CN102477308B - 含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置，包括：通过管线和管线中的控制阀依次连接的防乳化剂母液泵、防乳化剂储罐和防乳化剂注入泵，其中，防乳化剂注入泵通过管线分别连接至原油炼制设备的初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶的换热器入口，以分别对它们注入防乳化剂，从而对初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶中的至少一个所排出的污水进行防乳化除油。本发明还提供了利用上述的防乳化装置进行的塔顶防乳化方法，主要是通过注入由阳离子型防乳化剂与絮凝剂复配而成的防乳化剂来进行含硫污水的防乳化除油。

Description

含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置和方法

技术领域

本发明总的涉及原油加工领域，尤其是涉及含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置和方法。

背景技术

目前，对高硫、高酸原油的加工量逐年增加。加工原油品种的劣质化、多样化，使石油加工过程中塔顶产生稳定的乳状液。据分析，从塔顶排出的含油污水中除了馏分油之外，还含有石油酸类(环烷酸、脂肪酸)、酚类、硫化物等，这些物质的存在是引起油水乳化的主要原因。乳状液的存在使得所排出污水中的含油量大大提高，不仅造成宝贵的轻质油品的损失，而且给后续污水处理系统带来很大困难，不能满足污水排放方面的要求。

当前被广泛采用的防乳化除油措施主要有机械物理方法，例如增设过滤聚结器，加大沉降罐的尺寸、延长油水停留时间，采用旋流分离器等。但由于加工原油的性质不同，塔顶防腐蚀工艺不同(某些缓蚀剂可能起到乳化剂的作用，会加重乳化现象)和现场条件的制约，上述方法难以实施。例如，过滤聚结器易堵，加大沉降罐的尺寸会受现场平面布置的限制，而采用旋流分离器则使操作灵活性受限。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于，针对含硫含酸原油炼制过程中的塔顶乳化现象，提供一种操作简便且效果显著的防乳化方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置，包括：通过管线和管线中的控制阀依次连接的防乳化剂母液泵、防乳化剂储罐和防乳化剂注入泵，其中，防乳化剂注入泵通过管线分别连接至原油炼制设备的初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶的换热器入口，以分别对它们注入防乳化剂，从而对初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶中的至少一个所排出的污水进行防乳化除油。

较佳的是，乳化剂注入泵分三路与减压塔的换热器连接，即，分别连接至增压器后冷器入口、一级减压塔顶冷却器入口和二级减压塔顶冷却器入口的油气管线。

较佳的是，在防乳化剂储罐设置有搅拌装置。

本发明还提供了一种含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化方法，包括如下步骤：利用由阳离子型防乳化剂与絮凝剂复配而成的防乳化剂母液配制形成防乳化剂，并将防乳化剂储存在防乳化剂母液罐中；通过防乳化剂注入泵从防乳化剂母液罐将防乳化剂分别注入原油炼制设备的初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶中的至少一个；以及使注入到初馏塔顶、常压塔顶和减压塔顶中的至少一个的防乳化剂经过塔顶换热器后，去沉降罐停留一段时间，从而完成对含硫污水的防乳化除油。

较佳的是，防乳化剂中的阳离子型防乳化剂是有机胺与环氧氯丙烷聚合物，而絮凝剂选自聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚合氯化铝和聚丙稀酰胺中的至少一种或者是它们的复配物。

较佳的是，阳离子型防乳化剂和絮凝剂的复配质量之比为2∶3。

较佳的是，阳离子型防乳化剂选用的是乙二胺∶多乙烯多胺∶环氧氯丙烷的摩尔比为1∶1∶2的聚合物，而絮凝剂选用聚二甲基二烯丙基氯化铵。

较佳的是，防乳化剂分别从增压器后冷器入口、一级减压塔顶冷却器入口和二级减压塔顶冷却器入口分三路注入减压塔。

较佳的是，对初馏塔顶的防乳化剂流量控制在1L/h-3L/h，对应的防乳化剂原液添加量为20-60mg/L。

较佳的是，对减压塔顶的乳化剂流量则控制在1.63L/h-7.4L/h，对应的防乳化剂原液添加量为10-45mg/L。

本发明的防乳化装置很容易添加到现有的原油炼制设备中。而借助本发明的防乳化装置所进行的防乳化方法，尤其是借助本发明的独特的防乳化剂，可以显著降低含酸含硫污水的乳化现象，使之完全符合废水排放要求(低于300mg/L)。另外，本发明的防乳化剂还具有一定的缓解塔顶腐蚀的作用，并具有很好的热稳定性。

附图说明

图1是根据本发明较佳实施例的防乳化装置的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图来描述本发明的含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化方法和装置。

如图1所示，根据本发明较佳实施例的塔顶防乳化装置主要包括通过管线和至少一个控制阀(未图示)依次连接的防乳化剂母液泵1、防乳化剂储罐2和防乳化剂注入泵3。

在该实施例中，防乳化剂母液泵1采用空气泵，防乳化剂注入泵3采用双头计量泵。另外，在防乳化剂储罐2中最好设置有搅拌装置。

防乳化剂注入泵3通过管线分别连接至原油炼制设备的初馏塔顶4、常压塔顶5和减压塔顶6，以分别对它们注入防乳化剂，从而对初馏塔顶4、常压塔顶5和减压塔顶6中的至少一个所排出的污水进行防乳化除油。

本技术领域的人员一般认为最好将防乳化剂加入塔顶的沉降罐，以便对其中的污水直接防乳化除油。但在本发明的较佳实施例中，对初馏塔顶4和常压塔顶5，防乳化剂注入泵3分别连接至它们的换热器入口，也就是说，防乳化剂的注入点在初馏塔顶4和常压塔顶5的换热器入口。而对减压塔6，防乳化剂注入泵3分三路与换热器连接，即，分别连接至增压器后冷器入口、一级减压塔顶冷却器入口、二级减压塔顶冷却器入口的油气管线。申请人业已发现，与将防乳化剂直接注入沉降罐相比，使注入的防乳化剂与塔顶的换热器入口连接更有利于防乳化剂混合均匀，从而进一步提高防乳化剂对污水的防乳化除油效用。

以下将描述本发明的塔顶防乳化装置的工作流程。

首先，对防乳化剂母液罐2注入一定量的软化水，然后通过防乳化剂母液泵1输送相应量的防乳化剂原液到母液罐2。接着，开启防乳化剂母液罐2中的搅拌装置，使防乳化剂原液与水充分混合而配成具有一定浓度(可以是1～50％，最好是3～6％)的防乳化剂母液。再用防乳化剂注入泵3(计量泵)将防乳化剂分别注入初馏塔顶4、常压塔顶5和减压塔顶6的各个注入点。

注入到初馏塔顶和常压塔顶的防乳化剂经过塔顶换热器后，去沉降罐停留一段时间(例如10～40分钟)，从而完成对含硫污水的防乳化除油。注入到减压塔顶的防乳化剂，经过增压器后冷器、一级减压塔顶冷却器和二级减压塔顶冷却器后，去沉降罐停留一段时间(例如10～40分钟)，从而完成对含硫污水的防乳化除油。其中，计量泵可以控制防乳化剂的流量和输送，从而控制防乳化剂的添加量。

以下再来描述防乳化剂(破乳剂)的选用和相关的工艺参数。

防乳化剂是表面活性剂，主要有非离子型、阳离子型和阴离子型及两性表面活性剂。申请人发现，并不是所有类型的防乳化剂都能用于含硫含酸原油炼制过程中的污水处理。出人意料的是，在加入阴离子防乳化剂后，不仅没有起到防乳化效果，反而起到乳化效果，水中含油量甚至比不加防乳化剂的情况还要差；而非离子防乳化剂对此类污水的破乳也没有显著效果；只有阳离子防乳化剂对此类污水有好的防乳化除油效果。

表1示出了不同类型防乳化剂对含硫污水防乳除油效果的比较。

表1

表1中的A-E等都是非离子防乳剂，而Y是阳离子防乳剂。由表1实验结果可见，A-E等非离子防乳剂的防乳效果不佳，而阳离子防乳剂Y的防乳效果较好。

经过进一步地研究，申请人发现选用阳离子型防乳化剂Y与絮凝剂X复配的防乳化剂可以显著提高对此类污水的防乳化除油效果。尤其是，申请人选用了一种由阳离子型防乳化剂Y与絮凝剂X复配而成的防乳化剂。

阳离子型防乳化剂Y(表面活性剂)是有机胺与环氧氯丙烷聚合物，更具体地，可以是伯胺、仲胺和环氧氯丙烷按摩尔比为0.1～1∶0.1～1∶1～10聚合而成的聚合物。其中，伯胺可以选自：甲胺、乙胺、正丙胺、正丁胺、正辛胺、癸胺、乙醇胺、异丙醇胺、六氢吡啶、乙二胺等；仲胺可以是：二甲胺、二乙胺、二异丙醇胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺等。例如：可采用乙二胺、二甲胺和环氧氯丙烷按摩尔比为1∶1∶2聚合而成的聚合物；乙二胺、多乙烯多胺、环氧氯丙烷按摩尔比为1∶1∶2聚合而成的聚合物。其中尤以乙二胺∶多乙烯多胺∶环氧氯丙烷＝1∶1∶2(摩尔比)的聚合物为佳，如上海四达石油化工科技有限公司生产的型号为LZM的阳离子破乳剂。

絮凝剂X例如选用聚合氯化铝、聚丙稀酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种或者是它们的复配物，其中尤以聚二甲基二烯丙基氯化铵为佳，如海宁市黄山化工有限公司生产的型号为AP500的絮凝剂，杭州银湖化工有限公司生产的型号为HYCW-301的絮凝剂。

阳离子型防乳化剂Y与絮凝剂X的复配质量之比最好是2∶3。试验表明，采用这种复配的防乳化剂，破乳后污水中含油量可降至300mg/L以下，平均脱油率大约95％，显著优于其它防乳化剂。表2示出了将阳离子型防乳化剂复配后防乳除油效果的比较。

表2

表2中的Y是阳离子防乳化剂，Z是阳离子型防乳化剂Y与絮凝剂X复配而成的防乳化剂，由表2实验结果可见，复配后的防乳化剂Z，防乳除油效果明显优于单一的阳离子型防乳化剂Y。

前述防乳化剂之所以能获得如此好的防乳化除油效果的原因还有待作进一步深入的研究。申请人推测这可能是由于含硫含酸污水大多为水包油，这种体系能够稳定存在的主要原因是，油滴表面带有大量负电荷，形成Stern模型的扩散双电层。加入阳离子防乳化剂能中和油滴表面的负电荷，从而使油滴能够快速地聚并、破乳。而加入絮凝剂后，由于其具有“吸附电中和”和“吸附架桥”作用，能使油滴随絮凝体迅速上升到表面。因此，这种阳离子型防乳化剂与絮凝剂复配的防乳化剂将两种物质的特性很好地相结合，从而起到了显著的防乳化除油的效果。

另外，在用计量泵注入防乳化剂时，可将防乳化剂的流量控制在大约1L/h-10L/h，将计量泵的出口压力控制在不大于1.6MPa。较佳的是，对初馏塔顶的防乳化剂流量控制在1L/h-3L/h(对应的防乳化剂原液添加量为20-60mg/L)，对减压塔顶则控制在1.63L/h-7.4L/h(对应的防乳化剂原液添加量为10-45mg/L)。经研究发现，对减压塔顶的含硫污水的防乳化剂的最佳添加量为大约25mg/L，而对初馏塔顶的含硫污水的防乳化剂的最佳添加量为大约45mg/L，在此情况下的防乳化除油效果最佳。

研究还发现，以上选用的防乳化剂对初馏塔顶和减压塔顶具有一定的减缓腐蚀的作用。而且选用的防乳化剂具有较好的热稳定性，分解温度大于250℃，因此在各个塔的工作温度下使用对其防乳化性能都没有影响。

虽然以上结合较佳实施例对本发明进行了详细地描述，但熟悉本领域的普通技术人员应该可以在以上揭示内容的基础上作出各种等同的变换，例如其它类型的防乳化剂母液泵1和防乳化剂注入泵3；防乳化剂的配制也可以在其它地方进行，等等。因此，本发明的保护范围不应限制于说明书所描述的内容，而是应由所附权利要求书来限定。

Claims (10)

1.一种含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化装置，其特征在于，包括：通过管线和管线中的控制阀依次连接的防乳化剂母液泵(1)、防乳化剂储罐(2)和防乳化剂注入泵(3)，

其中，所述防乳化剂注入泵(3)通过管线分别连接至原油炼制设备的初馏塔顶(4)、常压塔顶(5)和减压塔顶(6)的换热器入口，以分别对它们注入防乳化剂，从而对所述初馏塔顶、所述常压塔顶和所述减压塔顶中的至少一个所排出的污水进行防乳化除油。

2.如权利要求1所述的塔顶防乳化装置，其特征在于，所述防乳化剂注入泵(3)分三路与所述减压塔顶(6)的换热器连接，即，分别连接至增压器后冷器入口、一级减压塔顶冷却器入口和二级减压塔顶冷却器入口的油气管线。

3.如权利要求1所述的塔顶防乳化装置，其特征在于，在所述防乳化剂储罐(2)设置有搅拌装置。

4.一种含硫含酸原油炼制过程中的塔顶防乳化方法，其特征在于，包括如下步骤：

利用由阳离子型防乳化剂(Y)与絮凝剂(X)复配而成的防乳化剂母液配制形成防乳化剂，并储存在防乳化剂储罐(2)中；

通过防乳化剂注入泵(3)将所述防乳化剂从防乳化剂母液罐分别注入原油炼制设备的初馏塔顶(4)、常压塔顶(5)和减压塔顶(6)中的至少一个；以及使注入到所述初馏塔顶、所述常压塔顶和所述减压塔顶中的至少一个的防乳化剂经过塔顶换热器后，去沉降罐停留一段时间，从而完成对含硫污水的防乳化除油。

5.如权利要求4所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，所述防乳化剂中的所述阳离子型防乳化剂(Y)是有机胺与环氧氯丙烷聚合物，而所述絮凝剂(X)选自聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚合氯化铝和聚丙稀酰胺中的至少一种或者是它们的复配物。

6.如权利要求5所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，所述阳离子型防乳化剂选用的是乙二胺:多乙烯多胺:环氧氯丙烷的摩尔比为1:1:2的聚合物，而所述絮凝剂选用聚二甲基二烯丙基氯化铵。

7.如权利要求4所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，所述阳离子型防乳化剂与所述絮凝剂的复配质量之比为2:3。

8.如权利要求4所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，所述防乳化剂分别从增压器后冷器入口、一级减压塔顶冷却器入口和二级减压塔顶冷却器入口分三路注入所述减压塔顶(6)。

9.如权利要求4所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，对所述初馏塔顶的防乳化剂流量控制在1L/h－3L/h，对应的防乳化剂原液添加量为20－60mg/L。

10.如权利要求4所述的塔顶防乳化方法，其特征在于，对所述减压塔顶的乳化剂流量则控制在1.63L/h－7.4L/h，对应的防乳化剂原液添加量为10－45mg/L。