[发明专利]强化渣油加氢设备、方法及系统

说明书

本发明设计渣油加氢技术领域，公开了强化渣油加氢设备、方法及系统。强化渣油加氢设备，包括：渣油加氢反冲洗过滤器和超声波发射装置，渣油加氢反冲洗过滤器具有过滤管，过滤管的外壁具有与过滤管的过滤孔隙连通的微滤空间，微滤空间的体积为1‑1000μm³，超声波发射装置发射的超声波穿过微滤空间。强化渣油加氢方法，包括：利用本发明提供的强化渣油加氢设备进行渣油加氢。第三方面，本发明提供的强化渣油加氢系统，包括多个并联设置的上述任一实施方式提供的强化渣油加氢设备。经强化渣油加氢设备、方法及系统处理后的渣油在超声波和耦合空化作用下可以使渣油分子微观上发生变化，提高渣油溶氢量，氢气分子与沥青质分子接触的几率增加。

技术领域

本发明涉及渣油加氢技术领域，具体而言，涉及强化渣油加氢设备、方法及系统。

背景技术

随着世界石油储量的减少和原油重质化、劣质化趋势加剧，环保法规要求日益严格，轻质石油产品需求量增加以及产品质量不断升级换代，如何清洁高效的利用石油资源己成为全球面临的重要问题。渣油是原油中最重的组分，其平均相对分子质量大，沸点高，粘度和极性大，集中了原油中大部分的含硫、含氮、含氧化合物和胶质，以及全部的沥青质和重金属，是油品加工的重点和难点。渣油加氢技术可显著改善渣油的性质，是高效利用重质石油资源的重要手段。

目前有关渣油加氢的研究主要集中在反应器的形式(固定床、浆态床和沸腾床等)和高效催化剂，伴随着工艺和催化剂的研究，还有反应器内构件、设备大型化、系统节能、添加助剂和微界面强化等相关工程技术研究。

国内外研究机构通过大量的基础研究发现，渣油加氢过程脱硫反应速率主要与原料油中的沥青质含量有关，沥青质含量越低，加氢脱硫反应速率越大。另外，渣油原料的粘度对渣油加氢过程催化剂的活性也有重要的影响，这是因为渣油加氢处理过程是受扩散控制的过程，原料油的粘度越大，原料油分子在床层的流动和催化剂颗粒内部的传质扩散阻力越大，加氢反应速度越慢，相同体积空速下的杂质脱除率越低，加氢过程的转化率也越低。因此，如果原料油粘度过高，则对加氢处理反应不利。

根据前期的理论研究，大学和研究院开始研究如何通过技术手段降低渣油粘度，主要集中在以下几种技术：

(1)加热降黏由于渣油中的胶质和沥青质形成的胶束内部存在一些π键和氢键，当从外部给予一定热量时，部分键会断裂，从而降低渣油黏度。但存在能耗高，作用效果有限，且温度过高会导致沥青质结焦等问题。

(2)稀释降黏通过在渣油中加入轻油降低沥青质浓度从而减弱渣油中胶质沥青质胶束间的作用力达到降黏的效果。但存在轻油资源限制、成本问题及对后续的渣油加工产生不利影响。

(3)加剂降黏加入表面活性剂作为降黏剂，使其形成O/W型乳状液，降低渣油黏度。但往往渣油降黏所需的表面活性剂有专属性，组成差异造成其乳化降黏具有一定适用范围。

(4)空化降黏通过超声波/水力的空化作用，的瞬间局部高温高压，改变渣油组成及胶束结构，使部分大分子断裂成小分子，改变胶束结构，使渣油黏度降低。

上述四种方法最适合渣油加氢工业化的主要是超声波/水力空化降粘。

现有技术中，针对渣油等重质油品的超声波或水力空化降粘设备较多，但是这些装置基本属于一种简单组合，水力空化都属于大尺寸空化，其次可能改进后能应用于渣油空化，但是存在与现有的渣油加氢工艺很难结合等问题。例如：

常州大学在201811382550.9一种旋流空化装置专利中提出了一种高密度高粘度流体水力空化设备，主要是借助文丘里效应开发的一种空化设备，文丘里空化设备种类较多，此方案主要特点是旋流设备和文丘里管组合使用。