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从石油污泥和乳状液移除(结合的和非结合的)以便回收其中存在的原始类的方法

阅读:554发布:2021-05-18

专利汇可以提供从石油污泥和乳状液移除(结合的和非结合的)以便回收其中存在的原始类的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了粘性 烃 污泥 的预处理方法和随后的移除结合 水 从而选择 溶剂 完全回流直到达到溶剂沸点的方法。本发明进一步公开了非粘性烃污泥的预处理方法和随后的移除 结合水 从而选择在溶剂的沸点明显低于99℃时溶剂完全回流直到99℃最高 温度 的方法。本发明进一步公开了处理非粘性污泥从而选择溶剂完全回流直到溶剂沸点或在溶剂沸点明显低于非粘性污泥中存在的烃类的沸点时直到溶剂沸点的方法。,下面是从石油污泥和乳状液移除(结合的和非结合的)以便回收其中存在的原始类的方法专利的具体信息内容。

1.处理污泥混合物、乳状液和含类——优选其中存在确定量水——的方法,所述方法包括步骤:
a)预处理所述污泥混合物以移除非结合水、盐、固体、水溶性乳化剂、游离流动的烃类和粘性纯烃类,从而获得预定量的剩余污泥;
b)利用分离设备通过粘度分离所述剩余污泥,然后单独回收多种回收部分,以从中移除全部或部分结合水和/或非结合水;
c)处理包含结合水和低沸烃类的多种不同烃部分,从而任选地添加游离水,然后加热上至水沸点,从而在所述方法中应用蒸汽汽提
d)单独处理多种烃部分,以移除步骤b)回收的结合水和非结合水两者,从而通过在所述方法中添加预定量的水不混溶性溶剂来选择性地压低沸点;
e)通过施热使步骤d)中的反应混合物沸腾,以达到所述混合物的预定温度,任选地基于最终升高的温度或通过收集的水量或两者控制所述方法;
f)回收添加的具体量的所述溶剂和水,从而在所述方法期间部分地或连续地回流预定量的回收的溶剂,直到达到步骤e)中的所述预定温度;
g)添加预定量的游离水至步骤f)中的所述烃类,然后通过施热沸腾出去所述溶剂,从而移除过量的剩余游离水——任选地通过热条件下的重沉降或离心或通过沸腾,从而从所述烃类快速分离残留水;
h)回收具体量的可售形式的具有尽可能最高商业价值的原始烃类,然后回收环境安全和可用条件下的结合水、非结合水和游离水,所述回收环境安全和有用条件下的结合水、非结合水和游离水在所述水为这种用途被处理后进行;和
i)在移除回收的溶剂中夹带的可溶性水然后纯化至少一部分所述溶剂以从中移除溶解的烃类部分后,在所述方法中再利用所述回收的溶剂以进一步移除引入的污泥混合物的结合水。
2.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述预处理方法使所述污泥混合物在从其粘性部分移除全部固体后形成可售产品乳状液。
3.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法促进所述污泥混合物中存在的盐和部分水溶性乳化剂的移除。
4.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中预处理之后获得粘性/非粘性部分然后添加所述溶剂和回流直到所述溶剂的沸点,形成可售形式的烃类。
5.根据权利要求4所述的处理污泥混合物的方法,其中所述烃类连同弱乳状液一起形成,所述弱乳状液在非粘性污泥情况下被进一步处理。
6.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中添加溶剂至预处理后获得的粘性部分,然后加热混合物到所述溶剂的沸点以下,形成其中存在低水含量的较强乳状液。
7.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中添加溶剂至包含乳化剂的所述污泥混合物的非粘性部分,然后将其加热到所述溶剂的沸点以下,形成可售烃类和强乳状液产品。
8.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中在所述非粘性污泥中添加溶剂,然后使之与溶剂一起沸腾到略低于所述溶剂的沸点,形成弱乳状液,所述弱乳状液在所述预处理步骤期间被破乳,以在较低温度下产生无任何热破坏的纯烃类。
9.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法通过添加热溶剂和离心,回收烃乳状液中的稳固保持的无固体、无盐、但不一定无乳化剂的水作为水含量在约
50Wt.%至80Wt.%范围内不等的增值可售产品。
10.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中通过分离设备如冷离心机、热离心机、振动式流动台、有或无通的沉降罐及类似设备促进在所述预处理步骤期间的污泥分离。
11.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述预处理方法从所述方法移除盐,从而将无盐烃类带入所述方法的下游,从而防止用于所述方法的下游的设备腐蚀结垢
12.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述预处理方法从所述方法移除盐和固体,从而有助于移除所述污泥混合物中存在的乳化剂。
13.根据权利要求12所述的处理污泥混合物的方法,其中预处理期间的所述固体移除增强回收的烃类的商业价值和防止传热表面结垢。
14.根据权利要求12所述的处理污泥混合物的方法,其中预处理期间和沸腾前的所述固体移除减少因油性污泥导致的烃类损失和降低固体脱油的成本。
15.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述预处理方法移除大部分非结合水,从而仅使包含结合水的所述污泥的粘性部分经历所述方法的下游。
16.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂在热条件下被添加至烃的粘性部分,以降低粘度和增加烃和水或固体之间的密度差异,促进在维持所述污泥高温时通过重力沉降或离心的固体和游离水移除。
17.根据权利要求16所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂通过异质低沸共沸物压低水的沸点,降低粘度和增强密度差异,从而促进水蒸气和液滴容易运输通过粘度降低的液体池。
18.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流促进对于给定水含量的给定污泥重量添加较少初始量溶剂,从而减少所述方法所需的总溶剂的量和成本。
19.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述预处理方法减少所述污泥混合物的量,有效减少处理所述污泥混合物所需的溶剂和进一步减少从回收的烃类移除所述溶剂所需的游离水量,从而减少移除结合水、溶剂和游离水所需的热,以增加所述方法的生产力。
20.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流通过降低沸腾步骤期间的粘度提高动力学,从而提高所述方法的生产力。
21.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流在所述方法中维持恒定粘度,适于添加过量溶剂以获得较低平均粘度,而不消耗所述溶剂水平。
22.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流使得溶剂残留重量与水残留重量的比维持在指定点以上,而与加热速率无关。
23.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流避免蒸气爆炸式排出,从而降低所述方法的风险因子。
24.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流确保驱除全部结合水所需的温度在溶剂沸点以下。
25.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂是水共沸物,选自苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、或其混合物及类似物。
26.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中溶剂的预定量的比例是进料流中存在的水/烃类的重量的1.6至8.0倍。
27.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法中的预定温度在70℃至140℃范围内。
28.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所有所述溶剂的残留水含量都小于其中原来存在的水的10Wt.%。
29.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中基于所述污泥中存在的烃类的属性和所述污泥混合物的最高容许温度选择溶剂的预定量,从而防止热裂解。
30.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂添加的比例是水重量的3-4倍或烃类重量的1-2倍,使得添加的所述溶剂大于或等于其两个比例。
31.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中溶剂回收步骤期间添加的游离水是所述烃类中存在的残留溶剂的重量的1-2.5倍。
32.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法在大约所述溶剂的沸点左右从所述污泥混合物移除全部结合水,而与所述污泥混合物的内含水的属性和量无关。
33.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法通过增加传热面积或通过增加加热介质和系统之间的温度差异来提高加热容器或反应器的生产力。
34.根据权利要求33所述的处理污泥混合物的方法,其中所述加热容器或反应器任选地包括额外的传热板,以具有增加的传热面积。
35.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述溶剂的回流优选用低沸溶剂,从而在显著低于水沸点的温度下完成所述方法。
36.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述低沸溶剂的回流以热电联产或在多效蒸发器中进行,因为其需要较少能量
37.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中来自冷凝物蒸气的热用于通过蒸发器、或多效蒸发器或机械式蒸气再压缩机进一步沸腾,使得热从所述最终冷凝器消散到庞大水体中。
38.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法在与气轮机系发电设备或任何其它工业操作的热电联产期间利用烟气中可利用的废热。
39.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法处理高粘度烃类,从而通过下列方法的一种或多种使水沸腾出去以移除最后的游离水:如具有级联托盘的薄膜蒸发器、烃类热喷射到温度在水沸点以上的蒸发室中、经过惰性烟气/空气的细小气泡或有或无挡板的热旋流器或搅动器。
40.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法避免在利用高沸溶剂时的较高温度,从而在最大部分的水被移除时的较低温度下终止所述方法,然后添加游离水以移除溶剂,和然后通过重力分离从游离水分离烃类。
41.根据权利要求40所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法在所述污泥混合物中存在低粘度烃类时优选。
42.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法从热脱水烃类回收热,而不导致粘度过度升高,使得脱水烃类在其闪点以下的温度下排出。
43.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法利用具有较小容积的冷凝器,从而确保大部分所述溶剂在所述方法期间处在所述反应器中。
44.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法通过生物降解移除回收水中存在的痕量烃类。
45.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法通过添加通过溶剂和水的共沸比确定的过量游离水从所述污泥混合物移除溶剂,确保添加的水充分,足以从烃类回收全部溶剂。
46.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中共沸物的沸点随所述方法中的液滴尺寸减少而增加,但更小液滴更分散,使得水可在较低温度被移除。
47.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中包含乳化剂的所述污泥混合物在溶剂移除阶段期间与游离水再乳化。
48.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法促进蒸汽汽提,以从烃类提出溶剂,从而防止烃类与游离水再乳化。
49.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法利用热式或机械式消泡器,以减轻所述方法的回流或溶剂回收步骤期间的起泡。
50.根据权利要求49所述的处理污泥混合物的方法,其中所述热式消泡器在所述污泥混合物中存在乳化剂时优选。
51.根据权利要求49所述的处理污泥混合物的方法,其中所述热式消泡器在所述溶剂部分回流的情况下后接温度调节器,从而缓解轻质烃类污染溶剂冷凝物的问题。
52.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中部分溶剂从所述冷凝器被移除,而不回流。
53.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中溶剂的部分移除持续到溶剂与烃的比不下降到所述方法的预定溶剂-烃比以下。
54.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中溶剂的回流在所述污泥温度达到上至90℃时终止,然后所述污泥在无溶剂回流的情况下沸腾,直到污泥温度达到上至100℃。
55.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中在将近所述方法的溶剂回收步骤末期,从烃类回收的溶剂被轻质烃类污染。
56.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中通过选自蒸汽汽提或分馏或两者的方法纯化从所述污泥混合物回收的溶剂。
57.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法通过在所述方法期间溶剂添加前沸腾来回收轻质烃类,从而减少从所述污泥回收的溶剂的污染,使得所述沸腾伴有或不伴有游离水添加。
58.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法促进残留水含量相对较高的至少部分烃类或部分中粘度烃类沸腾,优选在真空下,从而在所述沸腾期间具有基本上很小的液体层厚度。
59.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中在所述反应器或加热容器中回流的所述溶剂进入容器的最下方部分,优选加热元件在其底部,从而确保溶剂遍及污泥混合物主体存在,从而以增强的动力学有效移除水。
60.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法利用各种机制如共沸、蒸汽汽提和溶剂汽提的适当组合,从而从所述污泥混合物有效移除水。
61.根据权利要求60所述的处理污泥混合物的方法,其中所述共沸因溶剂被烃类污染而改变,从而大范围改变其沸点,并且污泥中存在的细小水滴使其沸点略微增加。
62.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中所述方法促进非粘性或低粘性烃污泥在有或无游离水的情况下沸腾,从而移除其中存在的低沸烃类。
63.根据权利要求62所述的处理污泥混合物的方法,其中所述低沸烃类在显著低于其原来沸点的温度下沸腾出去并且因氢比较高而具有较高热量值,从而具有高商业价值。
64.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中在所述方法的溶剂回收步骤期间存在的溶剂量较少的情况下,水与回收溶剂的比因溶剂沸点快速升高而增加。
65.根据权利要求64所述的处理污泥混合物的方法,其中观察到具有高沸烃类的粘性污泥的所述溶剂的沸点快速升高,从而通过低沸烃类的存在在一定程度上抑制所述沸点升高,从而有助于其有效且快速的移除。
66.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中强污泥保持共沸比和共沸温度到较大部分水移除,而无因所述方法中存在的溶剂导致的粘度降低和密度差异增加而造成的水分离。
67.根据权利要求1所述的处理污泥混合物的方法,其中如果是多效蒸发器,不同沸点的溶剂用于不同蒸发室,以节约所述方法的总体能量成本。
68.根据权利要求67所述的处理污泥混合物的方法,其中二甲苯、甲苯和苯分别被添加至所述多效蒸发器的所述蒸发室,使得从包含二甲苯的所述室排出的蒸气供热至包含甲苯的所述室,并且从包含甲苯的所述室排出的蒸气供热至包含苯的所述室。

说明书全文

从石油污泥和乳状液移除(结合的和非结合的)以便回收其

中存在的原始类的方法

技术领域:

[0001] 本发明涉及石油/粗污泥和乳状液的处理方法。更具体地,本发明涉及从由烃类、水、盐和固体组成的石油/粗污泥移除结合水和非结合水以提高其整体商业价值的方法。
[0002] 发明背景:
[0003] 在精炼厂中,原油(crude oil)的生产、运输、储存和精制通常生成污泥。污泥总体上是油、水和固体紧紧抱团的(tightly held)粘性乳状液,其中固体含量可有很大不同。每当混合和搅动油和水,便形成污泥。在精炼厂中,污泥也在脱盐装置中形成,在此原油(crude)用淡水洗涤以移除随海水掺入的。污泥还在加氢裂化装置、原油储存罐、废油、API分离装置及类似物中产生。通常,每吨原油产生1.6Kg污泥。据1992US-EPA报道,石油精炼厂不可避免地生成约30,000吨油污泥废物流/年/精炼厂。这种污泥中超过80%属于EPA危险废物编号F037和F038。在印度,一年产生超过26.2万吨污泥。
[0004] 污泥还在原油中的水通过传送被剧烈搅动/剪切时形成。重于轻质油的污泥容易沉降在船负载的底部,但在原油在精炼厂被泵送出去时从船清除。除此之外,罐污泥——随着时间聚积在船底部的固体层——5年左右被清除一次。一般,60-M罐吐出1,000MT的物质。其中约85至90%是重质烃类,如石蜡沥青微晶蜡等。这种物质通常利用高压水喷射来移除。污泥还在精炼后操作中生成。当重质液体燃料如LSHS或炉油用于通过低速DG组发电时,0.5wt%至1wt%的污泥形成。这些DG组可以是陆基或海基的。污泥还在废油再加工工厂中产生。污泥的形成是全世界的大问题。
[0005] 因此,显然石油污泥在全世界范围内都是巨大问题。US每年产生30,000吨含油污泥,而中国每年产生约300万吨污泥。即使算上石油业的全部发展,我们仍每500吨加工原油产生1吨含油污泥废料。已有几项发明产生来解决这个问题,但仍有115.89亿吨污泥存放在泻湖(lagoons)中,其中包含57.9亿吨原油。
[0006] 近来,污泥池塘和泻湖的清理已作为利润丰厚的商业业务显露。精炼厂渴望从污泥回收油。精炼厂渴望在油回收不可能时从污泥提取能量。甚至当这也不可能时,精炼厂试图以最低成本将其转化成无害的物质。此外,本领域可见各种尝试,采用各种利用诸如离心、蒸馏、加热和使用破乳剂(de-emulsifier)的各种技术的石油污泥脱水技术处理污泥。然而,以上技术均未被发现具有令人满意的移除结合水的效。本文涉及的术语“结合水”被定义为在经历10min的21,893RCF离心后无法从烃类分离的水。本领域几乎没有利用共沸溶剂从污泥回收结合水的尝试。
[0007] 例如,德国专利号19,936,474公开了一种利用共沸溶剂从污泥分离油的简化方法。该公开方法涉及添加溶剂,直到混合物成为可搅拌浆液。过量溶剂的添加可以造成溶剂的使用超过需要。在某些情况下,少于需要量的溶剂的添加可以导致较多溶剂再循环和较高能量消耗。还观察到引述专利文件公开的搅拌粘性混合物消耗很多能量。引述专利文件公开在污泥水分离后移除固体。因此,共沸蒸馏阶段中固体的存在可不利地影响煮沸设备的传热性质和增加能量消耗。其还可以因油性固体而导致烃类损失或增加固体脱油成本。引述专利文件中的方法导致水从污泥不完全分离,因为水-溶剂共沸物的工作温度不超过水-溶剂共沸物的共沸沸点。此外,在引述的方法中,为从污泥移除水而添加的溶剂是不回收的,因为这会增加所述方法所用溶剂的成本以及降低回收烃类的商业价值。另外,引述的方法包括叶轮助力搅动,这会增加所述方法期间形成的泡沫量——气泡因液体低表面张力而掺入泡沫。因此,引述的方法不能对处理高起泡污泥有所应对,因此无法普遍用于所有污泥。
[0008] 进一步,美国专利号8,323,456公开了共沸溶剂对于从生物油移除结合水的应用,然而,生物油中的结合水因化学键而非因粘性而保留。公知生物油具有非常低的粘性,从而限制了其在共沸蒸馏柱中的应用。引述专利文件说明的方法必需采用真空和130℃高温。然而,通过引述的方法不可能实现完全的水分离,并且也不可能实现全部烃馏分的回收。进一步,引述的方法不适于粘性烃污泥。
[0009] 美国专利号4,741,840公开了利用水不混溶性共沸溶剂从固体移除液体烃类的方法。在引述的方法中,为促进固体和液体烃类的机械分离,添加溶剂以降低污泥粘性。可见,通过共沸蒸馏移除水(如果在污泥中存在)。然而,溶剂添加量和无回流致使引述的方法对于移除水而言是无效的。在引述的方法中,游离水添加量为溶剂量的约2-5倍。然而,这么大量的水过量添加可以进一步导致能量消耗增加。
[0010] 俄罗斯专利号SU 566867公开了通过与污泥重量成比例添加溶剂然后在惰性气体存在的情况下共沸蒸馏以从乳状液分离水的含水乳状液脱水方法。在引述的方法中,固体和过量溶剂在后期阶段通过过滤和在减压或无减压下加热至溶剂沸点而分离。然而,所述方法没有在对其加热移除水前从污泥移除固体。这可导致传热表面积垢和结垢。此外,如果所述方法处理的污泥包含乳化剂,则其可以因低表面张力致使气泡截留在污泥中而导致泡沫形成。另外,所述方法不能回收全部溶剂——如果被加热至溶剂沸点。此外,回收的溶剂可能获得时被污泥中存在低沸烃类污染,因为所述方法没有公开或暗示任何关于低沸烃类回收的尝试。
[0011] 本领域还可见少数工作,其中公开了共沸蒸馏用于从污泥分离水或烃类。然而,这些方法基本上不能处理其中存在结合水的高粘性石油污泥。例如,美国专利号4,243,493利用甲醇输送烃类和甲醇-烃共沸物从原油分离轻质烃类。欧洲专利号0347605公开了一种通过喷蒸发沸腾装置中的所述混合物并使干燥气体穿过其中以蒸发溶剂和使其从液相分离而从烃类分离溶剂的方法。欧洲专利号0361839公开了一种利用共沸蒸馏的脱水方法,其用于通过冷却共沸蒸馏的冷凝物直到有机相超饱和而从化学反应产品流分离水,导致水含量减少的有机相再循环回到反应器。美国专利号4,686,774公开了一种细粉末和水的组合物的脱水方法——通过添加溶剂以形成乳状液和使所述乳状液沸腾以获得不形成结的无水细粉末。另外,美国专利号3,669,847公开了一种从工业工艺废水分离蒸汽-挥发性有机溶剂的方法,其通过注射蒸汽和使有机溶剂蒸发,然后冷凝所述气相以回收所述溶剂,从工艺废水分离有机溶剂。中国专利CN10151407公开了一种通过添加有机溶剂和共沸沸腾以减少污物污泥的水含量来处理废料水污物污泥的污泥脱水方法。中国专利CN1298811公开了醇燃料生产中的杂醇油脱水方法,其利用水混溶性乙醇作为杂醇油均质共沸蒸馏中的夹带剂以减少杂醇油中的水含量。美国专利号5,2996,040公开了清洁包含被污染物污染的水的残渣的方法——通过添加溶剂(污染物在该溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度),然后共沸蒸馏所述混合物以得到无污染物固体和溶解有污染物的溶剂,通过蒸馏从所述溶剂移除该污染物。
[0012] 另外,美国专利申请号2009/0223858公开了一种通过添加反应剂和均质化以使油-水乳状液的胶束结构失稳来从污泥回收原油的方法。然而,胶束结构失稳仅对其中乳状液因乳化剂或表面活性剂存在而稳定的污泥有作用,这限制了所述方法处理大多数污泥(发现其中水因粘性而留存)——尤其是存在结合水的污泥——的效用。发现添加反应剂可以改变烃类性质以及污染最终烃产品的回收。相应地,观察到离心应用是一种从乳状液移除水的能量密集型方法,并且无法从所有类型的污泥移除水。
[0013] 此外,国际专利公开号WO 2014/091498公开了一种通过添加溶剂和热从污泥回收水的方法。然而,所述方法没有公开在蒸发的溶剂被收集后溶剂回流。因此,在所述方法中需要添加显著过量的溶剂以从污泥移除全部水。因此,所述方法需要显著大尺寸的反应器来处理污泥。进一步,所述方法中需要严格控制从污泥回收全部内含水的加热速率以防止在无水的情况下单纯的溶剂沸腾。然而,受控的加热速率削弱了水移除动力学——尤其是到方法末尾,更优选在污泥中留下的水非常少时。在所述方法中,存在过量的溶剂可使污泥粘性降低到水从污泥分离的程度,变得难以以共沸比移除水,从而不利地影响方法的效率和动力学。另外,水的分离还减少所述方法中的溶剂-水相互作用,从而消耗溶剂(尤其在反应器底部)的可利用性。
[0014] 因此,需要处理粘性污泥/乳状液以移除全部结合水和非结合水从而充分且有效使用水不混溶性共沸溶剂的方法。

发明内容

[0015] 本发明提供了处理污泥混合物、乳状液和含水烃类(优选其中存在确定量的水)的方法。本发明包括初始步骤:预处理污泥混合物以移除非结合水、盐、固体、水溶性乳化剂、游离流动的烃类和粘性纯烃类,从而获得预定量的剩余污泥。在下一步中,利用分离设备通过粘性分离剩余污泥,然后回收多个回收部分以分别从中移除全部或部分结合水和/或非结合水。在下一步中,处理包含结合水和低沸烃类的多个不同的烃部分,从而任选地添加游离水,然后加热至水沸点从而在所述方法中利用蒸汽汽提。在下一步中,处理之前步骤中回收的分别移除结合水和非结合水两者的多个烃部分,从而选择性地通过在所述方法中添加预定量的水不混溶性溶剂来压低沸点。在下一步中,通过施热以达到所述混合物的预定温度,使之前步骤中的反应混合物沸腾——任选地基于最终升高的温度或收集的水量或两者来控制所述方法。在下一步中,添加具体量的溶剂和水,从而在所述方法期间部分地或连续地回流预定量的回收溶剂,直到达到预定温度。在下一步中,向烃类添加预定量的游离水,然后通过施热沸腾移除溶剂,从而通过任选地热条件下的重力沉降或离心或经由沸腾而移除留下的过量游离水,从而从所述烃类快速地分离残留水。在下一步中,回收具体量的可售形式的原始烃类——以其尽可能最高的商业价值,然后回收环境安全和可用条件下(在对用于这种用途的水处理后)的结合水、非结合水和游离水。回收的溶剂,在移除其中的夹带的可溶性水然后纯化至少一部分所述溶剂以从中移除溶解烃部分后,在所述方法中被再利用以进一步移除输入污泥混合物的结合水。附图说明
[0016] 图1是显示粘性烃污泥预处理方法(在从中移除结合水前)的方法流程图
[0017] 图2是显示处理粘性烃污泥以移除结合水从而选择溶剂完全回流直到在大气压下溶剂达到沸点的方法的方法流程图;
[0018] 图3是显示非粘性烃污泥预处理方法(在从中移除结合水前)的方法流程图;
[0019] 图4A是显示处理非粘性污泥从而选择溶剂完全回流直到在大气压下达到最高温度99℃(其中溶剂的沸点明显在99℃以下)的方法的方法流程图;
[0020] 图4B是显示处理非粘性污泥从而选择溶剂完全回流直到在大气压下达到溶剂沸点的方法的方法流程图;
[0021] 图4C是显示处理非粘性污泥从而选择溶剂完全回流直到在大气压下达到溶剂沸点(其中溶剂沸点明显低于非粘性污泥中存在的烃类的沸点)的方法的方法流程图;
[0022] 图5A是从包含炉油和柴油的污泥回收的甲苯纯度相对于回收甲苯Wt.%的图形表示;和
[0023] 图5B是从包含炉油和柴油的污泥回收的二甲苯纯度相对于回收二甲苯Wt.%的图形表示。

具体实施方式

[0024] 为更好理解,利用具体示例性细节对本文描述的发明进行说明。然而,本领域技术人员可在不采用这些具体细节的情况下实施本公开的发明。
[0025] 说明书中的表述″一个实施方式″或″实施方式″意为联系该实施方式描述的具体特征、结构、特性或功能被包含在本发明的至少一个实施方式中。短语“在一个实施方式中”在说明书不同位置的出现不一定全都指代同一个实施方式。
[0026] 说明书中“优选实施方式”意为详细描述的具体特征、结构、特性、或功能——从而省略已知的构造和功能以清楚描述本发明。
[0027] 在说明书和权利要求书中,术语″污泥″被广义地定义为烃类、固体、盐、乳化剂、非结合水和结合水从而具有在30℃下约10厘泊(cP,在下文中)至1,25,000cP不等的粘度的混合物。
[0028] 在说明书和权利要求书中,术语“游离流动的烃类”是有或无结合水的烃类、固体和盐从而具有在30℃下小于约100cP的粘度值的混合物。
[0029] 在说明书和权利要求书中,术语“粘性烃类”是具有结合水、固体、盐和在30℃下约100cP至1,25,000cP的粘度值的污泥混合物。
[0030] 在说明书和权利要求书中,术语“非粘性污泥”被广义地定义为有结合水并且无低沸烃类并且有或无一些非结合水和乳化剂存在(如有)的无固体非粘性烃类污泥。
[0031] 在说明书和权利要求书中,术语“固体”是其含量可以是总物料的0至80%不等的物料。
[0032] 在说明书和权利要求书中,术语″结合水″被广义地定义为即使在21893RCF下离心污泥至少10分钟也不脱离烃的水。
[0033] 在说明书和权利要求书中,术语″非结合水″被广义地定义为除结合水外的任何水。
[0034] 在说明书和权利要求书中,术语“冷凝器”是二级冷凝器,第一级阶段基于环境空气,第二级基于冷却剂。
[0035] 参考图1,显示在移除结合水前预处理具有粘性烃类的污泥的方法。在本发明的背景下,污泥混合物是市售污泥,其充当进料流10。在初始步骤,进料流10被进料到离心机12以基于粘度分离污泥。在这个实施方式中,离心机12选自热离心机、冷离心机、流动台(flow table)、沉降罐及类似物,单独或组合,以基于粘度分离进料流10中的污泥。离心机12维持在约30至95℃的温度范围内。离心机12从粘性烃层16分离游离流动烃层14,从而移除非结合水层18并且在离心机12中保留残留的湿油性固体饼层20。
[0036] 任选地,可沿管线11A添加预定量的溶剂至热离心机11,从而沿管线11B回收带有水(如有)和溶剂的粘性烃乳状液层,并且沿管线11C获得带有结合水、溶剂和盐的粘性烃层。带有水(如有)和溶剂的烃乳状液层11B在进一步方法中沿管线B被处理。在此理解,指定量溶剂沿管线11A的添加降低了所述方法期间的粘性。溶剂的预定量优选是不超过本发明的进一步方法中添加的溶剂量的预定比。
[0037] 游离流动烃层14包含有或无结合水、固体和盐的游离流动的烃类。游离流动烃层14,如果其不含盐、固体和结合水,则作为无固体、无盐、无水的游离流动的烃产品15被直接储存,从而沿管线15A将其回收。可选地,游离流动烃层14,如果其包含固体有或无盐,则被输送至离心机22。离心机22沿管线24分离固体,从而获得有或无结合水和盐的游离流动烃层26。沿管线24分离的固体沿管线25与湿油性固体饼层20混合,如示。游离流动烃层26——如果其中存在盐——被输送至带有离心机28的脱盐装置。可选地,游离流动烃层26——如果其包含结合水并且其中不存在任何盐或固体——沿管线30通过。游离流动烃层14——如果其不含结合水——则作为无固体、无盐、无水的游离流动的烃产品15储存,否则其沿管线
31在离心机29或流动台中被处理以分离水从而获得带有结合水的无固体、无盐、游离流动的烃类15B,作为输入物料用于进一步方法——不与要在进一步方法中处理的粘性烃层混合,如图2所示。在一个实施方式中,游离流动烃层14——如果其不含固体——不经过离心机22沿管线32被直接输送至带有离心机的脱盐装置28。在这步中,在带有离心机的脱盐装置28中添加预定量的无盐水,从而获得其中存在水溶性乳化剂(如有)的含盐游离水层34。
[0038] 在下一步中,非结合水层18被输送至冷却剂系热交换器36以从中除热。非结合水层18的溶解固体总量为约40,730ppm。在这步中,冷却剂系热交换器36从非结合水层18除热。冷却剂系热交换器36提供产品水层38,该产品水层38在水处理设备40中被进一步处理,从而获得可用的水产品41。在这步中,沿管线31回收的水在经过冷却剂系热交换器36后也被添加至水处理设备40,以获得可用的水产品41。
[0039] 在下一步中,使粘性烃层16经过热离心机11然后沿管线11C输送至固体移除设备42,该固体移除设备42沿管线44从粘性烃层16移除固体,从而获得带有结合水、溶剂和盐的无固体粘性烃层46。沿管线44移除的固体与湿油性固体饼层20混合,如示。在此理解,沿管线25移除的固体也在这步中与湿油性固体饼层20混合。无固体粘性烃层46被输送至带有热离心机48的脱盐装置——其中添加预定量的新制无盐水,从而获得包含结合水、溶剂并且不含固体和盐的粘性烃层50。在这步中,沿管线51回收包含盐的预定量的游离水,其中存在痕量溶剂和水溶性乳化剂(如有)的游离水。沿管线51回收的游离水与游离水层34混合,然后沿管线51A被输送至冷却剂系热交换器38以在经过水处理设备40后回收可用水。无固体、无盐的粘性烃层50——如果其不含低沸烃类——沿管线A被继续处理。
[0040] 在一个实施方式中,粘性烃层50——如果其包含低沸烃类——沿管线54被输送至反应器52。另外,预定量的游离水可或可不沿管线53被添加至反应器52。在本发明的背景下,反应器52是有/无热式蒸气再压缩(thermal vapor repression)、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器52中的热式蒸气再压缩避免了产品烃流的热裂解。反应器52中的消泡器和夹带分离装置避免了烃类的夹带。反应器52在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器52在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器52的预定温度被设计以达到上至107℃的最高温度。热源被提供给反应器52。
反应器52中的热源是废热源,这降低了所述方法涉及的能量成本。反应器52使低沸烃类和水的蒸气沿管线56沸腾离开,被输送至冷凝器58,然后经过绝缘热冷凝物相分离装置60,然后回收低沸烃类产品60A的冷却剂系热交换器59,从而沿管线61回收热水,该热水再循环至冷却剂系热交换器36以通过水处理设备40回收可用水,如示。如果沿管线53添加了游离水,则反应器52移除包含痕量烃类和溶剂的残留游离水层62。残留游离水层62再循环至冷却剂系热交换器36以通过水处理设备40回收可用水,如示。反应器52沿管线66排出粘性烃层,其沿管线A被继续处理,如示。
[0041] 湿油性固体饼层20,在与沿管线25和44回收的湿油性固体饼层混合后,被进料到干燥器68。在这个实施方式中,热源被提供给干燥器68以达到预定温度。预定温度为约108℃。干燥器68中的热源优选是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。干燥器68从湿油性固体饼层20蒸发水蒸气,沿管线70回收。沿管线70回收的水蒸气在冷凝器72中冷凝,从而沿管线74获得液体形式的水。沿管线74获得的水被进料到冷却剂系热交换器36,以通过水处理设备40回收可用水,如示。在干燥器68中干燥湿油性固体饼层20,从而获得干燥的固体饼76。干燥固体饼76被输送至脱油设备78,以获得无烃脱油干燥可售固体产品80,从而沿管线
82回收烃类,如示。
[0042] 本发明背景下的预处理方法使得沿管线A获得输出物的汽提时间充足并且预先确定,使得沸点最高上至比溶剂沸点高15℃的所有低沸烃类在接下来的流程图2中被利用,从而在预处理方法中将其回收。这些回收的低沸烃类沿管线C处理,如示。
[0043] 根据本发明的处理方法沿管线A分离粘性烃,使得在处理此粘性烃层的进一步方法中溶剂的添加增强水和烃类之间的密度差异,从而在进一步方法期间实现更好的水分离。另外,预处理方法还降低烃类粘性和有助于在进一步方法中带出更多结合水。另外,其选择性地从剩余乳状液的水中滤出烃,使得剩余乳状液中的水含量达到约80至85%。因此,预处理方法可以充当形成带有粘性烃类从而具有至少60%水含量的乳状液的途径。
[0044] 参考图2,公开了用于处理污泥混合物的完全回流系方法。在本发明的背景下,污泥混合物是沿管线A获得的进料流200。进料流200优选是包含无固体、无盐、有结合水的粘性烃类、有溶剂、无显著低沸烃类和有或无一些非结合水的污泥混合物。在第一步中,对进料流200进行BTX测试202以检测进料流200中包含的水分。在下一步中,进料流200被载入反应器204。在本发明的背景下,反应器204是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器204中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器204中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器204在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器204在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器204的预定温度被配置以最高达到上至用于所述方法的溶剂的沸点温度。在这个实施方式中,热源206促使反应器204达到预定温度。反应器204中的热源206是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。
[0045] 在这步中,预定量共沸溶剂沿管线208添加至反应器204。在本发明的背景下,共沸溶剂的预定量对以最低温度从烃流带出结合水具有重要影响。共沸溶剂选自苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷和其混合物。在二甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与二甲苯的重量比维持在1∶3。在甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与甲苯的重量比维持在1∶3或1∶4。在苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与苯的重量比维持在1∶3。可选地,相对于烃类存在量添加溶剂。对于二甲苯,二甲苯与烃类的重量比为1.6∶1至2∶1。对于甲苯,甲苯与烃类的重量比为2∶1。对于苯,苯与烃类的重量比为1∶1至2∶1。从反应器204中溶剂与存在的水或存在的烃类的比例的上述两个标准中,选择添加溶剂的上述两个量中最高者。反应器204生成残留物相210和气相212。气相212是溶剂流,其包含溶剂和全部结合水的蒸气。残留物相210是烃流,其包含全部溶剂。
[0046] 在下一步中,气相212进料到冷凝器214。在冷凝器214中,气相212通过沿管线216移除热而冷凝,然后被送去在绝缘热冷凝物相分离装置218中相分离。在绝缘热冷凝物相分离装置218中,沿管线220回收溶剂层并且沿管线222回收热水层。沿管线222回收的热水层被储存在中间热水储存罐224中。
[0047] 在这个实施方式中,沿管线220回收的溶剂在所述方法期间全部回流到反应器204中。优选地,溶剂回流使得反应器204中的消泡器布置保持在高温。在此需要回流溶剂不干扰消泡器。在此实施方式的背景下,能够移除全部结合水和非结合水,使得结合水的沸点被压低,从而施热和达到上至溶剂沸点的温度,从而在所述方法期间回流全部溶剂。可选地,一定部分的在218冷凝的溶剂可以不回流至204,取而代之沿管线226被移除,使得反应器204中的溶剂与残留烃的重量比不降低到其预定最低重量比以下。
[0048] 在下一步中,残留物相210直接被输送至反应器230——如果其不含水溶性乳化剂。可选地,残留物相210沿管线211A被输送至离心机211——如果其包含水溶性乳化剂。因此,离心机211沿管线211B移除乳化剂,从而沿管线211C将无水溶性乳化剂的残留物相210载入反应器230。反应器230是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器230中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器230中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器230在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器230在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器230的预定温度被设计以最高达到上至99℃。在这个实施方式中,热源232促使反应器230达到预定温度。热源232优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。在这步中,预定量的游离水沿管线234添加至第三反应器230。在此理解,预定量游离水234的添加对以最低温度从烃流带出水具有重要影响。
[0049] 因此,预定量的游离水234以相对于反应器230中存在的溶剂重量的预定比例添加。在这步中,带有水(如有)和沿管线B获得的溶剂的炉油乳状液层也被添加至反应器230。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。反应器230生成残留物相236和气相238。气相238包含全部溶剂和部分游离水的蒸气——可能在将近末期获得烃污染。残留物相236包含存在一些水和烃可溶性乳化剂(如有)的烃流。反应器230沿管线239移除带有痕量烃类的剩余游离水。残留物相236沿管线237经过反应器236A,沿管线236B移除水蒸气,从而沿管线236C获得脱水的、无固体、无盐粘性烃产品246。为避免237中存在的水蒸气冷凝,反应器236A被提供以薄层级联安排、喷雾安排、固定容器配以持续搅动安排或热水力旋流器安排。可选地,可通过穿过237的鼓泡道/惰性气体来流化水蒸气。沿管线236B的水蒸气在冷凝器236D中冷凝成液体形式,然后使其沿管线236E经过冷却剂系热交换器247。反应器236A在预定压力和预定温度下运转。反应器
236A的预定压力是大气压。反应器236A的预定温度被配置以达到上至最高109℃。预定量的热源被供应给反应器236A以促进加热。根据本发明,供应给反应器236A的热源是废热源。
[0050] 可选但非优选地,残留物相236不经过反应器236A进料到热离心机240。热离心机240或沉降罐或两者的组合在预定温度和预定压力下运转。在这个具体实施方式中,热离心机240的预定温度被配置以达到最高上至95℃的温度。热离心机240的预定压力是大气压。
热离心机240能够充分降低烃类的粘性,从而形成两层,即第一层242和第二层246。第一层
242包含带有痕量烃类和乳化剂(如有)的剩余游离水。第二层246作为沿管线D经过的约95至99wt%范围内的脱水无固体无盐粘性烃产品而获得。使第一层242经过冷却剂系热交换器247,然后通过水处理设备248对其处理,以获得约94至99wt%范围内的可用水产品250,从而沿管线249分离废料如CO2、H2O、盐、固体、乳化剂(如有)的蒸气——带有或不带有废水。
[0051] 在下一步中,气相238进料到冷凝器252。在冷凝器252中,气相238被冷凝,其中第一层沿管线258回收并且第二层沿管线260回收。第一层258优选包含全部回收冷凝物——可能除了将近末期的少部分。第二层260优选包含将近末期回收的带有被烃类(如有)污染的溶剂以及少部分游离水的少部分冷凝物。第一层258经过绝缘热冷凝物相分离装置259以沿管线259A移除带有痕量溶剂的热水,而带有痕量水的无烃类热溶剂沿管线229进料到热溶剂储存罐228。第二层260进料到绝缘热冷凝物相分离装置261,从而分别回收溶剂层262和水层264。溶剂层262优选包含少部分被烃类(如有)污染的溶剂和痕量游离水。水层264优选包含带有痕量溶剂的热水。水层264被添加至中间热水储存罐224,如示。
[0052] 在下一步中,储存在中间热溶剂储存罐228中的热溶剂被输送至蒸发器266。蒸发器266被供以热源,该热源促进对第一蒸发器266加热以达到沸腾移除无水溶剂所必需的预定温度。在这个优选实施方式中,优选地,蒸发器266在约100℃的温度下运转。热源提供受控加热,从而防止第一蒸发器266的预定温度达到溶剂沸点。热源是废热源,降低所述方法的能量成本。蒸发器266沿管线268回收溶剂和水的蒸气,使其进料到冷凝器270。大量无水纯溶剂以液体形式从蒸发器266放出,沿管线272回收,并在经过冷却剂系热交换器276后在环境温度下储存在纯溶剂储存罐274中。如需,纯溶剂任选地沿以与溶剂流208混合的管线277在方法中再循环。冷凝器270提供溶剂和水的冷凝物,其沿管线280进料到绝缘热冷凝物相分离装置278。绝缘热冷凝物相分离装置278移除带有痕量溶剂的热水,该热水沿管线279被添加至中间热水储存罐224。绝缘热冷凝物相分离装置278移除带有痕量水的无烃类热溶剂,其沿管线281被添加至中间热溶剂储存罐228。
[0053] 在下一步中,中间热水储存罐224中的热水被添加至蒸发器284,其中供应预定量的热以形成气相285和液相286。气相285包含溶剂和水的蒸气。液相286包含无任何溶剂的大量水。液相286进料到冷却剂系热交换器247,以通过水处理设备248处理,从而回收可用的水,如示。气相285输送至冷凝器288,其中将溶剂蒸气冷凝以沿管线287获得冷凝物。沿管线287获得的冷凝物包含溶剂和水的冷凝物,该冷凝物进料到绝缘热冷凝物相分离装置278,如示。
[0054] 在下一步中,包含少部分被烃类(如有)污染的溶剂和痕量游离水的溶剂层262被添加至溶剂纯化设备290——其中沿管线291添加预定量的游离水。溶剂纯化设备290是与反应器230相同的加热容器,其中添加游离水以移除所有剩余溶剂。溶剂纯化设备290在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。溶剂纯化设备290在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,溶剂纯化设备290的预定温度被设计以达到上至99℃的最高温度。在这个实施方式中,热源被施用于溶剂纯化设备290以实现预定温度。热源优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。在这步中,沿管线291添加的游离水的预定量对带出所有溶剂具有重要影响。预定量的游离水291以相对于溶剂纯化设备290中存在的溶剂重量的预定比例来添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。溶剂纯化设备290生成残留物相292、气相293和游离水相294。游离水相294与第一层242混合以通过水处理设备248进行处理,从而获得可用的水,如示。气相293包含蒸气,该蒸气在冷凝器295中冷凝以使全部冷凝物(除了将近末期的带有少部分游离水的少部分)沿管线296被收集。冷凝器295还沿管线297提供末期收集的带有被烃类污染的溶剂并且其中具有少部分游离水的少部分冷凝物。沿管线297的冷凝物被添加至第二层260,如示。残留物相292沿管线292A作为脱水的无溶剂的游离流动的烃产品298储存——如果其中不存在游离水。获得的脱水的无溶剂的游离流动的烃产品298在添加至系统的原始溶剂的约1至15wt%范围内。可选地,残留物相292被载入热离心机299——如果其包含游离水。热离心机299或热沉降罐或两者组合沿管线299A移除带有痕量烃类的剩余游离水,该剩余游离水与第一层242混合,如示。热离心机299在预定温度和预定压力下运转。在这个具体实施方式中,热离心机299的预定温度被配置以达到上至95℃的最高温度。热离心机299的预定压力是大气压。在这步中,沿管线C获得的低沸烃类产品被添加至游离流动的烃产品298。
[0055] 如图2所示,在此理解,通过向反应器230供热进行的溶剂回收受到在进行预处理的沸腾以移除低沸烃类和在这种情况下回收极纯溶剂前存在于污泥中的剩余高沸烃类的影响。然而,方法的动力学过度减速。可选地,当低沸烃类没有在预处理方法中被移除时,图2所示方法中的溶剂回收受控于这些存在的低沸烃类,并且在这种情况下溶剂回收的动力学由于存在低沸烃类而加速。然而,在这种情况下,关于溶剂纯度进行折中,因为收集的溶剂具有低沸烃类作为杂质。因此,必须在溶剂收集纯度或涉及方法所期望的较快动力学之间进行平衡。
[0056] 如图2所示,反应器中的加热优选仅从底侧进行,从而具有较大加热表面积,以处理其中可发生分离的污泥。从底侧加热可有助于在这种分离可发生前沸腾去水,并且具有较大加热表面积的反应器有助于这种情况。另外,从底侧热处理是有必要的,因为共沸在最低沸点和最低沸腾比时发生。如图2所示,水持续被回收,但溶剂回流到反应器204中,其比例随着时间持续减少并且由于该低溶剂沸点从不保持不变。在这种情况下,如果供热不是来自底部而是侧路,则溶剂可以在不影响到留在加热容器204中的水的情况下开始沸腾。然而,如果回流的溶剂从底侧引入反应器204从而确保热从底部给予,则溶剂汽提充当操纵机构以移除留下的残留水。因此,优选沿管线206提供的传热来自底侧。
[0057] 如图2所示,优选不添加回来不纯溶剂以再利用,因为其包含低沸烃类作为杂质。因此,如果其这样被返回利用,则这些杂质可在方法的每个步骤持续增加。因此,溶剂在其以其最纯形式用于方法前先进行纯化。
[0058] 参考图3,显示具有非粘性烃类的污泥混合物在移除结合水前的预处理方法。在本发明的背景下,污泥混合物是非粘性烃污泥,充当进料流300。在初始步骤,进料流300进料到在预定温度下运转的热/冷离心机302。预定温度维持在95℃以下的温度。热离心机302形成第一层304、第二层306和第三层308。第一层304作为无固体的非粘性烃污泥获得,其带有结合水,有或无一些非结合水和乳化剂(如有,在约60wt%范围内)。第二层306是非结合水,其被进料到冷却剂系热交换器310以沿管线312回收液体形式的水。沿管线312回收的水被输送至水处理设备314以沿管线316回收可用的水,从而沿管线318移除包含CO2、H2O、盐、固体、乳化剂(如有)——有或无废水——的蒸气的废料。第三层308是湿油性固体饼层,其被进料到干燥器320。干燥器320被供以热源,该热源沿管线322蒸发水蒸气,水蒸气然后在冷凝器324中冷凝以沿管线326回收液体形式的水。沿管线326回收的水被进料到冷却剂系热交换器310以通过水处理设备314回收可用的水,如示。干燥器320沿管线328排出干燥的油性固体饼,该干燥油性固体饼被进料到脱油设备330,从而沿管线332实现烃类的回收和干燥脱油的可售固体产品流334。
[0059] 在下一步中,第一层304如示沿管线F被继续处理,或被载入反应器334——其中只有第一层304中存在大量低沸烃类时沿管线336才添加指定量游离水。反应器334沿管线338回收带有痕量烃类的残留游离水。沿管线338获得的残留游离水被输送至冷却剂系热交换器310以通过水处理设备314回收可用的水,如示。
[0060] 在本发明的背景下,反应器334是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器334中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器334中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器334在第一预定压力下运转。在这个具体实施方式中,第一预定压力是大气压。反应器334在第一预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器334的第一预定温度被配置以达到上至99℃的最高温度。热源被提供给反应器334。热源是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。反应器334产生约70至
90wt%范围内的无固体非粘性烃污泥,其沿管线E在进一步方法中被继续处理,如示。沿管线E获得的非粘性烃污泥包含结合水——无低沸烃类并且有或无一些非结合水以及乳化剂存在(如有)。反应器334沿管线340蒸发低沸烃类和水的蒸气,该蒸气被进料到冷凝器342,然后通过绝缘热冷凝物相分离装置344处理。绝缘热冷凝物相分离装置344沿管线346回收热水,该热水被输送至冷却剂系热交换器310以通过水处理设备314回收可用的水,如示。绝缘热冷凝物相分离装置344沿管线348产生热低沸烃产品流,该热低沸烃产品流经过冷却剂系热交换器350以获得低沸烃产品352。约10至30wt%范围的低沸烃产品沿管线G被继续处理。
[0061] 如图3所示,只有在沿管线F的烃蒸汽中存在大量低沸烃类时或其中存在水溶性乳化剂时,指定量的游离水沿管线336被添加至反应器334。而且,在这种情况下反应器334中需要进行加热的时间更长。
[0062] 如图4A所示,公开了处理污泥混合物的完全回流系方法。在本发明的背景下,污泥混合物是沿管线E获得的进料流400。进料流400优选是污泥混合物,其包含无固体非粘性烃污泥,有结合水,无低沸烃类和有或无一些非结合水和乳化剂(如有)。在第一步中,对进料流400进行BTX测试402,以检测进料流400包含的水分。在下一步中,进料流400被载入反应器404。在本发明的背景下,反应器404是有或无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器404中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器404中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器404在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器404在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器404的预定温度被配置以达到上至99℃的最高温度。在这个实施方式中,热源406促使反应器404达到预定温度。热源406是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。
[0063] 在这步中,预定量的共沸溶剂沿管线408被添加至反应器404。在本发明的背景下,预定量的共沸溶剂对以最低温度从烃流带出结合水具有重要影响。共沸溶剂选自苯、甲苯、二甲苯和其混合物。在二甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与二甲苯的重量比维持在1∶3。在甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与甲苯的重量比维持在1∶3或1∶4。在苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与苯的重量比维持在1∶3。可选地,相对于烃类存在量来添加溶剂。对于二甲苯,二甲苯与烃类的重量比为1.6∶1至2∶1。对于甲苯,甲苯与烃类的重量比为2∶1。对于苯,苯与烃类的重量比为1∶1至2∶1。从反应器404中溶剂与存在的水或存在的烃类的比例的上述两个标准中,选择添加溶剂的上述两个量中的最高者。反应器404生成残留物相410和气相412。气相412是溶剂流,其包含溶剂和大部分结合水的蒸气。残留物相410是烃流,其包含烃类以及全部溶剂和残留结合水。
[0064] 在下一步中,气相412进料到冷凝器414。在冷凝器414中,气相412通过沿管线416移除热冷凝并且然后被送去在绝缘热冷凝物相分离装置418中进行相分离。在绝缘热冷凝物相分离装置418中,沿管线420回收溶剂层,并且沿管线422回收热水层。沿管线422回收的热水层储存在中间热水储存罐424中。
[0065] 在这个实施方式中,沿管线420回收的溶剂在所述方法期间全部回流至反应器404。优选地,溶剂回流使得反应器404的消泡器安排保持在高温。在此需要回流溶剂不干扰消泡器。在此实施方式的背景下,能够移除结合水和非结合水,使得结合水的沸点被压低,从而施热和达到上至99℃的温度。
[0066] 在下一步中,第一残留物相410直接被输送至反应器430。反应器430是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器430中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器430中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器430在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器430在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器430的预定温度被设计以最高达到上至99℃。在这个实施方式中,热源432促使反应器430达到预定温度。热源432优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。
[0067] 在这步中,预定量的游离水沿管线434被添加至第三反应器430。在此理解,预定量游离水434的添加对以最低温度从烃流回收溶剂具有重要影响。因此,预定量的游离水434以相对于反应器430中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。反应器430生成残留物相436和气相438。气相438包含全部溶剂、部分结合水(如有)和部分游离水的蒸气——可能带有将近末期获得的烃污染。残留物相436包含烃以及一些水——可能有乳化剂存在(如有)——和具有结合水的烃乳状液。反应器430沿管线439移除带有痕量烃类的剩余游离水。
[0068] 在下一步中,残留物相436进料到离心机400或沉降罐或两者组合。离心机440在预定压力下运转。热离心机440的预定压力是大气压。离心机440促进相分离,从而形成三层,即第一层442、第二层444和第三层446。第一层442包含带有痕量烃类和乳化剂(如有)的剩余游离水。第二层444包含约10Wt%至50Wt%范围内大量具有结合水的烃乳状液,其沿管线H在进一步方法中被继续处理。第三层446作为约30至50wt%范围内的脱水无固体无盐非粘性烃产品获得。第一层442经过冷却剂系热交换器447,然后其通过水处理设备448处理获得约70至90wt%范围内的可用水产品450,从而沿管线449分离废料,如CO2、H2O、盐、固体、乳化剂(如有)——有或无废水——的蒸气。
[0069] 在下一步中,气相438进料到冷凝器452。在冷凝器452中,气相438冷凝,其中沿管线458回收第一层,并且沿管线460回收第二层。第一层458优选包含全部收集的冷凝物——可能除了将近末期的少部分。第二层460优选包含将近末期收集的带有被烃类污染的溶剂(如有)和少部分游离水的少部分冷凝物。第一层458经过绝缘热冷凝物相分离装置459以沿管线459A移除热水,然后沿管线429进料到热溶剂储存罐428。第二层460进料到绝缘热冷凝物相分离装置461,从而分别回收溶剂层462和水层464。溶剂层462优选包含少部分被烃类污染的溶剂和痕量游离水。水层464优选包含带有痕量溶剂的热水。水层464被添加至中间热水储存罐424,如示。
[0070] 在下一步中,储存在中间热溶剂储存罐428中的热溶剂被输送至蒸发器466。蒸发器466被供以热源,该热源促进对第一蒸发器466的加热,以达到预定温度。优选地,在这个优选实施方式中,蒸发器466在约100℃的温度范围运转。热源提供受控加热,从而防止第一蒸发器466的预定温度达到溶剂沸点。热源是废热源,降低所述方法的能量成本。蒸发器466沿管线468回收溶剂和水的蒸气,该蒸气进料到冷凝器470。蒸发器466回收液体形式的大量溶剂,约99wt%范围的该无水溶剂被放出至冷却剂系热交换器476,然后在经过冷却剂系热交换器476后在环境温度下被储存在纯溶剂储存罐474中。如需,纯溶剂任选地沿管线477在所述方法中再循环,以与溶剂流408混合。冷凝器470提供溶剂和水的冷凝物,该冷凝物沿管线480进料到绝缘热冷凝物相分离装置478。绝缘热冷凝物相分离装置478移除带有痕量溶剂的热水,该热水沿管线479被添加至中间热水储存罐424。绝缘热冷凝物相分离装置478移除带有痕量水的无烃类热溶剂,其沿管线481被添加至中间热溶剂储存罐428。
[0071] 在下一步中,中间热水储存罐424中的热水被添加至蒸发器484,其中供应预定量的热以形成气相485和液相486。气相485包含溶剂和水的蒸气。液相486包含无任何溶剂的大量水。液相486进料到冷却剂系热交换器447,以通过水处理设备448处理来回收可用的水,如示。气相485被输送至冷凝器488,其中溶剂蒸气冷凝,沿管线487获得冷凝物。沿管线487获得的冷凝物包含溶剂和水的冷凝物,该冷凝物进料到绝缘热冷凝物相分离装置478,如示。
[0072] 在下一步中,包含少部分被烃类污染的溶剂和痕量游离水的溶剂层462被添加至溶剂纯化设备490,其中沿管线491添加预定量的游离水。溶剂纯化设备490是与反应器430相同的加热容器,其中添加游离水以移除全部剩余溶剂。溶剂纯化设备490在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。溶剂纯化设备490在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,溶剂纯化设备490的预定温度被设计以达到上至99℃的最高温度。在这个实施方式中,热源被施用于溶剂纯化设备490以实现预定温度。热源优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。在这步中,沿管线491添加的预定量的游离水对带出全部溶剂具有重要影响。预定量的游离水491以相对于溶剂纯化设备490中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。溶剂纯化设备490生成残留物相492、气相493和游离水相494。游离水相494与第一层442混合,以通过水处理设备448处理,从而获得可用的水,如示。气相493包含蒸气,该蒸气在冷凝器495中冷凝,使得全部冷凝物沿管线496被收集——除了将近末期带有少部分游离水的少部分。冷凝器495还沿管线497提供末期收集的带有被烃类污染的溶剂并且其中具有少部分游离水的少部分冷凝物。沿管线497的冷凝物被添加至第二层460,如示。残留物相492沿管线492A作为脱水无溶剂的游离流动的烃产品498被储存——如果其中不存在游离水。可选地,残留物相492被载入离心机499——如果其包含游离水。离心机499或沉降罐或两者组合沿管线499A移除带有痕量烃类的剩余游离水,该剩余游离水与第一层
442混合,如示。离心机499在预定压力下运转。离心机499的预定压力是大气压。在这步中,沿管线G获得的低沸烃类产品被添加至游离流动的烃产品498。
[0073] 如图4A所示,优选推荐溶剂沸点明显低于99℃的方法。例如,约80℃沸点的苯可以用于图4A的方法。而且,在苯用作溶剂时,沿管线H不会实现任何具有结合水的烃乳状液的形成。因此,当不期望具有结合水的烃乳状液层形成时,用苯作为溶剂总体上是优选的。然而,在这种情况下反应动力学放慢。总体上,在任何其它溶剂用于图4A所示方法时,具有结合水的强而大量烃乳状液沿管线444形成。
[0074] 在图4A的背景下,离心机因密度差异和颗粒尺寸分布差异而工作,其中主要决定因素始终是密度差异。因此,在反应器430沿管线446分离烃类,沿管线444分离具有结合水的烃乳状液,和沿管线442分离带有痕量烃类和乳化剂(如有)的剩余游离水后,使用离心机440,因为离心机在分布颗粒存在时有效工作。这确保沿管线E或F的起始物料具有均匀的颗粒,并且在所述方法中通过此时使用离心机没有分布颗粒是不可分离成单独组分的。
[0075] 参考图4B,公开了处理污泥混合物的完全回流系方法。在本发明的背景下,污泥混合物是沿管线E或管线H获得的进料流500。进料流500优选是污泥混合物,包含无固体的非粘性烃污泥,有结合水,无低沸烃类,并且有或无一些非结合水和乳化剂(如有)。在第一步中,对进料流500进行BTX测试502以检测进料流500包含的水分。在下一步中,进料流500被载入反应器504。在本发明的背景下,反应器504是有或无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器504中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器504中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器504在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器504在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器504的预定温度被配置以达到上至添加至反应器504的溶剂的沸点的最高温度。在这个实施方式中,热源506促使反应器504达到预定温度。热源506是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。
[0076] 在这步中,预定量的共沸溶剂沿管线508被添加至反应器504。在本发明的背景下,预定量的共沸溶剂对以最低温度从烃流带出结合水具有重要影响。共沸溶剂选自苯、甲苯、二甲苯和其混合物。在二甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与二甲苯的重量比维持在1∶3。在甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与甲苯的重量比维持在1∶3或1∶4。在苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与苯的重量比维持在1∶3。可选地,相对于烃类存在量添加溶剂。对于二甲苯,二甲苯与烃类的重量比为1.6∶1至2∶1。对于甲苯,甲苯与烃类的重量比为2∶1。对于苯,苯与烃类的重量比为1∶1至2∶1。从反应器504中溶剂与存在的水或存在的烃类的比例的上述两个标准中,选择添加溶剂的上述两个量中的最高者。反应器504生成残留物相510和气相512。气相512是包含溶剂和全部结合水的蒸气的溶剂流。残留物相510是包含烃类和全部溶剂的烃流。
[0077] 在下一步中,气相512进料到冷凝器514。在冷凝器514中,气相512通过沿管线516移除热而冷凝,然后被送去在绝缘热冷凝物相分离装置518中进行相分离。在绝缘热冷凝物相分离装置518中,沿管线520回收溶剂层,并且沿管线522回收热水层。沿管线522回收的热水层被储存在中间热水储存罐524中。
[0078] 在这个实施方式中,沿管线520回收的溶剂在所述方法期间全部回流至反应器504。优选地,溶剂回流使得反应器504中的消泡器安排保持在高温。在此需要回流溶剂不干扰消泡器。在此理解,沿管线520回收的溶剂的全部回流持续到上达添加至反应器504的溶剂的沸点。在此实施方式的背景下,能够移除结合水和非结合水,使得结合水的沸点被压低,从而施热和达到上至溶剂沸点的温度。
[0079] 在下一步中,第一残留物相510被直接输送至反应器530——如果其不含水溶性乳化剂。可选地,第一残留物相510沿管线511A被输送至离心机511——如果其包含水溶性乳化剂。因此,离心机511沿管线511B移除乳化剂,从而将无水溶性乳化剂的第一残留物相510沿管线511C载入至反应器530。反应器530是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器530中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器530中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器530在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器530在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器530的预定温度被设计以最高达到上至99℃。在这个实施方式中,热源532促使反应器530实现预定温度。热源532优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。
[0080] 在这步中,预定量的游离水沿管线534被添加至第三反应器530。在此理解,预定量游离水534的添加对以最低温度从烃流带出水具有重要影响。因此,预定量的游离水534以相对于反应器530中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。反应器530生成残留物相536和气相538。气相538包含全部溶剂和部分游离水的蒸气——可能带有将近末期的烃污染。残留物相536包含烃以及一些游离水、烃可溶性乳化剂(如有)、和具有结合水的烃乳状液。反应器530沿管线539移除带有痕量烃类的剩余游离水。
[0081] 在下一步中,残留物相536进料到离心机540或沉降罐或两者组合。离心机540在预定压力下运转。热离心机540的预定压力是大气压。离心机540促进相分离和烃类粘性充分降低,从而形成三层,即第一层542、第二层544和第三层546。第一层542包含带有痕量烃类和乳化剂(如有)的剩余游离水。第二层544包含约1至5Wt%范围内的很少量的具有结合水的烃乳状液,该烃乳状液在沿管线H的方法中被继续处理。第三层546作为约95至99wt%范围内的脱水无固体非粘性烃产品获得。第一层542经过冷却剂系热交换器547,然后对其通过水处理设备548处理,以获得约95至99wt%范围内的可用水产品550,从而沿管线549分离废料,如CO2、H2O、盐、固体、乳化剂(如有)——有或无废水——的蒸气。
[0082] 在下一步中,气相538进料到冷凝器552。在冷凝器552中,气相538冷凝,其中沿管线558回收第一层,并且沿管线560回收第二层。第一层558优选包含全部收集的冷凝物——可能除了将近末期的少部分。第二层560优选包含将近末期收集的带有被烃类(如有)污染和少部分游离水的溶剂的少部分冷凝物。第一层558经过绝缘热冷凝物相分离装置559以沿管线559A移除痕量具有溶剂的热水以及沿管线529移除带有痕量水的无烃类热溶剂。第二层560进料到绝缘热冷凝物相分离装置561,从而分别回收溶剂层562和水层564。溶剂层562优选包含被烃类污染的少部分溶剂和痕量游离水。水层564优选包含带有痕量溶剂的热水。水层564被添加至中间热水储存罐524,如示。
[0083] 在下一步中,储存在中间热溶剂储存罐528中的热溶剂被输送至蒸发器566。蒸发器566被供以热源,该热源促进对第一蒸发器566的加热,以实现沸腾除去无水溶剂所需的预定温度。优选地,在这个优选实施方式中,蒸发器566在约100至140℃的温度范围内运转。热源提供受控加热,从而防止第一蒸发器566的预定温度达到溶剂沸点。热源是废热源,降低所述方法的能量成本。蒸发器566沿管线568回收溶剂和水的蒸气,该蒸气进料到冷凝器
570。蒸发器566回收液体形式的大量溶剂,约99wt%范围内的该无水溶剂被放出至冷却剂系热交换器576,然后在经过冷却剂系热交换器576后在环境温度下被储存在纯溶剂储存罐
574中。如需,纯溶剂任选地沿管线577在所述方法中再循环,以与溶剂流508混合。冷凝器
570提供溶剂和水的冷凝物,该冷凝物沿管线580进料到绝缘热冷凝物相分离装置578。绝缘热冷凝物相分离装置578移除带有痕量水的热水,该热水沿管线579被添加至中间热水储存罐524。绝缘热冷凝物相分离装置578移除带有痕量水的无烃类热溶剂,其沿管线581被添加至中间热溶剂储存罐528。
[0084] 在下一步中,中间热水储存罐524中的热水被添加至蒸发器584——其中供应预定量的热以形成气相585和液相586。气相585包含溶剂和水的蒸气。液相586包含无任何溶剂的大量水。液相586进料到冷却剂系热交换器547,以通过水处理设备548处理,从而回收可用的水,如示。气相585被输送至冷凝器588,其中溶剂和水的蒸气冷凝,以沿管线587获得冷凝物。沿管线587获得的冷凝物包含溶剂和水的冷凝物,该冷凝物进料到绝缘热冷凝物相分离装置578,如示。
[0085] 在下一步中,包含被烃类污染的少部分溶剂和痕量游离水的溶剂层562被添加至溶剂纯化设备590——其中沿管线591添加预定量的游离水。溶剂纯化设备590是与反应器530相同的加热容器,其中添加游离水以移除全部剩余溶剂。溶剂纯化设备590在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。溶剂纯化设备590在预定温度下运转。
在这个具体实施方式中,溶剂纯化设备590的预定温度被设计以达到上至99℃的最高温度。
在这个实施方式中,热源被施用于溶剂纯化设备590以实现预定温度。热源优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。在这步中,沿管线591添加的预定量的游离水对带出全部溶剂具有重要影响。预定量的游离水591以相对于溶剂纯化设备590中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。溶剂纯化设备590生成残留物相592、气相593和游离水相594。游离水相594与第一层542混合,以通过水处理设备548处理,从而获得可用的水,如示。气相593包含蒸气,该蒸气在冷凝器595中冷凝,从而沿管线596收集全部冷凝物——除了将近末期的带有少部分游离水的少部分。冷凝器595还沿管线597提供在末期收集的带有被烃类污染的溶剂并且其中具有少部分游离水的少部分冷凝物。沿管线597的冷凝物被添加至第二层
560,如示。残留物相592沿管线592A作为脱水无溶剂的游离流动的烃产品598被储存——如果其中不存在游离水。可选地,残留物相592被载入离心机599——如果其包含游离水。离心机599、沉降罐或两者组合沿管线599A移除带有痕量烃类的剩余游离水,该剩余游离水与第一层542混合,如示。离心机599在预定压力下运转。离心机599的预定压力是大气压。在这步中,沿管线G获得的低沸烃类产品被添加至游离流动的烃产品598。
[0086] 如图4B所示,优选推荐溶剂具有中等沸点的方法。具体地,优选溶剂沸点低于污泥中存在的任何烃类的方法,因为较少量的低沸烃类可污染最末部分的回收溶剂。然而,如果高沸点溶剂用于所述方法,则最先和最末部分的收集溶剂都将具有大规模污染。例如,当使用二甲苯时,溶剂收集开始是不纯的。在高沸点溶剂的情况下,总体上污染贯穿溶剂回收始终。在所述方法中,如果使用高沸点溶剂,则具有结合水的烃乳状液的量可能较多,因为其留下较多残留水。类似地,在所述方法中,对于低沸点溶剂,观察到收集溶剂的最末部分具有大规模污染。
[0087] 参考图4C,公开了处理污泥混合物的完全回流系方法。在此实施方式的背景下,污泥混合物是沿管线F获得的进料流600。进料流600优选是污泥混合物,其包含无固体非粘性烃污泥,有结合水,和有或无一些非结合水和乳化剂(如有)。在第一步中,对进料流600进行BTX测试602,以检测进料流600包含的水分。在下一步中,进料流600被载入反应器604。在本发明的背景下,反应器604是有或无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器604中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器604中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器604在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器604在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器604的预定温度被配置以达到上至添加至反应器604的溶剂的沸点的最高温度。在这个实施方式中,热源606促使反应器604实现预定温度。热源606是废热源,降低所述方法涉及的能量成本。
[0088] 在这步中,预定量的共沸溶剂沿管线608被添加至反应器604。在本发明的背景下,预定量的共沸溶剂对以最低温度从烃流带出结合水具有重要影响。共沸溶剂选自苯、甲苯、二甲苯和其混合物。在二甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与二甲苯的重量比维持在1∶3。在甲苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与甲苯的重量比维持在1∶3或1∶4。在苯用作溶剂的情况下,优选地,存在的水与苯的重量比维持在1∶3。可选地,相对于烃类存在量添加溶剂。对于二甲苯,二甲苯与烃类的重量比为1.6∶1至2∶1。对于甲苯,甲苯与烃类的重量比为2∶1。对于苯,苯与烃类的重量比为1∶1至2∶1。从反应器604中溶剂与存在的水或存在的烃类的比例的上述两个标准中,选择添加溶剂的上述两个量中的最高者。反应器604生成残留物相610和气相612。气相612是包含溶剂和全部结合水的蒸气的溶剂流。残留物相610是包含烃类和全部溶剂的烃流。
[0089] 在下一步中,气相612进料到冷凝器614。在冷凝器614中,气相612通过沿管线616移除热而冷凝,然后被送去在绝缘热冷凝物相分离装置618中相分离。在绝缘热冷凝物相分离装置618中,沿管线620回收溶剂层,并且沿管线622回收热水层。沿管线622回收的热水层被储存在中间热水储存罐624中。
[0090] 在这个实施方式中,沿管线620回收的溶剂在所述方法期间全部回流至反应器604。优选地,溶剂回流使得反应器604中的消泡器安排保持在高温。在此需要回流溶剂不干扰消泡器。在此理解,沿管线620回收的溶剂全部回流持续到达到添加至反应器604的溶剂的沸点。在此实施方式的背景下,能够移除全部结合水和非结合水,使得结合水的沸点被压低,从而施热和达到上至溶剂沸点的温度。
[0091] 在下一步中,第一残留物相610被直接输送至反应器630——如果其不含水溶性乳化剂。可选地,第一残留物相610沿管线611A被输送至离心机611——如果其包含水溶性乳化剂。因此,离心机611沿管线611B移除乳化剂,从而将无水溶性乳化剂的第一残留物相610沿管线611C载入至反应器630。
[0092] 反应器630是有/无热式蒸气再压缩、消泡器和夹带抑制装置的加热容器或单/多效蒸发器。反应器630中的热式蒸气再压缩避免产品烃流的热裂解。反应器630中的消泡器和夹带分离装置避免烃类的夹带。反应器630在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。反应器630在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,反应器630的预定温度被设计以最高达到上至99℃。在这个实施方式中,热源632促使反应器630实现预定温度。热源632优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。
[0093] 在这步中,预定量的游离水沿管线634被添加至第三反应器630。在此理解,预定量游离水634的添加对以最低温度从烃流回收溶剂具有重要影响。因此,预定量的游离水634以相对于反应器630中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。反应器630生成残留物相636和气相638。气相638包含带有将近末期的烃污染的全部溶剂和部分游离水的蒸气。残留物相636包含烃以及一些游离水、烃可溶性乳化剂(如有)、和具有结合水的烃乳状液。反应器630沿管线639移除带有痕量烃类的剩余游离水。
[0094] 在下一步中,残留物相636进料到离心机640或沉降罐或两者组合。离心机640在预定压力下运转。离心机640的预定压力是大气压。离心机640促进相分离和烃类粘性充分降低,从而形成三层,即第一层642、第二层644和第三层646。第一层642包含带有痕量烃类和乳化剂(如有)的剩余游离水。第二层644包含约1至5wt%范围内的很少量的具有结合水的烃乳状液,该具有结合水的烃乳状液在沿管线H的方法中被继续处理。第三层646作为约95至99wt%范围内的脱水无固体的非粘性烃产品获得。第一层642经过冷却剂系热交换器647,然后其通过水处理设备648处理,以获得约95至99wt%范围内的可用水产品650,从而沿管线649分离废料,如CO2、H2O、盐、固体、乳化剂(如有)——有或无废水——的蒸气。
[0095] 在下一步中,气相638进料到冷凝器652。在冷凝器652中,气相638冷凝,其中沿管线658回收第一层,并且沿管线660回收第二层。第一层658优选包含全部收集的冷凝物——除了将近末期的少部分。第二层660优选包含将近末期收集的带有被烃类污染的溶剂和少部分游离水的少部分冷凝物。第一层658经过绝缘热冷凝物相分离装置659以沿管线659A移除带有痕量溶剂的热水和沿管线629移除带有痕量水的无烃类热溶剂。第二层660进料到绝缘热冷凝物相分离装置661,从而分别回收溶剂层662和水层664。溶剂层662优选包含被烃类污染的少部分溶剂和痕量游离水。水层664优选包含带有痕量溶剂的热水。水层664被添加至中间热水储存罐624,如示。
[0096] 在下一步中,储存在中间热溶剂储存罐628中的热溶剂被输送至蒸发器666。蒸发器666被供以热源,该热源促进对第一蒸发器666的加热,以达到沸腾除去无水溶剂所需的预定温度。优选地,在这个优选实施方式中,蒸发器666在约100℃的温度范围下运转。热源提供受控加热,从而防止第一蒸发器666的预定温度达到上至溶剂沸点。热源是废热源,降低所述方法的能量成本。蒸发器666沿管线668回收溶剂和水的蒸气,该蒸气进料到冷凝器670。蒸发器666回收液体形式的大量溶剂,约99wt%范围内的该无水溶剂被放出至冷却剂系热交换器676,然后在经过冷却剂系热交换器676后在环境温度下被储存在纯溶剂储存罐
674中。如需,纯溶剂任选地沿管线677在所述方法中再循环,以与溶剂流608混合。冷凝器
670提供溶剂和水的冷凝物,该冷凝物沿管线680进料到绝缘热冷凝物相分离装置678。绝缘热冷凝物相分离装置678移除带有痕量水的热水,该热水沿管线679被添加至中间热水储存罐624。绝缘热冷凝物相分离装置678移除带有痕量水的无烃类热溶剂,其沿管线681被添加至中间热溶剂储存罐628。
[0097] 在下一步中,中间热水储存罐624中的热水被添加至蒸发器684,其中供应预定量的热以形成气相685和液相686。气相685包含溶剂和水的蒸气。液相686包含无任何溶剂的大量水。液相686进料到冷却剂系热交换器647,以通过水处理设备648处理,从而回收可用的水,如示。气相685被输送至冷凝器688,其中溶剂蒸气冷凝以沿管线687获得冷凝物。沿管线687获得的冷凝物包含溶剂和水的冷凝物,该冷凝物进料到绝缘热冷凝物相分离装置678,如示。
[0098] 在下一步中,包含被烃类污染的少部分溶剂和痕量游离水的溶剂层662被添加至溶剂纯化设备690,其中沿管线691添加预定量的游离水。溶剂纯化设备690是与反应器630相同的加热容器,其中添加游离水以移除全部剩余溶剂。溶剂纯化设备690在预定压力下运转。在这个具体实施方式中,预定压力是大气压。溶剂纯化设备690在预定温度下运转。在这个具体实施方式中,溶剂纯化设备690的预定温度被设计以达到上至99℃的最高温度。在这个实施方式中,热源被应用于溶剂纯化设备690以实现预定温度。热源优选是废热源,降低所述方法期间的能量成本。在这步中,沿管线691添加的预定量游离水对带出全部溶剂具有重要影响。预定量的游离水691以相对于溶剂纯化设备690中存在的溶剂重量的预定比例添加。优选地,添加的游离水与溶剂的重量比对于甲苯而言为1∶1,对于二甲苯而言为2∶1,对于苯而言为1∶1。溶剂纯化设备690生成残留物相692、气相693和游离水相694。游离水相694与第一层642混合,以通过水处理设备648处理,从而获得可用的水,如示。气相693包含蒸气,该蒸气在冷凝器695中冷凝,从而沿管线696收集全部冷凝物——除了将近末期的带有少部分游离水的少部分。冷凝器695还沿管线697提供末期收集的带有被烃类污染的溶剂并且其中具有少部分游离水的少部分冷凝物。沿管线697的冷凝物被添加至第二层660,如示。残留物相692沿管线692A作为脱水无溶剂的游离流动的烃产品698被储存——如果其中不存在游离水。可选地,残留物相692被载入离心机699——如果其包含游离水。离心机699或沉降罐或两者组合沿管线699A移除带有痕量烃类的剩余游离水,该剩余游离水与第一层
642混合,如示。离心机699在预定压力下运转。离心机499的预定压力是大气压。在这步中,约5至15wt%范围内的沿管线G获得的低沸烃类产品被添加至游离流动的烃产品698。
[0099] 参考图4A-4C,总体上,残留水量在与水形成烃乳状液中是非常重要的因素。优选地,乳状液量取决于截留在烃类中的残留水量,并且还取决于水溶性乳化剂的浓度。优选地,乳状液的量随残留水量增加以及水溶性乳化剂浓度增加而增加,并且这种乳状液与形成这种乳状液的个体组分相比更具粘性。
[0100] 在本发明的背景下,预处理方法提供了作为乳状液的污泥混合物——在从其粘性部分移除全部固体后。在本发明的背景,仅向所述预处理方法后回收的烃类的粘性部分添加溶剂提供了超乳状液。在本发明的背景下,向预处理后获得的粘性/非粘性部分添加溶剂然后回流直到溶剂沸点提供了最纯形式的烃类。在本发明的背景下,仅向预处理后获得的粘性部分添加溶剂然后在溶剂沸点以下加热所述混合物提供了与最少水的较强乳化,其中不存在烃类。在本发明的背景下,其中仅向带有乳化剂的污泥混合物非粘性部分添加溶剂然后在溶剂沸点以下加热在所述方法期间提供了烃类和强乳化。在本发明的背景下,在非粘性污泥中添加溶剂然后在溶剂沸点略微以下与溶剂一起沸腾提供了弱乳状液,其能够在预处理期间被破乳,从而在较低温度下产生无任何热破坏的纯烃类。在本发明的背景下,方法回收烃乳状液中的稳固保持的(strongly held)、无固体和盐的、但不一定无乳化剂的水——其中烃作为连续相,并且乳状液中的水重量百分比从约50至80wt.%不等——作为增值的可售产品。
[0101] 在本发明的背景下,方法有利地处理有确定量水存在的污泥混合物,其中所述污泥混合物先被预处理以移除非结合水、盐、固体、水溶性乳化剂、游离流动并且通常甚至粘性的纯烃类,然后利用热/冷离心机、振动式流动台、有或无通风的沉降罐及类似物通过粘度分离剩余污泥。在下一步中,不同部分然后通过如下分别被进一步处理以全部或部分地移除结合水和非结合水(因经济原因优选仅结合水):通过水不混溶性溶剂的使用选择性地仅压低其沸点,然后通过施热使其沸腾——同时根据期望目的使物料温度上升至具体水平——其中通过系统最终升高温度或收集水量或两者控制方法,方式如下:所述方法始于具体量的溶剂添加至烃类(通常在预处理阶段),同时在方法期间连续回流所述溶剂直到具体温度。在下一步中,添加游离水和通过施热使溶剂沸腾出去,从而通过热条件下的重力沉降或离心或通过沸腾或允许残留水从烃类合理快速分离的任何其它机构/设备分离最后移除留下的过量游离水,目的是回收商业价值尽可能最高的可售形式的原始烃类、以及回收污泥中存在的结合水和非结合水和添加的游离水以实现随后的环境安全、有用用途(在处理水以用于这种用途后),和在从中移除夹带的和可溶性的水后和在后续方法中进一步纯化其中部分以移除溶解的烃类以进一步移除输入污泥的结合水后再重新利用回收溶剂。
[0102] 在本发明的背景下,污泥预处理方法包括先在产油源头或油井附近移除盐。在此理解,可溶性盐的移除有助于运输少盐烃类,从而防止设备腐蚀、结垢和避免在精炼厂不必要的重复脱盐,并且因而节省资金、需要较少淡水和确保该无盐粗品可保持到下游设备和随之而来的益处。另外,盐移除还可导致一部分存在于污泥中的水溶性乳化剂(如有)的移除。本发明的预处理方法聚焦于先通过已知方法移除非结合并仅对包含结合水的粘性部分实施我们的方法。已知的方法可以包括热/冷离心、过滤、流动台及类似方法,以使污泥通过其密度/粘性而分离和移除其中所有游离和非结合水以及尽可能多的不可溶性固体内含物。根据本发明,基于密度/浓度差异的分离非常重要,因为粘度不同的污泥在沸腾时表现不同,因此经历我们的方法的不同变型形式。另外,固体的移除还增加回收烃类的商业价值。进一步,固体的移除防止传热表面结垢。此外,沸腾前溶剂的移除减少因油性污泥带来的烃类损失和降低固体脱油的成本。在此理解,特性随密度/粘性而变,物料密度越大,结合水含量越大。
[0103] 在本方法中,热溶剂被添加至污泥的粘性部分以降低其粘度以及增加烃和水/固体之间的密度差异,有益于通过在维持污泥高温的同时重力沉降(优选通过离心)来进一步移除固体和游离水。在此理解,溶剂添加不仅通过异质低沸共沸物压低水的沸点,而且增加密度差异、降低粘度和便于水蒸气和液滴运输通过粘度降低的液体池。
[0104] 在本方法中,通过已知方法移除游离水/固体和游离流动的烃类减少了污泥处理量,降低了下游方法的成本和时间需求。另外,其还减少了处理给定量原污泥所需的溶剂和从回收烃类移除所述溶剂所需的相应游离水。此外,其还减少了移除所述结合水、溶剂和游离水所需的热,以及其还增加了整体工厂生产力。
[0105] 鉴于本发明,回流允许较少初始量的溶剂用于具有给定水含量的给定重量的污泥,并且从而降低了方法所需的溶剂的量和成本。对于给定的溶剂,其不需要较多的热或较高的反应器容积。另外,回流的应用通过降低粘性提高动力学提高了包含相同污泥量的相同蒸发器的生产力,导致更多温度均质化和湍流。这进而允许溶剂和结合水之间的对流亲密接触。这在所用溶剂的沸点高于纯水时更加明显。另外,溶剂的使用维持对于给定方法几乎不变的粘度,并且更适合添加过量溶剂以得到较低的平均粘度。溶剂不存在耗尽,因此粘度降低在接近方法末端时发生。另外,在所述方法中的溶剂回流期间,加热速率不重要,因为溶剂残留重量与水残留重量的比可以永不下降到临界点以下,唯一可发生的事是因单位重量溶剂的水移除重量可下降导致可消耗更多热,但控制加热速率是好的。另外,回流避免了蒸气爆炸式排出,从而降低了风险因子。然而,在此理解,驱除全部结合水所需的温度可永不增加超过溶剂沸点。此外,回流溶剂可使在共沸期间形成的泡沫破裂,从而充当消泡器。另外,所述方法因使用急剧提高动力学的溶剂而不需要冲洗。在此理解,本方法允许添加较少量的不允许粘度在初始阶段大幅减少的溶剂,因此水不发生分离而不利地影响共沸。在本发明的背景下,溶剂是水共沸物,如苯、甲苯、二甲苯及类似物或其混合物。溶剂可以包括任何水不混溶性烃,因为其也压低水的沸点,如己烷、庚烷或低沸石油产品或其部分。在本发明的背景下,溶剂以污泥中存在的水/烃类重量的1.6-8.0倍的比例添加至污泥。在本方法中,根据溶剂的量和属性,混合物的温度在大气压下在70℃-140℃范围内。
[0106] 优选地,本方法中选择的溶剂基于污泥中存在的烃的属性和混合物的最大容许温度以避免因高温对烃类产生不利影响。另外,其提供储存方便、较低蒸发成本和方法安全性。在本发明的背景下,具体溶剂的添加量取决于溶剂属性。其优选以相对于水的给定比例或相对于烃的另一给定比例的任一较高者添加。初始水含量低的污泥需要较多溶剂、最适溶剂-水比,以移除全部溶剂而不超过溶剂沸点。根据拉乌尔定律,较低摩尔分数的溶剂使溶剂沸点升高。例如,具有小于10%水的污泥需要相对于烃类至少2倍重量的溶剂。
[0107] 在本发明的背景下,来自污泥的全部结合水可在大约所用溶剂沸点左右被移除,而与污泥的内含水的属性和量无关。这作用于所有类型的污泥——而与污泥的属性、污泥中的水-烃、所用烃类或溶剂的组成无关,为驱除全部水,需要达到溶剂沸点。例如,二甲苯用作溶剂时,接近水沸点使残留水分降低至约9%,而对于甲苯其约为该数值的一半。
[0108] 在本发明的背景下,在利用低沸溶剂时,需要的能量和时间较多,但烃类经历较低温度。能量要求不是问题,因为这是低等级能量,但生产力是个问题。这里苯是健康危害物,但可使用其它低沸烃溶剂如己烷或石油产品如汽油或柴油。给定尺寸的反应器的生产力可通过增加传热面积或通过增加系统和加热介质之间的温度差异而增加。冷凝器工作可能较多,但这可通过使用多効蒸发器而取消。传热面积和反应器尺寸之间无直接联系,即在给定尺寸的反应器内可通过布置额外的传热板来增加传热面积。这在溶剂量不高时是可以的并且在这种情况下回流优于不回流。回流在利用低沸溶剂比较单位水移除时是有用的,因为其需要较少能量。
[0109] 具体地,低沸溶剂回流的应用有助于使设备显著紧凑并且减少流体流动所需的能量,但其限制通过其初始阶段的最高供热。苯的使用不一定意味着弱动力学,而其仅意味着更多热消耗。在此理解,每单位沸腾溶剂重量的水移除重量低是因为在较低工作温度下来自沸腾水的蒸气压力贡献较少,因此使用苯时,在利用相同热源时,供热必须增加并且大幅增加——通过增加的跨传热表面ΔT来满足。但在此必须通过机械式消泡器、反向液滴收集器和旋流器的使用管控过量起泡和蒸气爆炸式排出。任何溶剂回流的应用可使设备紧凑,代价是使供热速率达到上限。减少反应器容积会在一定程度上限制污泥可利用的加热表面积。
[0110] 在此理解,方法末期缺水防止水和溶剂均沸腾,尤其在二甲苯的情况下。小尺寸的液滴抑制水的蒸气压力,因此溶剂和水的组合蒸气压力低于环境压力,产生收集不到任何物质的温度范围。可需要多効蒸发器或热突爆(sudden blast of heat)来收集最后部分的水。为提高动力学,溶剂需要被供应至反应器底部,并且应提供高热通量以尽可能快地达到沸点。在本方法中,来自冷凝物蒸气的热可以通过任何蒸发器、ME、或MVR用于进一步沸腾。热可以从最终冷凝器消散到庞大水体中。
[0111] 本方法广泛适于ME,因为蒸气在本方法不同阶段期间在不同温度下生成,并且在本方法期间生成的蒸气处于饱和温度,因此在与蒸气生成相同的温度下凝结。这允许ME中的连续效应之间更有效的传热,而不采用真空或添加蒸汽。优选地,二甲苯用作溶剂的温度范围在约97℃至143℃范围内,其中存在无水出来的空白点(gap)。在甲苯情况下,温度范围为87℃至110℃,其中蒸气连续生成。因此,可以利用ME,而系统压力无任何减少。在本发明的背景下,可以优选将烟气中可利用的废热用于与气轮机系发电设备或任何其它工业操作的热电联产
[0112] 在本发明的背景下,在移除结合水后,必须移除通过添加游离水和施热而存在的溶剂,然后必须通过重力沉降回收游离水。对于低和中粘度烃类,相对容易通过热、热/冷离心机或沉降罐组合从烃类移除游离水。对于高粘度烃类,通过在带有级联托盘的薄膜蒸发器中使水沸腾出去或通过将热烃类喷射到水沸点以上温度的蒸发室中或通过穿过惰性烟气/空气的细小气泡——根据烃类闪点——或有或无挡板的热旋流器或搅动器,来移除最后的游离水。
[0113] 在本发明的背景下,可通过如下避免利用高沸溶剂时的较高温度:在最大部分的水被移除时的较低温度终止方法,然后添加游离水以移除溶剂,然后后续通过重力分离从游离水分离油。这在二甲苯情况下更具效果。其可被用于乳化剂系污泥的情况,其中需要以乳状液形式回收全部或部分分数的烃类。由此形成的乳状液在二甲苯情况下紧密结合,但在甲苯情况下污泥中的大部分内含烃以其纯净状态被回收。
[0114] 在本发明的背景下,热可以从热脱水油回收,而不导致粘度过度升高。脱水油应在闪点以下的温度被排出。在本发明中,冷凝器的初始部分必须体积很小以确保大部分溶剂留在反应器中或被收集走。在本发明中,蒸馏水中存在的痕量烃类可通过生物降解被移除。根据本发明,来自污泥的溶剂通过过量添加游离水确保存在的水足以从烃类回收全部溶剂。水添加的比例通过溶剂和水的共沸比来确定。
[0115] 在本发明的背景下,共沸物的沸点随液滴尺寸减小而增加,然而液滴越小越分散,因此可在越低的温度下移除越多的水。液滴越分散,则溶剂和结合水之间的接触面积越大,并且水分离可能性越低。这些因素均有助于维持在共沸比下的收集,以收集较大部分的水。
[0116] 根据本发明,包含乳化剂的污泥可以在溶剂移除阶段期间与游离水再乳化。在这种情况下,该部分污泥可与下一批一起再循环回到反应器。在此理解,乳状液在水和烃类界面的形成是不可避免的,因为表面活性剂将存在于界面,降低界面张力和促进乳化。其是烃类存在总量的少部分。
[0117] 在本发明的背景下,蒸汽可被送去从烃类抽提出溶剂;防止烃类与游离水再乳化。热式或机械式消泡器可以用于本发明以减轻回流或溶剂回收步骤期间的起泡。在乳化剂存在时优选热式消泡器。热式消泡器的温度必须高。因乳化剂形成的较小泡沫无法被机械式消泡器破坏。在部分回流的情况下,热式消泡器必须后接温度调节器以缓解轻质烃类污染溶剂的问题。如果温度调节器不存在,收集的溶剂具有较高分数的烃类污染溶剂冷凝物。
[0118] 根据本发明,部分溶剂不回流到反应器中,而是从冷凝器移除并被输送进行纯化。在方法开始由于水含量高而需要较大量的溶剂,然而随着水消耗,较多的溶剂是不需要的,因此可被移除。只要溶剂与烃的比例不下降到给定溶剂-烃系统的预定比例以下,溶剂的部分移除就可继续。这是为了使系统最终温度维持接近溶剂沸点。在达到方法末端前确保部分溶剂移除结束,因为底部加热表面需要较多溶剂来促进溶剂汽提。
[0119] 根据本发明,溶剂回流可在污泥温度达到约90℃后终止,然后在不回流溶剂的情况下污泥沸腾直到污泥温度达到100℃。在100℃时终止结合水移除,并且通过游离水添加来移除溶剂。这种方法作用于其中存在水溶性乳化剂的低粘度烃污泥。乳化强度取决于结合水移除阶段后剩余的水量。如果水含量高于阈值,乳化弱并且水含量低,但如果结合水移除后剩余的水较少,乳状液紧密结合并且具有高水含量。这取决于存在的乳化剂浓度;剩余结合水较少时浓度较高,移除的结合水较多时浓度较低。
[0120] 根据本发明,从烃类回收的溶剂可被污泥中存在的轻质烃类污染。污染仅出现在溶剂回收方法的将近末期,全部回收溶剂的少部分具有高污染。除了在高沸溶剂的情况,其中在开始以及溶剂回收结束时污染较多。从污泥回收的溶剂可以通过蒸汽汽提溶剂或通过分馏或两者来纯化。
[0121] 根据本发明,可以在溶剂添加前从污泥移除轻质烃类——优选通过沸腾,以减少从该污泥回收的溶剂的污染。沸腾可以在有或无游离水添加的情况下进行。在本发明的方法中,可使在重力分离后具有相对较高残留水含量的烃类部分沸腾以使液体层厚度非常小——优选在真空下。这作用于中粘度烃类。
[0122] 根据本发明,回流的溶剂进入加热容器——优选在容器最下方部分,优选加热元件位于底部。这确保溶剂遍及污泥主体(bulk)存在,并且更有效地除水。这将增强其中溶剂汽提从容器底部开始的动力学,清除遍及污泥主体的其余结合水。在本发明中,较小水滴的平均沸点可较高,但共沸因水滴分布更优而更好。
[0123] 根据本发明,通过共沸、蒸汽汽提和溶剂汽提机制的适当组合从污泥除水。在此共沸因溶剂可溶于烃而改变,大范围改变其沸点,并且污泥中存在的小液滴的沸点也会略微增加。为利用溶剂移除水,溶剂必须过量;因此,由于水在消耗,共沸比和共沸温度无法维持。
[0124] 在本发明的背景下,在有或无游离水的情况下使低粘度轻质油污泥沸腾,从而移除其中存在的低沸烃类。这些低沸烃类在显著低于其原本沸点的温度下沸腾除去,并且具有较低粘度和较高热量值——因氢比较高,其商业价值高。因此,除了有助于较纯溶剂的回收,其还有助于提高回收烃类的商业价值。
[0125] 根据本发明,在溶剂移除期间,当存在的溶剂很少时,水与溶剂收集的比例因溶剂沸点快速升高而急剧上升。这在其中存在高沸烃类的粘性污泥中被观察到。通过其中即使少量低沸烃类的存在,这种升高被一定程度地抑制,从而有助于其有效和快速移除。在强污泥情况下,不发生因基于溶剂存在的粘度降低和密度差异增加而造成的水分离。这允许较高程度地保持共沸比和温度,即使强污泥的消极方面仍存在。
[0126] 根据本发明,优选在离心前向污泥添加热溶剂以产生水含量高的炉油污泥,其中溶剂从炉油污泥滤出部分烃类,而污泥中存在的水无任何分离。
[0127] 在本发明的背景下,回流期间添加的溶剂量取决于溶剂属性、烃类属性和回流流进入反应器的位置。在本发明的背景下,溶剂优选以3-4倍水重量或1-2倍烃类重量的比例添加,使得添加的溶剂多于或等于这两者比例。烃类中存在的残留溶剂重量的1-2.5倍的游离水优选在溶剂回收步骤期间被添加。
[0128] 本发明的预处理方法使污泥混合物在从其粘性部分移除全部固体后形成可售产品乳状液。本发明的方法促进污泥混合物中存在的盐和部分水溶性乳化剂的移除。在本发明的方法中,预处理然后添加溶剂和回流到溶剂沸点后获得的粘性/非粘性部分形成可售形式的烃类。在所述方法中,烃类形成带有弱乳化,其在非粘性污泥的情况下被进一步处理。本发明的方法,通过添加热溶剂和离心来回收烃乳状液中稳固保持的、无固体、无盐、但不一定无乳化剂的水作为增值的可售产品——其中水含量在约50Wt.%至80Wt.%范围内不等。在本发明的背景下,所述方法中的预定温度在70℃至140℃范围内。在本发明的背景下,所有溶剂的残留水含量小于其中原本存在的水的10Wt.%。
[0129] 在本发明的背景下,所述方法在大约溶剂沸点左右从污泥混合物移除全部结合水,而与污泥混合物内含水的属性和量无关。在本发明的背景下,所述方法,通过增加传热面积或通过增加加热介质和系统之间的温度差异,提高了加热容器或反应器的生产力。在本发明的背景下,所述加热容器或反应器任选地包括额外的传热板,以具有增加的传热面积。在本发明的背景下,来自冷凝物蒸气的热被用于通过蒸发器或多效蒸发器或机械蒸气再压缩机进一步沸腾,使得热从最后的冷凝器消散到庞大水体中。在本发明的背景下,所述方法将烟气中可利用的废热用在与气轮机系发电设备或任何其它工业操作的热电联产期间。在本发明的背景下,所述方法处理高粘度烃类,从而通过诸如下列的一种或多种方法使水沸腾出去以移除最后的游离水:具有级联托盘的薄膜蒸发器、烃类热喷射到水沸点以上温度的蒸发室中、通过惰性烟气/空气的细小气泡或有或无挡板的热旋流器或搅动器。
[0130] 在本发明的背景下,所述方法避免使用高沸溶剂时的较高温度,从而在移除最大部分的水时的较低温度下终止所述方法,然后添加游离水以移除溶剂,然后通过重力分离从游离水分离烃类。在本发明的背景下,在污泥混合物中存在低粘度烃类时优选所述方法。在本发明的背景下,所述方法从热脱水烃类回收热,而不导致粘度过度升高,使得脱水烃类在其闪点以下的温度被排出。在本发明的背景下,所述方法利用容积较小的冷凝器,从而确保大部分溶剂在所述方法期间处在反应器中。
[0131] 在本发明的背景下,所述方法通过生物降解移除回收水中存在的痕量烃类。在本发明的背景下,所述方法通过添加过量游离水而从污泥混合物移除溶剂,该过量游离水通过溶剂和水的共沸比来确定,以确保添加的水充分,足以从烃类回收全部溶剂。在本发明的背景下,共沸物的沸点随所述方法中的液滴尺寸减小而增加,然而液滴越小越分散,从而可在越低的温度下除水。在本发明的背景下,包含乳化剂的污泥混合物在溶剂移除阶段期间与游离水再乳化。在本发明的背景下,所述方法促进蒸汽汽提,以从烃类提出溶剂,从而防止烃类与游离水再乳化。
[0132] 在本发明的背景下,所述方法利用热式或机械式消泡器来减轻所述方法的回流或溶剂回收步骤期间的起泡。在本发明的背景下,在污泥混合物中存在乳化剂时优选热式消泡器。在溶剂部分回流的情况下,热式消泡器后接温度调节器,从而缓解轻质烃类污染溶剂冷凝物的问题。在本发明的背景下,所述方法通过在所述方法期间的溶剂添加前进行沸腾来回收轻质烃类,从而减少从污泥回收的溶剂的污染,所述沸腾有或无游离水添加。在本发明的背景下,所述方法促进至少部分烃类或部分中粘度烃类(残留水含量相对较高)沸腾——优选在真空下——从而使液体层厚度在所述沸腾期间基本上很小。
[0133] 在本发明的背景下,为了从污泥混合物有效地移除水,所述方法利用不同机制如共沸、蒸汽汽提和溶剂汽提的适当组合。在本发明的背景下,其中所述共沸因溶剂被烃类污染而改变,从而大范围改变其沸点,并且污泥中存在的小水滴使其沸点略微增加。在本发明的背景下,所述方法在有或无游离水的情况下促进非粘性或低粘度烃污泥沸腾,从而移除其中存在的低沸烃类。低沸烃类在显著低于其原本沸点的温度下沸腾出去并且因较高氢碳比具有较高热量值,从而具有高商业价值。在本发明的背景下,水与回收的溶剂的比例因快速升高的溶剂沸点而增加——在所述方法的溶剂回收步骤期间存在的溶剂量较少的情况下。在本发明的背景下,具有高沸烃类的粘性污泥观察到溶剂沸点快速升高,因此通过低沸烃类的存在在一定程度上抑制所述沸点升高,从而有助于其有效和快速移除。在本发明的背景下,强污泥对于较大部分的水移除保持共沸比和共沸温度,而无因基于所述方法中存在溶剂的粘度降低和密度差异增加而造成的水分离。
[0134] 在本发明的背景下,通过分离设备如冷离心机、热离心机、振动式流动台、有或无通风的沉降罐及类似设备促进预处理步骤期间的污泥分离。在本发明的背景下,通过分离设备如冷离心机、热离心机、振动式流动台、有或无通风的沉降罐及类似设备促进预处理步骤期间的污泥分离。在本发明的背景下,通过分离设备如冷离心机、热离心机、振动式流动台、有或无通风的沉降罐及类似设备促进预处理步骤期间的污泥分离。在本发明的背景下,所述预处理方法从所述方法移除盐,从而允许无盐烃类带入所述方法的下游,从而防止用于所述方法下游的设备腐蚀和结垢。在本发明的背景下,所述预处理方法从所述方法移除盐和固体,从而有助于污泥混合物中存在的乳化剂的移除。预处理期间固体的移除增强回收烃类的商业价值并且防止传热表面结垢。预处理期间和沸腾前固体的移除减少因油性污泥造成的烃类损失和降低固体脱油成本。在本发明的背景下,所述预处理方法移除大部分非结合水,从而仅使包含结合水的污泥粘性部分经历所述方法的下游。在本发明的背景下,所述预处理方法减少污泥混合物量,这有效地减少处理污泥混合物所需的溶剂和进一步减少从回收烃类移除所述溶剂所需的游离水量,从而减少移除结合水、溶剂和游离水所需的热,以增加所述方法的生产力。
[0135] 根据本发明,在预处理后向获得的粘性部分添加溶剂,然后在溶剂沸点以下加热所述混合物,形成其中存在的水含量低的较强乳状液。根据本发明,向包含乳化剂的污泥混合物的非粘性部分添加溶剂,然后在溶剂沸点以下对其加热,形成可售烃类和强乳状液产品。根据本发明,在非粘性污泥中添加溶剂,然后稍微在溶剂沸点以下与溶剂一起沸腾,形成弱乳状液,该弱乳状液在预处理步骤期间破坏,以在较低温度下产生纯烃类并且无任何热破坏。在本发明的背景下,溶剂在热条件下被添加至烃粘性部分以降低粘度和增加烃和水或固体之间的密度差异,这促进在维持污泥高温时通过重力沉降或离心来移除固体和游离水。在本发明的背景下,溶剂通过异质低沸共沸物压低水沸点,降低粘度和增强密度差异,从而促使水蒸气和液滴容易运输通过粘度降低的液体池。在本发明的背景下,溶剂回流促进对给定水含量下的给定重量污泥添加较少初始量的溶剂,从而降低所述方法所需的总体溶剂的量和成本。在本发明的背景下,所述溶剂回流通过沸腾步骤期间粘度降低而提高动力学,从而提高所述方法的生产力。在本发明的背景下,所述溶剂回流在所述方法中维持恒定粘度,这适于添加过量溶剂以获得较低平均粘度,而不消耗溶剂水平。在本发明的背景下,所述溶剂回流使得残留溶剂重量与残留水重量的比维持在指定点以上,而与加热速率无关。在本发明的背景下,所述溶剂回流避免蒸气爆炸式排出,从而降低所述方法的风险因子。在本发明的背景下,所述溶剂回流确保驱除全部结合水所需的温度在溶剂沸点以下。在本发明的背景下,溶剂是选自下列的水共沸物:苯、甲苯、二甲苯、己烷、庚烷、或其混合物及类似物。在本发明的背景下,溶剂的预定量为如下比例:进料流中存在的水/烃类重量的1.6至8.0倍。在本发明的背景下,基于污泥中存在的烃类的属性和污泥混合物的最高容许温度选择溶剂的预定量,从而防止热裂解。在本发明的背景下,溶剂以3-4倍水重量或1-2倍烃类重量的比例添加,使得添加的溶剂多于等于这两者比例。在本发明的背景下,溶剂回收步骤期间添加的游离水为烃类中存在的残留溶剂重量的1-2.5倍。在本发明的背景下,所述溶剂回流优选是低沸溶剂,从而在显著低于水沸点的温度下完成所述方法。在本发明的背景下,所述低沸溶剂回流热电联产进行或在多效蒸发器中进行,因为这需要较少能量。
[0136] 在本发明的背景下,部分溶剂从冷凝器移除,不回流。在本发明的背景下,溶剂的部分移除持续,直到所述方法中溶剂与烃的比不下降到预定的溶剂-烃比以下。在本发明的背景下,所述溶剂回流在污泥温度达到上至90℃时终止,然后在无溶剂回流的情况下使污泥沸腾,直到污泥温度达到上至100℃。在本发明的背景下,在所述方法溶剂回收步骤将近末期,从烃类回收的溶剂被轻质烃类污染。在本发明的背景下,通过选自蒸汽汽提或分馏或两者的方法,纯化从污泥混合物回收的溶剂。在本发明的背景下,在反应器或加热容器中回流的溶剂进入所述容器的最下方部分——优选加热元件存在于其底部——从而确保溶剂遍及污泥混合物主体存在,以有效移除水和增强动力学。
[0137] 在本发明的背景下,沸点不等的溶剂用于所述方法,从而在所述方法中利用多效蒸发器,如所述多效蒸发器的不同蒸发室。例如,如果二甲苯、甲苯和苯用于所述方法,则二甲苯、甲苯和苯分别被添加至多效蒸发器的各个蒸发室,使得从包含二甲苯的室排出的蒸气供热给包含甲苯的室,并且从包含甲苯的室排出的蒸气供热给包含苯的室。这节约了所述方法涉及的整体能量成本。
[0138] 实施例
[0139] 下列实施例和比较实施例被提供以证明本发明的具体实施方式。本领域技术人员应理解,下文实施例和比较实施例中公开的方法仅代表本发明的示例性实施方式。本领域技术人员应基于本公开理解,可对所述具体实施方式进行多种改动,并且仍获得相同或相似的结果,而没有脱离本发明的精神和范围。
[0140] 实施例-1
[0141] 离心预处理泻湖污泥
[0142] 进行实验,确定泻湖污泥中存在的结合水含量,泻湖污泥获自ONGC,Oil and Natural Gas Corporation。由此,污泥中的非结合水被移除,因此减少污泥量,使得更容易进一步处理污泥。而且,非结合水的移除使污泥中仅留下均匀分布的结合水,其在污泥进一步处理中给出一致的表现。将污泥均质化,并利用BTX法评价水分含量,利用弹式量热器评价热量值,和利用弗炉(Muffle Furnace)评价灰分含量。进一步,将污泥在4500RCF下以10分钟停留时间运转的重型非冷藏式分批式离心机中离心。
[0143] 因此,在离心后,ONGC污泥分离成3或4部分,即游离流动的烃类——作为顶层部分、中粘度烃类——作为中间部分、和废油——作为底层部分。在ONGC泻湖污泥#2中,粘性烃层也分离成底层部分。评价所有这些部分的水分含量、灰分含量、沉淀含量,并且评价分离水的浊度。因此,在4500RCF和21893RCF的离心机中进一步处理ONGC泻湖污泥#2部分,并评价残留烃的水分含量。
[0144] 表1.1A-离心详细内容
[0145]
[0146] 表1.1B-在离心机中预处理ONGC污泥的结果
[0147]
[0148]
[0149] 表1.1C初始离心后ONGC泻湖污泥#2部分的处理
[0150]
[0151]
[0152] 观察到,不同的ONGC污泥用离心机预处理具有不同的结果,如表1.1A和1.1B可见。观察到,在测试1中,获得约41Wt.%的可售游离流动烃类——其热量值为约10,633kcal/kg。然而,关于测试3,分离的游离流动烃类具有高水分百分比,并且经进一步分离给出
41.21%固体分数,因此整体获得仅9.89%的游离流动烃类——其热量值为约10,787kcal/kg。
[0153] 进一步,观察到,污泥属性对离心后分离的部分的类型具有影响。关于污泥#2,第四中粘度烃部分在游离水层上方被分离。观察到,该层具有较低销售价值,因为水分含量较高,而热量值低于游离流动烃类并且几乎与ONGC泻湖污泥#2相似。
[0154] 另外还观察到,用于进一步处理的污泥给定量其量减少约2/3。还观察到,污泥预处理有助于减少烃类中的盐和灰分含量。进一步,确认仅仅离心无法从污泥移除全部水。观察到,通过大幅加速因密度差异造成的两种不同不混溶液体的自然发生的分离,离心增强重力加速度。然而,离心在在具体液体微小液滴之间的平均自由程很小时有帮助,然后将其合并成大得多的、阻力降低的液滴,然后有助于其更快移动。观察到,泻湖污泥#2比泻湖污泥#1对于离心预处理更加顽抗。
[0155] 进一步观察到,游离水分离是可能的,尽管事实上烃类粘性层在水层前以及然后在水层后分离。由测试1和测试2观察到,通过增加RCF,更多量的游离水分离,因此在游离流动烃类和粘性烃类中观察到更少水分含量。关于ONGC泻湖污泥#2部分,观察到游离流动烃类中的全部水都是结合水。观察到,在中粘度烃类中的43.54%水中,34.71%是结合水,并且剩余65.29%水作为非结合水被分离。另外,在粘性烃类中的59.32%水中,7.19%是结合水,而剩余92.81%水作为非结合水分离。
[0156] 在ONGC泻湖污泥部分被进一步预处理后观察到,残留的游离流动部分,即使具有高水分含量,也不能分离任何水,并且给出小于一半其重量作为可售的游离流动烃类。通过21893RCF离心后的中粘度烃类仅给出26.50%的可售烃类,尽管另分离28.43%部分作为水。具有大量水的粘性烃类,其中大量通过离心机处理而分离,尽管不是全部水。进一步,观察到,仅粘性烃类部分被回收作为可售烃类。观察到,通过增加RCF,更多量的游离水可被分离。最后,证明泻湖污泥的组分即使在数十年后也不会随时间而自然分离,其中破坏的结合物量取决于离心机的运转RCF和污泥在离心机内的停留时间。
[0157] 离心&溶剂对于具有结合水的污泥减少结合水移除所进一步处理的污泥量的组合效果
[0158] 为理解从烃类释放结合水的机制以及对从烃类释放结合水的影响,首先通过添加溶剂降低各种污泥的粘度,使得混合物包含67Wt.%溶剂,然后将其在4,500RCF和约28至32℃环境温度下离心10分钟进行研究。具体地,将溶剂如二甲苯和甲苯添加至内部(in-house)准备的具有50Wt.%水的粘性炉油污泥。可选地,将溶剂如二甲苯和甲苯添加至具有42.21wt.%结合水的粘性ONGC污泥(在4,500RCF下分批离心引入的ONGC泻湖污泥10分钟后回收),使得混合物包含67wt.%溶剂,然后在搅拌后将其立即不停歇的4,500RCF离心10分钟。离心过程产生两个或三个不同的液体层。第三层仅在ONGC污泥包含清水的情况下获得。
最顶层总是无水的。其包含添加的大量溶剂以及大量从污泥释放的烃类。中间层,在获得三层的情况下,由烃类和水组成。随后,对中间层进行评价。基于将其在21,893RCF下离心10分钟,获得带有结合水的污泥,虽然量小得多,获得游离流动的溶剂层外加一些溶解的烃类和略微有色的废油。然后利用BTX评价由此获得的污泥的结合水。
[0159] 带有结合水的炉油系污泥-
[0160] 表1.2A-炉油污泥的描述
[0161]序号 详细内容 测试1 测试2
1 处理取用的污泥重量(g) 234.47 233.55
2 通过BTX确定的上述污泥中的Wt.%水 49.91 49.91
3 所用溶剂名称 甲苯 二甲苯
4 添加的溶剂重量(g) 469.75 467.18
5 污泥和溶剂的最终重量(g) 704.22 700.73
[0162] 表1.2-B离心详细内容
[0163]序号 详细内容 测试1 测试2
1 达到最大相对离心力的耗时(mins) 2.70 2.65
2 最大运转相对离心力(RCF) 4,500 4,500
3 最大相对离心力的保持时间(mins) 10 10
4 恢复至零相对离心力的耗时(mins) 16.5 16.5
5 离心机内总停留时间(mins) 29.20 29.15
[0164] 表1.2C-离心和溶剂对炉油污泥的组合效果
[0165]
[0166]
[0167] 表1.3A-ONGC粘性污泥的描述
[0168]序号 详细内容 测试3 测试4
1 处理取用的污泥重量(g) 212.86 233.53
2 通过BTX确定的上述污泥中的Wt.%水 42.21 42.21
3 上述污泥的热量值(kcal/kg) 5,213 5,213
4 所用溶剂名称 甲苯 二甲苯
5 添加的溶剂重量(g) 492.33 468.74
6 具有溶剂的污泥的最终重量(g) 705.19 702.27
[0169] 表1.3B-离心详细内容
[0170]序号 详细内容 测试3 测试4
1 达到最大相对离心力的耗时(mins) 2.68 2.56
2 最大运转相对离心力(RCF) 4,500 4,500
3 最大相对离心力的保持时间(mins.) 10.00 10.00
4 恢复至零相对离心力的耗时(mins.) 16.60 16.50
5 离心机内总停留时间(mins.) 29.28 29.06
[0171] 表1.3C-离心和溶剂对ONGC污泥的组合效果
[0172]
[0173]
[0174] 关于炉油,由表1.2C观察到,通过利用溶剂和离心一起处理污泥,约80%的物料形成顶层,并且仅20%形成中间层,无游离水。进一步,污泥中存在的约85%初始烃类的大部分烃类随着添加的溶剂移入顶层。BTX结果表明,其中不存在任何水。在进一步离心的20%中间层中,在甲苯的情况下分离约29%的略微有色的游离水。此外,用于进一步处理的剩余污泥量减少上至约小于取用的初始污泥量的一半。
[0175] 进一步,在ONGC污泥的情况下,由表1.3C观察到,利用甲苯和二甲苯,约75.78%、72.84%的顶层分别形成。中间层,对于甲苯而言为15.36%,并且对于二甲苯而言为
18.68%,其略小于在炉油污泥情况下形成的中间层。ONGC污泥获得约8%的底层,而炉油污泥无水分离。最后,关于甲苯和二甲苯,带有结合水的污泥量分别为取用的初始污泥的约
35%和40%。
[0176] 在ONGC污泥情况下,甲苯比二甲苯优选,因为其使带有结合水的污泥质量减至1/2.89,相比之下二甲苯减至1/2.51。类似地,关于炉油污泥,利用甲苯和二甲苯,污泥分别减至1/2.48和1/2.30。还确认,与炉油系污泥相比,在ONGC污泥的情况下内含水明显更容易提取。这也通过底部收集的游离水可见。因此,可见溶剂降低烃类粘度,然后离心增强因密度差异造成的重力分离,其组合效果使待处理污泥量减至约1/2.5。
[0177] 实施例-2
[0178] 从带有50WT.%结合水的炉油污泥移除结合水——通过使其与共沸溶剂一起沸腾[0179] 为研究不同量的不同溶剂对从包含50Wt.%水(全部水都是结合水)的炉油污泥移除水的影响,在Dean-Stark设备中的RB烧瓶中取预定的比例的污泥和溶剂。将混合物在加热罩(加热包,heating mantle)中加热,同时利用数字温度计监测物料温度。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。用接收器底部的软木塞(stop cork)将水冷凝物收集在单独的烧瓶中,同时使溶剂冷凝物通过接收器回流到RB烧瓶中。水收集直到无水冷凝物被观察到,并且每次称重收集的水。
[0180] 表2.1A-在以933mbar回流二甲苯同时通过不同二甲苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0181]
[0182] 表2.1B-在以933mbar回流二甲苯同时通过不同二甲苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0183]
[0184] 表2.2A-在以933mbar回流甲苯同时通过不同甲苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0185]
[0186]
[0187] 表2.2B-在以933mbar回流甲苯同时通过不同甲苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0188]
[0189] 表2.2C-在以933mbar回流甲苯同时通过不同甲苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0190]
[0191] 表2.3A-在以933mbar回流苯同时通过不同苯比例从炉油污泥移除结合水:
[0192]
[0193]
[0194] 由表2.1观察到,除了测试3(其中炉油中的残留水为66ppm——在其经历140.88℃最高温度时),通过利用1.6-8.1范围内的相对于污泥中存在的水的不同比例的二甲苯作为回流溶剂,移除了污泥的全部水。观察到,当二甲苯添加重量在污泥中存在的水重量的1.6-2.0倍范围内时,最终温度超过环境压力下纯二甲苯的沸点。观察到,当添加的二甲苯是污泥中存在的水重量的3-8倍,最终温度在环境压力下的纯二甲苯沸点以下。
[0195] 由表2.2观察到,当甲苯是污泥中存在的水的1-2倍(除了1.67)时,最终温度超过纯甲苯沸点,并且在其各自的最高温度下残留物包含300-5000ppm水。因此,可见,溶剂比越高,最高温度越低。观察到,甲苯3-8倍的添加与较低比例相比显示更好的结果。考虑到热能、溶剂要求和方法动力学,与其它比例相比,优选甲苯与水的重量比为4。
[0196] 由表2.3观察到,物料最终温度超过纯苯沸点,其中添加溶剂是污泥中存在的水重量的1和2倍。在添加溶剂是污泥中存在的水重量的3倍的情况下,则全部水都从污泥移除,并且不使温度超过苯沸点。
[0197] 实施例-3
[0198] 以不同混合时间从包含50WT.%水的炉油污泥移除水,全部水是结合水——通过使其与共沸溶剂一起沸腾,同时回流溶剂
[0199] 进行实验,评价通过在污泥准备中混合不同时间(从而保持油-水比恒定)从不同炉油污泥移除结合水的方法的效力。因此,将预定比例的炉油和水混合,然后在10,000RPM下利用高剪切混合器通过改变混合时间为2分钟、5分钟和8分钟进行搅拌,预测污泥性质变化。因此,在Dean和Stark设备的RB烧瓶中按重量计取用准备的炉油污泥和预定量的溶剂,然后将其在加热罩(加热包,罩形加热器,mantle heater)中持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。利用接收器底部的软木塞,将水冷凝物收集在单独的烧瓶中,而使溶剂冷凝物通过接收器回流到RB烧瓶中。水收集直到无水冷凝物被观察到,并且每次称重收集的水。
[0200] 表3.1在以933mbar回流甲苯同时以不同混合时间从炉油污泥移除结合水:
[0201]
[0202] 观察到,对于相同的热通量供应,结合水可从以8min混合时间准备的污泥被更快移除——与2min混合时间相比。观察到8min混合污泥的水收集速率在更低温度下更快,并且8min污泥的低温移除的水分数也更高——与2min污泥相比。发现2min混合污泥中分散液滴的尺寸大于8min污泥,因为8min污泥中更多的水接触溶剂。因此,更多水以更快速率并且在接近溶剂-水共沸物的共沸沸点的温度下被移除。因此,发现最小沸腾比随液滴尺寸的平均分散度增加而减少。
[0203] 进一步,可见5min混合污泥的水移除速率高于2min或8min混合污泥。这可能是因为在5min污泥情况下经过污泥的热通量较高。然而,5min和8min污泥的在低温和快速水移除速率下移除的水分数相当,并且高于2min污泥。因此,证明5min污泥的分散水液滴的尺寸类似于8min污泥,但其相对小于2min污泥。
[0204] 实施例-4
[0205] 从包含50WT.%水的不同量炉油污泥移除全部水,全部水是结合水——通过使其与共沸溶剂一起沸腾,同时回流溶剂。
[0206] 为评价利用不同量炉油污泥对于从其中具有50%结合水的炉油污泥进行结合水移除的牵连,在Dean&Stark设备中的RB烧瓶中取用按重量计预定分数的污泥和溶剂,然后将其在加热罩上持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。使溶剂回流,并以标示间隔收集来自接收器的水并每次称重。
[0207] 表4.1-在以933MBAR回流甲苯同时通过甲苯从不同量炉油污泥移除结合水:
[0208]
[0209] 观察到,量的重要是因为对通过加热罩传递的热通量的利用。由于加热套通过被RB烧瓶的整个下半球覆盖的分布加热线圈供热,任何没有覆盖RB整个下表面区域的污泥量都具有无效加热。这由150g污泥和450g污泥中的收集耗时清楚可见。150g污泥的时间是1.86小时,长于450g污泥耗时的三分之一(计算得出1.28小时(3.85/3))。对于300g和450g污泥,RB中的量分别是900g和1350g,由于两者都填充2升RB的下半个,热通量利用几乎相同。这也通过水收集耗时可见。因此,观察到,300g污泥的耗时是2.29小时,略短于450g耗时的三分之二(其应为2.57小时(3.85*2/3))。
[0210] 实施例-5
[0211] 从包含不同水WT%的炉油污泥移除水——通过使其与共沸溶剂一起沸腾,同时回流溶剂
[0212] 实验目的是评价从不同水含量的炉油污泥移除结合水的方法的效力。因此,在Dean&Stark设备的RB烧瓶中取用按重量计预定分数的污泥和溶剂,然后在加热罩中将其持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。使溶剂回流,并且以标示间隔收集来自接收器的水并每次称重。
[0213] 表5.1-在以933mbar回流甲苯同时从具有不同比例的结合水的炉油污泥移除水[0214]
[0215]
[0216] 表5.2-在以933mbar回流甲苯同时从具有不同比例的结合水的炉油污泥移除水[0217]
[0218]
[0219] 关于上述实验,添加了相对于水和烃类不同比例的溶剂量。观察到,烃类中的最后残留水保持不变。然而,物料最终温度存在显著差异,尤其在具有低初始水含量的情况下污泥,其中最终温度升高超过溶剂沸点。在存在2%和10%水的污泥中,当存在的溶剂相对于烃类的重量比小于2时,水收集的最终温度分别为120℃和130℃。
[0220] 观察到,需要溶剂来通过与水形成异质共沸物从而压低水沸点以及降低粘度和引起遍及污泥主体的对流传热。当存在的溶剂与烃类相比较少时,发现溶剂的真实沸点因有机相中高沸点烃类的摩尔分数较高而增高——根据拉乌尔定律。可见当存在的溶剂是存在的烃类重量的至少两倍时最终温度在溶剂沸点以下,从而提供在不超过溶剂沸点的情况下为从污泥移除全部水而添加的溶剂量的指导。
[0221] 可见随着污泥中存在的初始水的Wt.%增加,移除的较大部分水保持快速水移除速率。因此,观察到55%和60%污泥的快速水收集的温度范围较宽。证明这可能是因为污泥中存在的游离水基于弱混合存在。证明游离水,如果存在于污泥中,可下渗至RB烧瓶底部;在这种情况下,观察到的温度将会是蒸汽汽提溶剂的游离水的温度,而非共沸移除结合水的溶剂的温度。收集的溶剂和水的比将仍相同。因此,结合水可从不同Wt.%水含量的污泥移除,并且最后残留水含量不超过500ppm。
[0222] 实施例-6
[0223] 利用甲苯作为溶剂从有和无氯化钠/月桂基硫酸钠情况下的炉油污泥、离心之前和之后的ONGC污泥、柴油污泥移除结合水
[0224] 为了更好地理解利用不同烃类在有和无氯化钠(盐)/月桂基硫酸钠(SLS)的情况下内部加工的不同类型的污泥关于结合水移除的表现。考虑来自ONGC泻湖的原污泥和通过离心从而获得的不同层,其中按重量计预定分数的污泥和溶剂取用到Dean&Stark设备的RB烧瓶中,然后在加热罩中将其持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。使溶剂回流,并且以标示间隔收集来自接收器的水并每次称重。
[0225] 表6.1-从有和无盐和带有SLS的炉油污泥移除结合水
[0226]
[0227]
[0228] 表6.2-从ONGC污泥、ONGC污泥粘性层、ONGC污泥底层移除结合水
[0229]
[0230] 表6.3-从带有SLS的柴油污泥移除结合水
[0231]
[0232]
[0233] 观察到,几乎全部结合水被从有和无氯化钠/月桂基硫酸钠的炉油污泥移除,这与RB中剩余的残留物料的BTX结果一致。
[0234] 进一步观察到,三种炉油情况的沸腾范围都保持不变。盐的主要不利效应是从添加了氯化钠的炉油污泥移除结合水所需的能量量较高,并且添加了月桂基硫酸钠的炉油污泥还要更高。还观察到,甲苯和水的初始共沸温度在添加了盐时较高,为87.8℃,并且在添加了月桂基硫酸钠时较低,为85.1℃。到较低观测沸腾温度时收集的水百分比从单纯炉油的88.03%下降至带有氯化钠的炉油污泥的72.05%,并且进一步下降至带有月桂基硫酸钠的炉油污泥的67.30%。在共沸浓度变为较高甲苯-水比后,观察到沸点升高效应减少,并且观察到最终沸腾温度大约在109-110℃范围内。
[0235] 对于ONGC污泥和其离心层情况,观察到ONGC粘性烃类的沸点较高,在91.2℃,并且ONGC中粘度烃层的沸点最低,在81.5℃。进一步观察到,关于ONGC粘性烃类,直到恒定水收集速率上至低温收集的Wt.%水为81.27%,高于ONGC污泥——为66.38%和ONGC中粘度烃类污泥——为70.38%。可见水分离对初始沸腾比具有不利影响,因此发现提前预处理物料是不利的。观察到三种ONGC污泥的水收集最终温度都在108.40-110.50℃范围内。
[0236] 在柴油污泥情况下,BTX结果证明,与其它污泥类型相似,全部结合水被移除。观察到,柴油污泥的水收集低温与其它污泥相比明显较高,因为存在易与柴油分离的水而使其自己成为游离水。柴油污泥的低温期间收集水(优选75.68%)高于ONGC污泥(66.38%),但低于炉油污泥(88.03%)。进一步观察到,与炉油污泥(263ppm)和ONGC污泥(84ppm)相比,通过BTX方法计算的水分百分比低于任何其它污泥(15ppm)。
[0237] 实施例-7
[0238] 回流和无回流溶剂对从炉油污泥移除结合水(通过与共沸溶剂一起沸腾)的比较[0239] 进行实验,以评价通过按照本发明方法与共沸溶剂一起加热并且回流溶剂进行结合水移除的效力,和与通过与共沸溶剂一起加热并且不回流溶剂进行结合水移除的结果对比,显示本发明的优势。
[0240] 因此,首先确定污泥中存在的结合水的重量分数,并添加在有回流和无回流的情况下计算量的溶剂,然后利用加热罩在Dean和Stark设备中加热并持续监测RB烧瓶中的物料温度。水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。因此,通过溶剂和热的组合效果,污泥中存在的全部结合水被移除,其中一个实验在回流溶剂的情况下进行,而另一个实验在不回流溶剂的情况下进行。因此,所用溶剂是苯、甲苯和二甲苯。
[0241] 表7.1-在回流和不回流二甲苯的同时通过与二甲苯一起沸腾从其中具有50WT%结合水的炉油污泥移除结合水
[0242]
[0243] 表7.2-在回流和不回流甲苯的同时通过与甲苯一起沸腾从其中具有50WT%结合水的炉油污泥移除结合水
[0244]
[0245] 表7.3-在回流和不回流苯的同时通过与苯一起沸腾从其中具有50WT%结合水的炉油污泥移除结合水
[0246]
[0247] 观察到,在不回流的情况下需要非常高量的过量溶剂来移除结合水,尤其是甲苯和苯,分别是水存在量的10和80倍。回流时二甲苯、甲苯和苯的平均水移除速率分别为1.41、1.17和0.53g/min,分别远高于二甲苯、甲苯和苯不回流时的平均水移除速率——
0.38、0.24和0.02g/min。证明添加较多溶剂可以降低物料粘度,但其不需要那么低。极低粘度物料中的水可容易分离,其可能对初始共沸物沸腾有不利影响。
[0248] 由上述实验的BTX结果显而易见的是,溶剂回流对于移除炉油污泥中存在的全部结合水非常重要,而与溶剂选择无关,因为在回流期间溶剂汽提掉最后的痕量水。因此,证明回流溶剂必须到达底部——通过改变液体和蒸气途径,从而清除任何存在的水。进一步证明,在溶剂不回流的情况下可能必须控制加热速率,因为溶剂消耗可导致残留物料最终温度急速上升。
[0249] 实施例-8
[0250] RB烧瓶容量对于通过溶剂回流从炉油污泥移除结合水的影响
[0251] 进行实验,以评价在改变RB烧瓶容量——因此改变物料和加热罩之间的接触面积——时按照本发明方法通过与共沸溶剂一起加热和回流溶剂移除结合水的效力。
[0252] 因此,首先确定污泥中存在的结合水分数,然后在其中添加计算量的溶剂,然后利用加热罩在Dean和Stark设备中加热,并用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。使溶剂回流,并且以标示间隔收集来自接收器的水并每次称重。因此,在回流溶剂同时移除污泥中存在的重量分数的结合水。在此,选择两种不同容量的RB烧瓶,2L和5L。
[0253] 表8.1-RB烧瓶容量对于利用二甲苯从炉油污泥移除结合水的影响
[0254]
[0255]
[0256] 观察到,上至100℃温度收集的水在2L RB中为89Wt.%,而在5L RB的情况下其为80Wt.%。烧瓶容量在通过加热罩传递的热通量的利用中非常重要。由于观察到加热罩通过被RB的整个下半球覆盖的分布加热线圈供热,任何未覆盖RB整个下表面区域的污泥量被观察到具有无效加热。观察到5L加热罩的电力消耗是2L加热罩的两倍,但2L加热罩的水收集速率高于5L加热罩。2L RB的水收集速率为1.41g/min,5LRB为1.32g/min。这突出了这样的事实:与待加热液体接触的加热表面积对于结合水移除方法的总体效率非常重要。
[0257] 实施例-9
[0258] 从包含50WT.%水的炉油污泥移除全部水,全部水是结合水——通过使其与共沸溶剂混合物一起沸腾,同时回流溶剂
[0259] 实验目的是评价利用共沸溶剂混合物从炉油污泥移除结合水的方法。因此,在Dean&Stark设备的RB烧瓶中取用按重量计预定分数的污泥和溶剂,然后在加热罩中将其持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。使溶剂回流和以标示间隔收集来自接收器的水并每次称重。
[0260] 表9.1-通过933mbar的苯&甲苯和甲苯&二甲苯的组合使用从炉油污泥移除结合水[0261]
[0262]
[0263] 由上表观察到,通过共沸溶剂的组合使用,全部结合水可被移除。进一步观察到,方法期间达到的最高温度几乎在用于所述测试的纯溶剂的沸腾温度之间。因此,在特定条件下,使用高沸点和低沸点溶剂来增加动力学和压低物料最终温度是可取的。
[0264] 实施例-10
[0265] 通过最初回流和最后与共沸溶剂一起沸腾从炉油移除结合水
[0266] 进行实验,以按照本发明方法定量回收存在于不同污泥中的纯烃类和水并且回收全部溶剂和游离水。
[0267] 因此,首先确定污泥中存在的结合水分数,然后在其中添加计算量的溶剂,然后利用加热罩在Dean和Stark设备中加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。
[0268] 因此,在回流溶剂的同时移除污泥中存在的结合水部分。在物料温度100℃时停止溶剂回流,并且开始收集溶剂和水。按照这个步骤以实现和证明能量有效程序,因为移除最后10-15%的水需要高能量。然后,冷凝和收集全部水,以及大量溶剂。最后,利用质量平衡研究(mass balance study)定量分析回收的水和烃样本。
[0269] 进一步,在另一实验中,在回流溶剂的同时移除污泥中存在的结合水部分。在物料温度88℃时停止溶剂回流,并且收集溶剂和水。进一步,维持温度——优选97℃,不超过100℃,然后收集相当大量的溶剂和结合水后终止方法。
[0270] 进一步,将计算量的游离水添加至RB烧瓶中的残留物,并利用相同设备再次加热混合物。然后,移除和收集全部剩余溶剂连同一些游离水。其后,在加热烃类后,通过移液管抽吸收集来自残留烃类的全部剩余游离水量,然后一次或多次离心——取决于烃类中的剩余游离水量。最后,利用质量平衡研究定量分析水和烃样本。
[0271] 表10.1-通过最初回流和最后与共沸溶剂一起沸腾从炉油移除全部结合水[0272]
[0273]
[0274] 表10.2通过最初回流和最后与共沸溶剂一起沸腾到97℃从炉油移除结合水[0275]
[0276] 表10.3通过与游离水一起加热从炉油移除全部溶剂
[0277]
[0278]
[0279] 观察到,在以溶剂回流炉油时,到100℃时观察到平均水收集速率在测试1中从1.38g/min下降至0.10g/min,在测试2中从1.50g/min下降至0.33g/min。因此,考虑到水收集速率下降,认为中断回流和收集溶剂和水是能量有效的。收集的水量几乎相同,与通过BTX确定的残留炉油和溶剂混合物中的水分百分比一致,约620ppm(甲苯)和430ppm(二甲苯)。
[0280] 在进行回流时,溶剂回到RB烧瓶并且通到容器底部,从而被加热。因此,最后收集期间的回流带有任何遗漏的水,并且留在物料中的痕量水被溶剂汽提。可见通过改变液体和蒸气途径,移除最后水部分的动力学较高,从而清除任何存在于底部的水。但是,在回流不进行到结束的情况下,水的这种溶剂汽提可能不是有效的,在残留物料中留下最后的痕量水。因此,获得的BTX结果高于回流进行到沸点时通常获得的结果。
[0281] 进一步观察到,溶剂收集速率基本上在测试1中为6.03g/min并且在测试2中为5.38g/min。因此,在一半左右的溶剂已分离时,溶剂移除所需的游离水量减半,从而节约游离水分离的能量。进一步,由表10.2观察到,从溶剂回流条件至不回流条件,平均水收集速率从1.57g/min下降至1.10g/min。而且可见被添加并且然后用于移除游离水的游离水量较少,因为部分溶剂已被回收。
[0282] 观察到,通过最初回流然后与共沸溶剂一起沸腾到97℃来移除结合水的方法仅针对甲苯进行,因为二甲苯和水的共沸沸点与甲苯相比较高和同时进行回流和沸腾可利用的窗(范围,window)小于5℃——其中仅可收集到极少量的水。因此仅考虑甲苯用于这组实验。
[0283] 实施例-11
[0284] 通过与游离水一起加热从烃类回收溶剂
[0285] 目的是说明、证明和评价通过添加游离水和在933mbar大气压下在100℃以下沸腾出去从炉油移除全部溶剂如二甲苯、甲苯和苯的方法。因此,称重预定的比例的炉油、溶剂和游离水,然后置于Dean和Stark设备的RB烧瓶中,然后将其在加热罩中以受控加热速率加热并监测RB烧瓶中的物料温度。确保溶剂与炉油的初始重量比大于从炉油污泥移除全部结合水后RB烧瓶中剩余的重量比。将结合水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。定期从接收器收集溶剂和水,并在立即相分离后分别称重。
[0286] 表11.1.A-通过933mbar下的不同比例的游离水从炉油移除二甲苯
[0287]
[0288] 表11.1.B-通过933mbar下的不同比例的游离水从炉油移除甲苯
[0289]
[0290]
[0291] 表11.1.C-通过933mbar下的不同比例的游离水从炉油移除苯
[0292]
[0293] 观察到,在游离水存在的情况下,全部溶剂在100℃以下的温度下从炉油沸腾出去,而与溶剂量或溶剂类型无关。观察到,关于在不存在游离水情况下收集全部溶剂,观察到沸腾温度范围为110.93-350.15℃。在此溶剂如苯、甲苯和二甲苯不与水形成共沸物,因为水更多存在于反应器中,蒸汽汽提在全部溶剂的移除中发挥作用。
[0294] 由表11.1.A观察到,在添加的二甲苯是炉油重量的3倍并且添加的水是二甲苯重量的1倍时,反应器的最高温度升至114.70℃。在表11.1.A的测试3中,采用等量溶剂,但采用溶剂重量2倍的水,随着水量增加,可以在100℃以下的温度下收集全部二甲苯。进一步观察到,在甲苯情况下,为实现在较低温度下的全部溶剂收集,探索出水与溶剂的比等于1。在水与溶剂的比小于1的测试中,最高温度升至101℃。在苯用作溶剂的情况下,当溶剂与炉油的比为3时,对溶剂重量添加一倍对于在较低温度下收集是非常重要的。
[0295] 可见游离水量增加超过某个极限不仅会使溶剂沸点范围下降,而且通过单位质量沸腾出去的水而移除的溶剂量也会减少。在所有情况下,收集的溶剂都超过添加量。因此,允许溶剂收集到其颜色显现一点淡黄色,这确保带有最少量炉油的100%溶剂全部被收集。
[0296] 实施例-12
[0297] 通过利用移液管吸液和离心从烃类移除游离水
[0298] 进行实验,以加速烃类中存在的游离水的移除,最初采用利用移液管进行水抽吸,然后离心残留烃类一次或多次。烃类,具体地炉油和柴油,在通过在Dean和Stark设备中溶剂回流以移除结合水后和在随后通过与游离水一起加热移除添加溶剂以移除溶剂后获得。
[0299] 因此,将烃类在RB烧瓶中加热到水沸点,从而降低粘度和促进水沉降。将容量玻璃移液管插至RB烧瓶底部,并施加抽吸。在移液管中不再观察到游离水后停止抽吸。进一步,根据物料中存在的剩余水量,在薄层沸腾后将物料离心。实验期间没有任何阶段不允许蒸气冷凝。热离心物料进一步分离成烃类和水。在分离顶层烃类后,离心管中可看见分离的水,然后利用移液管或只是通过将其倒出而将其移除。根据物料的剩余水含量,选择进一步离心。利用BTX方法分析烃类的水分含量。
[0300] 表12.1利用移液管抽吸和离心移除游离水
[0301]
[0302] 观察到,难以从相对粘性的炉油移除全部游离水。可见加热物料至水沸点会降低炉油粘度,能够实现炉油和水重力分离成两层,其中水沉降在底部。观察到,通过利用870mbar减压移出水和从分离漏斗进一步分离底层炉油,仅约90%的水被分离。
[0303] 进一步,观察到,通过以95℃进口温度热离心炉油,大部分水被分离在底部。进一步观察到,仅大约3050ppm的水留在炉油中——根据BTX方法测量。这观察到离心后低百分比的水含量——可能因为残留炉油污泥中的不均匀尺寸液滴。证明,虽然离心不如对污泥(因液滴尺寸相同)有效,但由于沸腾,液滴尺寸差异导致较大液滴形成较小液滴的扫除效果(sweeping effect),这导致离心造成的有效分离。
[0304] 在柴油情况下,因柴油和水之间清楚可见的分离,利用移液管抽吸和稍后其余通过离心分离的水量为99.9%。在利用BTX方法计算残留柴油中的水分百分比(测量为59ppm)后,水与柴油的这种良好分离被进一步证明。
[0305] 实施例-13
[0306] 污泥中存在的烃类对从污泥回收的溶剂纯度的影响
[0307] 进行实验,以更好地理解影响从溶剂回收获得的溶剂纯度的因素。称重预定比例的油、水和溶剂,并置于Dean&Stark设备的RB烧瓶中,然后在加热罩上持续加热并监测RB烧瓶中的物料温度。将水和溶剂的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。定期从接收器收集水和溶剂,并使其沉降。为确定污染出现的收集点,在RB烧瓶中剩余约20%溶剂时收集更多溶剂样本。
[0308] 为评价和提高回收的溶剂纯度,进行实验,以通过添加游离水和沸腾来移除被发现影响溶剂纯度的低沸烃类。因此,称重预定量的污泥和游离水,并置于Dean&Stark设备的RB烧瓶中,然后在加热罩中将其持续加热,同时用数字温度计持续监测RB烧瓶中的物料温度。将水和油的蒸气用绝缘冷凝器中的5-6℃循环冷水冷凝,然后收集在接收器中。
[0309] 在RB中的物料温度达到97℃后,停止加热并立即添加称重的溶剂量,然后持续加热。将溶剂和水的蒸气冷凝,然后收集在接收器中,从而使溶剂在顶部回流,并且定期收集和称重沉降在底部的水。在水收集停止后,添加基于RB中存在的溶剂量称重的游离水量,进行溶剂回收,然后持续加热,从而监测RB烧瓶中的物料温度。使溶剂和水的蒸气在绝缘冷凝器中用5-6℃的循环冷水冷凝。因此,定期从接收器收集溶剂和水并使其分离,取用其中的溶剂样本用于气相色谱,以确定溶剂纯度。取平均样本以比较总体溶剂纯度。
[0310] 表13.1-通过蒸汽汽提从柴油污泥移除轻质烃类
[0311]
[0312] 表13.2-通过与溶剂共沸,同时回流溶剂,从柴油污泥移除结合水
[0313]
[0314] 表13.3-通过蒸汽汽提从柴油污泥移除甲苯
[0315]
[0316] 表13.4-通过离心移除游离水
[0317]
[0318]
[0319] 由图5A和5B观察到,最后收集期间回收溶剂的溶剂纯度劣化,因为轻质烃部分在该温度范围沸腾出去。在二甲苯情况下,回收的溶剂纯度相对较低,因为二甲苯沸点高,更多部分沸腾出去——尤其在柴油情况下。
[0320] 观察到,在从柴油或炉油回收溶剂期间,溶剂移除量超过系统溶剂添加量。不同阶段溶剂的回收Wt.%溶剂的气相色谱结果显示回收溶剂中有油杂质。在大约90%溶剂已回收后,回收溶剂的纯度急剧下降。可见柴油的杂质在两种溶剂情况下都高于炉油,这预期是因为柴油具有较高分数的低沸烃类,其可能随溶剂一起被汽提。还可见对于炉油和柴油,二甲苯的杂质都多于甲苯,这也预期是因为二甲苯具有与油中存在的较宽范围的烃类相当的较高沸点和较高蒸气压力。因此,回收溶剂的平均纯度列在下表13.5中。
[0321] 表13.5-回收溶剂的平均纯度:
[0322]  甲苯 二甲苯
纯溶剂 99.8265% 98.4411%
炉油 99.5266% 97.29%
柴油 97.4976% 93.6148%
[0323] 表13.6-用于实验的柴油和通过蒸汽汽提获得的轻质烃类的热量值
[0324]序号 详细内容 热量值(kcal/kg)
1 纯柴油 10,826
2 提取的轻质烃类 10,924
[0325] 因此,基于表13.1-13.5观察到,当部分柴油污泥在添加溶剂前被汽提以从污泥移除结合水时,通过游离水添加进行蒸汽汽提从柴油回收的溶剂的平均纯度较高。回收溶剂的纯度与溶剂添加前移除的柴油量直接相关。当添加游离水以移除柴油时,50g柴油通过蒸汽汽提被移除,而在其它不添加游离水并且仅使污泥沸腾以在不超过水沸点的同时移除柴油和结合水的情况下,回收的柴油大约为27g。所有实验中收集的溶剂与水的平均比大约相等。观察到,当更多柴油被移除时,纯度升高上至99.2797%。观察到,当不移除柴油时,纯度升高上至97.4976%。当27g柴油被移除时,则回收溶剂的纯度在利用溶剂的结合水移除在100℃时终止的情况下为97.7809%,而在利用溶剂的结合水移除在溶剂沸点时终止的情况下为98.12%。
[0326] 还观察到,回收溶剂最初收集的溶剂纯度略差。这主要因为存在沸点小于溶剂沸点的轻质烃类。在二甲苯情况下最初收集的污染多于甲苯,因为二甲苯沸点较高。还观察到,在从柴油回收二甲苯时,贯穿收集方法始终二甲苯的溶剂纯度较低。这可能是因为沸点与二甲苯相似的柴油部分污染二甲苯。
[0327] 观察到,部分柴油甚至在溶剂回收后仍作为乳状液存在。其部分作为共沸阶段期间未移除的结合水并且部分作为在水-柴油界面分散在柴油中的游离水存在。这是相当弱的乳状液,其中部分利用高速离心可容易分离。观察到乳状液层形成量与共沸阶段后的剩余结合水量成比例。回流阶段进行上至溶剂沸点时乳状液层重量为3.69g和2.56g,而回流阶段进行上至100℃时乳状液重量为83.36g。在上述实验中,31.32g结合水在回流沸腾后仍留在污泥中。在剩余的83.36g污泥中,大约30%是水,并且这种水不紧密结合。在14000RPM高速离心10min后,23.48g水从污泥分离并且相应地26.84g柴油也分离。离心后剩余32.87g紧密结合的乳状液,并且该乳状液中的水含量为4.77%。因此,发现很难从这种乳状液移除水。还观察到,发现最初蒸汽汽提期间获得的烃类部分的热量值高于纯油。
[0328] 实施例-14
[0329] 利用相对高沸共沸溶剂从石油污泥移除水——同时确保该烃类不高于大气压下的水沸点
[0330] 进行实验,以按照本发明方法定量回收不同污泥中存在的纯烃类和水并且回收全部溶剂和游离水。因此,首先确定污泥中存在的结合水的重量分数,然后在Dean和Stark设备的RB烧瓶中添加计算量的溶剂,然后利用加热罩持续加热并利用数字温度计持续监测物料温度。维持温度,使得液体温度不超过100℃,优选97℃。
[0331] 因此,移除污泥中存在的重量分数的结合水,同时回流溶剂。然后,冷凝和收集水蒸气。进一步,将计算量的游离水添加至RB烧瓶中的残留物,并且利用相同设备再次加热。然后,移除和收集全部剩余溶剂连同一些游离水。其后,在加热烃类后,通过移液管抽吸,收集来自残留烃类的全部量的剩余游离水,然后一次或多次离心——取决于烃类中的剩余游离水量。最后,利用质量平衡研究定量分析水和烃样本。
[0332] 表14.1-通过共沸溶剂回流从污泥移除结合水
[0333]
[0334] 表14.2-利用游离水从脱水烃类移除全部溶剂
[0335]
[0336] 表14.3-从烃类移除游离水
[0337]
[0338] 观察到,因在~97℃停止步骤1,炉油的移除水百分比为93.15%,而柴油的还更低——甲苯作为溶剂时为85.75%,并且二甲苯作为溶剂时为58.59%。关于柴油实验,测试2和测试3表明,因溶剂被柴油中存在的轻质烃类污染,收集到超过100%的溶剂。
[0339] 还观察到,大部分水到100℃被收集,而为了收集剩余最后一小部分水,动力学非常缓慢并且需要的能量也高,其可被留下在进一步加工中处理。
[0340] 在柴油污泥的加工中,观察到,在溶剂回收阶段后仍有部分柴油乳化。柴油维持乳化部分是因为第一阶段后污泥中剩余的结合水,并且部分是因为柴油-游离水界面存在弱乳状液。形成的乳状液层重量与污泥中剩余的结合水重量成正比例。这是相当弱的乳状液,其中部分利用高速离心可分离。很难从其余部分分离水,为此必须达到溶剂沸点。在高粘度烃类情况下,在100℃时停止结合水移除方法是不可取的。
[0341] 实施例-15
[0342] 从石油污泥回收纯烃类,结合水,溶剂,然后游离水
[0343] 进行实验,以按照本发明方法定量回收不同污泥中存在的纯烃类和全部水——包括全部结合水——以及全部溶剂和游离水。
[0344] 因此,首先确定污泥中存在的结合水重量分数,然后在其中添加计算量的溶剂,然后利用加热罩在Dean和Stark设备中加热并持续监测RB烧瓶中的物料温度。因此,污泥中存在的重量分数的结合水在溶剂回流的同时被移除。然后,将水蒸气利用绝缘冷凝器中的5-6℃冷水冷凝,其后收集。因此,将计算量的游离水添加至RB烧瓶中的残留物,并利用相同设备再次加热。然后,移除和收集全部剩余溶剂连同一些游离水。其后,在加热烃类后,通过移液管抽吸,收集来自残留烃类的全部量的剩余游离水,然后薄层沸腾并且级联或喷射——确保物料温度不降到水沸点以下,以使蒸气不冷凝。热离心机也可以是一种选择——取决于水存在量。溶剂移除后,没有任何阶段允许水蒸气冷凝。最后,利用质量平衡研究定量分析回收的水和烃样本。
[0345] 表15.1-通过与溶剂一起沸腾同时回流溶剂从污泥移除结合水
[0346]
[0347] 表15.2-通过与游离水一起沸腾从烃类回收溶剂
[0348]
[0349] 表15.3-从炉油移除游离水
[0350]
[0351] 观察到,关于两种溶剂,污泥中存在的约98%结合水均在方法共沸阶段期间被收集。然而BTX结果表明,关于两种溶剂,污泥中存在的残留水均小于200ppm。其余部分水最可能因蒸发或作为接收器之外的设备不同部分上的冷凝物而损失。此阶段期间的温度永不超过溶剂沸点。
[0352] 在溶剂回收阶段,给予足量游离水以防止水在溶剂回收结束时耗尽。可见溶剂收集重量大于结合水移除阶段期间的溶剂添加重量。因此,观察到,炉油中沸点接近溶剂的轻质烃类也随溶剂一起被蒸汽汽提。
[0353] 最后,观察到,炉油中游离水量越多导致越多水量通过抽吸分离。热条件下的残留物料可以进行薄层沸腾——其中物料温度可升高到水沸点以上以不使蒸气冷凝和通过级联或喷射移除尽可能的最大量水,从而释放那些未冷凝的蒸气。进一步还发现,在移除剩余分散水时,热离心机是一种选择,但不优选。
[0354] 以示例方式对本发明进行了描述,并且要理解所用的命名意为描述性而非限制性。其并非意为是详尽的或将本发明限制到公开的确切形式。根据上文教导,可以进行多种改动和验证。意图本发明的范围不受限于这种详细描述,而是受限于所附权利要求。还要理解,所附权利要求意图涵盖本文描述的发明的所有上位和下位特征。
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