用于从含油燃料中分离沥青质的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于从含油燃料(3)中分离沥青质的设备(1，91)，所述设备包括：混合元件(11，95)，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料(3)与溶剂(5，93)混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器(15，97)，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质来降低过饱和；在容器(15，97)的内部构成的生长区(23，111)，所述生长区用于通过从过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于容器(15，97)的分级装置(25)，所述分级装置用于根据在生长区(23，111)中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，其中容器(15，97)构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流(79，113)在混合元件(11，95)和容器(15，97)的生长区(23，111)之间循环。此外，本发明专利技术涉及一种相应的方法，其中使包含沥青质颗粒的流(79，113)在混合元件(11，95)和容器(15，97)的生长区(23，111)之间循环。

Equipment and methods for separating asphaltenes from oil-bearing fuels

The invention relates to a method for the fuel oil (3) in the separation of asphaltene devices (1, 91), the apparatus includes a mixing element (11, 95), the mixing element for fuel oil will violently (3) and (5, 93) mixed solvent to form the asphaltene saturated solution; containers (15, 97), used by the container from the supersaturated solution deposition of asphaltene to reduce the supersaturation; in a container (15, 97) of the internal structure of the growth zone (23111), the growth area for the growth of the asphaltene particles from supersaturated to asphaltene deposition out in the solution; and the fluid connected to a container (15, 97) of the grading device (25), the grading device used in the growth zone (23111) according to the particle size of asphaltene particle growth in the separation of the asphaltene particles, wherein the container (15, 97) and a design for. Which contains Li The flow of the green particles (79113) circulated between the mixing element (11, 95) and the growth zone (23111) of the container (15, 97). In addition, the invention relates to a corresponding method in which the flow (79113) containing asphaltene particles is circulated between the mixing elements (11, 95) and the growth area (23111) of the container (15, 97).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从含油燃料中分离沥青质的设备和方法
本专利技术涉及一种用于从含油燃料中分离沥青质的设备。此外，本专利技术涉及一种用于从含油燃料中分离沥青质的相应的方法。
技术介绍
在能源生产的领域中，通常采用含油燃料，如原油和重油，所述原油和重油可作为价格便宜的燃料被提供用于通过燃气轮机获取能量。然而这种原油和重油包含沥青质，所述沥青质又包含化学结合的重金属。在燃烧油时，重金属如钒或镍作为金属氧化物释放。金属氧化物与涡轮机叶片的金属形成合金并且腐蚀或削弱这些涡轮机叶片。此外，沥青质与其金属含量无关地包含如下特性：在压力或温度剧烈变化时作为固体析出。这些固体的沥青质颗粒能够阻塞所使用的燃烧器的管路或细小喷嘴，从而不利地影响涡轮机中的混合物形成，由此降低涡轮机的效率。相应地，将抑制剂添加给包含钒的油，所述抑制剂防止金属氧化物与涡轮机叶片的金属合金化。在使用作为抑制剂常见的、但是高价格的镁添加剂时，形成高熔点的钒酸镁，代替低熔点的碱金属钒酸盐。然而，在这种情况下，因钒酸镁的逐层沉积而在涡轮机叶片处存在形成结壳的危险。为了保证涡轮机的功能并且为了维护空气动力学的质量/效率，必须从涡轮机叶片处移除沉积物或结壳物，这需要通常时间密集并且高成本的维护耗费。特别地，这种清洁与数小时的涡轮机停机联系在一起。对于具有例如气体冷却的叶片的较敏感的涡轮机而言，燃烧器喷嘴因不期望的沥青质沉积物而引起的阻塞问题或冷却通道因钒而引起的阻塞迄今为止仍未完全解决。此外，已知所谓的脱沥青法，所述脱沥青法基于借助于作为析出剂的饱和脂肪烃萃取沥青质。然而，这些用于减少沥青质的方法仅在精炼领域中应用。在发电厂环境中使用并不是主要目的，因为“经典的”脱沥青例如借助于所谓的ROSE工艺借助低分子的脂肪族化合物进行沥青萃取，所述沥青萃取需要有时直至数小时的停留时间。这样的脱沥青恰好在ROSE工艺中与处于溶剂的“临界”范围中的高的温度和压力联系在一起。经典的方法在发电厂典型的需求方面与在精炼厂中相比需不同地设计，其中所述在发电厂典型的需求要求200t/h的进油和低的运行成本。一方面，为了提高生产量要求短的停留时间，另一方面在典型需观察的单循环燃气轮机发电厂中充分提供“免费的”余热，以便能够在不需要外部加热和与其相关联的附加的燃料成本的情况下运行所述工艺。
技术实现思路
本专利技术所基于的第一目的是，提出一种设备，借助于所述设备能够有效且低成本地实现从含油燃料中沉积沥青质。作为本专利技术所基于的第二目的，提出一种方法，所述方法允许相应简单且低成本地进行沥青质沉积。根据本专利技术，本专利技术的第一目的通过一种用于从含油燃料中分离沥青质的设备来实现，所述设备包括：混合元件，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料与溶剂混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质以减少过饱和；在容器内部构成的生长区，所述生长区用于通过从过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于容器的分级装置，所述分级装置用于根据在生长区生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分开所述沥青质颗粒，其中容器构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。本专利技术面对两个基本问题，所述基本问题在从含油燃料中析出沥青质时产生。一方面，如在脱沥青时常见的，在添加析出剂或溶剂时，存在沥青质颗粒不受控地过早析出的危险，因为在脱沥青时所使用的溶剂和相应的含油燃料不可能完全混合。尽管进行了混合而产生的相界面有助于沥青质自发且不受控地析出。在析出时所产生的颗粒通常是精细颗粒，将其从相应的母液中分离出来几乎是不可行的，所述母液当前即含油燃料。由此产生第二问题。如果给析出的精细颗粒提供生长核或者相应的大的表面，那么颗粒在该处沉积。关于用于脱沥青的设备，这些表面由各个设备部件的壁部或者通过包含在燃料中的生长核提供，在所述表面处沉积和生长沥青质颗粒。然而，这关于防止不期望的结壳和堵塞，即所谓的污垢方面是适用的，并且在防止对于连接在下游的燃气轮机的与其关联的作用方面是适用的。在考虑这些问题的情况下，本专利技术此时认识到，当与有针对性地提供生长核相结合地进行快速混匀时，尤其能够受控地实施析出和沉积以便紧接着从含油燃料中分离沥青质颗粒。用于分离的设备对此包括：混合元件，所述混合元件用于剧烈地将含油燃料与溶剂混合以形成沥青质的过饱和溶液；和容器，所述容器用于通过从过饱和溶液中沉积沥青质来减小过饱和。在容器内部构成有生长区，在所述生长区中存在的沥青质颗粒通过从过饱和溶液中沉积出来的沥青质来生长。所述容器在这种情况下构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流在混合元件和容器的生长区之间循环。通过包含沥青质颗粒的流在生长区和混合元件之间的循环，同时实现两个效果。一方面，通过使用混合元件实现亚稳态的过饱和溶液的形成，所述混合元件保证待清洁的含油燃料与用于析出沥青质的溶剂的快速且剧烈的混合，所述亚稳态的过饱和溶液禁止这两种组分之间的相界面的形成从而防止在混合过程期间沥青质颗粒过早析出。另一方面，通过沥青质颗粒的循环保证：在颗粒形成且开始析出的每个位置处，也就是说，也已经在混合过程结束之后，提供与分离工艺相配合的生长核来沉积和生长沥青质。所形成的颗粒由此不作为精细颗粒沉积，而是具有如下可行性：在存在的所提供的颗粒处生长。相应地，接下来的分离也借助于分级装置简化。整体上，在工艺中所存在的沥青质颗粒由此有针对性地用作为生长核，所述生长核有助于沥青质沉积并且同时防止因沉积所引起的对相应用于脱沥青的设备的壁部、管路等的污染。包含沥青质颗粒的流在这种情况下在混合元件和生长区之间循环，使得包含沥青质颗粒的体积元件多次经过生长区和混合元件。由此，在沥青质沉积时优选增大已经存在的颗粒，代替形成新的精细颗粒。颗粒在容器内部富集并且随后能够通过连接于容器的分级装置根据其颗粒大小从含油燃料中分离。优选地，使用混合泵作为混合元件，所述混合泵具有高的剪切速率。随着混合过程的结束，即当由含油燃料和溶剂构成的过饱和溶液离开混合区或混合元件时，开始沥青质的沉积。由于通过流的循环而在混合区中或在混合位置处所存在的沥青质颗粒，从溶液中析出的沥青质能够在所述沥青质颗粒上沉积并且在该处生长。溶液的过饱和由此可因包含在流中的沥青质颗粒的存在而受控地减小。沥青质颗粒的生长在容器内部继续进行。在此，颗粒能够生长到如下程度，使得所述颗粒达到对于进行分离期望的颗粒大小。颗粒的分离经由连接于容器的分级装置来进行。待清洁出沥青质的燃料尤其是重油，所述重油的主要组成成分除了沥青质(高浓缩的芳烃)外主要是烷烃、烯烃、环烷烃。除此之外，还有脂肪族的以及杂环的氮化合物和硫化合物。作为溶剂尤其适合的是，短链的烃，如丁烷(C4)、戊烷(C5)、己烷(C6)和/或庚烷(C7)。溶剂在这种情况下用于溶解包含在含油燃料中的可溶的组成成分，例如脂肪族。包含在含油燃料中的沥青质在所使用的溶剂中是不可溶的，使得溶剂关于沥青质在一定程度上能够称为“抗溶剂”。尤其优选地，混合元件连接有用于含油燃料的输入管路和/或用于溶剂的输入管路。如果这两个输入管路均连接于混合元件，那么在混合元件中直接进行这两种组分的混合。这种设计方案由于保证了快速且良好的混合是尤其优选的。替选地，在含油燃料和溶剂进入混合元件中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从含油燃料(3)中分离沥青质的设备(1，91)，所述设备包括：混合元件(11，95)，所述混合元件用于剧烈地将所述含油燃料(3)与溶剂(5，93)混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器(15，97)，所述容器用于通过从所述过饱和溶液中沉积所述沥青质来降低过饱和；在所述容器(15，97)的内部构成的生长区(23，111)，所述生长区用于通过从所述过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于所述容器(15，97)的分级装置(25)，所述分级装置用于根据在所述生长区(23，111)中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，其中所述容器(15，97)构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流(79，113)在所述混合元件(11，95)和所述容器(15，97)的所述生长区(23，111)之间循环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.28 DE 102015207764.01.一种用于从含油燃料(3)中分离沥青质的设备(1，91)，所述设备包括：混合元件(11，95)，所述混合元件用于剧烈地将所述含油燃料(3)与溶剂(5，93)混合以形成沥青质的过饱和溶液；容器(15，97)，所述容器用于通过从所述过饱和溶液中沉积所述沥青质来降低过饱和；在所述容器(15，97)的内部构成的生长区(23，111)，所述生长区用于通过从所述过饱和溶液中沉积出的沥青质来使存在的沥青质颗粒生长；以及流体连接于所述容器(15，97)的分级装置(25)，所述分级装置用于根据在所述生长区(23，111)中生长的沥青质颗粒的颗粒大小来分离所述沥青质颗粒，其中所述容器(15，97)构成和设计为，使得包含沥青质颗粒的流(79，113)在所述混合元件(11，95)和所述容器(15，97)的所述生长区(23，111)之间循环。2.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)与所述混合元件(11，95)流体连接以使包含所述沥青质颗粒的流(79，113)循环。3.根据权利要求1或2所述的设备(1，91)，其中所述混合元件(11，95)经由导出管路(17)与所述容器(15，97)的供给管路(19)流体连接。4.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由导回管路(77)与所述混合元件(11，95)的供给管路(81)流体连接。5.根据权利要求1所述的设备(1，91)，其中所述混合元件(11，95)设置在所述容器(15，97)内部。6.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1，91)，其中所述分级装置(25)包括用于从第一子流(35)中分离大沥青质颗粒的第一分离级(27)。7.根据权利要求6所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由第一导出管路(31)与所述第一分离级(27)的供给管路(33)流体连接以将所述第一子流(35)供给给所述第一分离级(27)。8.根据权利要求7所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)的所述第一导出管路(31)设置在所述容器的底部(37)上。9.根据权利要求6至8中任一项所述的设备(1，91)，其中所述第一分离级(27)经由导回管路(47)与所述容器(15，97)的供给管路(49)流体连接以导回贫乏大沥青质颗粒的第一回流(45)。10.根据权利要求6至9中任一项所述的设备(1，91)，其中在所述第一分离级(27)下游流体连接有处理设备(43)。11.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1，91)，其中所述分级装置(25)包括第二分离级(29)，所述第二分离级用于从第二子流(53)中分离小沥青质颗粒。12.根据权利要求11所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)经由第二导出管路(55)与所述第二分离级(29)的供给管路(57)流体连接以将所述第二子流(53)供给给所述第二分离级(29)。13.根据权利要求12所述的设备(1，91)，其中所述容器(15，97)的所述第二导出管路(55)设置在所述容器的顶部(59)上。14.根据权利要求11至13中任一项所述的设备(1，91)，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库什·金兹尔，安斯加尔·库尔萨韦，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE