專利名稱：：用于脫除原油中鎳、釩的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及原油加工，特別是涉及用于脫除原油中鎳、釩的裝置。
背景技術(shù)：
：近年來隨著國內(nèi)外采油技術(shù)的強化，油田采用了熱采、化學(xué)驅(qū)油等技術(shù)，并且國內(nèi)外重質(zhì)原油的產(chǎn)量日益增加，造成原油中金屬含量增加。存在于原油中的金屬對原油加工過程危害極大。金屬鹽類會在催化裂化過程中造成催化劑污染，使輕油收率降低，產(chǎn)品質(zhì)量變差。另外，金屬鹽類還會引起加氫過程中催化劑失活、床層阻塞，系統(tǒng)壓力增大等缺陷，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，縮短開工周期，增加操作成本。再有，金屬鹽類甚至還會影響渣油減粘和延遲焦化工藝。因此，在對原油進行常減壓蒸餾前，一般都進行原油預(yù)處理，以最大限度地脫除原油中的金屬鹽類，以滿足后續(xù)加工對原料金屬含量的基本要求。特別是，原油中的金屬鎳和釩主要是以有機金屬卟啉化合物的形式存在，其不溶于水，因此常規(guī)電脫鹽方法難以將鎳、釩從原油中脫除，其危害甚重。根據(jù)原油中鎳、釩存在的形式及其物理、化學(xué)性質(zhì)，目前已經(jīng)采用加氫、溶劑抽提、螯合分離等方法來加以脫除。從目前已有的工業(yè)化的脫鎳、釩的方法來看，還存在著很多問題。其中，加氫脫金屬裝置的投資大，而且催化劑難以再生，造成廢催化劑無法處理。溶劑抽提是利用丙垸、丁烷等溶劑將渣油中的瀝青質(zhì)與非瀝青質(zhì)分開，即通過脫除瀝青來達到脫鎳、釩的目的，但此種方法也只能脫除瀝青含量高的渣油中的鎳、釩，而且投資大，操作費用高。相對而言，如果開發(fā)出用量少且螯合能力強的鎳、釩螯合劑，采用螯合分離法脫除原油中的鎳、釩則可降低設(shè)備投資與操作費用。但總的來說，由于原油中成分復(fù)雜，鎳、釩化合物的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，因而目前用化學(xué)法還不能有效解決原油的脫鎳、釩的問題。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的在于提供一種用于脫除原油中鎳、釩的裝置，其采用微波裝置對原油進行處理，從而顯著提高鎳、釩的脫除率。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了用于脫除原油中鎳、釩的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟a)預(yù)備一個微波反應(yīng)器；b)取一定量的原油，并將所述原油加熱至設(shè)定的反應(yīng)溫度；c)使原油進入所述微波反應(yīng)器；d)開啟所述微波反應(yīng)器，調(diào)節(jié)微波功率，使所述原油在所述微波反應(yīng)器內(nèi)停留一段時間并受到微波處理；以及e)取出所述原油。較佳的是，所述步驟b)和步驟c)包括如下步驟將已被預(yù)熱至預(yù)熱溫度的原油放入第一容器；通過油泵使所述原油在從所述第一容器至所述微波反應(yīng)器的管路內(nèi)循環(huán)流動，并調(diào)節(jié)所述油泵的出口流量；以及通過電加熱器將所述原油加熱至反應(yīng)溫度。較佳的是，該方法還包括如下步驟使所述原油在循環(huán)流動時經(jīng)過第二容器，并從所述第二容器取出原油。較佳的是，該方法還包括如下步驟當(dāng)所述原油在循環(huán)流動時，通過一個或多個水循環(huán)系統(tǒng)對所述原油進行控溫。較佳的是，該方法還包括如下步驟當(dāng)所述原油從所述微波裝置流出之后，使其流過恒溫裝置。較佳的是，該方法還包括如下步驟所述步驟b)包括在所述原油中加入脫金屬劑。本實用新型還提供了一種用于脫除原油中鎳、釩的裝置，其特征在于，該裝置包括用來儲存原油的第一容器；對原油進行循環(huán)輸送的油泵；對原油進行加熱的加熱器；用于對原油進行微波處理的微波反應(yīng)器；以及將所述第一容器、所述油泵、所述加熱器和所述微波反應(yīng)器依次連接起來從而使原油循環(huán)流動的原油輸送管路。較佳的是，該裝置還包括連接至所述微波反應(yīng)器的恒溫裝置。較佳的是，該裝置還包括連接在使原油循環(huán)流動的所述原油輸送管路中的用于排出原油的第二容器。較佳的是，該裝置還包括用于控制原油溫度的一個或多個水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括水泵和水加熱器。按照本實用新型，采用了首次在原油加工領(lǐng)域引入微波裝置對原油進行處理，結(jié)果顯著提高了對原油的脫鎳、脫釩效果，而且與目前現(xiàn)有的各種脫鎳、脫釩的技術(shù)相比成本較低及操作容易。圖1是根據(jù)本實用新型較佳實施例的用微波法來脫除原油中鎳釩的動態(tài)試驗裝置的示意圖。具體實施方式如圖l所示，根據(jù)本實用新型較佳實施例的用來脫除原油中鎳釩的動態(tài)試驗裝置主要包括第一容器1、油泵2、加熱器3、微波反應(yīng)器4、恒溫裝置5和第二容器6。第一容器1和第二容器6用來儲存原油。油泵2(例如一柱塞泵)和加熱器3分別對原油進行循環(huán)輸送和加熱。微波反應(yīng)器4用于對原油進行微波處理，這也是本實用新型的核心內(nèi)容，將在稍后作詳細描述。恒溫裝置5是一個夾套，可以使流過的原油保持一定的溫度，避免其發(fā)生冷卻凍堵或過熱。在上述各部分之間連接有原油輸送管路，并且在原油輸送管路上設(shè)置有控制閥。更具體地，第一容器1通過原油輸送管路連接至油泵2，再通過相應(yīng)的原油輸送管路依次連接至加熱器3、微波反應(yīng)器4和恒溫裝置5，最后連接至第二容器6。在微波反應(yīng)器4上設(shè)置有卸料閥7，用于排出微波反應(yīng)器中的殘留原油。在第二容器6上設(shè)置有出料閥8，用于排出原油和取樣。另外，為控制溫度，還設(shè)置有用于微波反應(yīng)器4的第一水循環(huán)系統(tǒng)，以及用于第一容器1、第二容器6和恒溫裝置5的第二水循環(huán)系統(tǒng)。第一水循環(huán)系統(tǒng)包括水泵，第二水循環(huán)系統(tǒng)分別包括水加熱器和水泵(圖中未示出)，用于將水加熱到一定溫度，并使之循環(huán)流動。再有，較佳的是，在微波反應(yīng)器4的出口附近設(shè)置有壓力監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控流出的原油壓力，在微波反應(yīng)器4的入口和出口附近設(shè)置有溫度監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控原油的溫度。以下將具體描述借助上述的動態(tài)試驗裝置來脫除原油中的鎳釩的方法。需要注意的是，原油在試驗裝置中是按逆時針方向流動的。首先，打開用于微波反應(yīng)器的第一水循環(huán)系統(tǒng)中的泵。再打開第二水循環(huán)系統(tǒng)中的水加熱器和水泵，使水循環(huán)并達到設(shè)定的溫度(一般為60°C)。接著，將預(yù)熱到設(shè)定的預(yù)熱溫度(例如50—6(TC)的原油加入到第一容器l，為加強脫鎳、脫釩的效果，可以在原油中加入脫金屬劑，例如N2S(二乙基氨基二硫代甲酸鈉)、N3S(1，2—亞乙基二氨基二(二硫代甲酸鈉))或N3PS(二(1，2—亞乙基)三氨基三(二硫代甲酸鈉))。再接著，開啟油泵2，按預(yù)先設(shè)定的流量調(diào)節(jié)油泵2的出口流量。隨后，通過調(diào)節(jié)加熱器3的功率，將原油溫度調(diào)節(jié)至預(yù)先設(shè)定的反應(yīng)溫度。當(dāng)原油溫度、流量都達到預(yù)先設(shè)定值并且穩(wěn)定后，關(guān)閉從第二容器6進入第一容器1的閥，打開第二容器的出料閥8。其次，開啟微波反應(yīng)器4，通過調(diào)節(jié)電流來調(diào)節(jié)微波功率，通過調(diào)節(jié)油泵2的流量來調(diào)節(jié)原油在微波反應(yīng)器4內(nèi)的停留時間。在微波處理之后的大約5分鐘之后，通過第二容器6的出料閥8對微波處理后的原油進行采樣分析。實驗結(jié)束后，將微波電流調(diào)至OmA，關(guān)閉微波電源，關(guān)閉油泵2，停止油加熱器和水加熱器的加熱，關(guān)閉循環(huán)水，關(guān)閉總電源。通過微波反應(yīng)器4的卸料閥7，放出微波反應(yīng)器4中剩余的原油。實驗中所用的油泵2為一個柱塞泵，當(dāng)柱塞泵前后各7格時流量為2.31/h(即38ml/min)，此時可注滿微波反應(yīng)管(容積105ml/個，104imn高)。具體參數(shù)如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>V(ml/min)二5.25X(格)+3.25柴油標定值對微波處理后的原油樣品進行脫鹽脫水實驗，以測定脫鹽(鎳、釩)率，具體步驟如下所述。本試驗采用DPY-1電脫鹽實驗儀。取100ml油樣于試管中，加入去離子水5ml6ml，加入破乳劑50mg/L，震蕩1min后，在85。C下加熱10min，再震蕩1min，調(diào)節(jié)電壓1800V，恒溫20min，然后關(guān)掉電壓，于85'C下加熱15min，用針管抽去試管底部的水溶液。稱取10g油樣于干燥坩堝內(nèi)，置于石油產(chǎn)品殘?zhí)荚囼炂魃?，加熱至冒煙，用定量濾紙點燃灰化，待其燃盡后放入馬弗爐中，在55(TC下恒溫灼燒至除盡殘?zhí)?，冷卻后加少量蒸餾水潤濕，沿杯壁加入5raL6mol/L(l:l)的鹽酸，將坩堝放在石油產(chǎn)品殘?zhí)荚囼炂魃暇従徏訜崛芙饣曳?，除去大部分鹽酸(勿干)，待酸液蒸發(fā)至2niL3mL后，將其定量轉(zhuǎn)入50mL容量瓶內(nèi)，用蒸餾水定容，搖勻。然后加入顯色劑，分別測定鎳、釩的含量。鎳含量的測定可例如采用這樣的方法可分別取2ml待測溶液于50ml容量瓶中，加一滴O.1%的對硝基酚，滴加O.02mol/L的氫氧化鈉至溶液顯黃色，再滴加0.02mol/L的鹽酸溶液至黃色恰好消失；加L7ml濃度為1X的NH4F，加入5mira值為3.4的KHC8H404—HC1緩沖溶液，再加3ml濃度為0.02%的5一Br—PADAP做為顯色劑，搖勻，再加入95%乙醇8.Oml，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。自加顯色劑起計時，50分鐘后，以空白液為參比，在524nm下測定體系的吸光度，計算出鎳的含量。釩含量的測定可例如采用這樣的方法取2ml待測溶液于25ml容量瓶中，加一滴0.1%的對硝基酚，滴加0.02raol/L的氫氧化鈉至溶液顯黃色，再滴加0.02mol/L的鹽酸溶液至黃色恰好消失，加入2mlPH值為3.4的KHC8H404—HC1緩沖溶液，再加3ml濃度為0.02%的5—Br—PADAP做為顯色劑，搖勻，放置50分鐘后，再加入95X乙醇8.0ml，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。自加顯色劑起計時，50分鐘后，以空白液為參比，在590nm下測定體系的吸光度。實驗表明，引入微波后，原油脫鎳和脫釩的效果有了明顯地改善。對于管輸(動態(tài))原油，當(dāng)原油溫度為6(TC，微波時間為l分鐘，微波功率300W時，脫鎳率由無微波條件下的0.51%提高到7.24%;脫釩率由無微波條件下的14.05%提高到22.14%。申請人認為這主要是由于微波打斷了分子之間的作用力，破壞了卟啉化合物的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使得金屬離子從原先的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)中游離出來，從而使原油脫鎳、脫釩率得以提高。另外，可以從微波功率和時間這兩個因素來考量對原油的脫鎳釩的效果。從實驗結(jié)果可見，在原油溫度和微波時間一定的條件下，隨著微波功率的增加，原油脫鎳、釩率增加。例如，在原油初始溫度為80°C，微波時間為lmin時，在微波功率為150W條件下，脫鎳率為6.34%，脫釩率為16.07%;當(dāng)微波功率增大到700W時，鎳釩的脫除率分別達到10.86%和33.67%。表2:微波功率對管輸原油脫鎳的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3:微波功率對管輸原油脫釩的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從實驗結(jié)果還可見的是，在微波功率和原油溫度一定時，微波時間增加，對脫鎳釩有利。例如，在微波功率為700W，原油溫度為80'C時，當(dāng)在微波時間為1min時，鎳的脫除率為10.86%，釩的脫除率為33.67%。當(dāng)微波輻射時間為9min時，鎳的脫除率提高到為35.14%，釩的脫除率達到61.02%。表4:微波時間對管輸原油脫鎳的影響微波條件脫前含量ug/g脫后含量ug/g脫除率％功率w時間min起始溫度°C70018040.3335.9510.8670038031.3722.2270068027.8530.9370098026.1635.14表5:微波時間對管輸原油脫銀L的影響微波條件脫前含量yg/g脫后含量pg/g脫除率％功率W時間min起始溫度。c70018015.6810.4033.677003808.8543.927006807.5152.087009806.1161.02雖然以上結(jié)合較佳實施例對的原油脫鎳釩方法和本實用新型的裝置進行了詳細地描述，但應(yīng)該理解，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完全可以在以上揭示內(nèi)容的基礎(chǔ)上作出各種實質(zhì)等價的變動。例如，在本實用新型的具體實施方式中揭示的是一種模擬實際原油加工的動態(tài)試驗裝置，但只要設(shè)定合適的工藝參數(shù)，完全可以將這種動態(tài)試驗裝置用于實際的工藝生產(chǎn)中，因此不必將本實用新型局限于"試驗裝置"。所謂"動態(tài)試驗裝置"僅僅是一種較佳的實施方式，出于簡化試驗和/或生產(chǎn)的考慮，也可以采用一種靜態(tài)的試驗/生產(chǎn)裝置，也就是說不必使原油處于流動狀態(tài)，只要將其放入微波反應(yīng)裝置進行微波處理也同樣可以達到顯著的脫鎳、脫釩的效果。再例如，在本實用新型的具體實施方式中，采用了第一容器1和第二容器6兩個容器，但這并不是必須的，也可以只采用一個容器來實現(xiàn)裝料和出料。在本實用新型的具體實施方式中，采用了第一水循環(huán)系統(tǒng)和第二水循環(huán)系統(tǒng)兩個水控溫系統(tǒng)，但這也是可變的，可以把它們合并成一個，或采用更多個，在條件不允許的情況下也可以省略不用；或者也可以采用除水之外的其它冷熱媒。如果需要，在本實用新型具體實施方式中所采用的恒溫裝置5也是可以省略的。再有，應(yīng)該理解的是，在本實用新型所涉及的方法中，諸如溫度、壓力、微波功率、微波反應(yīng)時間等參數(shù)可以根據(jù)具體情況在一定的范圍內(nèi)作調(diào)整。由于存在各種變型的可能性，因此本實用新型的保護范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求書來限定，而不局限于上述的具體實施方式中的描述。權(quán)利要求1、一種用于脫除原油中鎳、釩的裝置，其特征在于，該裝置包括用來儲存原油的第一容器(1)；對原油進行循環(huán)輸送的油泵(2)；對原油進行加熱加熱器(3)；用于對原油進行微波處理的微波反應(yīng)器(4)；以及將所述第一容器(1)、所述油泵(2)、所述加熱器(3)和所述微波反應(yīng)器(4)依次連接起來從而使原油循環(huán)流動的原油輸送管路。2、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接至所述微波反應(yīng)器(4)的恒溫裝置(5)。3、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括連接在使原油循環(huán)流動的所述原油輸送管路中的用于排出原油的第二容器(6)。4、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于控制原油溫度的一個或多個水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括水泵和水加熱器。5、如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，該裝置還包括用于控制所述微波反應(yīng)器溫度的水循環(huán)系統(tǒng)，所述水循環(huán)系統(tǒng)包括水泵。6、如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述恒溫裝置(5)是夾套。7、如權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于，所述油泵(3)是柱塞泵。8、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述原油輸送管路上設(shè)置有控制閥。9、如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述微波反應(yīng)器(4)設(shè)置有卸料閥(7)，所述第二容器(6)設(shè)置有出料閥(8)。10、如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述微波反應(yīng)器(4)的出口附近設(shè)置有壓力監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控從中流出的原油壓力。專利摘要本實用新型的裝置包括用來儲存原油的第一容器；對原油進行循環(huán)輸送的油泵；對原油進行加熱加熱器；用于對原油進行微波處理的微波反應(yīng)器；以及將第一容器、油泵、加熱器和微波反應(yīng)器依次連接起來從而使原油循環(huán)流動的原油輸送管路。按照本實用新型，采用了首次在原油加工領(lǐng)域引入微波裝置對原油進行處理，結(jié)果顯著提高了對原油的脫鎳、脫釩效果，而且成本低廉，操作容易。文檔編號C10G53/02GK201433192SQ20092007714公開日2010年3月31日申請日期2009年6月24日優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日發(fā)明者徐心茹,文志成,曹炳鋮,楊敬一,高晉生申請人:華東理工大學(xué);中國石化集團資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司長嶺分公司