煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置的製作方法
2023-06-10 02:41:46
專利名稱：煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤基甲醇制丙烯工藝，更具體地說，是一種改進的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置。
背景技術：
世界首套年產50萬噸煤基丙烯裝置，是煤基甲醇制丙烯工藝(MTP)技術在工業化應用的首次嘗試。MTP裝置運行過程中，油水分離問題一直是困擾裝置平穩運行的瓶頸。油水分離主要涉及激冷塔和預激冷塔，氧化物抽提塔和抽提塔，其中激冷塔和預激冷塔的油水分離問題是最值得關注的。激冷塔油水分離效果不好可能造成激冷水泵入口帶油汽蝕跳車，進而導致烴壓縮機入口溫度高而跳車的事故。現有的激冷系統工藝流程設計對實際生產需要考慮不足。對於激冷系統油水分離效果不好的原因，主要在於以下方面1)激冷塔和預激冷塔增加的溢流槽難以實現連續操作，當界位達到足以溢流至溢流槽時，溢流汽油一側即出現滿液位，啟泵後溢流汽油液位下降，又需要停泵，如此反覆，對操作極為不利；2)激冷系統作為一個大的連通器，激冷塔、在線運行的預激冷塔和備用的預激冷塔之間的輕微壓差變化，即會導致各塔液位、界位發生巨大變化；3)收集器降液管的設計直通塔底，導致水/重烴停留時間不充分，重烴被帶入激冷水泵入口管線造成泵汽蝕，進而可能造成全裝置波動甚至停車事故。為了解決上述問題，確保煤基甲醇制丙烯裝置的平穩運行，需要對現有的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置進行改進。
發明內容
本發明的目的在於提供一種改進的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置，確保煤基甲醇制丙烯裝置的平穩運行。本發明所提供的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法，包括以下步驟被冷卻的MTP反應器出口產品氣進入預激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重烴經收集器降液管輸送至塔底部水側；當重烴的液位高過溢流槽時，重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述預激冷塔底部水側需排出的激冷水，流經防渦流擋板後排出；氣態烴從預激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進行再次冷凝；所形成的水和重烴通過激冷塔內的收集器降液管到達塔底部水側；當重烴的液位高過溢流槽時，重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述激冷塔底部水側排出的激冷水，流經防渦流擋板後排出，氣態烴自激冷塔頂部排出。本發明所提供的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離裝置包括一個預激冷塔，該預激冷塔的頂部設有激冷水注入管線和氣態烴引出管線，底部設有工藝水引出管線和重烴引出管線，中部設有產品氣進料管線；一個激冷塔，該激冷塔的頂部設有激冷水注入管線和氣態烴引出管線，底部設有工藝水引出管線和重烴引出管線；所述預激冷塔頂部的氣態烴引出管線與所述激冷塔中部連通；
其中，所述預激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處分別設有防渦流擋板；所述預激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低於水/重烴界面，收集器降液管設有用於封閉底部出口的堵板，且收集器降液管下部內側設置排出槽；所述預激冷塔和激冷塔均設有用於補充水位的脫鹽水管線。在本發明中，激冷塔和預激冷塔均有不同比重、需分層分離的液體，渦流的產生使分層分離作用受到破壞。為了避免液體介質進入預激冷塔和激冷塔底部接管時迴旋形成旋渦，減少紊流和旋流可能帶來諸如管線震動等不利因素，對預激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處的防渦流擋板進行了改造。改造後，激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，其防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20。預激冷塔防渦流擋板的直徑與預激冷塔直徑之比為1 3-5，其防渦流擋板的垂直高度與預激冷塔直徑之比為1 12-14。改造後的激冷塔和預激冷塔的防渦流擋板均為環狀結構，且所述環狀結構的內部設有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環狀結構的內壁固定連接。在本發明中，根據降液管的流體力學性能對塔板本身的操作和性能的影響，對收集器降液管進行了改造，以改善流型，選擇合適降液管排孔，增加水/重烴停留時間，增加水/重烴界位，避免重烴被帶入激冷水泵入口管線，避免激冷水機泵汽蝕，進而避免造成全套裝置波動。在工藝改造前，收集器降液管的設計是直通塔底的，使得水/重烴尚未充分分離， 夾帶有重烴的水就由塔底排出。在本發明中，對所述預激冷塔和激冷塔中的收集器降液管進行了改造，將降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低於水/重烴界位，例如，降液管底端位於水/重烴界位之下0. 5-4釐米；此外，在降液管底部加裝堵板，使得水/重烴混合物不直接到達水側塔底，避免重烴隨水被帶入激冷水泵入口管線。在降液管的下部內側開槽，g卩，在堵板上方靠近設備中心側開若干槽，例如，沿降液管垂直方向開槽4-20個，優選8-14個，使水/重烴由所述開槽流出，儘量增加水/重烴停留時間，增加水/重烴界位， 避免重烴被帶入激冷水泵入口管線。本發明對於降液管下部開槽的數量、形狀等並無特殊要求，可通過常規工藝計算確定。作為優選的實施方式，在本發明中，對激冷塔和預激冷塔烴側溢流汽油管線進行了改造，將烴側液位計(虛線畫出)兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，作用在於及時將系統中重烴及時轉移至壓縮工段並最終送至下遊，避免反應系統產生大量重烴時，激冷系統烴側液位過高。作為優選的實施方式，改進了激冷系統的液位控制，考慮到激冷系統是一個大連通器，輕微壓差會導致運行的激冷塔液位波動。本發明所述激冷塔和預激冷塔分別增設一條直接從界區至激冷水系統的脫鹽水管線，對系統補充水位，避免各塔液位波動。作為優選的實施方式，重新調整激冷塔和預激冷塔烴側控制液位，當烴側有油時， 使溢流汽油泵能將塔內烴油及時轉移，防止激冷塔下段降液盤損壞。與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在以下方面對激冷系統的液位控制，考慮到激冷系統是一個大連通器，輕微壓差會導致運行的激冷塔液位波動，增加一條直接從界區至激冷水系統的脫鹽水管線，對系統補充水位。結合液體介質進入接管時會迴旋形成旋渦的特點，改變渦流擋板形狀，以減少紊流和旋流可能帶來諸如管線震動等不利因素，阻止形成渦流帶入氣泡，避免泵抽空造成汽蝕。考慮到降液管的流體力學性能對塔板本身的操作和性能的影響，改變收集器降液管形狀以改善流型，加裝堵板，增加水/重烴停留時間，避免重烴被帶入激冷水泵入口管線造成激冷水泵汽蝕，進而避免造成全套裝置波動。為了避免油水乳化影響分離效果，在激冷塔和預激冷塔烴側溢流汽油管線改造中，將激冷塔烴側液位計兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，並重新調整工藝指標，溢流汽油泵在烴側有油時，始終保持泵能將激冷塔內重烴及時轉移，防止激冷塔下段降液盤損壞。
圖1為煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統的工藝流程圖；圖2為激冷塔的結構示意圖；圖3為預激冷塔的結構示意圖；圖4為根據本發明優選的實施方式防渦流擋板的結構示意圖；圖5為根據本發明優選的實施方式收集器降液管的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明本發明，但本發明並不因此而受到任何限制。在煤基甲醇制丙烯工藝(MTP)中，預激冷塔與激冷塔的主要作用是將MTP反應器產品氣中的水與烴類化合物分離。如圖1-3所示，被冷卻的MTP反應器出口產品氣首先進入預激冷塔1，在自塔頂注入的工藝水的作用下，部分水和重烴被冷凝下來，經收集器降液管 7到達塔底部。水和重烴經沉降分離，形成水/重烴界位。當重烴的液位高過溢流槽8時， 重烴溢流到烴側，實現水/重烴分離。重烴經重烴排出管線4輸送至後續壓縮單元18。所述預激冷塔底部水側需排出的激冷水，流經防渦流擋板5後經激冷水輸送管線6排出。氣態烴從預激冷塔頂部離開，經氣態烴輸送管線3被送到激冷塔2中進行再次冷凝，使水和重烴進一步被冷凝下來。水和重烴通過激冷塔內的收集器降液管8到達塔底部水側，進行水/ 重烴分離，水從碳氫化合物中分離出來。當重烴的液位高過溢流槽10時，重烴溢流到烴側， 實現水/重烴分離。重烴經重烴排出管線4』輸送至後續壓縮單元18。所述激冷塔底部水側需排出的激冷水，流經防渦流擋板5』後經激冷水輸送管線6』排出。氣態烴自激冷塔頂部管線9進入到後續壓縮單元18。壓縮單元主要是進一步脫除激冷單元氣態烴中水，避免除水效果不好給後續的精餾單元造成除水壓力，甚至可能造成產品中水超標。工藝水並不像MTP反應器出口產品氣依次進入預激冷塔和激冷塔，而是分為兩股，由工藝水泵11通過工藝水管線12和13分別打入預激冷塔和激冷塔頂部。預激冷塔和激冷塔底部的水凝液(激冷水)分別通過管線6和6』經激冷水泵14輸送，送到精餾單元分離塔再沸器15被用作循環激冷水使用，該激冷水最終在激冷空冷器16和激冷塔預冷器 17中被冷卻，大部分循環的激冷水被重新送入到預激冷塔和激冷塔中。在採用本發明進行工藝和設備改造之後，防渦流擋板的結構如圖4所示。激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20。預激冷塔防渦流擋板的直徑與預激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預激冷塔直徑之比為1 12-14。改造後的激冷塔和預激冷塔的防渦流擋板均為環狀結構，且所述環狀結構的內部設有兩個相互垂直的隔板20，隔板的兩端與所述環狀結構的內壁固定連接。防渦流擋板改造後，可阻止形成渦流帶入氣泡，避免泵抽空造成汽蝕。
在採用本發明進行工藝和設備改造之前，收集器降液管的設計直通塔底(如圖 2-3中虛線所示)，使得水/重烴未充分分離，水就由塔底排出，重烴隨水被帶入激冷水泵入口管線，引起機泵汽蝕，進而可能造成全裝置波動甚至停車事故。在採用本發明進行工藝和設備改造之後，如圖5所示，將降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低於水/重烴界位，底部加裝堵板19，使得水/重烴混合物不直接到達水側塔底，避免重烴隨水被帶入激冷水泵入口管線。堵板上方靠近設備中心側開若干槽21，水/重烴由增開的若干槽流出，儘量增加水/重烴停留時間，增加水/重烴界位，避免重烴被帶入激冷水泵入口管線。此外，在本發明中還對激冷塔和預激冷塔烴側的溢流汽油管線進行了改造。將原烴側液位計(虛線畫出)的兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，及時將系統中重烴轉移至後續壓縮單元，以避免油水乳化，即油中帶水的現象。在本發明中，所述激冷塔和預激冷塔的水側還分別增設了用於補充水位的脫鹽水管線，避免各塔液位波動，使裝置操作更穩定。
權利要求
1.一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法，包括以下步驟被冷卻的MTP反應器出口產品氣進入預激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重烴經收集器降液管輸送至塔底部水側；當重烴的液位高過溢流槽時，重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述預激冷塔底部水側需排出的激冷水， 流經防渦流擋板後排出；氣態烴從預激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進行再次冷凝；所形成的水和重烴通過激冷塔內的收集器降液管到達塔底部水側；當重烴的液位高過溢流槽時，重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述激冷塔底部水側排出的激冷水， 流經防渦流擋板後排出，氣態烴自激冷塔頂部排出。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20;所述預激冷塔防渦流擋板的直徑與預激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預激冷塔直徑之比為1 12-14。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述激冷塔和預激冷塔的防渦流擋板均為環狀結構，且所述環狀結構的內部設有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環狀結構的內壁固定連接。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向開槽4-20個，優選8-14個。
5.根據權利要求4所述方法，其特徵在於，將所述激冷塔和預激冷塔烴側液位計的兩個管口改造為溢流汽油泵的吸入口，使重烴及時轉移至後續壓縮單元。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述激冷塔和預激冷塔的水側分別增設一條用於補充水位的脫鹽水管線。
7.一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離裝置，該裝置包括一個預激冷塔，該預激冷塔的頂部設有激冷水注入管線和氣態烴引出管線，底部設有工藝水引出管線和重烴引出管線，中部設有產品氣進料管線；一個激冷塔，該激冷塔的頂部設有激冷水注入管線和氣態烴引出管線，底部設有工藝水引出管線和重烴引出管線；所述預激冷塔頂部的氣態烴引出管線與所述激冷塔中部連通；其特徵在於，所述預激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處分別設有防渦流擋板；所述預激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低於水/重烴界面，收集器降液管設有用於封閉底部出口的堵板，且收集器降液管下部內側設置排出槽；所述預激冷塔和激冷塔均設有用於補充水位的脫鹽水管線。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，所述激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20;所述預激冷塔防渦流擋板的直徑與預激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預激冷塔直徑之比為1 12-14。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述激冷塔和預激冷塔的防渦流擋板均為環狀結構，且所述環狀結構的內部設有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環狀結構的內壁固定連接。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特徵在於，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向設置排出槽4-20個，優選8-14個。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述激冷塔和預激冷塔的烴側分別設置2個與溢流汽油泵相連的重烴吸入管線。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述激冷塔和預激冷塔分別設置一條用於補充水位的脫鹽水管線，且所述脫鹽水管線與來自界區的脫鹽水總管線相連。
全文摘要
一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統油水分離方法及其裝置。所述方法包括以下步驟被冷卻的MTP產品氣進入預激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重烴經收集器降液管輸送至塔底部水側；重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述預激冷塔底部水側需排出的激冷水，流經防渦流擋板後排出；氣態烴從預激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進行再次冷凝；所形成的水和重烴通過激冷塔內的收集器降液管到達塔底部水側；重烴溢流到烴側並被及時地輸送至後續壓縮單元；所述激冷塔底部水側排出的激冷水，流經防渦流擋板後排出，氣態烴自激冷塔頂部排出。本發明可使煤基甲醇制丙烯工藝激冷系統油水充分分離。
文檔編號B01D5/00GK102363084SQ20111018251
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月30日 優先權日2011年6月30日
發明者關翀, 嶽國印, 張勇, 李雲, 王軍, 王勇, 袁玉龍, 許賢文, 錢效南, 陳四仿, 馬文瑞 申請人:中國寰球工程公司, 神華寧夏煤業集團有限責任公司, 神華集團有限責任公司