CN103816758B - 乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法和烧焦尾气净化设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法和烧焦尾气净化设备。所述净化方法包括：将乙烯裂解炉管烧焦尾气依次进行冷却和水洗沉降，并将水洗沉降后得到的粗净化尾气进行微旋流分离。所述烧焦尾气净化设备包括换热装置（2）、水洗沉降装置（3）和微旋流分离器（4），所述水洗沉降装置（3）的进料口与所述换热装置（2）的出料口和输水管线连通，所述水洗沉降装置（3）的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器（4）的进料口连通。采用本发明提供的烧焦尾气净化设备并根据本发明提供的所述方法对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行净化处理，能够有效脱除烧焦尾气中微细颗粒物污染物，并且节能和操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法，以及一种烧焦尾气净化设备。
背景技术
石油化工是推动世界经济发展的支柱产业之一，而乙烯作为石化工业的龙头产品具有举足轻重的地位，是世界石化工业最重要的基础原料之一。乙烯工业的发展水平总体上代表了一个国家石化工业的实力。而乙烯裂解装置又是乙烯工业的龙头装置，各种基本原料如乙烯、丙烯、丁二烯等均由乙烯装置提供。其中乙烯裂解炉又是乙烯装置的核心，裂解炉的优化运行对乙烯装置的安全、平稳、长周期和经济运行起着决定性的作用，故而在工业生产过程中极为重要。
然而在乙烯裂解炉正常运行一段时间后，通常需要对其实施停炉烧焦操作，以除去辐射段炉管及急冷锅炉中的焦垢，改善裂解炉的性能，降低装置的能耗及物耗，延长运行周期。在清焦过程中会产生大量的烧焦尾气，除了蒸汽，还含有小粒径焦粉、CO、CO2等污染物。作为大气微粒物污染物的来源之一，烧焦尾气必须经过科学处理，以满足日益严格的节能环保要求。
在烧焦尾气污染控制方面，小粒径焦粉即微细颗粒污染物的防治减排成为了当下的重中之重。众所周知，近年来随着各城市空气质量的下降，被称为“灰霾元凶”的空气污染物PM2.5(ParticulateMatter，简称PM)等微粒物的污染指数受到公众的广泛关注。
目前国内各乙烯装置对裂解炉管烧焦尾气中微粒污染物的处理措施主要为湿法除焦减排处理措施。其中，湿法除焦是指在清焦操作过程中，未燃烧干净的焦粉在高温、高速清焦物流的携带下进入清焦罐，与外界注入的新鲜水充分混合水洗，使较大粒径的焦粉在自身重力作用下脱离气体沉降收集；常温水冷凝了部分的高温蒸汽，使稍小粒径焦粉进一步凝结沉降，未得以分离的更小粒径焦粉随着气流排出清焦罐。湿法除焦的优点是结构简单、造价低、除尘效率高，且可净化有害气体，但不足之处是湿法除焦无法脱除微细焦粉颗粒，使微细颗粒污染物的排放超标；并且净化乙烯裂解炉管烧焦尾气的过程需要从外界大量注入新鲜水以脱除稍小粒径焦粉颗粒，水洗后的含固洗涤水无法循环利用，直接排放到环境中，造成了二次污染；另外，湿法除焦设备还需要设置额外的增加设备，能耗较高。
因此，在乙烯裂解炉管烧焦操作方面急需一种能够有效地降低乙烯裂解炉管烧焦尾气中微细颗粒污染物含量的净化技术，该项技术不仅可以有效降低乙烯裂解炉管烧焦尾气中微细颗粒物污染物的含量，并且还环保，节能，操作简单。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术不能有效地降低乙烯裂解炉管烧焦尾气中微细颗粒污染物含量的缺陷，提供一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法和一种烧焦尾气的净化设备，该方法和设备不仅能够有效脱除烧焦尾气中微细颗粒物污染物，并且还节能和操作简单。
本发明提供了一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法，该方法包括：将乙烯裂解炉管烧焦尾气依次进行冷却和水洗沉降，并将水洗沉降后得到的粗净化尾气进行微旋流分离。
本发明还提供了一种烧焦尾气净化设备，该设备包括换热装置、水洗沉降装置和微旋流分离器，所述水洗沉降装置的进料口与所述换热装置的出料口和输水管线连通，所述水洗沉降装置的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器的进料口连通。
在本发明提供的所述乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法中，所述冷却过程可以对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行降温，所述水洗沉降过程不仅可以重力沉降烧焦尾气中较大粒径的固体微粒，还可以水洗脱除烧焦尾气中稍小粒径的固体微粒，而且随后的微旋流分离过程可以进一步脱除粗净化尾气中的更小粒径的固体微粒，因此，根据本发明所述的方法能够有效脱除烧焦尾气中微细颗粒物污染物，使得经过净化处理后得到的净化尾气中的微细颗粒物污染物的含量显著降低。
在一种优选实施方式中，将水洗沉降过程得到的第一含固洗涤水和/或微旋流分离过程得到的第二含固洗涤水进行沉降分离，并将分离出的水用作至少部分水洗沉降用水，从而减少了对环境的污染，达到了环保的目的。
根据本发明的烧焦尾气净化设备的一种优选实施方式中，采用超低压微旋流分离器作为该净化设备中的微旋流分离器，此时，在采用该设备对烧焦尾气进行净化处理的过程中，烧焦尾气经过整个净化设备后的压力降很小，因此不需要额外设置增压装置，降低了能耗，从而实现了节能的目的。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的烧焦尾气净化设备的一种优选实施方式的结构示意图；
图2是对比例1中使用的烧焦尾气净化设备的结构示意图。
附图标记说明
1-乙烯裂解炉2-换热装置3-水洗沉降装置4-微旋流分离器5-重力沉降罐6-循环水泵
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明的一方面提供了一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法，该方法包括：将乙烯裂解炉管烧焦尾气依次进行冷却和水洗沉降，并将水洗沉降后得到的粗净化尾气进行微旋流分离。
在本发明中，所述净化方法还可以包括：将水洗沉降过程得到的第一含固洗涤水和/或微旋流分离过程得到的第二含固洗涤水进行沉降分离，并将分离出的水循环用作至少部分水洗沉降用水。在这里，“将分离出的水循环用作至少部分水洗沉降用水”是指水洗沉降用水的部分或全部来源于沉降分离过程中分离出的水。
根据本发明所述的方法，所述冷却可以按照各种常规的方式实施，例如，可以通过传输线换热器对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行冷却。所述冷却是为了对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行降温。为了便于后续的水洗过程，所述冷却过程优选使得冷却后的烧焦尾气的温度低于200℃。
根据本发明所述的方法，所述水洗沉降可以按照各种常规的方式实施，例如，可以通过清焦罐对冷却后的乙烯裂解炉管烧焦尾气进行水洗沉降。所述水洗沉降不仅可以重力沉降烧焦尾气中较大粒径的固体微粒，还可以水洗脱除烧焦尾气中的稍小粒径的固体微粒，得到粗净化尾气。为了加强后续微旋流分离的效果，所述水洗沉降过程优选使得所述粗净化尾气中固体微粒的平均粒径不大于100微米。在本发明中，固体微粒的平均粒径根据图像法粒度测试仪测定。
根据本发明所述的方法，所述微旋流分离可以按照各种常规的方式实施，例如，可以通过微旋流分离器对水洗沉降得到的粗净化尾气进行微旋流分离。所述微旋流分离是为了脱除粗净化尾气中的更小粒径的固体微粒和洗涤水微粒，优选使得经过所述微旋流分离过程的净化尾气中固体微粒的平均直径不大于50微米，使得净化尾气的压力降不大于30mmH2O。
在一种优选实施方式中，如图1所示，该乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法依次包括：（1）将乙烯裂解炉管烧焦尾气进行冷却，使得冷却后的烧焦尾气的温度可以低于200℃；（2）将经冷却的乙烯裂解炉管烧焦尾气进行水洗沉降，从而脱除烧焦尾气中的较大粒径和稍小粒径的固体微粒，得到粗净化尾气和第一含固洗涤水，水洗沉降用水部分来源于沉降分离过程中分离出的水，另一部分来源于外界新鲜水；（3）将所述粗净化尾气进行微旋流分离，从而脱除粗净化尾气中的更小粒径的固体微粒和洗涤水微粒，使得经过净化处理后得到的所述净化尾气中的固体微粒的平均粒径可以不大于50微米，另外，微旋流分离过程还得到了第二含固洗涤水；（4）将水洗沉降过程得到的第一含固洗涤水和/或微旋流分离过程得到的第二含固洗涤水进行沉降分离，并将分离出的水循环用作部分步骤（2）中的水洗沉降用水。
本发明的另一方面提供了一种烧焦尾气净化设备，如图1所示，该设备包括换热装置2、水洗沉降装置3和微旋流分离器4，所述水洗沉降装置3的进料口与所述换热装置2的出料口和输水管线连通，所述水洗沉降装置3的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器4的进料口连通。
根据本发明所述的设备，如图1所示，其中，所述净化设备还可以包括重力沉降罐5，所述重力沉降罐5的第一进料口可以与所述水洗沉降装置3底部的出料口连通，所述重力沉降罐5的第二进料口可以与所述微旋流分离器4底部的出料口连通。所述重力沉降罐5的出水口可以通过设置有循环泵6的输水管与所述水洗沉降装置3的进料口连通。在这种情况下，在采用本发明所述的净化设备对烧焦尾气进行净化处理的过程中，来自水洗沉降装置3的第一含固洗涤水和来自微旋流分离器4的第二含固洗涤水可以在重力沉降罐5中进行沉降分离，并且分离出的水可以循环至所述水洗沉降装置3用作至少部分水洗沉降用水。
根据本发明所述的设备，所述水洗沉降装置3的进料口与所述换热装置2的出料口和输水管线连通，其中，所述换热装置2可以是任何常规的换热装置，例如可以为传输线换热器，当所述换热装置2选用传输线换热器时，在采用本发明所述的净化设备进行净化处理的过程中，该传输线换热器能够更有效地起到降温冷却的作用，优选使得经冷却的烧焦尾气的温度低于200℃。
所述水洗沉降装置3可以是任何常规水洗沉降装置，例如可以为清焦罐。当所述水洗沉降装置3选用清焦罐时，在采用本发明所述的净化设备进行净化处理的过程中，该清焦罐能够更多地重力沉降烧焦尾气中的较大粒径的固体微粒，并能够更多地水洗脱除烧焦尾气中的稍小粒径的固体微粒，得到粗净化尾气，优选使得所述粗净化尾气中固体微粒的平均粒径不大于100微米。
根据本发明所述的设备，所述水洗沉降装置3的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器4的进料口连通，所述微旋流分离器4可以是常规的微旋流分离器，例如可以为超低压力降微旋流分离器、低压力降微旋流分离器和高压力降微旋流分离器中的一种，优选为超低压力降微旋流分离器。当所述微旋流分离器4选用超低压力降微旋流分离器时，在采用本发明所述的净化设备进行净化处理的过程中，该超低压力降微旋流分离器不仅能够从进入该超低压力降微旋流分离器中的粗净化尾气中脱除更多的更小粒径的固体微粒和洗涤水微粒，而且还能够减少烧焦尾气经过所述超低压力降微旋流分离器后的压力损耗。例如，可以使所述超低压力降微旋流分离器出气口排出的净化尾气中微粒固体颗粒的平均粒径不大于50微米，可以使经过烧焦尾气所述超低压力降微旋流分离器后的压力降不大于30mmH2O。
在一种优选实施方式中，所述烧焦尾气净化设备还可以包括串联在所述微旋流分离器4后面的至少一个更高精度的微旋流分离器。
在一种优选实施方式中，如图1所示，该烧焦尾气净化设备包括换热装置2、水洗沉降装置3、微旋流分离器4和重力沉降罐5，所述水洗沉降装置3的进料口与所述换热装置2的出料口和输水管线连通，所述水洗沉降装置3的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器4的进料口连通；所述重力沉降罐5具有第一进料口、第二进料口、出水口和固体排出口，所述第一进料口与所述水洗沉降装置3底部的出料口连通，所述第二进料口与所述微旋流分离器4底部的出料口连通，所述重力沉降罐的出水口通过设置有循环泵6的输水管线与所述水洗沉降装置3的进料口连通。另外，在所述输水管线上可以设置有新鲜水供给管线以向所述水洗沉降装置3供给新鲜水。在采用本发明所述的烧焦尾气净化设备对烧焦尾气进行净化处理的过程中，烧焦尾气的供给源为乙烯裂解炉1，且乙烯裂解炉1的出气口与所述换热装置2的进料口连通，以向所述换热装置2供给烧焦尾气。
下面结合上述烧焦尾气净化设备的作用原理来介绍采用上述烧焦尾气净化设备处理乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法。
具体的实施过程依次包括以下步骤：先在所述微旋流分离器4中贮存一定容量的新鲜水，其液位高于旋流芯管料腿底部出口，然后将蒸汽和空气混合气体通入乙烯裂解炉1中，所述乙烯裂解炉1的出气口与所述换热装置2的进料口通过管线连通，通过加热所述乙烯裂解炉1以向所述换热装置2供给烧焦尾气。所述烧焦尾气通过所述换热装置2的进料口进入所述换热装置2进行冷却，以达到冷却降温的目的，从而可以使得冷却后的烧焦尾气的温度低于200℃。通过设置有循环泵6的输水管线将重力沉降罐5沉降分离得到的水运至所述水洗沉降装置3的进料口，通过新鲜水供给管线将外界新鲜水运至所述水洗沉降装置3的进料口，所述沉降分离的水与所述新鲜水共同作为水洗沉降用水，将经冷却后的烧焦尾气与所述水洗沉降用水一起通入所述水洗沉降装置3中，以脱除进入所述水洗沉降装置的烧焦尾气中的较大粒径和稍小粒径的固体微粒，并在所述水洗沉降装置3的顶部出气口得到粗净化尾气，使得所述粗净化尾气中固体微粒的平均粒径不大于100微米。另外，在所述水洗沉降装置3底部的出料口得到了第一含固洗涤水。最后将所述粗净化尾气通过所述超低压力降微旋流分离器的进料口通入所述超低压力降微旋流分离器中进行微旋流分离，以脱除进入所述超低压力降微旋流分离器的粗净化尾气中的更小粒径的固体微粒和洗涤水微粒。使得所述超低压力降微旋流分离器出气口排出的净化尾气中微粒固体颗粒的平均粒径不大于50微米，并使得经过所述超低压力降微旋流分离器的压力降不大于30mmH2O。另外，在所述微旋流分离器底部的出料口得到了第二含固洗涤水。为了收集所述第一含固洗涤水和第二含固洗涤水，将所述重力沉降罐5的第一进料口与所述水洗沉降装置3底部的出料口通过管线连通，所述重力沉降罐5第二进料口与所述微旋流分离器4底部的出料口通过管线连通，将水洗沉降过程得到的第一含固洗涤水和/或微旋流分离过程得到的第二含固洗涤水进行沉降分离，得到沉降分离的水，固体颗粒从重力沉降罐5的固体排出口排出，并对固体颗粒进行尺寸测定和分析。
本发明中未作特殊说明，所述的底部是指物体的下部和或侧下部。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例和对比例中固体颗粒的粒径分布根据图像法粒度测试仪测定，压力降根据U型管压差计测定。
以下实施例和对比例中所述微旋流分离器为商购的超低压力降微旋流分离器。
实施例1
采用图1所示的本发明提供的一种优选实施方式的烧焦尾气净化设备对物性参数如表1所示的乙烯裂解炉管烧焦尾气进行净化处理，采集所述烧焦尾气净化设备中重力沉降罐5底部的固体颗粒，进行颗粒尺寸测定和分析，结果如表2所示；并测定乙烯裂解炉管烧焦尾气经过该烧焦尾气净化设备后的压力降为25mmH2O。
对比例1
根据实施例1的方法对物性参数如表1所示的乙烯裂解炉管烧焦尾气进行净化处理，如图2所示，所不同的是，该对比例的所述烧焦尾气净化设备中没有设置微旋流分离器4，结果，从该烧焦尾气净化设备中重力沉降罐5底部收集的固体颗粒的粒径分布如表3所示，测定的乙烯裂解炉管烧焦尾气经过该对比例的烧焦尾气净化设备后的压力降为200mmH2O。
表1
| 操作介质 | 水、蒸汽、焦粉、铁锈 |
| 操作温度，℃设计/正常 | 425/400 |
| 正常操作压力，MPa(G) | 0.02 |
| 操作条件下液相密度，kg/m3 | 959 |
| 操作条件下气体流量，m3/h | 54000 |
表2
表3
由表2和表3的数据可以看出，与对比例1相比，采用本发明的烧焦尾气净化设备并根据本发明提供的所述乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行净化处理，可以使重力沉降罐中平均粒径小于100微米的微粒的总重量和重量百分比都较大。而且，实施例1乙烯裂解炉管烧焦尾气经过本发明的烧焦尾气净化设备处理后的压力降小于对比例1。因此，采用本发明的烧焦尾气净化设备并根据本发明提供的所述乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法对乙烯裂解炉管烧焦尾气进行净化处理，不仅可以有效脱除烧焦尾气中微细颗粒物污染物，并且还节能和操作简单。
在阅读了本发明后，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。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种乙烯裂解炉管烧焦尾气的净化方法，其特征在于，该方法包括：将乙烯裂解炉管烧焦尾气依次进行冷却和水洗沉降，并将水洗沉降后得到的粗净化尾气进行微旋流分离，将水洗沉降过程得到的第一含固洗涤水和微旋流分离过程得到的第二含固洗涤水进行沉降分离，并将分离出的水循环用作至少部分水洗沉降用水，所述冷却过程使得冷却后的烧焦尾气的温度低于200℃，其中，所述微旋流分离过程使得净化尾气中固体微粒的平均直径不大于50微米，使得净化尾气的压力降不大于30mmH2O。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水洗沉降过程使得所述粗净化尾气中固体微粒的平均粒径不大于100微米。
3.一种烧焦尾气净化设备，其特征在于，该设备包括换热装置(2)、水洗沉降装置(3)和微旋流分离器(4)，所述水洗沉降装置(3)的进料口与所述换热装置(2)的出料口和输水管线连通，所述水洗沉降装置(3)的顶部设置有出气口，该出气口与所述微旋流分离器(4)的进料口连通，其中，所述微旋流分离器(4)为超低压力降微旋流分离器，所述设备还包括重力沉降罐(5)，所述沉降罐(5)具有第一进料口、第二进料口、出水口和固体排出口，所述第一进料口与所述水洗沉降装置(3)底部的出料口连通，所述第二进料口与所述微旋流分离器(4)底部的出料口连通，所述出水口通过循环泵与所述水洗沉降装置(3)的进料口连通。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述换热装置(2)为传输线换热器。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述水洗沉降装置(3)为清焦罐。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Huang Chaohui Inventor after: Shen Qisong Inventor after: Zhou Jijun Inventor after: Ma Liang Inventor after: Chen Ping Inventor after: Wu Wenfeng Inventor after: Chang Mingkun Inventor before: Huang Chaohui Inventor before: Wang Hualin Inventor before: Shen Qisong Inventor before: Zhou Jijun Inventor before: Ma Liang Inventor before: Chen Ping Inventor before: Wu Wenfeng Inventor before: Chang Mingkun |