CN102319523B - 乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供了一种乙烯装置中分馏塔中质油脱除微细固体颗粒的方法，该方法包括：对从乙烯裂解分馏塔抽出的中质油进行微旋流分离，以除去其夹带的细微固体颗粒，利用多级微旋流分离分步浓缩中质油夹带的焦粉，对固体颗粒富集相再进行旋流浓缩或过滤分离，分别回收中质油和焦粉，减少固体废弃物的排放量。本发明还提供了一种乙烯装置中分馏塔中质油脱除微细固体颗粒的装置。本发明的方法和装置提高了中质油换热效率，减少中质油中夹带焦粉对管道及设备的冲刷，保证整个装置的连续运转周期，降低能耗。

Description

乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法与装置

技术领域

本发明涉及能源环境工程领域，特别是涉及一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法，本发明还涉及一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固装置。

背景技术

乙烯工业是石化工业的龙头，其生产的乙烯、丙烯、丁二烯等均是石油化工的基础原料，乙烯产量大小是衡量一个国家石油化工集成发展水平的重要标志之一。乙烯装置分馏塔中质油夹带焦粉，会造成中质油系统中的管道、换热器等设备堵塞，以致中质油循环量不足，换热器传热性能下降，另外由于焦粉的冲蚀，使得下游设备磨损严重，最终使得整个系统运行失衡，造成严重损失。对许多乙烯装置来说，分馏塔产生的焦粉等微细固体颗粒是安全运行的极大隐患，必须采取措施对其进行有效控制。

目前，乙烯装置中质油除焦普遍采用的方法是在中质油循环回路上增加一台筛网式管道过滤器，从过滤器的运行状况来看，其存在以下问题：（1）筛网孔过大，而焦粉过细，过滤器的除焦效果不理想；（2）选择细筛网时，过滤压降又增大，由于中质油中焦粉量比较大，管道过滤器需要经常排焦，影响了正常运行周期；（3）过滤器滤芯昂贵，经常更换会大幅度增加装置运行成本。

在乙烯装置急冷油系统中，国内镇海炼化大乙烯、惠州大乙烯，以及后续建设的大乙烯装置，均采用美国KREBS的旋流器用于乙烯装置急冷油除焦。这种旋流器单个直径约为2300mm、分散相颗粒分离精度约在2mm。但是，国内外对于中质油的旋流除焦方法与装置的研究及应用，还没有见过报道。并且美国KREBS的旋流器仅为单根大型旋流管，其处理精度有待进一步提高。急冷油为乙烯分馏塔塔底出油，中质油为乙烯分馏塔中部出油，因此急冷油所含焦粉颗粒较大，中质油夹带的焦粉颗粒较小。故而急冷油旋流器不适用于中质油焦粉的分离，必须开发分离精度更高的中质油焦粉旋流分离回收方法与装置。因此，针对乙烯分馏塔过程中中质油含微细固体颗粒的物性和操作条件（温度高：155℃；固体颗粒粒径小：20-300μm），本领域迫切需要开发出一种能在正常工况下去除微细固体颗粒的乙烯分馏工艺的固-液分离方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足而提出的乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法以及应用这种方法的装置。本发明的方法及装置一方面对乙烯中质油夹带的微细固体颗粒进行了有效脱除，分离效率高，净化了中质油，提高了中质油系统设备运行能力，降低了装置能耗，延长了装置的使用周期；另一方面采用微旋流分离和过滤分离组合的分离思想，采用分步分离的思想，减少了投资和维护成本并降低了能耗。

本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法，其特征在于，所述方法为：

（1）将中质油从乙烯装置中导出，通过微旋流分离器除去其中夹带的细微固体颗粒，将经过净化的中质油冷却后重新返回到乙烯装置顶部进行循环利用；

（2）对从微旋流分离器底部流出的富含固体颗粒的中质油进一步进行过滤分离，富含固体颗粒中质油过滤后经冷却返回乙烯装置循环利用。

（3）将经过滤后得到的固体颗粒收集起来

所述步骤（1）中微旋流分离器为一级或一级以上串联组合使用。

所述从乙烯装置中导出的中质油在20℃时的密度为900~1100kg/m3，在40℃时的运动粘度为1.8~2.5mm2/s，初馏点为192.5℃，终馏点为311℃。

从乙烯装置中导出的中质油的固体颗粒含量为50-5000mg/L，固体颗粒粒径为10-300微米，微细固体的湿水密度为1200-2400kg/m3。

一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固装置，包括与分馏塔连接的微旋流分离器，与所述微旋流分离器连接的换热器以及过滤器，与所述过滤器连接的焦粉罐。

所述分馏塔和微旋流分离器间连接有中质油油泵。

所述微旋流分离器为一个或者两个以上串联成的微旋流分离器组。

所述微旋流分离器的安装方式为立式或倾斜安装，倾斜角度在0°～20°。

所述微旋流分离器的入口速度为3-10米/秒、压力损失为0.05-0.3MPa、进油表压为0.3-1.6 MPa。

所述过滤器的分离精度为1-20μm，压力损失为0.1-0.3 MPa，安装方式为一开一备。

由于采用了如上技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下特点：一方面对乙烯中质油夹带的微细固体颗粒进行了有效脱除，分离效率高，净化了中质油，提高了中质油系统设备运行能力，降低了装置能耗，延长了装置的使用周期；另一方面采用微旋流分离和过滤分离组合的分离思想，采用分步分离的思想，减少了投资和维护成本并降低了能耗。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明一个实施例的微旋流分离器性能曲线图。

图3为本发明一个实施例的粒度数量分布曲线图。

图4为本发明一个实施例的粒度体积分布曲线图。

图5为本发明一个实施例的粒度表面积分布曲线图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，乙烯装置分馏塔中质油中夹带有不可忽视的固体颗粒。对于中质油这种操作通量大（500t/h），操作温度高（155℃），固体颗粒含量多（1.2w%），且固体颗粒粒径小（20mm）的固液体系，最有效、经济的方法是采用旋流分离器；高精密反冲洗过滤器存在造价高，且占地面积大，易堵塞等问题，在该工况下使用效果不理想。因此，发明了采用微旋流分离技术去除乙烯分馏塔中质油系统中的微细固体颗粒。微旋流分离器具有旋流分离装置适用性广泛、结构简单、适应性强、易维护、可靠性高等优点，而且和普通的旋流分离装置相比，分离效率要高很多（d75小于50mm）；和高速离心分离器、精密反冲洗过滤器相比有投资成本低，易维护，操作成本低等优势。基于上述发现，本发明得以完成。

乙烯装置分馏塔中质油系统中含有微细固体颗粒，在正常工作状态下，固体颗粒粒径一般为100mm。为了减少装置中固体颗粒堆积产生的堵塞现象，特别是减少对换热器的结垢和堵塞，提高中质油循环量和换热器的换热效率，减少中质油夹带焦粉对管道及设备的冲刷，延长整套装置的运转周期，有必要对中质油进行净化处理。微旋流分离器由若干个旋流芯管组成，其分离效率远高于常规的旋流器，同时微旋流分离器的操作压降小，能耗低。微旋流分离器可以两级或多级串联组合使用以实现分离净化、浓缩、颗粒分级的技术要求。

在本发明的第一方面，提供了一种乙烯分馏塔中质油微旋流固液分离净化、增稠方法，该方法包括：

采用微旋流分离技术净化乙烯汽油分馏塔的部分或全部中质油，以除去其中夹带的细微固体颗粒，净化后的中质油进行循环利用，对富含固体颗粒的中质油进一步进行过滤分离，富含固体颗粒中质油过滤后进一步进行循环利用；

采用微旋流分离技术的中质油密度（20℃）为998.2kg/m3，运动粘度（40℃）为2.18mm2/s，初馏点为192.5℃，终馏点为311℃；以及

采用微旋流分离技术的中质油固体颗粒含量为50~5000mg/L，固体颗粒粒径为20~300微米，微细固体的湿水密度为1200~2400kg/m3。

较佳地，所述中质油的部分进行了微旋流分离，固体颗粒的去除率不低于90%，净化后的中质油进入换热器循环使用。

较佳地，所述中质油的全部进行了微旋流分离，固体颗粒的去除率不低于80%，净化后的中质油进入换热器循环使用。

较佳地，所述中质油的全部进行了微旋流分离，分离后的净化中质油去换热器冷却后循环使用，分离后富含微固体颗粒的中质油去精密过滤器分离，分离后的中质油去换热器冷却后循环使用，固体颗粒定期清理。

较佳地，经微旋流分离和精密过滤器分离后的中质油回收使用率不低于99%。

在本发明的第二方面，提供了一种乙烯装置汽油分馏塔的中质油微旋流脱固循环利用装置，该装置包括：

用于对乙烯装置中裂解气和急冷油进行分馏的汽油分馏塔，气相和油相混合降温分馏后，在分馏塔中部结焦产生固体颗粒，夹带的固体颗粒进入分馏塔中部出油的中质油；与分馏塔连接的，用于对中质油进行微旋流分离，以除去其中夹带的固体微粉颗粒的微旋流分离器；与所述微旋流分离器连接的，用于对微旋流分离器溢流出来的不含固体颗粒的净化油进行冷却的换热器；以及，

与所述微旋流分离器连接的，用于对微旋流分离器底流出来的富含固体颗粒的浓缩液过滤分离的过滤器；与过滤器连接的，用于存放固体颗粒焦粉的焦粉罐。

较佳地，所述微旋流分离器是由单个、两个或更多个旋流芯管并联组成的。

较佳地，所述旋流分离器的材质需耐高温和抗磨损，可为304、316L或复合材料等。

较佳地，所述微旋流分离器可以两级或多级串联组合使用以实现分离、浓缩的技术要求。

较佳地，所述微旋流分离器的安装方式为立式或者倾斜安装。

较佳地，所述微旋流分离器的入口速度为 3~10米/秒、压力损失为0.05~0.3MPa、进油表压为0.3~1.6MPa。

较佳地，所述过滤器的分离精度为1~20mm，压力损失为0.1~0.3MPa，安装方式为一开一备。

以下参看附图。

图1是根据本发明一个实施方式的乙烯分馏塔中质油固体颗粒净化浓缩的示意图。如图1所示，裂解气、急冷油和中质油进入分馏塔1进行分馏各种不同组分，中质油在分馏塔中部以液态的形式由中质油泵2抽出塔外，中质油泵2同时对中质油增压，中质油压力达到0.7MPa，同时由进料油夹带以及分馏结焦产生的固体颗粒也跟随中质油离开分馏塔，增压后中质油泵入微旋流分离器3，经过两级旋流分离后，一部分中质油经过微旋流分离器分离后进入换热器4-1、4-2、4-3进行换热冷却，通过各自调节阀5-1、5-2、5-3后重新回分馏塔顶部进行循环利用，经过两级旋流分离后的极少部分含大部分焦粉颗粒的中质油经过微旋流分离器分离后通过调节阀5-4进入过滤器6分离，净化液重新返回分馏塔入口。

旋流分离器的压力损失是性能评价的一个重要参数，直接关系到系统的能量消耗。中质油微旋流分离器从进口流道与切向角度、溢流口结构和底流口结构三方面做了优化，以提高分离效率和降低能耗即压力损失，且针对中质油不同的物性参数对微旋流分离芯管的结构参数做了调整，保证较高分离效率。

本发明的方法和装置还可以用于使含其它微细固体颗粒液体澄清净化或者浓缩的过程。

实施例

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

某乙烯系统装置

流体性质如下：

中质油密度为998.2kg/m3，运动粘度为2.18mm2/s，温度为155 ℃，压力为0.4~0.6 MPa，中质油焦粉含量为0.15%。

实施方式：

采用工业侧线方法，在乙烯分馏塔中部引出一条管线，采用乙烯分馏塔、中质油微旋流脱固器、换热器串联的方式，脱除中质油中的焦粉等固体颗粒。

实施效果：

浓度

随流量减小，当进口焦粉含量基本稳定在0.15%左右时，溢流口（净化出口）焦粉含量不大于0.07%，底流口浓度近2.4%。

粒度

由粒度分析可以看出，进口焦粉粒度集中在500mm以下，400mm以下达到90%，通过旋流处理后，30mm以下的焦粉颗粒回收率为70%， 100mm以上的焦粉颗粒99%除尽。

效率

随压力降、流量变化，分离效率有一个最佳值，当单根芯管流量在2吨/小时，压力降在0.09 MPa附近时，达到最优分离效果，分离效率为80%以上。

焦粉实际回收率

中质油中每吨油品含有1.5kg的焦粉，每小时可分离回收焦粉2.25kg。按实际生产中300m3/h计算时，中质油中含焦粉为450kg/h，每小时可分离焦粉337.5kg，因此焦粉实际回收率为75%以上。

压降

额定状态下，中质油微旋流脱固器进口与净化气出口之间的额定压力降不大于0.2 MPa。

实施例采集数据，经过分析得出如图2、图3、图4、图5图表:

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种乙烯装置分馏塔中质油微旋流脱固方法，其特征在于，所述方法为： 

(1)将中质油从乙烯装置中导出，通过微旋流分离器除去其中夹带的细微固体颗粒，将经过净化的中质油冷却后重新返回到分馏塔顶部进行循环利用； 

(2)对从微旋流分离器底部流出的富含固体颗粒的中质油进一步进行过滤分离，富含固体颗粒中质油过滤后经冷却返回分馏塔循环利用； 

(3)将经过滤后得到的固体颗粒收集起来； 

所述步骤(1)中微旋流分离器为一级或一级以上串联组合使用；所述微旋流分离器是由单个、两个或更多个旋流芯管并联组成；其中单个旋流芯管的流量为2吨/小时，压力降0.09MPa； 

所述从乙烯装置中导出的中质油在20℃时的密度为900～1100kg/m³，在40℃时的运动粘度为1.8～2.5mm²/s，初馏点为192.5℃，终馏点为311℃； 

从乙烯装置中导出的中质油的固体颗粒含量为50-5000mg/L，固体颗粒粒径为10-300微米，微细固体的湿水密度为1200-2400kg/m³。 

2.一种应用于权利要求1所述方法的装置，其特征在于，包括与分馏塔连接的微旋流分离器，与所述微旋流分离器连接的换热器以及过滤器，与所述过滤器连接的焦粉罐。 

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分馏塔和微旋流分离器间连接有中质油油泵。 

4.如权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述微旋流分离器为一个或者两个以上串联成的微旋流分离器组。 

5.如权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述微旋流分离器的安装方式为立式或倾斜安装，倾斜角度在0°～20°。 

6.如权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述微旋流分离器的入口速度为3-10米/秒、压力损失为0.05-0.3MPa、进油表压为0.3-1.6MPa。 

7.如权利要求2或3所述装置，其特征在于，所述过滤器的分离精度为1-20μm，压力损失为0.1-0.3MPa，安装方式为一开一备。