一种生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统及处理工艺

技术领域

本发明涉及生物质资源综合利用技术领域，具体涉及一种生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统及处理工艺。

背景技术

随着我国经济的发展和人民生活水平的改善，人们越来越认识到对环境和不可再生能源保护的重要性。近些年来各工厂的渣油产量也越来越多，因此如何处理重质原料油和产生的渣油，也是现代化城市管理中的一个重要课题。

当今社会，生物质的来源很多，但都没有进行合理的开发和利用，很多都直接以焚烧或填埋的方式进行处理，并没有将其有效利用。目前还没有类似的用生物质挥发分处理渣油的方案。

专利CN112843764A公开了一种具有卫星式塔釜的减压精馏塔以及常压渣油的减压精馏方法，非常具有时代前沿的发展意义，但卫星实现较为复杂，同时其中没有运用生物质等物质的再次利用；专利CN106753553A公开了一种渣油/煤焦油轻质化生产碳微球的装置及方法，里面也运用了加氢的方法，使其收率进行了提高，并生产我国急需的碳微球，但也没有与生物质相结合。此外，上述专利对于能量与热量耦合部分未见报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以同时将生物质与渣油进行能量与热量再次利用的生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统及处理工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统，该系统包括：

燃料油主产出单元，用于将重质原料油中的燃料油提取；

汽化单元，用于将重质原料油中的轻组分和重组分进行汽化处理；

燃料油副产出单元，用于将重质原料油中重组分中的燃料油提取；

生物质热解单元，用于向系统中提供挥发分；

所述的汽化单元与燃料油主产出单元交叠于初馏塔；所述的汽化单元与燃料油副产出单元交叠于减压精馏塔；

所述的生物质热解单元与汽化单元交叠于减压精馏塔和初馏塔；所述的生物质热解单元与燃料油副产出单元交叠于减压精馏塔和燃烧炉；所述的生物质热解单元与燃料油主产出单元交叠于装置原料罐和初馏塔。

进一步地，所述的燃料油主产出单元包括依次连接的：

装置原料罐，用于对重质原料油进行预热；装置原料罐设有出口，从罐底部放去水和少量杂质；

初馏塔，用于对重质原料油进行分馏；

主成品收集罐，用于对分馏提取出的一线燃料油进行收集；

所述的初馏塔分别通过塔顶出料管a和塔底出料管c与汽化单元相连，初馏塔通过侧线出料管b与主成品收集罐相连；

所述的侧线出料管上还设有与初馏塔连接的回流管道。

进一步地，所述的燃料油主产出单元还包括用于存储重质原料油的罐区原料罐，所述的罐区原料罐和装置原料罐之间设有输送泵，所述的装置原料罐和初馏塔之间设有换热器组；

所述的换热器组包括相互并联的二线换热器、三线换热器和塔底换热器，所述的塔底换热器包括相互串联的塔底初换热器和塔底再换热器。

进一步地，所述的汽化单元包括加热汽化炉、初馏塔和减压精馏塔；

所述的初馏塔分别通过塔顶出料管a和塔底出料管c与加热汽化炉相连，所述的加热汽化炉与减压精馏塔相连，所述的减压精馏塔通过塔顶出料管A与塔顶出料管a相连；

所述的塔顶出料管a上还设有第一主冷凝器，所述的塔顶出料管A上还设有第二冷凝器。

进一步地，所述的燃料油副产出单元包括减压精馏塔、成品收集罐区和燃烧炉；

所述的成品收集罐区包括第一副成品收集罐、第二副成品收集罐和第三副成品收集罐；所述的减压精馏塔通过第一侧线出料管B

所述的减压精馏塔通过塔底出料管C与燃烧炉相连；

所述的第一侧线出料管B

进一步地，所述的第一侧线出料管B

进一步地，所述的生物质热解单元包括装置原料罐、初馏塔、生物质热解反应器、燃烧炉和减压精馏塔；

所述的燃烧炉分别与生物质热解反应器和装置原料罐换热连接；所述的生物质热解反应器的出料口分别与减压精馏塔、初馏塔和燃烧炉相连，生物质热解反应器与装置原料罐换热连接。

一种基于如上所述生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统的处理工艺，该处理工艺包括以下步骤：

(a)将罐区原料罐中的重质原料油由输送泵送入装置原料罐，在装置原料罐中被加热；

(b)重质原料油经由换热器组，回收热量后，进入初馏塔中减压蒸馏；

(c)初馏塔中减压蒸馏的馏分分别进入到主成品收集罐和加热汽化炉，经加热汽化炉加热后进入减压精馏塔

(d)减压精馏塔中减压蒸馏的馏分分别进入到成品收集罐区、燃烧炉和加热汽化炉中；

(e)生物质热解反应器中产生的挥发分进入到减压精馏塔和初馏塔中，生物质热解后产生的挥发分中的小分子物质可提高各线产油的C/H原子比，提高产油的质量；同时产生的热量与装置原料罐中进行换热，将重质原料油进行加热，实现对热量的再次利用。

进一步地，步骤(c)具体为：

初馏塔塔顶的馏分经第一主冷凝器冷凝后收集，及时送入加热汽化炉中作为燃料燃烧；

初馏塔的侧线馏分为一线燃料油，一部分用回流泵打回初馏塔，用来控制初馏塔温度，一部分进入主成品收集罐，作为产品出售；

初馏塔中剩余物料进入加热汽化炉中加热，经加热汽化炉加热后进入减压精馏塔；

步骤(d)具体为：

减压精馏塔塔顶馏分经第二冷凝器冷却后送至加热汽化炉作燃料；

减压精馏塔第一侧线馏分为一线燃料油，经第一副冷凝器冷却后送至第一副成品收集罐，作为产品出售。

减压精馏塔第二侧线馏分为二线燃料油，经与装置原料罐换热后，再经第二副冷凝器冷却后，一部分用回流泵打回减压精馏塔，用来控制精馏塔侧线温度；一部分经泵送至成品第二副成品收集罐，作为产品出售；

减压精馏塔第三侧线馏分为三线燃料油，经与装置原料罐换热后，经第三副冷凝器冷却后，一部分用回流泵打回至减压精馏塔，用来控制精馏塔侧线温度，一部分进入第三副成品收集罐，作为产品出售；

减压精馏塔塔底馏分为减压渣油，即重油，进入到燃烧炉中与生物质热解反应器中产生的半焦一同燃烧，为生物质热解反应器提供热量，实现热量循环，此外，所述减压精馏塔塔底的馏分可以通过燃烧炉重新利用，也可以通过冷凝器冷却后作为商品油卖出，两种方法都可行。

进一步地，所述装置原料罐中加热的温度为65-75℃，静置1.5-2.5h；

所述初馏塔的塔顶馏分为45-55℃的混合油气，初馏塔的侧线馏分为145-155℃的一线燃料油；所述加热汽化炉的加热温度为375-385℃；

所述减压精馏塔的塔顶馏分为45-55℃的混合油气，减压精馏塔的第一侧线馏分为145-155℃的一线燃料油，减压精馏塔的第二侧线馏分为液相温度235-255℃的二线燃料油，减压精馏塔的第三侧线馏分为液相温度315-325℃的三线燃料油，减压精馏塔的塔底馏分为355-365℃的减压渣油；

所述燃烧炉的运行温度为850-900℃。以有效控制NOx的生成排放，且有利于保持灰渣的活性，使得燃烧后的灰渣中底灰和飞灰含量小于2％，可以直接作为建材原料，进而通过作为建材原料制作砖块、水泥等高附加值产品以得到充分利用，从而实现了半焦、灰分的资源化利用，且有效减少了环境污染。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明将重质原料油送入精馏塔中，经过与两次精馏，可以得到所需的一线、二线和三线油，同时从精馏塔出来的油都可再次进行热量交换，与原料区进行换热，减少了装置原料区出的热量输入，对热量进行了大范围的回收，符合当下能源利用的热潮；

(2)本发明在精馏塔前加入了生物质热解反应器，生物质热解产生的挥发分带有大量的热量与小分子物质，利用生物质的挥发分，类似于加氢反应，分两路去往精馏塔与装置原料管，使得初馏塔与减压精馏塔中的商品油质量大大提高，同时也使渣油在整个能量与热量循环中处于重要的位置，完成了热量的闭环。

(3)本发明在反应过程中，关于生物质的选择可以是多样性的，该反应和系统对原料的适应性广，且综合利用程度高。当下社会生物质的再次利用也是研究者们讨论的热点，本系统中的生物质热解反应器中的原料可多样选择，适用于海藻、小麦秸秆、湿垃圾等其他生物质的综合利用；

(4)本发明生物质挥发分中所含有的小分子物质，可以提高整个系统中的精馏产油率，同时也避免了固体废弃物(半焦和渣油)对环境的污染问题，最终同时实现生物质与渣油的洁净、高效利用。

附图说明

图1为本发明的综合利用系统示意图；

图中标号所示：罐区原料罐1、输送泵2、装置原料罐3、二线换热器4、三线换热器5、塔底初换热器6和塔底再换热器7、初馏塔8、第一主冷凝器9、主成品收集罐10、加热汽化炉11、生物质热解反应器12、燃烧炉13、减压精馏塔14、第二冷凝器15、第一副冷凝器16、第二副冷凝器17、第三副冷凝器18、第一副成品收集罐19、第二副成品收集罐20、第三副成品收集罐21。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

一种生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统，参考图1，该系统包括：

燃料油主产出单元，用于将重质原料油中的燃料油提取；

汽化单元，用于将重质原料油中的轻组分和重组分进行汽化处理；

燃料油副产出单元，用于将重质原料油中重组分中的燃料油提取；

生物质热解单元，用于向系统中提供挥发分；

汽化单元与燃料油主产出单元交叠于初馏塔8；汽化单元与燃料油副产出单元交叠于减压精馏塔14；

生物质热解单元与汽化单元交叠于减压精馏塔14和初馏塔8；生物质热解单元与燃料油副产出单元交叠于减压精馏塔14和燃烧炉13；生物质热解单元与燃料油主产出单元交叠于装置原料罐3和初馏塔8。

燃料油主产出单元包括依次连接的：装置原料罐3，用于对重质原料油进行预热；装置原料罐3设有出口，从罐底部放去水和少量杂质；初馏塔8，用于对重质原料油进行分馏；主成品收集罐10，用于对分馏提取出的一线燃料油进行收集；初馏塔8分别通过塔顶出料管a和塔底出料管c与汽化单元相连，初馏塔8通过侧线出料管b与主成品收集罐10相连；侧线出料管上还设有与初馏塔8连接的回流管道。

燃料油主产出单元还包括用于存储重质原料油的罐区原料罐1，罐区原料罐1和装置原料罐3之间设有输送泵2，装置原料罐3和初馏塔8之间设有换热器组；换热器组包括相互并联的二线换热器4、三线换热器5和塔底换热器，塔底换热器包括相互串联的塔底初换热器6和塔底再换热器7。

汽化单元包括加热汽化炉11、初馏塔8和减压精馏塔14；初馏塔8分别通过塔顶出料管a和塔底出料管c与加热汽化炉11相连，加热汽化炉11与减压精馏塔14相连，减压精馏塔14通过塔顶出料管A与塔顶出料管a相连；塔顶出料管a上还设有第一主冷凝器9，塔顶出料管A上还设有第二冷凝器15。

燃料油副产出单元包括减压精馏塔14、成品收集罐区和燃烧炉13；成品收集罐区包括第一副成品收集罐19、第二副成品收集罐20和第三副成品收集罐21；减压精馏塔14通过第一侧线出料管B

生物质热解单元包括装置原料罐3、初馏塔8、生物质热解反应器12、燃烧炉13和减压精馏塔14；燃烧炉13分别与生物质热解反应器12和装置原料罐3换热连接；生物质热解反应器12的出料口分别与减压精馏塔14、初馏塔8和燃烧炉13相连，生物质热解反应器12与装置原料罐3换热连接。

一种基于如上生物质挥发分处理渣油的多联产综合利用系统的处理工艺，该处理工艺包括以下步骤：

(a)将罐区原料罐1中的重质原料油由输送泵2送入装置原料罐3，在装置原料罐3中被加热；装置原料罐3中加热的温度为70℃，静置2h；

(b)重质原料油经由换热器组，回收热量后，进入初馏塔8中减压蒸馏；

(c)初馏塔8中减压蒸馏的馏分分别进入到主成品收集罐10和加热汽化炉11，经加热汽化炉11加热后进入减压精馏塔14；

具体为：初馏塔8塔顶的馏分经第一主冷凝器9冷凝后收集，及时送入加热汽化炉11中作为燃料燃烧；

初馏塔8的侧线馏分为一线燃料油，一部分用回流泵打回初馏塔8，用来控制初馏塔温度，一部分进入主成品收集罐10，作为产品出售；

初馏塔8中剩余物料进入加热汽化炉11中加热，经加热汽化炉11加热后进入减压精馏塔14；

初馏塔8的塔顶馏分为50℃的混合油气，初馏塔8的侧线馏分为150℃的一线燃料油；加热汽化炉11的加热温度为380℃；

(d)减压精馏塔14中减压蒸馏的馏分分别进入到成品收集罐区、燃烧炉13和加热汽化炉11中；

步骤(d)具体为：减压精馏塔14塔顶馏分经第二冷凝器15冷却后送至加热汽化炉11作燃料；

减压精馏塔14第一侧线馏分为一线燃料油，经第一副冷凝器16冷却后送至第一副成品收集罐19，作为产品出售。

减压精馏塔14第二侧线馏分为二线燃料油，经与装置原料罐3换热后，再经第二副冷凝器17冷却后，一部分用回流泵打回减压精馏塔14，用来控制精馏塔侧线温度；一部分经泵送至成品第二副成品收集罐20，作为产品出售；

减压精馏塔14第三侧线馏分为三线燃料油，经与装置原料罐3换热后，经第三副冷凝器18冷却后，一部分用回流泵打回至减压精馏塔14，用来控制精馏塔侧线温度，一部分进入第三副成品收集罐21，作为产品出售；

减压精馏塔14塔底馏分为减压渣油，即重油，进入到燃烧炉13中与生物质热解反应器12中产生的半焦一同燃烧，为生物质热解反应器12提供热量，实现热量循环，此外，减压精馏塔14塔底的馏分可以通过燃烧炉13重新利用，也可以通过冷凝器冷却后作为商品油卖出，两种方法都可行；

燃烧炉13的运行温度为850-900℃。以有效控制NOx的生成排放，且有利于保持灰渣的活性，使得燃烧后的灰渣中底灰和飞灰含量小于2％，可以直接作为建材原料，进而通过作为建材原料制作砖块、水泥等高附加值产品以得到充分利用，从而实现了半焦、灰分的资源化利用，且有效减少了环境污染。

减压精馏塔14的塔顶馏分为50℃的混合油气，减压精馏塔14的第一侧线馏分为150℃的一线燃料油，减压精馏塔14的第二侧线馏分为液相温度240℃的二线燃料油，减压精馏塔14的第三侧线馏分为液相温度320℃的三线燃料油，减压精馏塔14的塔底馏分为360℃的减压渣油。

(e)生物质热解反应器12中产生的挥发分进入到减压精馏塔14和初馏塔8中，生物质热解后产生的挥发分中的小分子物质可提高各线产油的C/H原子比，提高产油的质量；同时产生的热量与装置原料罐3中进行换热，将重质原料油进行加热，实现对热量的再次利用。

综上，本发明的主要技术点在于在精馏塔前加入了生物质热解反应器12，生物质热解产生的挥发分带有大量的热量与小分子物质，利用生物质的挥发分，类似于加氢反应，使得初馏塔8与减压精馏塔14中的商品油质量大大提高，同时也使渣油在整个能量与热量循环中处于重要的位置，完成了热量的闭环。在反应过程中，关于生物质的选择可以是多样性的，该反应和系统对原料的适应性广，且综合利用程度高。生物质挥发分中所含有的小分子物质，可以提高整个系统中的精馏产油率，同时也避免了固体废弃物(半焦和渣油)对环境的污染问题，综合考虑了资源、环境与社会经济效益，实现了生物质与渣油的科学利用。

本发明将整个环节设计成为闭环，无需外界提供热量，自给自足，完成了整个系统的循环。本发明将生物质、重质原料油、渣油等有机结合，实现生物质能量的科学、高效、综合利用。生物质热解产生的半焦还可以继续燃烧提供热量，实现热量的耦合。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。