发明内容
本发明旨在提供一种甲醇制烯烃装置的水系统及其在线洗涤方法,以解决现有装置运行过程中水系统的清洗成本较高的问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种甲醇制烯烃装置的水系统的在线洗涤方法,水系统用于对甲醇制烯烃装置的反应系统所产生的由烯烃混合气、油泥以及蜡状物形成的中间物质进行处理,在线洗涤方法为在甲醇制烯烃装置运行过程中,向水系统中注入萃取剂,使萃取剂随中间物质运行以萃取中间物质中的油泥和蜡状物,使萃取剂与油泥和蜡状物形成在水系统中流动的流动态混合物。
进一步地,上述萃取剂的注入量为中间物质重量的0.1%~10%。萃取剂为单苯环芳烃或中长链烷烃或汽油。
进一步地,作为上述萃取剂的单苯环芳烃为苯、甲苯或二甲苯,中长链烯烃为己烷、庚烷或辛烷。
进一步地,上述萃取剂由萃取剂注入泵注入水系统。
进一步地,上述萃取剂的注入口包括以下一个或多个:第一注入口,设置在水系统的主水洗塔的水洗水出口与位于主水洗塔的上部返塔的第一水洗水入口之间的流路上;第二注入口,设置在水系统的急冷塔的急冷水出口与急冷水入口之间的流路上;第三注入口,设置在水系统的烯烃分离单元水洗塔的上水管路上。
进一步地,当萃取剂由上述第一注入口和/或上述第二注入口注入时,主水洗塔中的水洗水与含有油泥和蜡状物的流动态混合物经过短暂沉降后分离,利用第一抽取泵将流动态混合物抽出水系统;当萃取剂由第三注入口注入时,烯烃分离单元水洗塔中的洗水与含有油泥和蜡状物的流动态混合物经过短暂沉降后分离,将流动态混合物排出烯烃分离单元水洗塔。
进一步地,上述主水洗塔的水洗水出口与第一水洗水入口之间的流路上设置有水洗水泵,萃取剂的第一注入口设置在以下位置:主水洗塔的水洗水出口与水洗水泵之间的流路上;和/或水洗水泵与主水洗塔的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔。
进一步地,来上述自主水洗塔的水洗水在经过水洗水泵后分流,一部分流回主水洗塔,一部分流入汽提塔进料沉降罐,在水洗水泵与汽提塔进料沉降罐之间的流路上设置有开关阀,当萃取剂由主水洗塔的水洗水出口与水洗水泵之间的流路上注入时,关闭开关阀,待萃取剂停止注入一段时间后,开启开关阀。
进一步地,上述急冷塔的急冷水出口与急冷水入口之间的流路设置有急冷水泵,第二注入口位于急冷塔的急冷水出口与急冷水泵之间的流路上。
根据本发明的另一方面,还提供了一种甲醇制烯烃装置的水系统,水系统用于对甲醇制烯烃装置的反应系统所产生的由烯烃混合气、油泥以及蜡状物形成的中间物质进行处理,在水系统中设置有一处或多处萃取剂的注入口。
进一步地,上述萃取剂的注入口包括以下一个或多个:第一注入口,设置在水系统的主水洗塔的水洗水出口与位于主水洗塔的上部返塔的第一水洗水入口之间的流路上;第二注入口,设置在水系统的急冷塔的急冷水出口与急冷水入口之间的流路上;第三注入口,设置在水系统的烯烃分离单元水洗塔的上水管路上。
进一步地,上述主水洗塔的水洗水出口与第一水洗水入口之间的流路上设置有水洗水泵,第一注入口设置在以下位置:主水洗塔的水洗水出口与水洗水泵之间的流路上;和/或水洗水泵与主水洗塔的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔。
进一步地,上述急冷塔的急冷水出口与急冷水入口之间的流路设置有急冷水泵,第二注入口位于急冷塔的急冷水出口与急冷水泵之间的流路上。
本发明采用在线洗涤方法对甲醇制烯烃装置中的水系统进行洗涤,通过向水系统中注入萃取剂,将在水系统中运行的油泥和蜡状物萃取出来形成可流动的液态物质,并将其随着萃取剂排出系统,避免了其冷凝后附着并积累在水系统的管道上对水系统造成堵塞;而且相对于原有的清洗方法,采用本发明的在线洗涤的方法使水洗系统的压差维持在装置开工初期的状态,水系统的换热器也能维持较高的换热效率,循环水和电消耗量也较低,大幅度降低了装置能耗,延长了装置运行周期,同时也大量节约了设备检修费用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明的实施例中的技术方案进行详细的说明,但如下实施例以及附图仅是用以理解本发明,而不能限制本发明,本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在本发明的一种典型的实施方式中,提供了一种甲醇制烯烃装置的水系统的在线洗涤方法,水系统用于对甲醇制烯烃装置的反应系统所产生的由烯烃混合气、油泥以及蜡状物形成的中间物质进行处理,在线洗涤方法为在甲醇制烯烃装置运行过程中,向水系统中注入萃取剂,使萃取剂随中间物质运行以萃取中间物质中的油泥和蜡状物,使萃取剂与油泥和蜡状物形成在水系统中流动态混合物。
本发明采用在线洗涤方法对甲醇制烯烃装置中的水系统进行洗涤,通过向水系统中注入萃取剂,将在水系统中运行的油泥和蜡状物萃取出来形成可流动的液态物质,并将其随着萃取剂排出系统,避免了其冷凝后附着并积累在水系统的管道上对水系统造成堵塞;而且相对于原有清洗方法,采用本发明的在线洗涤的方法使水洗系统的压差维持在装置开工初期的状态,水系统的换热器也能维持较高的换热效率,循环水和电消耗量也较低,大幅度降低了装置能耗,延长了装置运行周期,同时也大量节约了设备检修费用。
在洗涤过程中,向水系统中注入的萃取剂的量可以依据设备运行情况进行选择也可以依据流入水系统中的中间物质的量进行估算,优选地,萃取剂的注入量为中间物质重量的0.1%~10%。
本发明向水系统中添加的萃取剂主要是为了使油泥和蜡状物溶解于萃取剂中形成流动态混合物,从而避免油泥和蜡状物在水系统中累积沉淀附着在水系统管道上造成堵塞,因此可以根据油泥和蜡状物的成分去选择合适的萃取剂。发明人针对本发明所利用的甲醇制烯烃装置中的油泥和蜡状物进行了成分分析和物性分析,发现其中大部分物质为芳烃类物质,并以三甲基苯、四甲基苯和五甲基苯为主,根据上述主要成分的性能选择可用于本发明的萃取剂为单苯环芳烃或中长链烷烃或汽油,而且,每种萃取剂单独使用的效果更好。萃取剂的加入量以中间物质为中间物质重量的0.1%~10%即可满足要求;萃取剂的加入量也可以以水系统中的循环水量进行计量,即萃取剂的注入量为循环水重量的0.1%~10%。
为了进一步节约在线洗涤成本和洗涤效果,优选地,作为萃取剂的单苯环芳烃为苯、甲苯或二甲苯,中长链烯烃为己烷、庚烷或辛烷。
本发明向水系统中注入萃取剂可以采用人工注入的方法也可以采用通过机械注入的方式,考虑到萃取剂注入的精准性、节约人工成本和安全性问题,本发明优选萃取剂由萃取剂注入泵3注入水系统。
向水系统中注入萃取剂的目的是萃取油泥和蜡状物,因此,只要能实现该目的的注入位置均可作为本发明的萃取剂的注入位置,考虑到操作的方便性和更优的洗涤效果,在本发明优选的实施例中,向水系统中注入萃取剂时,萃取剂的注入口包括以下一个或多个:第一注入口A,设置在水系统中主水洗塔9的水洗水出口与位于主水洗塔9的上部返塔的第一水洗水入口之间的流路上;第二注入口B,设置在水系统中急冷塔4的急冷水出口与急冷水入口之间的流路上的;第三注入口C,设置在水系统中烯烃分离单元水洗塔20的上水管路上的。如图1所示。
当萃取剂由第一注入口A注入时,萃取剂在主水洗塔9、水洗水泵10等构成的水洗循环系统中循环,萃取该水洗循环系统中的油泥和蜡状物,避免了对该水洗循环系统中管道、泵体以及热交换器的堵塞;本发明的水循环系统的水洗水还可以在主水洗塔9、水洗水泵10、第二丙烯塔重沸器、水洗空冷器、第一水洗冷却器和第二水洗冷却器流通后返回主水洗塔9,在该流通过程中萃取剂对所流经的管道、泵体以及热交换器进行清洗,避免油泥和蜡状物对管道、泵体以及热交换器造成堵塞。当萃取剂由第二注入口B注入时,萃取剂跟随急冷塔4流出的急冷水在由急冷塔4、急冷水泵5等构成的急冷循环系统中循环,萃取该急冷循环系统中的油泥和蜡状物,避免了急冷循环系统的管道、泵体以及热交换器的堵塞;本发明的急冷循环系统的急冷水还可以在急冷塔4、急冷水泵5、第一丙烯塔重沸器和急冷水空冷器流通后返回急冷塔4,在该流通过程中萃取剂对所流经的管道、泵体以及热交换器进行清洗。当萃取剂由第三注入口C注入时,萃取剂跟随进入烯烃分离单元水洗塔的水进入塔内,从而避免了油泥和蜡状物由于冷凝在烯烃分离单元水洗塔20的内部造成流道的堵塞的缺陷。
在实际操作中,向水系统中注入萃取剂是根据水系统中各个设备的运行情况进行选择的,可以对出现异常的设备进行有针对性的洗涤,比如,当急冷循环系统出现温度异常升高、压差增大等情况而其他设备运行正常时,可以只通过第二注入口B向水系统中注入萃取剂,以洗涤急冷循环系统。
注入水系统的萃取剂可以在水系统内循环也可以利用水系统原有的抽取汽油和水的抽出泵15抽出水系统。优选地,当萃取剂由第一注入口A和/或第二注入口B注入时,主水洗塔9中的水洗水与含有油泥和蜡状物的流动态混合物经过短暂沉降后分离,利用第一抽取泵15将流动态混合物抽出水系统;当萃取剂由第三注入口C注入时,烯烃分离单元水洗塔20中的洗水与含有油泥和蜡状物的流动态混合物经过短暂沉降后分离,将流动态混合物排出烯烃分离单元水洗塔20。不论在主水洗塔9还是在烯烃分离单元水洗塔20内,都会有一个短暂的沉降过程,使得水与萃取剂、油泥和蜡状物形成的液态混合物分层,从而将上述液态混合物从水系统中分离出来。
在本发明一种优选的实施例中,本发明的主水洗塔9的水洗水出口与第一水洗水入口之间的流路上设置有水洗水泵10,萃取剂的第一注入口设置在以下位置:主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路上;和/或水洗水泵10与主水洗塔9的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔9。
当水洗循环系统出现温度异常升高、压差增大的情况而其他设备运行正常时,若是主水洗塔9出现异常时则可只向主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路注入萃取剂,萃取剂跟随水洗水流入主水洗塔9,洗涤主水洗塔9上部塔盘上的堵塞物,使主水洗塔9压差恢复到正常状态;若是水洗水泵10或水洗循环管道出现异常时,则可只向水洗水泵10与主水洗塔9的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔9处的位置注入萃取剂;若是主水洗塔9、水洗水泵10以及水洗循环管道出现异常时,则可同时向两个位置注入萃取剂,这样分情况处理既可以实现洗涤水系统的目的,又减少了萃取剂的消耗量,从而进一步节约了洗涤成本。
本发明的甲醇制烯烃装置中水系统的水洗循环系统与汽提系统相连,通过汽提系统回收由水洗循环系统分流的水洗水中的甲醇和二甲醚,汽提后的水可以看做无有机杂质的净化水,因此可以重复利用。即:来自主水洗塔9的水洗水在经过水洗水泵10后分流,一部分流回主水洗塔9一部分流入汽提塔进料沉降罐16,在水洗水泵10与汽提塔进料沉降罐16之间的流路上设置有开关阀101,当萃取剂由主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路上注入时,关闭开关阀101,待萃取剂停止注入一段时间后,开启开关阀101。水洗循环系统的油泥和蜡状物已被抽出泵15抽出,从而其中的水洗水流入气提系统时一般不会对汽提系统造成堵塞,所以在水洗水泵10与汽提塔进料沉降罐16之间的流路上设置有开关阀101,使水洗循环系统中的萃取剂流入主水洗塔9,如果萃取剂进入汽提系统,那么经过汽提后的水中因为含有萃取剂,从而形成有机物与水的混合物,影响其后续的重复利用。本发明在主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路上的第一注入口A也可以设置在水洗水泵10分流后流向主水洗塔9的流路上,此时在水洗水泵10与汽提塔进料沉降罐16之间的流路上就不需要设置开关阀101。
急冷循环系统中最易造成堵塞的部位是急冷水泵5和系统的换热器,因此,为了更好地洗涤急冷系统,急冷塔4的急冷水出口与急冷水入口之间的流路设置有急冷水泵5,第二注入口B位于急冷塔4的急冷水出口与急冷水泵5之间的流路上。
在本发明的另一种典型的实施方式中,还提供了一种甲醇制烯烃装置的水系统,该水系统用于对甲醇制烯烃装置的反应系统所产生的由烯烃混合气、油泥以及蜡状物形成的中间物质进行处理,在水系统中设置有一处或多处萃取剂的注入口。在水系统运行的过程中,只需要通过注入口向水系统中注入萃取剂,使萃取剂在水系统中运行萃取水系统中的油泥和蜡状物即可实现对水系统洗涤的目的。
在一种优选的实施例中,本发明的水系统的萃取剂的注入口包括以下一个或多个:第一注入口A,设置在水系统的主水洗塔9的水洗水出口与位于主水洗塔9的上部返塔的第一水洗水入口之间的流路上;第二注入口B,设置在水系统的急冷塔4的急冷水出口与急冷水入口之间的流路上;第三注入口C,设置在水系统的烯烃分离单元水洗塔20的上水管路上。在水系统的流路上设计注入口比较容易实施。
优选地,主水洗塔9的水洗水出口与第一水洗水入口之间的流路上设置有水洗水泵10,萃取剂的第一注入口设置在以下位置:主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路上;和/或水洗水泵10与主水洗塔9的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔9。当水洗循环系统出现温度异常升高、压差增大的情况而其他设备运行正常时,若是主水洗塔9出现异常时则可通过主水洗塔9的水洗水出口与水洗水泵10之间的流路注入萃取剂;若是水洗水泵10或水洗循环管道出现异常时,则可通过水洗水泵10与主水洗塔9的第一水洗水入口之间的流路上且靠近主水洗塔9的位置注入萃取剂;若是主水洗塔9、水洗水泵10以及水洗循环管道出现异常时,则可同时通过两个位置注入萃取剂,这样设计方式既可以实现洗涤水系统的目的,又减少了萃取剂的消耗量,从而进一步节约了洗涤成本。
优选地,急冷塔4的急冷水出口与急冷水入口之间的流路设置有急冷水泵5,第二注入口B位于急冷塔4的急冷水出口与急冷水泵5之间的流路上。当第二注入口B设置在该处时,可以对急冷水泵5和急冷水系统的换热器进行更有效的洗涤。
在现有技术中甲醇制烯烃装置的水系统可以具有多种结构,本发明所提供的在线洗涤方法适用于任一种结构的甲醇制烯烃装置的水系统,,只要在水系统中选择合适的萃取剂的注入口向水系统中注入萃取剂,使萃取剂萃取其中的油泥和浆状物,避免油泥和浆状物沉积在水系统中对水系统造成堵塞的技术方案都在本发明的保护范围之内。
以下将结合实施例和对比例,进一步说明采用本发明的有益效果。
由于本发明所用的甲醇制烯烃装置的催化剂储存罐2长期空置,因此发明人将萃取剂储存在该催化剂储存罐2中,进一步减少了装置的费用,如图1所示,萃取剂通过卸车线1装入催化剂储存罐2,用萃取剂泵3抽出,根据不同的萃取洗涤需要,将萃取剂从本发明的指定位置注入,实现水系统的在线清洗。
实施例1
萃取剂选择二甲苯,分别从水洗水泵10的入口处、主水洗塔9的上部返塔的第一水洗水入口处、急冷水泵5的入口处的第二注入口和烯烃分离单元水洗塔20的上水管路上的第三注入口处注入萃取剂,萃取剂的注入速率为5t/h,总共注入35t。
实施例2
萃取剂选择二甲苯,分别从水洗水泵10的入口处和主水洗塔9的上部返塔的第一水洗水入口处注入萃取剂,萃取剂的注入速率为5t/h,总共注入20t。
实施例3
萃取剂选择为苯,分别从水洗水泵10的入口处和烯烃分离单元水洗塔20的上水管路上的第三注入口注入萃取剂,萃取剂的注入速率为3t/h,总共注入25t。
实施例4
萃取剂选择为甲苯,从急冷水泵5的入口处的第二注入口和烯烃分离单元水洗塔20的上水管路上的第三注入口注入萃取剂,萃取剂的注入速率为3t/h,总共注入15t。
实施例5
萃取剂选择为庚烷,分别从水洗水泵10的入口处和急冷水泵5的入口处的第二注入口萃取剂,萃取剂的注入速率为3t/h,总共注入25t。
实施例6
萃取剂选择为汽油,分别从水洗水泵10的入口处和主水洗塔9的上部返塔的第一水洗水入口处的第二注入口注入萃取剂,萃取剂的注入速率为5t/h,总共注入35t。
实施例7
萃取剂选择乙苯,从水洗水泵10的入口处注入萃取剂,萃取剂的注入速率为3t/h,总共注入25t。
对比例1
萃取洗涤清洗方法实施前的运行参数。
对实施例1-7的清洗效果进行测试,测试结果见表1。
表1
由表1中的数据可以看出,利用本发明的在线洗涤方法对水系统进行洗涤,装置可以满负荷运行;水的循环量也比对比例1利用传统的洗涤方法的循环量高,由此可见,利用本发明的在线洗涤有效地改善了油泥和蜡状物在水系统中的累积附着引起的堵塞;而且,由于水流的循环畅通,水系统的散热效果也取得较好的效果,减少了风机的使用,节约了设备投资和能源消耗;同时,利用萃取剂进行在线洗涤减少了烯烃分离单元水洗塔塔顶产品气中甲醇和乙醇含量,得到的烯烃纯度更好,减少了后续的烯烃纯化的工作负荷。
发明人经过多次试验测试之后,将本发明的在线洗涤方法与常规检修方法和加热洗涤方法进行了综合比较,比较结果见表2。
表2
项目 |
常规检修方法 |
本发明的在线洗涤方法 |
加热洗涤 |
所需时间 |
每周约3台次 |
在线进行 |
18小时 |
物料排放 |
—— |
—— |
2700t甲醇 |
污水排放 |
10t/台 |
—— |
—— |
费用 |
300万/年 |
100万/年 |
300万/次 |
从表2中的数据可以看出,采用现有技术中的常规检修方法对甲醇制烯烃装置的水系统进行检修洗涤时,需要每周停工3台次,而且每台污水排放量为10t,费用高达300万/年,当采用现有技术中的加热洗涤方法对甲醇制烯烃装置的水系统进行检修洗涤时,需要消耗2700t的甲醇,而且,每次清洗耗时18小时并花费300万/次,因此现有技术中的洗涤方法的成本都远大于本发明的在线洗涤方法所耗费的100万/年。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。