一種油品深度脫水的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種油品深度脫水的方法及裝置。含微量水的油品首先通過整流器使流體均布，其次通過一段或者幾段以X形編織的親油疏水和親水疏油纖維編織層進行微量水滴的捕獲、聚結(jié)長大及微量油包水形式乳化液的破乳、分離，接著通過波紋強化沉降分離實現(xiàn)水滴的快速聚結(jié)長大分離，最后再通過一段以Ω形編織的親油疏水和親水疏油纖維編織層進行油品中極微量水滴的補集分離，實現(xiàn)油品的深度脫水。本發(fā)明還提供了一套實現(xiàn)該方法的裝置，包括殼體、進料管、整流器、纖維聚結(jié)層、波紋強化分離層，以及液面計等幾個部分。本技術(shù)分離效率高、能耗小、連續(xù)運轉(zhuǎn)周期長，可廣泛應用于各個含微量水的油品深度脫水過程。
【專利說明】一種油品深度脫水的方法及裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工油品脫水領域，具體涉及一種油品深度脫水的方法及裝置。【背景技術(shù)】
[0002]油品含水對石油化工生產(chǎn)裝置及后續(xù)成品油在發(fā)動機的安全使用都有著重大的影響，如原油中含水 會增大運輸量，更重要的是給原油加工帶來困難，增加了常減壓蒸餾裝置的能耗。因水的相對分子能量比油的相對分子能量小得多，氣化后體積猛增，使系統(tǒng)壓力降增加，動力消耗隨之增加，因此油品中若水含量高，會使裝置操作波動，造成沖塔。并且由于含水帶入的無機鹽(Call2、MgC12)還會加劇裝置的腐蝕。輕質(zhì)燃料油中含水會使冰點、結(jié)晶點升高，導致油品低溫水動性變差，造成油品在低溫下分析出冰粒而堵塞過濾器及油路，尤其是航煤和柴油中的含水，會造成供油中斷，釀成嚴重事故。潤滑油中含水，會破壞潤滑膜，使?jié)櫥荒苷＿M行，增加機件的磨損。水分帶入的無機鹽還會增加潤滑油的腐蝕性，加劇機件的腐蝕。當使用含水的潤滑油在溫度較高的環(huán)境下工作時，由于水的汽化就會破壞潤滑膜。重整原料油中水含量超標，會使催化劑中毒，由于油中過多的水占據(jù)了催化劑的酸性中心，破壞了酸性中心金屬中心的平衡，使催化劑活性下降甚至失活，影響催化劑使用壽命。石油產(chǎn)品中的水分蒸發(fā)時要吸收熱量，會使發(fā)熱量降低；輕質(zhì)石油中的水分會使燃燒過程惡化，并能將溶解的鹽帶入氣缸內(nèi)，生成積炭，增加氣缸的磨損；在低溫情況下，燃料中的水會結(jié)冰，堵塞燃料導管和濾清器，阻礙發(fā)電機燃料系統(tǒng)的燃料供給；石油產(chǎn)品中有水會加速油品的氧化生膠；潤滑油中有水時不但會引起發(fā)動機零件的腐蝕，而且水和高于IOO0C的金屬零件接觸時會變成水蒸氣，破壞潤滑油膜。輕質(zhì)油品密度小，黏度小，油水容易分離。而重質(zhì)油品則相反，不易分離。進入常減壓蒸餾裝置的原油要求含水量不大于0.2~
0.5%;成品油的規(guī)格標準要求汽油、煤油不含水，輕柴油水分含量不大于痕跡(痕跡一般按照300mg/L考慮)；重柴油水分含量不大于0.5~1.5%;各種潤滑油、燃料油都有相應的控制指標。因此油品深度脫水對石化生產(chǎn)及后續(xù)的油品高效使用都有著重要的影響。
[0003]目前油品物理手段脫水主要技術(shù)有重力沉降、旋流分離、聚結(jié)過濾等方法，也有通過鹽吸附、閃蒸、電場分離等其它手段進行脫水。對于重力沉降來說，主要能去除油品中的明水，即粒徑大于100 μ m的游離水滴，對100 μ m以下的分散水滴不能有效分離去除；旋流分離技術(shù)適用于含大量水的快速去除過程，對15 μ m以下水滴及乳化水滴不能有效分離，因需將勢能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動能進行分離，能耗相對較高；聚結(jié)過濾通過滲透性進行分離，適應范圍較窄，工廠應用過程存在使用壽命短的問題，而采用鹽吸附、電場分離、閃蒸分離則相對能耗及操作復雜，僅適用于特定處理介質(zhì)。
[0004]專利ZL01823742.8油脫水器公開了一種采用膜進行油脫水的方法，但存在使用成本高、易污染損壞的問題；申請?zhí)枮?00810042145.2的專利公開了一種柴油脫水的方法與裝置，該專利采用旋流方法進行分離，由于旋流分離的技術(shù)特性，僅能適用于15 μ m以上的游離水滴的分離，且操作壓降較大，不能實現(xiàn)油品高效且低耗的深度脫水；專利ZL201010145423.4公開了一種重油及煤焦油脫水機，采用滾筒蒸發(fā)形式脫水，相對能耗較高，操作較為復雜，僅適用于特定介質(zhì)的油品脫水過程，ZL200910065725.8公開了一種采用電場脫水的方法及裝置，專利201010261697.X公開了一種采用超聲波技術(shù)脫水的方法及裝置，申請?zhí)枮?01310352748.3的專利公開了一種采用過濾-旋流-聚結(jié)-旋流的方法進行重污油脫水的方法，以上專利技術(shù)僅在特定的場合適用，都存在能耗較高、適應范圍較窄的問題，也達不到油品深度脫水的要求。
[0005]因此本領域迫切需要開發(fā)成本低、操作簡單、能耗低且效率高的油品深度脫水技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種油品深度脫水的方法及裝置，具體技術(shù)方案如下:
[0007]一種油品深度脫水的方法，包括如下步驟:
[0008](I)首先，含微量水的油品通過流體整流器進行整流，使流體在流體流動的徑向截面實現(xiàn)均勻分布；所述油品中微量水的濃度不大于1000mg/L，所述微量水的水滴粒徑為
0.1~30 μ m，操作溫度為5~99°C ;
[0009](2)經(jīng)整流后的含微量水油品均勻進入親水疏油性纖維和親油疏水性纖維交錯編織形成的X形編織層，在所述X形編織層中進行微量水滴的捕獲、聚結(jié)長大及微量油包水形式乳化液的破乳、分離，該過程結(jié)束后水滴粒徑長大至10~50μπι;
[0010](3)經(jīng)步驟(2)聚結(jié) 分離后的油品進入波紋強化分離層進行水滴的快速長大和分離，經(jīng)該過程后油品含水量降為200mg/L以內(nèi)；
[0011](4)經(jīng)步驟(3)分離后的油品在出口前進入親水疏油纖維和親油疏水纖維的Ω形編織層，在所述Ω形編織層中對油品中未分離的分散水滴和乳化水滴進行深度補集分離，經(jīng)該過程后油品中含水量降為20mg/L以內(nèi)。
[0012]所述流體整流器為一多孔均布的開孔厚板，所述孔為圓孔或方形孔，開孔率大于等于60%，開孔率是開孔面積占板面積的百分比。
[0013]步驟(2)的所述X形編織層中親水疏油性纖維與水平線的夾角為25度至60度(順時針)，所述X形纖維編織層為I塊或者多塊地充滿整個流體流動的截面。
[0014]經(jīng)發(fā)明人長期研究發(fā)現(xiàn)，當親水疏油性纖維與水平線(親油疏水性纖維)夾角為25度至45度之間時，對乳化水滴有著高效的分離效率，因親水疏油性纖維與水平的親油疏水性纖維夾角較小，乳化水滴(油包水)運動到兩根纖維的節(jié)點處時，如圖1所示，受親水疏油及親油疏水極性作用力，水滴受到親水疏油纖維的拖拽力，而角度較小時在水平運動距離相等時水滴受力過程較長，更容易被分離，反之，如果角度大時，水滴因受力過程短，而不易分離；而當親水疏油性纖維與水平線夾角為45度至60度之間時，對分散水滴的快速分離有著較好的作用，因水平角度大，水平運動時水滴更能快速順著親水性纖維向下運動而被快速分離。
[0015]所述X形編織層中相鄰兩根親油疏水性纖維的間距a是相鄰兩根親水疏油性纖維的間距b的I~3倍。
[0016]步驟(3)中所述波紋強化分離層采用的是親水性材料，其中波紋板的間距為5~25mm,波谷處開有直徑5~IOmm的圓孔,所述圓孔之間的間距為50~300mm。[0017]步驟(4)的所述Ω形編織層中親水疏油性纖維與親油疏水性纖維的數(shù)量比例為3:2~7:1，所述Ω形編織層的面積為流體流動截面面積的30~80%且位于流體流動的上部截面；另外，所述Ω形編織層是預先將親水疏油性纖維與親油疏水性纖維各自排列為Ω形狀后交錯編織形成的。該過程采用Ω形編織更側(cè)重于親水疏油纖維的吸附作用，采用Ω形編織接觸點多且為親水纖維為順著油品流動方向呈水平波紋形狀，對特別細小水滴有著導流牽引及吸附的作用，而在運動到凹部位置又可起到水滴聚積長大作用，進而將出口油品中的更微量水滴捕獲分離，達到深度脫水的效果，如圖2所示。
[0018] 所述親油疏水性纖維選自改性聚丙烯、特氟龍、尼龍，親水疏油性纖維選自金屬、陶瓷。
[0019]整個過程中油品脫水的壓力損失為0.01~0.05MPa。
[0020]實現(xiàn)上述任一方法的裝置，所述裝置包括殼體、油品入口、流體整流器、纖維聚結(jié)分離層、波紋強化分離層、纖維聚結(jié)補集層、水包及凈化油相出口 ；
[0021]其中，所述油品入口在所述殼體的上部一端，所述凈化油相出口在所述殼體的上部另一端；所述水包在所述殼體的下部，該水包與所述凈化油相出口相對或稍有偏差地相對設置，所述水包具有液面計，所述水包的底部設有水相出口 ；流體整流器、纖維聚結(jié)分離層、波紋強化分離層、纖維聚結(jié)補集層位于所述殼體的內(nèi)部并依次互不相連地排列，其中，所述流體整流器靠近所述油品入口，所述纖維聚結(jié)補集層的面積為流體流動截面面積的30~80%且處于流體流動的上部截面。
[0022]所述殼體是臥式圓形罐，或臥式長方體罐。
[0023]所述纖維聚結(jié)分離層是親油疏水纖維和親水疏油纖維進行編織形成的X形編織層，其中親水疏油性纖維與水平線的夾角為25度至60度；并且，相鄰兩根親油疏水性纖維的間距a是相鄰兩根親水疏油性纖維的間距b的I~3倍；
[0024]所述纖維聚結(jié)補集層是親水疏油性纖維和親油疏水性纖維進行編織形成的Ω形編織層，其中親水疏油性纖維與親油疏水性纖維的數(shù)量比例為3:2~7:1。由于油品中水含量較小，因此親水性纖維的比例越多捕獲水滴的概率也越大，又由于較低含量的水滴以微小顆粒狀附著在油滴上，因此比例控制在I~3倍時效果最好，因一部分需要通過親水疏油及親油疏水纖維節(jié)點的作用力進行破乳分離，而超過3倍時的效率未見明顯提高，再增加親水性纖維比例的話成本較大且無意義。
[0025]所述波紋強化分離層采用的是親水性材料，其中波紋板的間距為5~25mm，波谷處開有直徑5~IOmm的圓孔，所述圓孔之間的間距為50~300mm。在此部分水滴已得到上一級的聚結(jié)長大，在波紋流動過程中，水滴由于密度較大而在波紋板的凹處聚積，迅速長大為更大水滴而下沉分離。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于，將流體均布，親水疏油及親油疏水以不同組合形式進行編織，起到破乳、聚結(jié)及水滴快速導流下沉分離作用，且針對油品含水滴的特性進行針對性的分離形式組合，具有高效且低耗的特點，適用于不同過程的油品脫水過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是破乳分離原理示意圖；
[0028]圖2是Ω形編織層的深度除水示意圖；[0029]圖3是X形編織層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是水滴在X形編織層上的分離示意圖；
[0031]圖5是親水疏油纖維和親油疏水纖維形成Ω形編織層的編織過程示意圖；
[0032]圖6是適用于含微量水的油品深度脫水的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]符號說明:
[0034]I殼體；2油品入口 ；3流體整流器；4、X形編織層；
[0035]5波紋強化分離層；6 Ω形編織層；7凈化油相出口 ；
[0036]8液面計；9水相出口； 10水包。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0038]實施例
[0039]某石化公司兩套柴油加氫裝置，采用了本發(fā)明的油品深度脫水的方法及裝置，對柴油加氫裝置分餾塔出來的柴油進行脫水處理，脫水后的柴油送往成品油罐。
[0040]上述裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖如圖6所示,包括殼體1、油品入口 2、流體整流器3、X形編織層4 (纖維聚結(jié)分離層)、波紋強化分離層5、Ω形編織層6 (纖維聚結(jié)補集層)、水包10及凈化油相出口 7 ；
[0041]其中，油品入口 2在殼體I的上部一端，凈化油相出口 7在殼體I的上部另一端；水包10在殼體I的下部，水包10與凈化油相出口 7相對或稍有偏差地相對設置，水包10具有液面計8，水包10的底部設有水相出口 9 ;流體整流器3、X形編織層4、波紋強化分離層5、Ω形編織層6位于殼體I的內(nèi)部并依次互不相連地排列，其中，流體整流器3靠近油品入口 2，Ω形編織層6的面積為流體流動截面面積的30~80%且處于流體流動的上部截面。
[0042]本實施例的圖6中的殼體I是臥式圓形罐，還可以選用臥式長方體罐。
[0043]X形編織層4的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，其中親水疏油性纖維與水平線的夾角可為25度至60度；相鄰兩根親油疏水性纖維的間距a是相鄰兩根親水疏油性纖維的間距b的I~3倍；圖1是流體在X形編織層4上的破乳分離原理示意圖，圖4是水滴在X形編織層4上的分離示意圖。
[0044]圖2是Ω形編織層的深度除水示意圖，圖5是親水疏油纖維和親油疏水纖維形成Ω形編織層的編織過程示意圖，其中親水疏油纖維與親油疏水纖維的數(shù)量比例為3:2~7:1。
[0045]使用上述裝置對含低濃度污油的廢水進行深度除油，其具體運作過程及效果描述如下:
[0046]操作條件:
[0047]
項目柴油加氫柴油加氫改質(zhì)重柴油
WM柴油(微量水) 柴油(微量水)
【權(quán)利要求】
1.一種油品深度脫水的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)首先，含微量水的油品通過流體整流器進行整流，使流體在流體流動的徑向截面實現(xiàn)均勻分布；所述油品中微量水的濃度不大于1000mg/L，所述微量水的水滴粒徑為0.1~30 μ m，操作溫度為5~99°C ; (2)經(jīng)整流后的含微量水油品均勻進入親水疏油性纖維和親油疏水性纖維交錯編織的X形編織層，在所述X形編織層中進行微量水滴的捕獲、聚結(jié)長大及微量油包水形式乳化液的破乳、分離，該過程結(jié)束后水滴粒徑長大至10~50μπι; (3)經(jīng)步驟(2)聚結(jié)分離后的油品進入波紋強化分離層進行水滴的快速長大和分離，經(jīng)該過程后油品含水量降為200mg/L以內(nèi)； (4)經(jīng)步驟(3)分離后的油品在出口前進入親水疏油纖維和親油疏水纖維的Ω形編織層，在所述Ω形編織層中對油品中未分離的分散水滴和乳化水滴進行深度補集分離，經(jīng)該過程后油品中含水量降為20mg/L以內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述流體整流器為一多孔均布的開孔厚板，所述孔為圓孔或方形孔，開孔率大于等于60%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)的所述X形編織層中親水疏油性纖維與水平線的夾角為25度至60度，所述X形纖維編織層為I塊或者多塊地充滿整個流體流動的截面。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述X形編織層中相鄰兩根親油疏水性纖維的間距a是相鄰兩根親水疏油性纖維的間距b的I~3倍。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中所述波紋強化分離層采用的是親水性材料，其中波紋板的間距為5~25mm,波谷處開有直徑5~10mm的圓孔,所述圓孔之間的間距為50~300mm。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)的所述Ω形編織層中親水疏油性纖維與親油疏水性纖維的數(shù)量比例為3:2~7:1，所述Ω形編織層的面積為流體流動截面面積的30~80%且位于流體流動的上部截面；所述Ω形編織層是預先把親水疏油性纖維與親油疏水性纖維各自排列為Ω形狀后交錯編織而成。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，整個過程中油品脫水的壓力損失為0.005~0.05MPa。
8.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1~7任一所述方法的裝置，其特征在于，所述裝置包括殼體、油品入口、流體整流器、纖維聚結(jié)分離層、波紋強化分離層、纖維聚結(jié)補集層、水包及凈化油相出口 ； 其中，所述油品入口在所述殼體的上部一端，所述凈化油相出口在所述殼體的上部另一端；所述水包在所述殼體的下部，該水包與所述凈化油相出口相對或稍有偏差地相對設置，所述水包具有液面計，所述水包的底部設有水相出口 ；流體整流器、纖維聚結(jié)分離層、波紋強化分離層、纖維聚結(jié)補集層位于所述殼體的內(nèi)部并依次互不相連地排列，其中，所述流體整流器靠近所述油品入口，所述纖維聚結(jié)補集層的面積為流體流動截面面積的30~80 %且處于流體流動的上部截面。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述殼體是臥式圓形罐，或臥式長方體罐。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述纖維聚結(jié)分離層是親油疏水纖維和親水疏油纖維進行編織形成的X形編織層，其中親水疏油性纖維與水平線的夾角為25度至60度；并且，相鄰兩根親油疏水性纖維的間距a是相鄰兩根親水疏油性纖維的間距b的I~3倍; 所述纖維聚結(jié)補集層是親水疏油性纖維和親油疏水性纖維進行編織形成的Ω形編織層，其中親水疏油性纖 維與親油疏水性纖維的數(shù)量比例為3:2~7:1。
【文檔編號】C10G33/06GK103980934SQ201410210965
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】楊強, 盧浩, 許蕭, 王朝陽, 楊森 申請人:華東理工大學