CN102363084A - 煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

一种煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置。所述方法包括以下步骤：被冷却的MTP产品气进入预激冷塔，在自塔顶注入的工艺水的作用下被冷凝，所形成的水和重烃经收集器降液管输送至塔底部水侧；重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述预激冷塔底部水侧需排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出；气态烃从预激冷塔顶部排出，输送至激冷塔中进行再次冷凝；所形成的水和重烃通过激冷塔内的收集器降液管到达塔底部水侧；重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述激冷塔底部水侧排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出，气态烃自激冷塔顶部排出。本发明可使煤基甲醇制丙烯工艺激冷系统油水充分分离。

Description

煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置
技术领域
本发明涉及煤基甲醇制丙烯工艺，更具体地说，是一种改进的煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置。
背景技术
世界首套年产50万吨煤基丙烯装置，是煤基甲醇制丙烯工艺(MTP)技术在工业化应用的首次尝试。MTP装置运行过程中，油水分离问题一直是困扰装置平稳运行的瓶颈。油水分离主要涉及激冷塔和预激冷塔，氧化物抽提塔和抽提塔，其中激冷塔和预激冷塔的油水分离问题是最值得关注的。激冷塔油水分离效果不好可能造成激冷水泵入口带油汽蚀跳车，进而导致烃压缩机入口温度高而跳车的事故。
现有的激冷系统工艺流程设计对实际生产需要考虑不足。对于激冷系统油水分离效果不好的原因，主要在于以下方面：1)激冷塔和预激冷塔增加的溢流槽难以实现连续操作，当界位达到足以溢流至溢流槽时，溢流汽油一侧即出现满液位，启泵后溢流汽油液位下降，又需要停泵，如此反复，对操作极为不利；2)激冷系统作为一个大的连通器，激冷塔、在线运行的预激冷塔和备用的预激冷塔之间的轻微压差变化，即会导致各塔液位、界位发生巨大变化；3)收集器降液管的设计直通塔底，导致水/重烃停留时间不充分，重烃被带入激冷水泵入口管线造成泵汽蚀，进而可能造成全装置波动甚至停车事故。
为了解决上述问题，确保煤基甲醇制丙烯装置的平稳运行，需要对现有的煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置进行改进。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种改进的煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法及其装置，确保煤基甲醇制丙烯装置的平稳运行。
本发明所提供的煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法，包括以下步骤：
被冷却的MTP反应器出口产品气进入预激冷塔，在自塔顶注入的工艺水的作用下被冷凝，所形成的水和重烃经收集器降液管输送至塔底部水侧；当重烃的液位高过溢流槽时，重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述预激冷塔底部水侧需排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出；气态烃从预激冷塔顶部排出，输送至激冷塔中进行再次冷凝；所形成的水和重烃通过激冷塔内的收集器降液管到达塔底部水侧；当重烃的液位高过溢流槽时，重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述激冷塔底部水侧排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出，气态烃自激冷塔顶部排出。
本发明所提供的煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离装置包括：
一个预激冷塔，该预激冷塔的顶部设有激冷水注入管线和气态烃引出管线，底部设有工艺水引出管线和重烃引出管线，中部设有产品气进料管线；
一个激冷塔，该激冷塔的顶部设有激冷水注入管线和气态烃引出管线，底部设有工艺水引出管线和重烃引出管线；所述预激冷塔顶部的气态烃引出管线与所述激冷塔中部连通；
其中，所述预激冷塔和激冷塔底部的工艺水排出口处分别设有防涡流挡板；所述预激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低于水/重烃界面，收集器降液管设有用于封闭底部出口的堵板，且收集器降液管下部内侧设置排出槽；所述预激冷塔和激冷塔均设有用于补充水位的脱盐水管线。
在本发明中，激冷塔和预激冷塔均有不同比重、需分层分离的液体，涡流的产生使分层分离作用受到破坏。为了避免液体介质进入预激冷塔和激冷塔底部接管时回旋形成旋涡，减少紊流和旋流可能带来诸如管线震动等不利因素，对预激冷塔和激冷塔底部的工艺水排出口处的防涡流挡板进行了改造。改造后，激冷塔防涡流挡板的直径与激冷塔直径之比为1∶4-6，其防涡流挡板的垂直高度与激冷塔直径之比为1∶18-20。预激冷塔防涡流挡板的直径与预激冷塔直径之比为1∶3-5，其防涡流挡板的垂直高度与预激冷塔直径之比为1∶12-14。改造后的激冷塔和预激冷塔的防涡流挡板均为环状结构，且所述环状结构的内部设有两个相互垂直的隔板，隔板的两端与所述环状结构的内壁固定连接。
在本发明中，根据降液管的流体力学性能对塔板本身的操作和性能的影响，对收集器降液管进行了改造，以改善流型，选择合适降液管排孔，增加水/重烃停留时间，增加水/重烃界位，避免重烃被带入激冷水泵入口管线，避免激冷水机泵汽蚀，进而避免造成全套装置波动。
在工艺改造前，收集器降液管的设计是直通塔底的，使得水/重烃尚未充分分离，夹带有重烃的水就由塔底排出。在本发明中，对所述预激冷塔和激冷塔中的收集器降液管进行了改造，将降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低于水/重烃界位，例如，降液管底端位于水/重烃界位之下0.5-4厘米；此外，在降液管底部加装堵板，使得水/重烃混合物不直接到达水侧塔底，避免重烃随水被带入激冷水泵入口管线。在降液管的下部内侧开槽，即，在堵板上方靠近设备中心侧开若干槽，例如，沿降液管垂直方向开槽4-20个，优选8-14个，使水/重烃由所述开槽流出，尽量增加水/重烃停留时间，增加水/重烃界位，避免重烃被带入激冷水泵入口管线。本发明对于降液管下部开槽的数量、形状等并无特殊要求，可通过常规工艺计算确定。
作为优选的实施方式，在本发明中，对激冷塔和预激冷塔烃侧溢流汽油管线进行了改造，将烃侧液位计(虚线画出)两个管口改造成为溢流汽油泵的吸入口，作用在于及时将系统中重烃及时转移至压缩工段并最终送至下游，避免反应系统产生大量重烃时，激冷系统烃侧液位过高。
作为优选的实施方式，改进了激冷系统的液位控制，考虑到激冷系统是一个大连通器，轻微压差会导致运行的激冷塔液位波动。本发明所述激冷塔和预激冷塔分别增设一条直接从界区至激冷水系统的脱盐水管线，对系统补充水位，避免各塔液位波动。
作为优选的实施方式，重新调整激冷塔和预激冷塔烃侧控制液位，当烃侧有油时，使溢流汽油泵能将塔内烃油及时转移，防止激冷塔下段降液盘损坏。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：
对激冷系统的液位控制，考虑到激冷系统是一个大连通器，轻微压差会导致运行的激冷塔液位波动，增加一条直接从界区至激冷水系统的脱盐水管线，对系统补充水位。
结合液体介质进入接管时会回旋形成旋涡的特点，改变涡流挡板形状，以减少紊流和旋流可能带来诸如管线震动等不利因素，阻止形成涡流带入气泡，避免泵抽空造成汽蚀。
考虑到降液管的流体力学性能对塔板本身的操作和性能的影响，改变收集器降液管形状以改善流型，加装堵板，增加水/重烃停留时间，避免重烃被带入激冷水泵入口管线造成激冷水泵汽蚀，进而避免造成全套装置波动。
为了避免油水乳化影响分离效果，在激冷塔和预激冷塔烃侧溢流汽油管线改造中，将激冷塔烃侧液位计两个管口改造成为溢流汽油泵的吸入口，并重新调整工艺指标，溢流汽油泵在烃侧有油时，始终保持泵能将激冷塔内重烃及时转移，防止激冷塔下段降液盘损坏。
附图说明
图1为煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统的工艺流程图；
图2为激冷塔的结构示意图；
图3为预激冷塔的结构示意图；
图4为根据本发明优选的实施方式防涡流挡板的结构示意图；
图5为根据本发明优选的实施方式收集器降液管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明，但本发明并不因此而受到任何限制。
在煤基甲醇制丙烯工艺(MTP)中，预激冷塔与激冷塔的主要作用是将MTP反应器产品气中的水与烃类化合物分离。如图1-3所示，被冷却的MTP反应器出口产品气首先进入预激冷塔1，在自塔顶注入的工艺水的作用下，部分水和重烃被冷凝下来，经收集器降液管7到达塔底部。水和重烃经沉降分离，形成水/重烃界位。当重烃的液位高过溢流槽8时，重烃溢流到烃侧，实现水/重烃分离。重烃经重烃排出管线4输送至后续压缩单元18。所述预激冷塔底部水侧需排出的激冷水，流经防涡流挡板5后经激冷水输送管线6排出。气态烃从预激冷塔顶部离开，经气态烃输送管线3被送到激冷塔2中进行再次冷凝，使水和重烃进一步被冷凝下来。水和重烃通过激冷塔内的收集器降液管8到达塔底部水侧，进行水/重烃分离，水从碳氢化合物中分离出来。当重烃的液位高过溢流槽10时，重烃溢流到烃侧，实现水/重烃分离。重烃经重烃排出管线4’输送至后续压缩单元18。所述激冷塔底部水侧需排出的激冷水，流经防涡流挡板5’后经激冷水输送管线6’排出。气态烃自激冷塔顶部管线9进入到后续压缩单元18。压缩单元主要是进一步脱除激冷单元气态烃中水，避免除水效果不好给后续的精馏单元造成除水压力，甚至可能造成产品中水超标。
工艺水并不像MTP反应器出口产品气依次进入预激冷塔和激冷塔，而是分为两股，由工艺水泵11通过工艺水管线12和13分别打入预激冷塔和激冷塔顶部。预激冷塔和激冷塔底部的水凝液(激冷水)分别通过管线6和6’经激冷水泵14输送，送到精馏单元分离塔再沸器15被用作循环激冷水使用，该激冷水最终在激冷空冷器16和激冷塔预冷器17中被冷却，大部分循环的激冷水被重新送入到预激冷塔和激冷塔中。
在采用本发明进行工艺和设备改造之后，防涡流挡板的结构如图4所示。激冷塔防涡流挡板的直径与激冷塔直径之比为1∶4-6，防涡流挡板的垂直高度与激冷塔直径之比为1∶18-20。预激冷塔防涡流挡板的直径与预激冷塔直径之比为1∶3-5，防涡流挡板的垂直高度与预激冷塔直径之比为1∶12-14。改造后的激冷塔和预激冷塔的防涡流挡板均为环状结构，且所述环状结构的内部设有两个相互垂直的隔板20，隔板的两端与所述环状结构的内壁固定连接。防涡流挡板改造后，可阻止形成涡流带入气泡，避免泵抽空造成汽蚀。
在采用本发明进行工艺和设备改造之前，收集器降液管的设计直通塔底(如图2-3中虚线所示)，使得水/重烃未充分分离，水就由塔底排出，重烃随水被带入激冷水泵入口管线，引起机泵汽蚀，进而可能造成全装置波动甚至停车事故。在采用本发明进行工艺和设备改造之后，如图5所示，将降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低于水/重烃界位，底部加装堵板19，使得水/重烃混合物不直接到达水侧塔底，避免重烃随水被带入激冷水泵入口管线。堵板上方靠近设备中心侧开若干槽21，水/重烃由增开的若干槽流出，尽量增加水/重烃停留时间，增加水/重烃界位，避免重烃被带入激冷水泵入口管线。
此外，在本发明中还对激冷塔和预激冷塔烃侧的溢流汽油管线进行了改造。将原烃侧液位计(虚线画出)的两个管口改造成为溢流汽油泵的吸入口，及时将系统中重烃转移至后续压缩单元，以避免油水乳化，即油中带水的现象。
在本发明中，所述激冷塔和预激冷塔的水侧还分别增设了用于补充水位的脱盐水管线，避免各塔液位波动，使装置操作更稳定。

Claims (12)

1.一种煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离方法，包括以下步骤：
被冷却的MTP反应器出口产品气进入预激冷塔，在自塔顶注入的工艺水的作用下被冷凝，所形成的水和重烃经收集器降液管输送至塔底部水侧；当重烃的液位高过溢流槽时，重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述预激冷塔底部水侧需排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出；气态烃从预激冷塔顶部排出，输送至激冷塔中进行再次冷凝；所形成的水和重烃通过激冷塔内的收集器降液管到达塔底部水侧；当重烃的液位高过溢流槽时，重烃溢流到烃侧并被及时地输送至后续压缩单元；所述激冷塔底部水侧排出的激冷水，流经防涡流挡板后排出，气态烃自激冷塔顶部排出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激冷塔防涡流挡板的直径与激冷塔直径之比为1∶4-6，防涡流挡板的垂直高度与激冷塔直径之比为1∶18-20；所述预激冷塔防涡流挡板的直径与预激冷塔直径之比为1∶3-5，防涡流挡板的垂直高度与预激冷塔直径之比为1∶12-14。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述激冷塔和预激冷塔的防涡流挡板均为环状结构，且所述环状结构的内部设有两个相互垂直的隔板，隔板的两端与所述环状结构的内壁固定连接。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向开槽4-20个，优选8-14个。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，将所述激冷塔和预激冷塔烃侧液位计的两个管口改造为溢流汽油泵的吸入口，使重烃及时转移至后续压缩单元。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述激冷塔和预激冷塔的水侧分别增设一条用于补充水位的脱盐水管线。
7.一种煤基甲醇制丙烯工艺中激冷系统油水分离装置，该装置包括：
一个预激冷塔，该预激冷塔的顶部设有激冷水注入管线和气态烃引出管线，底部设有工艺水引出管线和重烃引出管线，中部设有产品气进料管线；
一个激冷塔，该激冷塔的顶部设有激冷水注入管线和气态烃引出管线，底部设有工艺水引出管线和重烃引出管线；所述预激冷塔顶部的气态烃引出管线与所述激冷塔中部连通；
其特征在于，所述预激冷塔和激冷塔底部的工艺水排出口处分别设有防涡流挡板；所述预激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低于水/重烃界面，收集器降液管设有用于封闭底部出口的堵板，且收集器降液管下部内侧设置排出槽；所述预激冷塔和激冷塔均设有用于补充水位的脱盐水管线。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述激冷塔防涡流挡板的直径与激冷塔直径之比为1∶4-6，防涡流挡板的垂直高度与激冷塔直径之比为1∶18-20；所述预激冷塔防涡流挡板的直径与预激冷塔直径之比为1∶3-5，防涡流挡板的垂直高度与预激冷塔直径之比为1∶12-14。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述激冷塔和预激冷塔的防涡流挡板均为环状结构，且所述环状结构的内部设有两个相互垂直的隔板，隔板的两端与所述环状结构的内壁固定连接。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向设置排出槽4-20个，优选8-14个。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述激冷塔和预激冷塔的烃侧分别设置2个与溢流汽油泵相连的重烃吸入管线。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述激冷塔和预激冷塔分别设置一条用于补充水位的脱盐水管线，且所述脱盐水管线与来自界区的脱盐水总管线相连。
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