Способ отделения и извлечения ультратонкого дисперсного твердого материала из суспензии или взвеси твердого материала и углеводородной жидкости путем осаждения или флокуляции тяжелой фракции углеводородной жидкости эффективным количеством осаждающего или флокулирующего средства так, что осажденная тяжелая фракция инкапсулирует дисперсный твердый материал. Способ далее включает коксование осажденной тяжелой фракции и размалывание закоксованного продукта до ультратонкого размера.

 

(57) Реферат / Формула:
отделения и извлечения ультратонкого дисперсного твердого материала из суспензии или взвеси твердого материала и углеводородной жидкости путем осаждения или флокуляции тяжелой фракции углеводородной жидкости эффективным количеством осаждающего или флокулирующего средства так, что осажденная тяжелая фракция инкапсулирует дисперсный твердый материал. Способ далее включает коксование осажденной тяжелой фракции и размалывание закоксованного продукта до ультратонкого размера.

 

---

2420-161668ЕА/045
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УЛЬТРАТОНКИХ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ ИЗ УГЛЕВОДОРОДНОЙ
ЖИДКОСТИ
Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение направлено на способ отделения ультратонких твердых частиц катализатора гидрокрекинга от жидкой суспензии нефтяных углеводородов, содержащей названные твердые частицы.ч-~-
Уровень техники
Катализаторы в течение многих лет широко употреблялись в отраслях промышленности, занимающихся переработкой и химической обработкой. Катализаторы гидрообработки, в том числе катализаторы гидроочистки и гидрокрекинга, в настоящее время широко применяются на предприятиях по всему миру. Эти катализаторы гидрообработки типично обеспечивают повышение выходов, сокращение продолжительности реакций и улучшение свойств продуктов, по сравнению с прежними (некаталитическими термическими) процессами преобразования сырых нефтей в очищенные продукты.
Катализаторы гидрообработки, типично используемые в современных промышленных областях, классифицируются как катализаторы "на носителях". Эти носители катализаторов, которые в общем представляют собой молекулярные сита, такие как алюмофосфаты кремния (SAPO) или цеолиты, часто состоят из таких материалов как оксид кремния, оксид алюминия, оксид циркония, глина или некоторые гибриды таковых. Носитель импрегнируют более дорогостоящим материалом, который придает более высокую фактическую каталитическую активность. Эти каталитические материалы типично включают металлы, такие как никель, молибден и кобальт. В некоторых случаях могут быть использованы платина, палладий и вольфрам.
Недавно появилось новое поколение катализаторов гидрообработки. Эти катализаторы не нуждаются в материале носителя. Вместо этого катализатор включает каталитические частицы микронного размера без носителя, такие как сульфид молибдена или сульфид никеля. Благодаря таким факторам, как
увеличенная площадь поверхности и прочие факторы, которые здесь не обсуждаются, эти катализаторы являются во много раз более активными, чем традиционные катализаторы на носителях. По сравнению с традиционными катализаторами на носителях производительность в огромной степени возрастает во время операций конверсии. Одной областью, в которой эти высокоактивные катализаторы без носителя в настоящее время употребляются, является гидрокрекинг вакуумного газойля. В процессе, который применяется при проведении гидрокрекинга тяжелого остатка, эти катализаторы без носителя часто страдают от осаждения большого количества металлов (в частности, ванадия) и кокса, что увеличивает необходимость в свежеприготовленном катализаторе.
Один недостаток катализаторов как на носителях, так и без носителей заключается в их высокой стоимости. Типично затраты на замену дорогостоящего катализатора, основанного на благородных металлах, могут составить основную статью эксплуатационных расходов нефтеперегонного или химического предприятия. Поэтому появился рынок утилизации израсходованных катализаторов и, конкретно, отработанных катализаторов гидрообработки, чтобы можно было регенерировать ценные металлы. Еще более эту потребность стимулирует нынешняя высокая цена разнообразных металлов. Сейчас в различных местах по всему миру переработкой израсходованных катализаторов занимаются несколько промышленных компаний. Однако, к сожалению, эти
перерабатывающие предприятия, основанные на обжиге (или пирометаллургии), рассчитаны на регенерацию металлов из катализаторов, осажденных на носителях.
Вследствие высоких концентраций дорогостоящих металлов, в особенности молибдена и никеля, используемых в этом новом поколении катализаторов без носителя, возникла потребность в экономичном способе извлечения металлических катализаторов без носителя, который рассчитан на получение сырьевого отработанного катализатора, не содержащего масла, для повышения эффективности регенерации катализатора. Находящаяся
одновременно на рассмотрении патентная заявка с серийным
номером 11/192522 раскрывает новый способ удаления металлов из отработанного катализатора без носителя. В этом способе отработанный катализатор без носителя подвергают обработке в реакциях выщелачивания. Ванадий удаляют в виде осадка, тогда как раствор, содержащий молибден и никель, вводят в дальнейшие стадии экстракции для удаления этих металлов. В этом способе важно приготовление не содержащего масла извлеченного катализатора в качестве исходного материала для выделения металлов и регенерации катализатора. Настоящее изобретение удовлетворяет эту потребность и представляет новый и экономичный способ удаления всех углеводородных жидких материалов из отработанных катализаторов гидрокрекинга в качестве предварительной стадии извлечения металлов из отработанного катализатора.
Соответственно этому, настоящее изобретение в общем нацелено на новый способ отделения и извлечения ультратонкого дисперсного твердого материала из суспензии твердого материала и углеводородной жидкости, включающий (i) осаждение или флокуляцию тяжелой фракции углеводородной жидкости так, что осажденная тяжелая фракция инкапсулирует дисперсный твердый материал, (ii) отделение тяжелой фракции от легкой фракции центрифугированием и (iii) крекирование до кокса осажденной комбинации для удаления по существу всех жидких углеводородных материалов из твердого материала для получения сухого твердого материала, пригодного для процессов извлечения металлов и регенерации катализатора.
В технологии известны разнообразные способы отделения мелких твердых частиц катализатора от углеводородных жидкостей, образующихся в процессах гидроконверсии. Например, патент Соединенных Штатов № 5008001 на имя Kitamura et al. раскрывает способ отделения твердых частиц катализатора от тяжелого масла, который, в одном варианте осуществления, состоит в центрифугировании суспензии масла и катализатора и термической сушке полученного осадка катализатора при температурах и/или временах пребывания, ограниченных так, чтобы предотвратить или свести к минимуму закоксовывание оставшегося тяжелого масла. В
еще одном примере, патенте Соединенных Штатов № 6511937 на имя Bearden et al., представлен способ извлечения
деасфальтированной нефти и деасфальтированной растворителем горной породы из системы суспензионной гидрообработки и кальцинирования деасфальтированного твердого остатка при предельно высокой температуре около 1200°F (648,9°С) для получения зольного каталитического прекурсора, который возвращают рециркуляцией обратно в систему суспензионной гидрообработки. В еще одном примере, патенте Соединенных Штатов № 6974824 на имя Spena et al., раскрыты система и способ извлечения катализатора из суспензии, включающей катализатор и остаточные углеводороды, нагреванием суспензии для испарения углеводородов в нагревателе, предпочтительно скомпонованном для предотвращения закоксовывания. Наконец, в примере патента Соединенных Штатов № 4732664 на имя Martini представлен способ отделения тонкодисперсных твердых частиц от жидких продуктов гидрообработки, включающих осажденные из подвергнутых гидрообработке жидкостей асфальтены, в котором процесс осаждения способствует агломерированию твердых частиц и удалению агломерированных частиц из жидкости
центрифугированием. Высушивание твердого продукта, полученного из сгущенного стока центрифуги, упоминается как способ удаления остаточных углеводородных жидкостей.
Цель настоящего изобретения состоит в усовершенствовании представленных выше способов отделения частиц катализатора из углеводородной жидкой суспензии таковых, такое изобретение подробнее описано ниже.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение в общем направлено на способ отделения и извлечения ультратонкого дисперсного твердого материала из суспензии твердого материала и углеводородной жидкости путем осаждения или флокуляции тяжелой фракции углеводородной жидкости с помощью эффективного количества осаждающего или флокулирующего средства так, что осажденная тяжелая фракция инкапсулирует дисперсный твердый материал.
Инкапсулированный дисперсный твердый материал затем отделяют от остальной легкой фракции углеводородной жидкости и осаждающего средства, высушивают при высокой температуре с образованием кокса и готовят для дальнейшей обработки, чтобы отделить дисперсный твердый материал от тяжелой закоксованной фракции и извлечь ценные металлы для синтеза нового катализатора.
Более конкретно, но не в качестве ограничения, настоящее изобретение направлено на способ, применимый для отделения ультратонкого дисперсного твердого материала, содержащего отработанный или частично отработанный катализатор с частицами микронного или субмикронного размера от углеводородного масла, которое получается в качестве отводимой суспензии из реактора для гидрообработки или гидрокрекинга. Способ согласно настоящему изобретению представляет собой предварительную стадию для процесса извлечения металлов из катализатора и имеет преимущество перед общеупотребительными способами разделения масла и твердого материала в том, что он создает закоксованный твердый каталитический материал, который не содержит жидких углеводородных загрязнений, который улучшает эффективность способов извлечения ценных металлов и синтеза свежего катализатора.
Соответственно этому, настоящее изобретение направлено на способ отделения твердого материала от углеводородной жидкости, включающий следующие стадии:
a) получение отводимой суспензии, содержащей углеводородную жидкость и твердый материал,
b) охлаждение отводимой суспензии,
c) смешение отводимой суспензии с флокулянтом и с образованием первой смеси, содержащей углеводородную жидкость, первый растворитель и осадок (флокулят), содержащий твердый материал,
d) отделение первой смеси в первой центрифуге с образованием второй смеси и третьей смеси, в которых вторая смесь содержит флокулят с низкой концентрацией, и третья смесь содержит флокулят с высокой концентрацией,
e) разделение второй смеси по меньшей мере в одной второй
центрифуге с образованием четвертой смеси, содержащей первый растворитель и углеводородную жидкость, и пятой смеси, содержащей флокулят с высокой концентрацией,
f) объединение третьей смеси и пятой смеси в расходном баке с образованием конечной смеси, включающей флокулят с высокой концентрацией, первый растворитель с низкой концентрацией и углеводородную жидкость с низкой концентрацией,
д) высушивание конечной смеси в сушильном устройстве с образованием смеси паров углеводородов и закоксованного материала, в которой пары углеводородов содержат первый растворитель, легкую фракцию углеводородной жидкости и захваченные количества твердого материала, и в котором закоксованный материал включает твердый материал и тяжелую фракцию углеводородной жидкости,
п) выведение смеси паров углеводородов из сушильного устройства и разделение захваченных количеств твердого материала, растворителя и легкой фракции углеводородной жидкости с помощью системы из одного или более конденсаторов и одной или более разделительных колонн,
i) извлечение закоксованного материала из сушильного устройства.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 изображает схематическую диаграмму предпочтительного варианта исполнения системы для реализации способа отделения ультратонкого дисперсного твердого материала от углеводородной жидкости, как здесь представлено.
Подробное описание изобретения
Был найден новый способ, который позволяет экономично извлекать каталитические твердые материалы, которые могут представлять собой полностью отработанный катализатор или смесь активного катализатора и отработанного катализатора, из отводимой суспензии реактора для гидрокрекинга, в качестве подготовительной стадии для извлечения металлов и регенерации/синтеза катализатора. Заявленный способ включает стадии осаждения тяжелой углеводородной фракции вместе с частицами катализатора из отводимой суспензии с помощью
флокулирующего средства, такого как растворитель (также называемый как флокулянт), с образованием тяжелого углеводородного флокулята, в котором инкапсулированы твердые частицы катализатора (также называемые как флокулят), отделения осажденного твердого флокулята, состоящего из тяжелых углеводородов и твердого катализатора, от углеводородной жидкости, и высушивания твердого комплекса тяжелых углеводородов и катализатора в условиях коксования для получения твердого материала, который не содержит углеводородной жидкости и который может быть легко приготовлен для операций извлечения металлов и регенерации катализатора.
С привлечением фиг.1, отводимую суспензию, содержащую углеводородные жидкости и отработанный катализатор, подают по трубопроводу 10 в теплообменник 20 и затем по трубопроводу 15 по меньшей мере в один смесительный бак 30, 31, в котором отводимая суспензия смешивается с флокулирующим средством, таким как растворитель, пригодный для осаждения асфальтенов, который подают в смесительный бак 30. Свежий растворитель подают в смесительный бак 30 по трубопроводу 11, и рециркуляционный растворитель подают в смесительный бак 30 по трубопроводу 201. Пригодные для осаждения асфальтенов растворители включают, без ограничения, лигроин, тяжелый лигроин, легкий лигроин, гексан, гептан и имеющиеся в продаже на рынке растворители, такие как растворители серии ShelSol(tm) 100. Отводимая суспензия содержит катализатор в массовой концентрации, варьирующей от 5% до 40% твердых частиц катализатора, предпочтительно от 15% до 30% твердых частиц катализатора, наиболее предпочтительно от около 20% до 30% твердых частиц катализатора. Главную часть твердых частиц катализатора будет составлять отработанный катализатор, и небольшая часть будет представлять собой активированный катализатор, однако предпочтительно весь катализатор в отводимой суспензии будет отработанным катализатором. Далее, все твердые частицы катализатора, извлекаемые из отводимой суспензии, представляют собой катализаторы без носителей. Диаметр частиц твердых катализаторов, содержащихся в отводимой
суспензии, будет составлять 100 мкм или менее, предпочтительно от около 40 мкм до 80 мкм, и наиболее предпочтительно от 0,01 мкм до 40 мкм. Важный аспект настоящего изобретения заключается в том, что отводимая суспензия содержит по меньшей мере 2,5 вес.% (весового процента) асфальтенов. Любая отводимая суспензия, содержащая меньше, чем это количество асфальтенов, может быть смешана с любой обогащенной асфальтенами добавкой, такой как вакуумный газойль, тяжелая сырая нефть, термостойкие тяжелые дистилляты, масла, декантированные в процессе жидкостного каталитического крекинга (FCC), и смазочные масла. Отводимую суспензию выдерживают в охлаждающей установке 20 в течение периода времени, достаточного для охлаждения суспензии до температуры около 65°С. Охлажденную отводимую суспензию затем через трубопровод 15 подают в один или более смесительных баков 30, 31 и смешивают с выбранным растворителем для осаждения асфальтенов, при массовом отношении растворителя к суспензии между около 3:1 и 1:3, предпочтительно от 2:1 до 1:2, и наиболее предпочтительно 1:1, в течение по меньшей мере 20 минут. Наиболее эффективное применимое массовое отношение растворителя к суспензии может быть легко определено квалифицированным специалистом в этой области технологии и будет зависеть от разнообразных факторов, включающих, например, содержание асфальтенов в суспензии, конкретный употребляемый растворитель и желательную степень извлечения твердых частиц. Температуру смеси отводимой суспензии и растворителя поддерживают приблизительно при 65°С в течение периода времени, достаточного для обеспечения существенного осаждения асфальтенов, хотя эта температура может варьировать от около 55°С до около 75°С. Температуру смеси поддерживают путем циркуляции смеси через контур для поддержания температуры, включающий трубопровод 70, трубопровод 71, охлаждающие установки 50, нагревательное приспособление 40 и трубопровод 60. Период времени, необходимый для обеспечения существенного осаждения асфальтенов из смеси, будет варьировать в зависимости от содержания асфальтенов в смеси, выбранного растворителя и
температуры смеси, но обычно будет в диапазоне от 15 минут до одного часа, предпочтительно от около 15 минут до 30 минут, и наиболее предпочтительно по меньшей мере около 2 0 минут.
Когда осаждение большей части или всего количества асфальтенов в смеси завершается, смесь подают по трубопроводу 72 в центрифугу 75 первой стадии, которая работает с перегрузкой от около 2000 до 3500 G (где G обозначает ускорение свободного падения, равное 9,8 м/сек2) , предпочтительно от около 2500 до 3000 G, для разделения смеси на две фазы: фазу 1, называемую здесь как верхний слив (центрифугат) , содержащую углеводородную жидкость и от 10% до 30% по весу исходных твердых частиц, подведенных к центрифуге, и фазу 2, называемую здесь как сгущенный сток (осадок) , содержащую главным образом (от около 70% до 90% по весу от общего количества твердых частиц, подведенных к центрифуге) осажденные асфальтены, заключающие в себе твердые частицы катализатора, и около 40% по весу углеводородной жидкости и растворителя. Фазу центрифугата подают по трубопроводу 80 в нагреваемый смесительный бак 110, разбавляют в названном смесительном баке дополнительным количеством растворителя, если содержание твердого вещества превышает 5%, затем по трубопроводу 111 подают во вторую центрифугу 120, которая типично работает с перегрузкой около 9000 G. Центрифугат из названной второй центрифуги подают по трубопроводу 121 в обычный конденсатор 130 для регенерации растворителя и конденсатор 160 для отделения масла. Любые твердые вещества, извлеченные на стадии выделения твердых частиц, подают через трубопровод 131 и насос 191 обратно в смесительные баки 30, 31 для первоначальной отводимой суспензии по трубопроводу 201, или, необязательно, в смесительный бак 110 второй стадии по трубопроводу 2 02. Регенерированный растворитель рециркулирует в смесительный бак 30 по трубопроводу 201. Сгущенный сток из названной второй центрифуги подают по трубопроводу 122 и объединяют со сгущенным стоком из центрифуги первой стадии в расходном баке 100.
Сгущенный сток из центрифуги первой стадии подают по трубопроводу 90 в расходный бак 100 и объединяют со сгущенным
стоком из центрифуги 120 второй стадии. Объединенный сгущенный сток из центрифуги 75 первой стадии и центрифуги 120 второй стадии смешивают в расходном баке 100 с образованием объединенной суспензионной смеси, которую затем подают по трубопроводу 210 в сушильное устройство 220. Сушильное устройство 220 может представлять собой любое устройство, известное квалифицированным специалистам в этой области технологии как пригодное для испарения углеводородных жидкостей, содержащихся в суспензии углеводородной жидкости и твердых веществ, и коксования любой тяжелой углеводородной фракции, содержащейся в углеводородных жидкостях.
Предпочтительно такое сушильное устройство представляет собой обжиговую печь с наружным отоплением, вращающуюся обжиговую печь с наружным отоплением, сушилку с наружным обогревом, вращающуюся сушилку с наружным обогревом, вакуумную сушилку, установку "Flexicoker" или любое такое сушильное устройство по существу с такой производительностью, как вышеупомянутая. Наиболее предпочтительным сушильным устройством для " целей настоящего изобретения является вращающаяся обжиговая печь с наружным отоплением. Объединенную суспензионную смесь нагревают в сушильном устройстве 220 до надлежащей температуры кальцинирования между около 350°С и около 550°С, такую температуру поддерживают в течение времени пребывания, достаточного для получения закоксованного твердого материала и потока газообразных углеводородов. Атмосфера в сушильном устройстве является инертной, которая предпочтительно представляет собой бескислородную азотную атмосферу, но может быть любой другой инертной неокислительной атмосферой или вакуумированной средой. Газ из сушильного устройства выводят и подают по трубопроводу 221 в конденсатор 160 для отделения масла. Любые твердые вещества, захваченные газом из обжиговой печи, отделяют в конденсаторе 160 для отделения масла и пускают в рециркуляцию по трубопроводам 200 и 201, или, необязательно, по трубопроводу 202 в смесительные баки 30, 31 для отводимой суспензии или смесительный бак 110. Закоксованный твердый
материал с помощью подходящего приспособления 222, такого как шнек, шнековый конвейер, воронка-затвор, или самотеком подают в резервуар для гашения водой или распылительный резервуар 230 для термического удара и разрушения агломератов закоксованного дисперсного материала и охлаждения материала до температуры, достаточной для формирования водной суспензии закоксованных твердых частиц. Горячие пары из резервуара для гашения водой подают через теплообменник 235 по трубопроводу 231 на последующую обработку газов. Водную суспензию закоксованных твердых частиц по трубопроводу 240 подают в мельницу, предпочтительно вертикальную мельницу или дисковую мельницу 290, и в ней уменьшают размер частиц до уровня от 10 мкм до 60 мкм, предпочтительно от около 10 мкм до 40 мкм, и наиболее предпочтительно от около 15 до 20 мкм, в приготовлении к дальнейшим процессам извлечения металлов, таким, которые представлены в находящейся одновременно на рассмотрении патентной заявке 11/192522. В процессе охлаждения и размалывания закоксованного катализатора могут быть проведены предварительные стадии извлечения металлов, такие как добавление аммиака для стимулирования выщелачивания металлов и регулирования величины рН. Необязательно, если водная суспензия закоксованных твердых материалов не требуется, закоксованные твердые материалы могут быть охлаждены в твердом виде в системе с наружным охлаждением, которая дает сухой закоксованный твердый продукт.
Вышеописанный способ отделения ультратонких каталитических материалов от углеводородной жидкости применим в сочетании с любой системой суспензионной гидрообработки, для которой будут полезными регенерация и повторное использование каталитических материалов. В частности, этот способ применим в сочетании с системами суспензионной гидрообработки и катализаторами, раскрытыми в приведенных ниже патентах Соединенных Штатов, описания которых приведены здесь для сведения: 4557821; 4710486; 4762812; 4824821; 4857496; 4970190; 5094991; 5162282; 5164075; 5178749; 5294329; 5298152 и 5484755. Нижеследующий пример иллюстрирует один способ удаления твердых частиц
отработанного катализатора из углеводородной жидкой суспензии, содержащей таковые, но не должен толковаться как ограничение многих средств и способов, которыми могут быть реализованы способы согласно настоящему изобретению.
Пример
Для демонстрации настоящего изобретения провели стендовое испытание в лабораторном масштабе для определения минимального содержания асфальтенов, желательного для эффективного успешного осаждения или флокуляции асфальтенов (флокулята) при воздействии флокулирующего средства (флокулянта), такого как гептан или лигроин. Эти испытания показали, что минимальное пороговое значение содержания асфальтенов в 2,5 вес.% является предпочтительным для успешной флокуляции дисперсного материала микронного размера, суспендированного в углеводородных текучих средах, таких как суспензионный катализатор. Также было определено, что масла с недостаточным содержанием асфальтенов могут быть обогащены асфальтенами добавлением богатых таковыми материалов, такими как вакуумный газойль, как в данном примере, или другого тяжелого масла, содержащего асфальтены. Соответственно этому, суспензию углеводородного масла, содержащую приблизительно 20 вес.% твердых катализаторов и имеющую содержание асфальтенов по меньшей мере 2,5 вес.% (как измерено с помощью асфальтенового теста с горячим гексаном (метод контроля 10810)), перемешивали с растворителем-флокулянтом, известным как способствующий осаждению асфальтенов, в массовом отношении 1:1 в течение 20 минут в нагреваемом смесительном баке. Испытания проводили с использованием двух различных растворителей: гептанового растворителя и тяжелого лигроинового растворителя, содержащего 35% парафиновых соединений. Температуру смеси поддерживали при 65°С в течение 30 минут для обеспечения надлежащего времени осаждения асфальтенов. Этот способ успешно привел к осаждению асфальтенового флокулята, включающего асфальтены и твердые частицы катализатора. Для подтверждения агломерирования твердого материала вместе с осажденными асфальтенами отобрали
образец флокулята для микроскопического исследования, которое показало твердые частицы катализатора, инкапсулированные в осажденном асфальтеновом флокуляте.
В следующей стадии смесь масла, растворителя, флокулянта центрифугировали в горизонтальной декантационной центрифуге первой стадии, работающей с перегрузкой от 2500 до 3000 G (где G обозначает ускорение свободного падения, равное 9,8 м/сек2). Из центрифуги твердые вещества, состоящие из катализатора, инкапсулированного в осажденных асфальтенах, и некоторого количества жидкостей, перенесли в питающий бак для обжиговой печи в виде пасты из сгущенного стока центрифуги, тогда как большая часть жидкостей в центрифуге перешла в центрифугат. Волюметрический анализ образцов из жидкого центрифугата показал, что от 10% до 15% исходного содержания твердого вещества (катализатор и осажденные асфальтены), загруженного в центрифугу, остались в жидком центрифугате. Этот жидкий центрифугат собрали в отдельный, второй нагреваемый бак, поддерживаемый при температуре 65°С, и разбавили дополнительным флокулирующим растворителем, если содержание твердых веществ превышало весовую концентрацию около 5%. Образцы жидкого центрифугата были получены и протестированы для определения концентрации твердых веществ. После выдерживания во втором нагреваемом баке в течение времени, достаточного для достижения желательной степени осаждения/флокуляции асфальтенов (по меньшей мере 30 минут), жидкий центрифугат перенесли в центрифугу второй стадии, которая в этом примере представляла собой вертикальную машину, работающую при перегрузке около 9000 G, в которой получили суспензию сгущенного стока с концентрацией твердого материала приблизительно от 10 вес.% до 20 вес.%, и центрифугат, состоящий из углеводородной жидкой смеси, содержащей менее чем около 2 вес.% твердого материала.
Жидкий центрифугат из центрифуги второй стадии затем обработали общеупотребительными лабораторными методами для разделения растворителя, масла и остаточных твердых компонентов. На основе производственной практики
предполагается, что регенерация растворителя, масла и твердых веществ в этом аспекте изобретения будет проводиться с помощью обычных конденсаторов и выпарных установок, известных в технологии.
В реальной производственной практике, и как изображено на фиг.1, суспензию сгущенного стока из центрифуги второй стадии смешивают с суспензией сгущенного стока из центрифуги первой стадии в расходном баке обжиговой печи. Однако в данном примере стадию объединения суспензии сгущенного стока первой стадии и суспензии сгущенного стока второй стадии опустили, поскольку это не было критически важным для подтверждения применимости настоящего изобретения. Соответственно этому, только суспензионную смесь из центрифуги первой стадии поместили в сушильную установку, которая в этом примере представляла собой вращающуюся обжиговую печь с наружным отоплением, и затем высушили путем кальцинирования в обжиговой печи в бескислородной атмосфере, под слоем азота, при температуре между приблизительно 350°С и 550°С, в течение минимального времени пребывания приблизительно 45 минут. Такая высокая температура процесса обусловливает разрушение асфальтенов, приводя к образованию закоксованного твердого материала и потока паров углеводородов.
В процессе кальцинирования некоторая часть растворителя, легкая фракция углеводородной жидкости и головные погоны расщепленных асфальтенов испаряются и отделяются от катализатора в форме смеси паров, которая также содержит захваченный твердый материал, который был распылен в тонкий порошок. Эту парообразную смесь растворителя, легкой углеводородной фракции и захваченных пылевидных твердых веществ пропустили из обжиговой печи в обычную систему конденсаторов для извлечения растворителя и твердых веществ.
Оставшуюся часть фракционированных асфальтенов и тяжелую фракцию углеводородных жидкостей кальцинировали и термически преобразовали в кокс и инкапсулированный твердый материал, получив, в данном примере, закоксованный катализатор.
Закоксованный катализатор удалили из обжиговой печи при температуре приблизительно 350°С и, в этом примере, пропустили через вращающийся охладитель с наружным водяным охлаждением перед помещением в барабаны для хранения, чтобы держать для последующей обработки и подготовки к процессам извлечения металлов. В реальной производственной практике предполагается, что закоксованный катализатор будет удален из обжиговой печи и затем немедленно перенесен в бак для гашения водой, чтобы разрушить агломераты закоксованного твердого материала и создать водную суспензию. Водная суспензия может быть затем перенесена в вертикальную размалывающую установку, разбавлена до содержания примерно 50 вес.% твердых веществ и размолота до конечного размера частиц приблизительно 16 мкм. Закоксованный материал, будучи удаленным из обжиговой печи в данном примере, был предельно тонкодисперсным и потребовал небольших усилий для размалывания до конечного размера частиц около 16 мкм для целей выщелачивания. Размалывание закоксованного материала проводили в дисковой мельнице, в присутствии керамических измельчительных шариков, в которую добавляли воду для получения закоксованного твердого вещества с весовой концентрацией, варьирующей от около 40% до 55%. Массовое отношение закоксованного твердого материала к керамическим измельчительным шарикам было приблизительно 1:1. В этом примере конечный продукт представлял собой суспензию из воды, катализатора и кокса, имеющую диаметр частиц около 16 мкм. Дополнительно, частичные испытания на выщелачивание, проведенные во время процесса размалывания, включающего добавление эффективного количества аммиака, показали, что инициирование извлечения металлов может быть реализовано уже на этой стадии.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ отделения дисперсного твердого материала от углеводородной жидкости, включающий следующие стадии:
a) ' получение отводимой суспензии, содержащей углеводородную жидкость и твердый материал,
b) охлаждение отводимой суспензии,
c) смешение отводимой суспензии с флокулянтом и образование первой смеси, содержащей углеводородную жидкость, первый растворитель и флокулят, содержащий твердый материал,
d) отделение первой смеси в первой центрифуге с образованием второй смеси и третьей смеси, в которых вторая смесь содержит флокулят с низкой концентрацией, и третья смесь содержит флокулят с высокой концентрацией,
e) разделение второй смеси по меньшей мере в одной второй центрифуге с образованием четвертой смеси, содержащей первый растворитель и углеводородную жидкость, и пятой смеси, содержащей флокулят с высокой концентрацией,
f) объединение третьей смеси и пятой смеси в расходном баке с образованием конечной смеси, содержащей флокулят с высокой концентрацией, первый растворитель с низкой концентрацией и углеводородную жидкость с низкой концентрацией,
д) высушивание конечной смеси в сушильном устройстве с образованием смеси паров углеводородов и закоксованного материала, в которой пары углеводородов содержат растворитель, легкую фракцию углеводородной жидкости и захваченные количества твердого материала, и в котором закоксованный материал включает твердый материал и тяжелую фракцию углеводородной жидкости,
h) выведение смеси паров углеводородов из сушильного устройства и разделение захваченных количеств твердого материала, растворителя и легкой фракции углеводородной жидкости с помощью системы из одного или более конденсаторов и одной или более разделительных колонн,
i) извлечение закоксованного материала из сушильного устройства.
2. Способ по п.1, в котором твердый материал содержит катализатор.
3. Способ по п.2, в котором катализатор содержит основное количество отработанного катализатора и небольшое количество активного катализатора.
4. Способ по п.1, в котором первый растворитель представляет собой флокулянт для асфальтенов и выбирается из группы, состоящей из лигроина, тяжелого лигроина, легкого лигроина, гексана и гептана.
5. Способ по п. 4, в котором первый растворитель выбирают для способствования осаждению асфальтенов.
6. Способ по п.1, в котором стадия с) дополнительно включает добавление отводимой суспензии в один или более смесительных баков.
7. Способ по п. 6, в котором один или более смесительных баков соединены со средствами контроля температуры отводимой суспензии.
8. Способ по п.1, в котором первая центрифуга представляет собой горизонтальную декантационную центрифугу, и вторая центрифуга представляет собой вертикальную центрифугу.
9. Способ по п.1, в котором флокулят в стадии с) представляет собой асфальтен.
10. Способ по п.1, в котором стадия с) дополнительно включает смешение отводимой суспензии и первого растворителя в течение периода времени, достаточного для обеспечения формирования флокулята.
11. Способ по п.10, в котором период времени составляет от около 15 минут до одного часа.
12. Способ по п.10, в котором период времени составляет от около 30 минут до одного часа.
13. Способ по п.10, в котором период времени составляет около 30 минут.
14. Способ по п.1, в котором первая смесь стадии с) включает массовое отношение растворителя к отводимой суспензии от около 3:1 до около 1:3.
15. Способ по п.14, в котором первая смесь стадии с) включает массовое отношение растворителя к отводимой суспензии от около 2:1 до около 1:2.
16. Способ по п.15, в котором массовое отношение отводимой суспензии к растворителю составляет около 1:1.
17. Способ по п.1, в котором первая смесь поддерживается при температуре между около 60°С и 70°С.
18. Способ по п.16, в котором первая смесь поддерживается при температуре около 65°С.
19. Способ по п.1, в котором сушильное устройство стадии д) выбирают из группы, состоящей из обжиговой печи с наружным отоплением, и вращающейся обжиговой печи с наружным отоплением, сушилки с наружным обогревом, вращающейся сушилки с наружным обогревом, вакуумной сушилки и установки "Flexicoker".
20. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление твердого материала из стадии h) к отводимой суспензии в стадии а) .
21. Способ по п.1, в котором стадия i) дополнительно включает гашение закоксованного твердого материала в резервуаре для гашения водой с образованием водной суспензии закоксованного твердого материала.
22. Способ по п.21, дополнительно включающий размалывание водной суспензии закоксованного материала в подходящей размалывающей установке для сокращения размера частиц закоксованного твердого материала до уровня от около 10 до 60 мкм.
23. Способ по п.22, в котором размер частиц закоксованного твердого материала сокращается до уровня от около 15 до 40 мкм.
24. Способ по п.23, в котором размер частиц закоксованного твердого материала сокращается до уровня от около 15 до 20 мкм.
25. Способ по п.1, в котором стадия д) дополнительно включает кальцинирование конечной смеси в атмосфере, выбранной из группы, состоящей из инертной атмосферы и вакуумированной атмосферы.
26. Способ по п.25, в . котором инертная атмосфера представляет собой азотную атмосферу.
27. Способ по п.2 6, дополнительно включающий кальцинирование конечной смеси в обжиговой печи при температуре
от около 350°С до 550°С.
28. Способ по п.1, в котором отводимая суспензия включает по меньшей мере 2,5 вес.% асфальтена.
29. Способ по п.1, в котором стадия с) дополнительно включает добавление тяжелой углеводородной жидкости к отводимой суспензии в количестве, достаточном для повышения содержания асфальтенов в отводимой суспензии по меньшей мере до 2,5 вес.%.
30. Способ по п.29, в котором тяжелую углеводородную жидкость выбирают из группы, состоящей из вакуумного газойля, тяжелой сырой нефти, термостойких тяжелых дистиллятов, масел, декантированных в процессе жидкостного каталитического крекинга (FCC), и смазочных масел.
31. Способ по п. 2, в котором катализатор представляет собой суспензионный катализатор, выбираемый из группы, состоящей из суспензионных катализаторов на основе сульфидов металлов VIB Группы, и суспензионных катализаторов на основе сульфидов металлов VIB Группы, промотированных металлом VIII Группы.
32. Способ по п.1, в котором стадия а) дополнительно включает получение отводимой суспензии из реакторного резервуара.
33. Способ по п.32, в котором реакторный резервуар выбирают из группы, состоящей из реакторов для гидрокрекинга, реакторов для гидрообработки, реакторов с кипящим слоем, реакторов типа барботажной колонны и суспензионных реакторов.
34. Способ по п.22, дополнительно включающий добавление эффективного количества химиката для выщелачивания металлов к водной суспензии закоксованного твердого материала и поддержание при этом температуры при около 98°С.
35. Способ по п.22, в котором химикат для выщелачивания металлов представляет собой аммиак.
По доверенности
,,. 200
J. Обжиговая I Vf~K~K\\ печь для
I кальцинирования;
----------
.,:?",""".",-----" Газ на
обработку
270
Л Л.
Масло на регенерацию
'Обработка газа
Извлечение металлов
ФИГ.1
со m >