CN103723790B - 应用于烷基化装置的高效聚结分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明专利属于石油化工油水分离领域，公开了一种应用于烷基化装置的高效聚结分离设备，包含壳体和壳体内部分。所述壳体上设置有混合液入口部分和水（酸）相出口部分、油相出口部分。所述混合液入口部分设置液体分布器，所述油相出口部分设置集油室，集油室上设置油相出口。所述壳体内由混合液流动方向分别设置有整流均布器、粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段、纳米纤维深度分离段，并在壳体内设置界位计。本发明专利将浅池原理和粗粒化技术结合起来，具有很高的油水（酸）分离效率。与现有的单一填料油水分离设备相比较，具有分离效率高，处理能力强，操作弹性大，占地面积和设备一次性投资低等明显特点。

Description

应用于烷基化装置的高效聚结分离设备

技术领域

本发明专利涉及一种石油化工技术领域，特别涉及烷基化装置中油水（油酸）高效聚结分离设备。

背景技术

长期以来，我国油品质量滞后，其中的硫、芳烃和烯烃含量高，从而加重了机动车尾气排放的污染程度，成为雾霾天气频频出现的推手之一。随着环保法规的日益严格和汽油质量指标的不断升级，国内外市场对清洁燃料的需求持续增加。

烷基化装置是以液化气中异丁烷与低分子烯烃（一般为C3～C5烯烃，目前主要是正丁烯）为原料，在强酸催化剂（硫酸）的作用下反应生成以异辛烷为主的烷基化油。烷基化油具有高辛烷值、低蒸汽压、低硫、无烯烃、无苯类芳烃等优点，不仅可直接作为航空汽油使用，而且是理想的高辛烷值汽油添加组分。以液化气为原料，生产烷基化油，是合理利用资源、生产高附加值产品的清洁能源技术。

在烷基化生产工艺中，油水（油酸）的分离是其中非常重要的单元过程，比如酸烃乳化液的分离、抽出冷剂的碱洗和水洗，流出物的酸洗和水洗等过程中，油水（油酸）分离效果的好坏，直接关系到烷基化装置产品质量、处理能力、酸耗和整个装置的连续运转周期。因此，烷基化装置中对油水（油酸）分离的要求是：油水分离效率高，设备紧凑，投资及操作费用低。

现有油水分离技术主要有沉降法、离心分离法、聚结法、气浮法、絮凝法等，相配套的常用设备有斜板除油器、旋流除油器、粗粒化除油器、气浮除油器等。

目前的烷基化装置中，普遍采用的油水（油酸）分离技术为重力沉降法和聚结分离法。重力沉降法，就是利用油水（油酸）的密度不同，混合液体在大型容器中流动的过程中，依靠重力作用进行两相的相对运动形成重相自然沉降，而实现油水（油酸）分离的方法。特点是设备结构简单，操作工艺简单，但占地面积大，设备一次性投资大，而且油酸停留时间过长，造成烯烃聚合等副反应增加，不仅油水（油酸）的分离精度比较差，而且也增加了酸耗和降低产品质量。聚结分离法是利用聚结材料对油相或水相的亲疏性质不同，使细小的液滴在聚结材料聚附成大液滴，在重力和液滴流动的冲击力作用下，粒径增大的液滴脱离聚结材料表面而下沉。和重力沉降法相比，聚结分离法有更高的分离效率，占地面积也较小，有着一定的优势，但面对烷基化生产中含有轻烃、水、碱液和硫酸等复杂的混合液成分，单一的聚结材料和结构规格无法适应，也难以保证良好的油水（油酸）分离效果。

中国发明专利（CN101972559B）给出了另一种油水分离装置和油水分离方法，该发明专利含有旋流、聚结和气浮等三种分离方法，可有效的将油水分离。不过该设备主要应用于油田原油的油水分离，对于烷基化装置增加了旋流分离等没有意义的部分，增大了设备的体积和一次性投资，并且进出口部分的设计也不满足烷基化装置中油水分离的技术要求。

中国实用新型（200920252001.X）给出了一种聚结板油水分离器，设置有壳体进出口部分和壳体内聚结部分，并在出口部分设置有除沫器，有比较好的油水分离效果。但是该设备主要用于含油污水的处理，即水中除油的处理，该设备在烷基化装置中是不适用的。

因此，由于现有技术存在的上述问题，故至今为止尚未解决烷基化装置中专门针对油水（油酸）高效分离的专有设备，远不能满足石油化工生产工业化的期望。因此本领域迫切需要开发成本低且效果好的高效油水分离的处理设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有油水分离设备的上述缺点，提供一种液体分布均匀、聚结填料不易堵塞、深度脱除小粒径油滴、成本低且效果好的高效油水分离设备。

本发明是通过以下设备设计实现的：

一种应用于烷基化装置的高效聚结分离设备，它包括：壳体和壳体内部分。壳体上设置有混合液入口部分和水（酸）相出口部分、油相出口部分。所述混合液入口部分设置液体分布器，所述油相出口部分设置集油室，集油室上设置油相出口。所述壳体内由混合液流动方向分别设置有整流均布器、粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段、纳米纤维深度分离段，并在壳体内设置界位计。

在一个优选的实施方式中，壳体上设有混合液入口部分，所述的混合液入口部分为石油化工中油相（轻烃或重烃等）和水相（或酸相等）混合液的入口，入口部分设有液体分布器，液体分布器为多孔管，液体分布器开孔与混合液入口方向相向。这样减缓了混合液入口流速，增加了混合液流动距离，减小了设备体积。

在另一个优选的实施方式中，壳体上设有油相出口部分，所述的油相出口部分设置为集油室，集油室根据油含量具体设计大小，凸出设置在壳体末端，集油室顶部设有油相出口，集油室的设置有效的聚集了油相，进一步保证了油中的含水量小于技术要求。

在另一个优选的实施方式中，所述的整流均布器为有一定厚度的，圆孔均布或“蜂巢”形式的开孔厚板，设置在混合液入口部分后和粗粒化聚结段前。对混合液进行整流，可进一步使油水流动平稳，消除紊流，并且利用微涡流的原理，加速油水、的分离，保证后面的粗粒化聚结段和改性波纹强化分离段能够正常高效工作。

在另一个优选的实施方式中，所述的粗粒化聚结段为孔板波纹片相互叠加而成，叠加密度可以变化，设置在整流均布器之后。所述的粗粒化聚结段根据分离物料的不同，所述的孔板波纹片材料可以为金属、高分子材料或陶瓷材料的一种或组合。

在另一个优选的实施方式中，所述的改性波纹强化分离段为成角度放置的波纹板，以6-12mm的间距平行叠加组成，所述的波纹板在波峰或波谷位置间隔开有油浮孔或沉降孔。所述的改性波纹强化分离段为波纹方向与混合液流动方向一致，设置在粗粒化分离段之后。所述的改性波纹强化分离段为表面改性波纹板材料组成，根据处理物料的要求不同，所述的波纹板的材料为表面经过亲油疏水或亲水疏油等的表面改性处理。

在另一个优选的实施方式中，所述的米纤维深度分离段为纳米纤维编织而成，设置在壳体的后端，于改性波纹强化分离段之后。所述的纳米纤维深度分离段为金属纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维与聚丙烯纤维中的一种或多种纤维组成。

本发明专利具有的优点和积极效果是：壳体上设置液体分布器、集油室，壳体内设置整流均布器，使被分离的流体在分离设备进出口以及设备内部分布均匀，尽量减少短路现象的发生，流速较小达到层流状态，从而保证设备内部空间充分利用，提高分离效率。将浅池原理和聚结技术结合起来，增加了流体的接触通道，并根据流体的不同性质进行聚结材料的表面改性和采用纳米级纤维混编油水分离材料，相比现有的传统油水聚结分离设备，具有非常高的油水分离效率。

具体而言，

(1)本发明的设备，克服了现有烷基化装置中油水分离装置分离效果差，无法有效的将油中的水或者酸分离出来，从而造成烷基化酸耗过高、产品不合格、处理量低的问题。

(2)本发明设备中采用的聚结器，均为烷基化中的油水（酸）介质进行了设备结构上的针对性设计，将浅池原理、粗粒化技术与纳米纤维的亲油疏水或亲水疏油结合起来，具有很高的油水（酸）分离效率。

(3)本发明设备中采用的聚结器的材料，也都是针对烷基化装置中油水（酸）介质的特点选择，并进行了表面改性处理，能更高效、迅速的将油水（酸）分离。

附图说明

图1是本发明专利的一种应用于烷基化装置的高效聚结分离设备示意图；

图2是本发明专利设备的实施例1示意图。

符号说明：

1-混合液进口；2-液体分布器；3-整流均布器；4-粗粒化聚结段；5-改性波纹强化分离段；6-纳米纤维深度分离段；7-油出口；8-界位计；9-水出口

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

在山东省某个20万吨/年烷基化项目中，使用了本发明的高效聚结分离设备，对其中的抽出冷剂-丙烷和水进行分离。

其具体运作过程及效果描述如下：

1.丙烷脱水设备的操作条件

主要成分为：体积流量下，95%丙烷，5%水；处理量为丙烷1063kg/h，水72kg/h，操作温度52℃，操作压力1.75MPa。如附图2所示，由于油相含量远远大于水相，属于油中脱水工艺，所以将壳体顶部的集油室改设置为壳体底部的水包，水包上设置水相出口。

2.实施过程

丙烷和水的混合物进入本发明的高效聚结分离设备，先经过液体分布器，减缓了混合液入口流速，增加了混合液流动距离；再经过整流均布器，进一步使油水流动平稳，消除紊流。

平稳流动的油水混合物以此进入粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段和纳米纤维深度分离段。其中，粗粒化聚结段选用316L不锈钢孔板波纹材料，大大增加了传质接触面积；改性波纹强化分离段采用了表面改性的PP波纹板，改性后的PP材料，增强材料的亲水疏油性能，有很高的油水分离效率；最后，采用纳米纤维深度分离段，采用了玻璃纳米纤维和金属纳米纤维混编而成，使油相出口不会夹带水。这样保证了丙烷进入带后续装置的纯净。

3.结果分析

通过本发明的高效聚结分离设备，组合式聚结分离方法，油中脱水的效率达到99.9%以上。即在操作条件下，丙烷出口水含量不超过50ppm，水出口丙烷含量不超过200ppm。

在本发明题记的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例2

在浙江省一个16万吨/年工业异辛烷项目中，酸沉降罐使用了本发明的高效聚结分离设备，对其中的油相-混合烃类和浓硫酸进行分离，。

其具体运作过程及效果描述如下：

1.酸沉降罐的操作条件

表1酸沉降罐设计物性参数

物料名称	混合烃类、水洗水	单位
			油相流量	77113	kg/h
油相密度	554	kg/m
			酸相流量	256116	kg/h
酸相密度	1840	kg/m
			操作温度最高/正常/最低	（要求保冷）	℃
操作压力最高/正常/最低	0.6	MPa(G)

2.实施过程

此实施例可参照附图2，混合烃和硫酸的混合物进入本发明的高效聚结分离设备，先经过液体分布器，减缓了混合液入口流速，增加了混合液流动距离；再经过整流均布器，进一步使油水流动平稳，消除紊流。

平稳流动的油酸混合物以此进入粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段和纳米纤维深度分离段。其中，粗粒化聚结段选用316L不锈钢和改性PP孔板波纹材料，不仅大大增加了传质接触面积，也增强了抗硫酸腐蚀性能；改性波纹强化分离段采用了表面改性的PTFE波纹板，因为改性的PTFE波纹板有很高的油酸分离效率；最后，采用纳米纤维深度分离段，采用了PTFE纳米纤维和耐酸金属纳米纤维混编而成，使油相出口不会夹带酸。这样保证了混合烃进入带后续装置的纯净。

3.结果分析

通过本发明的高效聚结分离设备，组合式聚结分离方法，油中脱酸的效率达到99.9%以上。即在操作条件下，混合烃出口游离酸（不含溶解酸和乳浊液中的酸）含量不超过20ppm。

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

在本发明题记的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种应用于烷基化装置的高效聚结分离设备，包含壳体、设置于壳体上的混合液入口、油相出口和酸相出口，其特征在于，所述混合液入口至油相出口依次设置有液体分布器、整流均布器、粗粒化聚结段、改性波纹强化分离段；

所述液体分布器为多孔管；

所述的整流均布器为一多孔均布的开孔厚板；

所述的粗粒化聚结段为孔板波纹片叠加而成；

所述的改性波纹强化分离段为叠加的改性波纹板；

所述的改性波纹板在波峰或波谷位置间隔开有油浮孔或沉降孔，波纹方向与混合液流动方向一致；

所述液体分布器开孔与混合液入口方向相向；

所述的叠加的改性波纹板为成角度放置，并以6-12mm的间距平行叠加。

2.根据权利要求1所述的高效聚结分离设备，其特征在于，所述的孔板波纹片的材质为金属、高分子材料或陶瓷材料的一种或组合。

3.根据权利要求1所述的高效聚结分离设备，其特征在于，所述改性波纹板为表面经过亲油疏水或亲水疏油的表面改性处理的波纹板。

4.根据权利要求1所述的高效聚结分离设备，其特征在于，在所述改性波纹强化分离段之后还设有一纳米纤维深度分离段，该纳米纤维深度分离段为编织而成的纳米纤维。

5.根据权利要求4所述的高效聚结分离设备，其特征在于，所述的纳米纤维深度分离段为金属纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维与聚丙烯纤维中的一种或多种纤维组成。

6.根据权利要求1所述的高效聚结分离设备，其特征在于，所述油相出口前设置有一集油室，集油室上设置所述油相出口。