一种用于油浆的过滤系统和过滤方法 |
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| 申请号 | CN201910132300.8 | 申请日 | 2019-02-22 | 公开(公告)号 | CN111603845B | 公开(公告)日 | 2022-12-13 |
| 申请人 | 中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院; 上海上阳流体科技有限公司; | 发明人 | 牛传峰; 韩勇; 戴立顺; 王灵萍; 胡志海; 陈坦; 邓中活; 肖锦山; 邵志才; 李莎莎; 刘法; 叶巍; 方强; 徐文静; | ||||
| 摘要 | 一种用于油浆的过滤系统和过滤方法，所述过滤系统包括过滤单元和控制系统，过滤单元中设置 过滤器 ，以及分别与每个过滤器连通的油浆入口管线、滤后油出口管线和滤渣排出管线；控制系统包括在线压差监测模 块 、过滤器控 制模 块和吹扫 控制模块 。该过滤方法中，油浆通过与过滤器连通的油浆入口管线进入过滤器中进行过滤，过滤过程通过控制系统进行控制。采用本 发明 提供的过滤系统和过滤方法，油浆过滤过程的长期稳定运行，解决了过滤材质易被高黏性胶质杂质堵塞、再生效率差和去除效率低的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于油浆的过滤系统，包括：过滤单元和控制系统； |
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| 说明书全文 | 一种用于油浆的过滤系统和过滤方法技术领域[0001] 本发明涉及一种用于油浆的过滤系统和过滤方法。 背景技术[0002] 催化裂化是重油轻质化生产汽柴油的重要工艺技术，是目前炼油领域最重要并且应用最广的技术之一，但是催化裂化会副产油浆，特别是目前催化裂化多采用加氢后的渣油或掺炼渣油的蜡油作为原料，油浆收率较高，一般为5％左右，收率高者甚至达到8％。油浆富含多环芳烃，多环芳烃本可以作为生产船燃或碳黑、碳纤维等的原料，但由于油浆中含有1～6g/L左右的催化裂化催化剂颗粒物，无法达到生产船燃或碳黑、碳纤维等的原料指标要求，因此目前利用价值较低。 [0003] 为了提高油浆利用价值，必须首先脱除油浆中的固体颗粒物。脱除固体颗粒物的方法有多种，如沉降、絮凝、离心等方法，但这些方法脱除效率太低。过滤是脱除油浆中固体颗粒物较好的方法，但围绕提高过滤精度，很多采用多级过滤方法。 [0004] CN102002385A公开了一种从催化裂化油浆中分离残余物的装置和方法，其中包含至少两个过滤器组，每个过滤器组由预过滤器和精过滤器组成，预过滤器为锲形金属缠绕丝滤芯，过滤精度2～10微米，精过滤器为不对称金属粉末烧结滤芯，精度为0.2～1.0微米。 [0005] CN103865571A描述了重油脱除固体颗粒物的方法，过滤系统包含至少一个预过滤器，至少两个精过滤器，精过滤器滤芯精度优于预过滤器精度，预过滤器与精过滤器串联。新鲜的或反冲洗后的精过滤器重新形成滤饼的方法为采用预过滤器过滤后的滤液在精过滤器上形成滤饼，而不让原始待过滤液体直接在精过滤器上形成滤饼。 发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种用于油浆的过滤系统，及其油浆过滤方法，以克服现有技术中油浆过滤过程复杂、运行周期短和成本高等问题。 [0008] 本发明提供的用于油浆的过滤系统，包括：过滤单元和控制系统； [0009] 所述过滤单元设置至少两个过滤器，以及分别与每个过滤器连通的油浆入口管线、滤后油出口管线、吹扫介质入口管线和滤渣排出管线； [0010] 所述过滤器中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋； [0011] 所述柔性过滤材质选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、涤纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶、聚氨酯、玻纤中的一种或几种，或上述任意两种以上复合而成的材质； [0012] 所述控制系统包括在线压差监测模块、过滤器控制模块和吹扫控制模块，所述在线压差监测模块用于监测在线使用过滤器的压差，所述过滤器控制模块用于控制单个过滤器切入和切出过滤系统，所述吹扫控制模块用于控制过滤器的吹扫过程。 [0013] 在优选的情况下，柔性过滤材质的过滤精度为2～15微米；柔性过滤材质的克重为2 520～660g/m。 [0014] 为了达到更好的油浆过滤效果，以及延长过滤器使用时间，本发明中优选柔性过滤材质的经向断裂强力850N/5cm～2400N/5cm，纬向断裂强力1200N/5cm～2600N/5cm，厚度为1.8～2.9mm。 [0015] 在优选的情况下，所述柔性过滤材质至少设置脱固层和基布层，所述脱固层的孔隙率为85％～98％，所述的基布层的孔隙率为30％～40％。 [0016] 在优选的情况下，所述的基布层为聚四氟乙烯和/或聚苯硫醚。即基布层为单独聚四氟乙烯材质，或者单独聚苯硫醚材质，或者这两种材质混合纤维加工而成。 [0017] 在本发明其中一种优选的实施方式中，所述的基布层为聚四氟乙烯长丝纤维加工而成。 [0018] 为了达到更好的油浆过滤效果，本发明优选所述脱固层为具有三维空隙结构聚四氟乙烯。 [0020] 本发明所采用的柔性过滤材质至少设置脱固层和基布层，但不限于此，可以在此基础上进行变化和衍生。 [0021] 在本发明其中一种优选的实施方式中，所述柔性过滤材质在上述脱固层和基布层的基础上，增加了一层。即所述柔性过滤材质至少为3层，分别为脱固层、基布层和里层，所述里层为在基布层上针刺或水刺细度为1～3D的纤维。所述的纤维为选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、涤纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶、聚氨酯、玻纤中的一种或几种；优选为选自聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、玻纤中的一种或几种。优选在里层加入强度高的纤维，能进一步提高柔性过滤材质的强度，并且减少在长时间连续载荷作用下柔性过滤材质发生的塑性变形。在本发明中，当柔性过滤材质至少为脱固层、基布层和里层时，所述的脱固层和基布层的材质和具体参数与前述的脱固层和基布层的材质和具体参数一致。 [0022] 在本发明其中一种优选的实施方式中，所述柔性过滤材质在上述脱固层和基布层的基础上，增加了两层。即所述柔性过滤材质至少为4层，分别为脱固层、精度层、基布层和里层，所述精度层为在基布层上针刺或水刺细度0.2～0.3D的超细纤维，所述里层为在基布层上针刺或水刺细度为1～3D的纤维。所述精度层的超细纤维为选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、涤纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶、聚氨酯、玻纤中的一种或几种；优选为选自聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、玻纤中的一种或几种。所述里层的纤维为选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、涤纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶、聚氨酯、玻纤中的一种或几种；优选为选自聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚苯硫醚、玻纤中的一种或几种。 [0023] 优选在所述的精度层加入细度更小的纤维，由于这些超细纤维间相互作用，形成立体三维结构，可进一步提高柔性过滤材质的过滤效率及过滤精度。另一方面，扩大了表面接触面积及表面张力，使得脱固层与精度层粘贴得更牢固，避免脱落，从而进一步延长了过滤器的使用周期。在本发明中，当柔性过滤材质至少为脱固层、精度层、基布层和里层时，所述的脱固层和基本层的材质和具体参数与前述的脱固层和基本层的材质和具体参数一致。 [0024] 在优选的情况下，所述柔性过滤材质的无针孔滤袋采用缝合工艺制备，其缝合孔隙用酸性密封胶材料进行密封。 [0025] 在优选的情况下，过滤器的下部设置油浆入口，过滤器的上部设置滤后油出口，过滤器的底部设置滤渣出口。 [0026] 在优选的情况下，本发明的过滤器设置吹扫介质入口。进一步优选，在过滤器的顶部和/或过滤器的上部设置吹扫介质入口。 [0027] 在本发明其中一种优选的实施方式中，过滤系统中包括吹扫介质缓冲罐，吹扫介质缓冲罐的出口与过滤器吹扫介质入口连通。 [0028] 在本发明中，所述控制系统包括在线压差监测模块、过滤器控制模块和吹扫控制模块。在优选的情况下，所述在线压差监测模块包括设置在每个过滤器的油浆入口管线和滤后油出口管线上的压力表或压差表；所述过滤器控制模块包括设置在每个过滤器的油浆入口管线、滤后油出口管线和滤渣排出管线上的控制阀；所述吹扫控制模块包括设置在每个过滤器的吹扫介质入口管线上的控制阀。 [0029] 在本发明中，所述过滤单元中可设置两个过滤器，也可以设置三个以上的过滤器。本发明不限制过滤器之间的连接方式。多个过滤器可以设置并联形式也可以设置串联形式。当设置多个过滤器时，可以采用多个过滤精度一致的过滤器，也可以采用多个过滤精度不一致的过滤器。 [0030] 本发明提供的油浆过滤系统，在过滤器中采用了柔性过滤材质的无针孔滤袋，优选的柔性过滤材质具有对颗粒物拦截性强、过滤精度高、材料强度好的特点。由于采用了柔性过滤材质，克服了硬质过滤材质易被细小固体颗粒物卡住的缺点，提高了过滤效率并延长了油浆过滤系统的运行周期。此外，本发明提供的油浆过滤系统，具有卸渣方便，反吹扫效果好，以及过滤材质的再生性能好的特点。 [0031] 本发明还提供一种油浆过滤方法，采用上述任一过滤系统，包括： [0032] (1)在过滤单元设置至少两个过滤器，油浆通过与过滤器连通的油浆入口管线进入至少一个在线过滤器中进行过滤，所述过滤器中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋，滤后油从滤后油出口管线抽出； [0033] (2)所述控制系统包括在线压差监测模块、过滤器控制模块和吹扫控制模块，在线压差监测模块用于监测在线过滤器的压差，过滤器控制模块用于控制单个过滤器切入和切出过滤系统，吹扫控制模块用于控制过滤器的反吹扫过程； [0034] 当在线压差监测模块监测到在线过滤器的压差达到或高于设定值时，通过过滤器控制模块将备用过滤器切入过滤系统，并将压差达到或高于设定值的过滤器切出过滤系统，通过吹扫控制模块用吹扫介质对切出过滤系统的过滤器进行卸渣和反吹扫； [0036] 在优选的情况下，所述的吹扫介质为惰性气体和/或冲洗油。所述的惰性气体为对过滤体系中的油浆和颗粒物都不产生反应的气体，优选为氮气。在一些情况下，也可选择为燃料气。所述的冲洗油优选为滤后油，可以是过滤系统自身所得的滤后油。 [0037] 在优选的情况下，在线过滤器中过滤温度为30～250℃，更优选为50～240℃，进一步优选为60～180℃。 [0038] 在优选的情况下，在线过滤器的压差为0.01～0.5MPa。在线压差监测模块监测的压差设定值设定在该范围内。由于在柔性过滤材质上面形成的滤饼有助于进一步提高过滤分离效率，因此本发明优选采用监控压差以控制滤饼厚度的过滤方法。 [0039] 本发明还提供另一种油浆过滤方法，采用上述任一过滤系统，包括： [0040] (1)在过滤单元设置至少两个过滤器，油浆通过与过滤器连通的油浆入口管线进入至少一个在线过滤器中进行过滤，所述过滤器中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋，滤后油从滤后油出口管线抽出； [0041] (2)所述控制系统包括在线压差监测模块、过滤器控制模块和吹扫控制模块，在线压差监测模块用于监测在线过滤器的压差，过滤器控制模块用于控制单个过滤器切入和切出过滤系统，吹扫控制模块用于控制过滤器的反吹扫过程； [0042] 当在线压差监测模块监测到在线过滤器的压差达到设定值时，通过过滤器控制模块将备用过滤器切入过滤系统，当该备用过滤器的无孔过滤袋上形成滤饼后，将压差达到或高于设定值的在线过滤器切出过滤系统，通过吹扫控制模块对切出过滤系统的过滤器进行卸渣和反吹扫； [0043] 所述油浆为带有颗粒物杂质的液体烃。优选所述油浆为催化裂化油浆和/或煤焦油。 [0044] 在优选的情况下，将备用过滤器切入过滤系统后，在该备用过滤器的无孔过滤袋上形成滤饼前，通过过滤器控制模块将该过滤器的滤后油出口管线与原料缓冲罐连通，或者与不合格滤后油管线连通。 [0045] 在优选的情况下，所述的吹扫介质为惰性气体和/或冲洗油。所述的惰性气体为对过滤体系中的油浆和颗粒物都不产生反应的气体，优选为氮气。在一些情况下，也可选择为燃料气。所述的冲洗油优选为滤后油，可以是过滤系统自身所得的滤后油。 [0046] 在优选的情况下，在线过滤器中过滤温度为30～250℃，更优选为50～240℃，进一步优选为60～180℃。 [0047] 在优选的情况下，在线过滤器的压差为0.01～0.5MPa。在线压差监测模块监测的压差设定值设定在该范围内。由于在柔性过滤材质上面形成的滤饼有助于进一步提高过滤分离效率，因此本发明优选采用监控压差以控制滤饼厚度的过滤方法。 [0048] 在本发明中，以液体混合物排出的滤渣具有良好的流动性，可以排出过滤系统外；也可以根据工艺的需求直接回到工艺中重复使用；也可以在过滤器对滤饼稳定、干燥，并直接以完全固体化的滤渣形式排出过滤系统。 [0049] 与现有技术相比，本发明提供的用于油浆的过滤系统和过滤方法，能实现对高浓度含胶质黏性催化剂物料的长期稳定运行，解决了过滤材质易被高黏性胶质杂质堵塞、再生效率差和去除效率低的问题。并且卸渣方式灵活，有效解决了催化剂有机物料对环境造成污染的问题。附图说明 [0050] 图1是本发明提供的过滤系统其中一个实施方式的示意图。 [0051] 图2是本发明提供的过滤系统另一个实施方式的示意图。 具体实施方式[0052] 下面结合附图对本发明进行进一步的说明，但并不因此而限制本发明。 [0053] 图1是本发明提供的过滤系统其中一个实施方式的示意图。如图1所示，本发明提供的用于油浆的过滤系统，包括过滤单元和控制系统，所述过滤单元中设置过滤器1、过滤器3，与过滤器1连通的油浆入口管线5、滤后油出口管线7和滤渣排出管线9；与过滤器3连通的油浆入口管线6、滤后油出口管线8、和滤渣排出管线10。所述过滤器1中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋2；所述过滤器3中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋4；所述柔性过滤材质选自聚丙烯、聚乙烯、尼龙、涤纶、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、芳纶、聚氨酯、玻纤中的一种或几种，或上述任意两种以上复合而成的材质。在过滤器1顶部设置吹扫介质入口，并与吹扫介质入口管线11连通；过滤器1的上部设置吹扫介质入口，并与吹扫介质入口管线13连通。在过滤器3顶部设置吹扫介质入口，并与吹扫介质入口管线12连通；过滤器3的上部设置吹扫介质入口，并与吹扫介质入口管线14连通。所述控制系统包括在线压差监测模块、过滤器控制模块16和吹扫控制模块17，所述在线压差监测模块用于监测在线使用过滤器的压差，所述过滤器控制模块16用于控制单个过滤器切入和切出过滤系统，所述吹扫控制模块17用于控制过滤器的吹扫过程。 [0054] 过滤器进行过滤以及反吹扫的切换可通过控制系统控制阀门开关实现。以下各管线上的阀门的命名以管线号前加V命名各阀门。以图1中两个过滤器并联来说明过滤器的操作，通过过滤器控制模块16打开阀门V5和阀门V7，其余阀门关闭，过滤器1首先进行过滤操作，当在线压差监测模块检测到过滤器1入口出口压力差达到设定值时，通过过滤器控制模块16关闭阀门V5和阀门V7切出过滤器1，打开阀门6和阀门8将过滤器3切入过滤系统，通过吹扫控制模块17打开阀门V13和阀门V9对过滤器1采用惰性气体进行反吹扫或采用滤后油进行反冲洗。当在线压差监测模块检测到过滤器3入口出口压力差达到设定值时，关闭阀门V6和阀门V8，切出过滤器3，打开阀门V5和阀门V7，投用已经反吹或反冲洗好了的过滤器1进行过滤操作。通过吹扫控制模块17打开阀门V14和阀门V10，对过滤器3采用惰性气体进行反吹或采用馏分油进行反冲洗；如此反复。 [0055] 图2是本发明提供的过滤系统另一个实施方式的示意图。图2是在图1的基础上加了在过滤器1的滤后油出口和过滤器3的油浆入口之间的连通管线15。 [0056] 采用如图2所示的过滤系统进行过滤时，过滤器1和过滤器3可以并联使用，可以串联使用，也可以切换使用。当切换使用时，过滤器1在线过滤时，过滤器3同时进行吹扫或为备用状态；或者过滤器3在线过滤时，过滤器1同时进行吹扫或为备用状态。如图2所示，当打开阀门V5、V7、V15、V6、V8并关闭其它阀门时，可进行过滤器1在前、过滤器3在后的串联操作。 [0057] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不因此而使本发明受到任何限制。 [0058] 实施例1‑3 [0059] 采用图1所示的过滤系统，其过滤单元中设置两个过滤器，所述过滤器中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋。所述柔性过滤材质设置脱固层和基布层，具体的性质参数如表1所示。 [0060] 表1 [0061] [0062] 实施例4‑5 [0063] 采用图2所示的过滤系统，其过滤单元中设置两个过滤器，所述两个过滤器中均设置柔性过滤材质的无针孔滤袋。所述柔性过滤材质设置脱固层、基布层和里层，具体的性质参数如表2所示。 [0064] 表2 [0065] [0066] [0067] 实施例6‑8 [0068] 采用附图1所示的过滤系统，其过滤单元中设置两个过滤器，所述过滤器中设置柔性过滤材质的无针孔滤袋。所述柔性过滤材质设置脱固层、精度层、基布层和里层，具体的性质参数如表3、表4、表5所示。 [0069] 表3 [0070] [0071] 表4 [0072] [0073] 表5 [0074] [0075] 实施例9‑11 [0076] 本组实施例用于说明采用实施例1‑3过滤系统的油浆过滤方法。待过滤的油浆性质如表6所示。 [0077] 在实施例9中，油浆A通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例1所述的过滤系统中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度100℃。通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.12MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用100℃氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.04MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为253μg/g。 [0078] 在实施例10中，油浆B通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例2所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度180℃，通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.30MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用180℃氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.04MPa时开始收集滤后油。对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为456μg/g。 [0079] 在实施例11中，油浆C通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例3所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度250℃，通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.45MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用250℃氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.05MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为1038μg/g。 [0080] 表6 [0082] 实施例12‑13 [0083] 本组实施例用于说明采用实施例4‑5过滤系统的油浆过滤方法。待过滤的煤焦油性质如表7所示。 [0084] 在实施例12中，煤焦油A通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例4所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度60℃，通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.3MPa时将备用过滤器切入过滤系统，当切入的备用过滤器的压差为0.04MPa时，将之前压差达到0.3MPa的在线过滤器切出过滤系统，并进行反吹，用常温氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.04MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为463μg/g。 [0085] 在实施例13中，煤焦油B通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例5所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度80℃，通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.35MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用80℃氮气进行反吹。两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.04MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为706μg/g。 [0086] 表7 [0087] 煤焦油A 煤焦油B密度(g/cm3) 1.13 1.17 100℃黏度(mm2/s) 2.6 3.1 固体颗粒物含量(μg/g) 5357 9018 [0088] 实施例14‑16 [0089] 本组实施例用于说明采用实施例6‑8过滤系统的油浆过滤方法。待过滤的油浆性质如表6所示。 [0090] 在实施例14中，油浆A通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例6所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度130℃，阀门V15始终关闭。通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.35MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用130℃氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.05MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为146μg/g。 [0091] 在实施例15中，油浆B通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例7所述的过滤器中进行过滤，滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度150℃，阀门V15始终关闭。通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，并设定到压差0.18MPa时进行过滤器切换并对切出的过滤器进行反吹，用150℃氮气进行反吹，两个过滤器轮流进行操作。在过滤器的压差为0.04MPa时开始收集滤后油，对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为331μg/g。 [0092] 在实施例16中，油浆C通过与过滤器连通的油浆入口管线进入实施例8所述的过滤器中进行过滤，阀门V5、V7、V15、V6、V8打开，其余阀门关闭，两个过滤器改为过滤器1在前过滤器3在后的串联状态。滤后油从滤后油出口管线抽出。过滤器的过滤温度180℃，通过在线压差监测模块检测在线使用过滤器的压差，过滤设定到总压差0.45MPa时切出两个过滤器并对切出的两个过滤器分别进行反吹，用150℃氮气分别进行反吹。在过滤器的总压差为0.06MPa时开始收集滤后油，当总压差达到0.45MPa时停止进料停止滤后油收集。对所收集的滤后油进行分析，固体颗粒物含量为875μg/g。 |
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