烷。 控制抽提塔的顶部温度为80℃，底部的温度为70℃，抽提塔内部的压力为 2.9MPa，换热器5的换热温度为80℃。抽出液自塔顶的轻组分出料口1流 出进入后续的分离系统得到脱沥青油，脱沥青油收料速率为1.064kg/h；抽余 液自塔底的重组分出料口15流出进入后续分离系统得到沥青。将抽提塔连 续操作300小时，构件内挡板没有发现重油积累。

产物收率及性质见表2。

对比例1

按照实施例3的方法及抽提塔，不同的是，抽提塔填料抽提分离区采用 规格为25×12.5×0.5mm的阶梯环填料，所用换热器为常规换热器。将抽提 塔连续操作300小时，有些填料上发现重油积累。

脱沥青油收料速率为0.828kg/h，产物收率及性质见表2。

表1

渣油性质 数值 密度(20℃)，g/cm³0.9641 粘度(100℃)，mm²/s 159.48 残炭，重量％ 20.4 重金属，μg/g 80

表2

采用本发明提供的溶剂脱沥青抽提塔和溶剂脱沥青的方法可以更有效 地提高抽提效果。和已有的填料塔结构相比，本发明的抽提塔和抽提方法的 抽提效果可以提高至少20％。