CN110393950B - 一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置及方法，属于化工生产的脱苯技术领域，用于提高脱苯塔顶油水分离效果。其技术方案是：本发明采用多个液面计可以显示罐体各个部位的油水分离界面高度，通过调节不同的分离水出口和不同的回油口控制阀门，使罐体内的油水混合物的分离界面受控于分离油出口与油水混合物入口之间，提高了油水分离效果，保证了分离油不带水、分离水不带油，使苯油得到全部回收入脱苯塔，分离水连续排出脱苯塔外，稳定了脱苯蒸馏操作，轻苯收率及其质量得到大幅度提升，具有显著的经济效益；本发明使油水分离调控操作规范化、标准化，提高操作效率，有效缩短调控油水分离达到最佳效果的时间，保障脱苯蒸馏安全稳定生产。

Description

一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于提高脱苯塔顶油水分离效果的油水分离装置及方法，属于化工生产的脱苯设备及方法技术领域。
背景技术
在化工企业脱苯蒸馏生产过程中，焦炉煤气经洗油洗苯产生富油，富油在脱苯塔内蒸馏生产轻苯（或粗苯），这时脱苯塔的塔顶塔盘会产生有大量蒸汽冷凝水与苯油混合物，需要引入油水分离装置进行分离，将冷凝水及时排出塔外，保证脱苯工序安全稳定生产。传统的油水分离器采用单分离水引出口和单回油出口，油水分离器本体没有安装液面计，使得油水分离界面得不到很好的观察调控，导致油水分离效果变差，产生分离水带油和分离油带水的状态，这种情况势必造成脱苯塔顶部温度、顶部压力的大幅度波动，扰乱脱苯塔内正常生产，严重影响脱苯效果，制约轻苯（或粗苯）质量及其收率的提高。同时塔内冷凝水得不到及时排出塔外，会发生油水撞击塔体的生产事故，不利于焦化企业化产品的提质增效及安全稳定生产。迄今为止，这种使用传统油水分离装置的调控方法一直没有得到改进，已经不适应企业生产发展的需要，有必要采用新工艺调控方法提高冷凝水与苯油混合物的分离效果，使脱苯塔内产生的蒸汽冷凝水与苯油混合物得到完全分离，使分离油不带水全部回收入塔，分离水不带油连续排出塔外，保证脱苯塔安全稳定高效生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置及方法，这种装置和方法能够使塔内油水得到很好分离，达到引出塔外的分离水不带苯油、回流入塔的分离油不带水、分离油能够全部回收入塔的效果，保证脱苯蒸馏生产安全稳定操作，提高苯产品收率，使苯质量达标；同时这种方法具有操作步骤规范化、标准化等特点，能够指导岗位人员进行科学操作，缩短调控时间，提高调控效率，得到最佳操作效果，解决盲目操作造成的影响脱苯安全正常生产的问题。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，它包括罐体、压力平衡口、回油口、分离水出口、分离水出口总管、油水混合物入口、放空口、液面计，罐体为直立的钢板圆筒体，罐体顶盖中心焊接压力平衡口，压力平衡口通过管道与脱苯塔内压力平衡口相连接，罐体的上部分别有多个回油口沿着罐体的长度方向顺序排列，多个回油口分别通过回油管道与与脱苯塔进油口相连接，罐体的上部还有多个分离水出口沿着罐体的长度方向顺序排列，多个分离水出口的外端分别通过分离水管道与地下水槽相连接，多个分离水出口的内端分别穿过罐体壁与分离水出口总管的上部相连接，分离水出口总管垂直放置在罐体内，分离水出口总管的上端封闭，下端开口与罐体底面相对，油水混合物入口安装在罐体的中部，油水混合物入口位于分离水出口的下方，油水混合物入口通过油水输入管道与脱苯塔油水出口连接，放空口安装在罐体的底部，放空口通过放空管道与地下水槽相连接，多个液面计自上而下顺序安装在罐体的侧壁上，上方液面计的下口位于下方液面计的上口的下方，最上方液面计的上口与罐体的顶盖下方相对，最下方液面计的下口与罐体的底面上方相对。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，所述压力平衡口、回油口、分离水出口、油水混合物入口、放空口的外端分别焊接有连接法兰，通过连接法兰与各种管道相连接，在多个回油管道上分别安装回油阀门，在多个分离水管道上分别安装放水阀门，在油水输入管道上安装入口阀门，在放空管道上安装放空阀门。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，所述多个分离水出口为上分离水出口、中分离水出口、下分离水出口，上分离水出口、中分离水出口、下分离水出口的内端与分离水出口总管的上部焊接连接，分离水出口总管底端呈45°斜角，分离水出口总管通过钢板支架与罐体内壁固定焊接连接。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，所述多个液面计自上而下分别为上液面计、中液面计、下液面计，上液面计、中液面计、下液面计的两端分别有上液面计上口、上液面计下口、中液面计上口、中液面计下口，下液面计上口、下液面计下口，上液面计上口、上液面计下口、中液面计上口、中液面计下口，下液面计上口、下液面计下口分别通过法兰与罐体外壁相连接，上液面计下口低于中液面计上口，中液面计下口低于下液面计上口。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，所述多个回油口自上而下分别为上回油口、中回油口、下回油口，三个回油口位于上液面计上口和上液面计下口之间，上回油口低于上液面计上口，下回油口高于上液面计下口。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，所述上分离水出口、中分离水出口、下分离水出口分别低于上回油口、中回油口、下回油口。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，它还有人孔，人孔安装在罐体的下部罐体壁上。
一种使用上述脱苯塔顶油水分离装置的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，它采用以下步骤进行：
a.打开罐体顶部压力平衡口的控制阀门，连通罐体与脱苯塔的苯汽相，保证罐体与脱苯塔形成等压密闭空间；
b.打开罐体的油水混合物入口调控阀门，使脱苯塔内蒸汽冷凝水与苯油混合物流入罐体内；
c. 观察上液面计、中液面计、下液面计内的油水混合物液面上升高度，待混合物液面全部充满上液面计后，再缓慢打开上分离水出口控制阀门，使分离水排至地下水槽；
d. 待油水分离界面降至中液面计的三分之一位置后，再缓慢打开上回油口的控制阀门，使分离油回流入脱苯塔，同时打开中分离水出口的控制阀门；
e. 待油水分离界面降至中液面计的二分之一位置后，再缓慢打开中回油口的控制阀门，加大分离油回流入脱苯塔流量，同时打开下分离水出口的控制阀门，加大分离水排出量；
f. 待油水分离界面降至中液面计的三分之二位置后，缓慢打开下回油口的控制阀门，增加分离油回流入脱苯塔流量；
g. 微调下回油口的控制阀门，使油水分离界面始终稳定于中液面计的三分之二位置，达到最佳油水分离效果。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，在油水分离装置停用过程调控采用以下步骤进行：
h. 关闭下分离水出口的控制阀门，减少分离水排出量，使油水分离界面缓慢上升；
i. 待油水分离界面上升至中液面计的二分之一位置，关闭下回油口的控制阀门，同时关闭中分离水出口的控制阀门，减少分离水排出量；
j. 待油水分离界面上升至中液面计的三分之一位置，关闭中回油口的控制阀门，同时调小上分离水出口的控制阀门开度，减少分离水排出量；
k. 待油水分离界面上升至上液面计的 二分之一位置，微调关小上分离水出口的控制阀门开度，减少分离水排出量；
l. 待油水分离界面缓慢上升至上液面计的三分之一位置，使分离油全部回流入脱苯塔，再缓慢关闭罐体的油水混合物入口的调控阀门，关闭上回油口的控制阀门；
m. 打开罐体的放空口的调控阀门，将罐体内的分离水全部排至地下水槽；
n. 关闭罐体顶部压力平衡口的控制阀门。
本发明的有益效果是：
本发明将脱苯塔顶产生的蒸汽冷凝水与苯油混合物通过油水混合物入口引入到罐体内，多个液面计可以显示罐体各个部位的油水分离界面高度，通过调节上分离水出口、中分离水出口、下分离水出口的控制阀门及上回油口、中回油口、下回油口的控制阀门的开度，能使罐体内的分离水从对应的有单一分离水的分离水出口排出，同时使回油从对应有单一回油的回油口流出，并随着罐体内油水混合物界面的变化，选择不同的分离水出口和回油口进行排水和排油，使分离水出口连续排出的分离水不带油，回油口回流入塔的分离油不带水，提高了油水分离效果。
本发明使罐体内的油水混合物的分离界面受控于分离油出口与油水混合物入口之间，提高了油水分离效果，保证了分离油不带水、分离水不带油，使苯油得到全部回收入脱苯塔，分离水连续排出脱苯塔外，稳定了脱苯蒸馏操作，轻苯收率及其质量得到大幅度提升，具有显著的经济效益及安全效益。本发明的方法使油水分离调控操作规范化、标准化，提高操作效率，有效缩短调控油水分离达到最佳效果的时间，保障脱苯蒸馏安全稳定生产。
附图说明
图1是本发明的油水分离装置结构示意图。
图中标记如下：压力平衡口1、上回油口2、中回油口3、下回油口4、上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7、分离水出口总管8、油水混合物入口9、放空口10、上液面计上口11、上液面计下口12、上液面计13、中液面计上口14、中液面计下口15、中液面计16、下液面计上口17、下液面计下口18、下液面计19、人孔20、罐体21。
具体实施方式
本发明的油水分离装置由罐体21、压力平衡口1、油水混合物入口9、上回油口2、中回油口3、下回油口4、上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7、分离水出口总管8、放空口10、上液面计13、中液面计16、下液面计19、人孔20组成。
图中显示，罐体21为直立的钢板圆筒体，罐体21选用8-12mm厚的钢板、5-12mm厚的不同直径的钢管及相应直径的法兰盘制作。带法兰的压力平衡口1的直管段与罐体21顶盖中心开孔垂直固定焊接，压力平衡口1通过管道与脱苯塔内压力平衡口相连接，能使罐体21与脱苯塔内压力达到平衡，便于塔内油水混合物自压进入罐体21内。
图中显示，罐体21的上部分别有上回油口2、中回油口3、下回油口4沿着罐体21的长度方向顺序排列，上回油口2、中回油口3、下回油口4之间的间距相等，其中上回油口2与罐体21顶盖的距离也相等，本方法的一个实施例的距离均为700mm。
图中显示，上回油口2、中回油口3、下回油口4的下端与罐体21上的开孔焊接固定，三个回油口的上端焊接有法兰，三个回油口法兰与回油管道相连接，回油管道与脱苯塔进油口相连接，回油管道将罐体21排出的回油输送到脱苯塔回收利用。在上回油口2、中回油口3、下回油口4连接的回油管道上分别安装回油阀门，用于选择和控制回油排出。
图中显示，罐体21的上部还有上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7沿着罐体的长度方向顺序排列。上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7的管体与罐体21的罐体壁焊接连接。上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7的外端分别焊接法兰，上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7的法兰分别通过分离水管道与地下水槽相连接，在多个分离水管道上分别安装放水阀门，用于选择不同的分离水出口进行排水，实现分离水顺利引出塔外，将分离水排出。
图中显示，上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7的内端分别与分离水出口总管8的上部相连接，其中上分离水出口5与分离水出口总管8成半径R300半圆弧连接，中分离水出口6、下分离水出口7的直管段与分离水出口总管8垂直固定焊接，分离水出口总管8垂直放置在罐体21内。
图中显示，分离水出口总管8的底端制作成45°斜口，并与罐体21底部相隔100mm高度，其中45°斜口能使管口端的截面积最大，有利于加大分离水排出量，保证脱苯塔内冷凝水的顺利导出，稳定塔内正常操作。
图中显示，罐体21的中部焊接油水混合物入口9，油水混合物入口9位于分离水出口的下方，油水混合物入口9的外端焊接法兰，油水输入管道通过法兰与脱苯塔油水出口连接，在油水输入管道上安装入口阀门，用于控制油水的输入，脱苯塔顶产生的蒸汽冷凝水与苯油混合物通过油水混合物入口9引入到罐体21内，在罐体21内进行静止分离。
图中显示，罐体21的底部焊接有放空口10，放空口10与罐体21底部相隔100mm高度，放空口10的外端焊接法兰，法兰通过放空管道与地下水槽相连接，在放空管道上安装放空阀门。
图中显示，三个液面计自上而下顺序安装在罐体21的侧壁上，三个液面计的上口和下口交错放置，上方液面计的下口位于下方液面计的上口的下方，最上方液面计的上口与罐体21的顶盖下方相对，最下方液面计的下口与罐体21的底面上方相对。
图中显示，三个液面计自上而下分别为上液面计13、中液面计16、下液面计19。上液面计13、中液面计16、下液面计19的两端分别有上液面计上口11、上液面计下口12、中液面计上口14、中液面计下口15，下液面计上口17、下液面计下口18，上液面计上口11、上液面计下口12、中液面计上口14、中液面计下口15、下液面计上口17、下液面计下口18分别通过法兰与罐体21外壁相连接，上液面计下口12低于中液面计上口14，中液面计下口15低于下液面计上口17。采用这样的设置，可以将罐体21内的液面全部显示出来，以便操作者可以清楚、方便地选择不同的回油口和分离水出口进行排油和排水。
图中显示，上回油口2、中回油口3、下回油口4位于上液面计上口11和上液面计下口12之间，上回油口2低于上液面计上口11，下回油口4高于上液面计下口12。在选择回油口进行排油时，可以通过上液面计13进行观察。
图中显示，上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7分别低于上回油口2、中回油口3、下回油口4。
图中显示，人孔20安装在罐体21的下部罐体壁上，用于进行维修作业。
本发明的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，它采用以下步骤进行：
a.打开罐体顶部压力平衡口的控制阀门，连通罐体与脱苯塔的苯汽相，保证罐体与脱苯塔形成等压密闭空间；
b.打开罐体的油水混合物入口调控阀门，使脱苯塔内蒸汽冷凝水与苯油混合物流入罐体内；
c. 观察上液面计、中液面计、下液面计内的油水混合物液面上升高度，待混合物液面全部充满上液面计后，再缓慢打开上分离水出口控制阀门，使分离水排至地下水槽；
d. 待油水分离界面降至中液面计的三分之一位置后，再缓慢打开上回油口的控制阀门，使分离油回流入脱苯塔，同时打开中分离水出口的控制阀门；
e. 待油水分离界面降至中液面计的二分之一位置后，再缓慢打开中回油口的控制阀门，加大分离油回流入脱苯塔流量，同时打开下分离水出口的控制阀门，加大分离水排出量；
f. 待油水分离界面降至中液面计的三分之二位置后，缓慢打开下回油口的控制阀门，增加分离油回流入脱苯塔流量；
g. 微调下回油口的控制阀门，使油水分离界面始终稳定于中液面计的三分之二位置，达到最佳油水分离效果。
上述分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，在油水分离装置停用过程调控采用以下步骤进行：
h. 关闭下分离水出口的控制阀门，减少分离水排出量，使油水分离界面缓慢上升；
i. 待油水分离界面上升至中液面计的二分之一位置，关闭下回油口的控制阀门，同时关闭中分离水出口的控制阀门，减少分离水排出量；
j. 待油水分离界面上升至中液面计的三分之一位置，关闭中回油口的控制阀门，同时调小上分离水出口的控制阀门开度，减少分离水排出量；
k. 待油水分离界面上升至上液面计的 二分之一位置，微调关小上分离水出口的控制阀门开度，减少分离水排出量；
l. 待油水分离界面缓慢上升至上液面计的三分之一位置，使分离油全部回流入脱苯塔，再缓慢关闭罐体的油水混合物入口的调控阀门，关闭上回油口的控制阀门；
m. 打开罐体的放空口的调控阀门，将罐体内的分离水全部排至地下水槽；
n. 关闭罐体顶部压力平衡口的控制阀门。
在化工企业脱苯生产苯油中，通过本方法能有效解决脱苯蒸馏过程中产生的大量油水混合物分离效果差的问题，能使油水分离达到最佳效果，对稳定脱苯生产效果显著。
本发明的油水分离装置的一个实施例如下：
罐体21的高度为5400mm，直径为2000mm,选用10mm厚的钢板、6mm厚的不同直径的钢管及相应直径的法兰盘制作；
压力平衡口1的直径为100mm；
上回油口2、中回油口3、下回油口4的直径为80mm，它们之间的间距为700mm，上回油口2与罐体21的顶盖相距700mm；
上分离水出口5、中分离水出口6、下分离水出口7的直径为80mm，相隔650mm间距，上分离水出口5与分离水出口总管8成半径R300半圆弧连接；
分离水出口总管8的底端制作成45°斜口，与罐体21底部相隔100mm；
油水混合物入口9的直径为125mm，与罐体21底部相隔1500mm，位于下分离水出口7的下部1500mm、下回油口4的下部1600mm；
放空口10的直径为50mm，与罐体21底部相隔100mm；
上液面计13、中液面计16、下液面计19的长度分别为1500mm，上液面计上口11、上液面计下口12、中液面计上口14、中液面计下口15、下液面计上口17、下液面计下口18的直径分别为20mm；
人孔20的直径为500mm，与罐体21底部相隔1000mm。

Claims (6)

1.一种分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，其特征在于：它包括罐体（21）、压力平衡口（1）、回油口、分离水出口、分离水出口总管（8）、油水混合物入口（9）、放空口（10）、液面计，罐体（21）为直立的钢板圆筒体，罐体顶盖中心焊接压力平衡口（1），压力平衡口（1）通过管道与脱苯塔内压力平衡口相连接，罐体（21）的上部分别有多个回油口沿着罐体（21）的长度方向顺序排列，多个回油口分别通过回油管道与脱苯塔进油口相连接，罐体（21）的上部还有多个分离水出口沿着罐体（21）的长度方向顺序排列，多个分离水出口的外端分别通过分离水管道与地下水槽相连接，多个分离水出口的内端分别穿过罐体壁与分离水出口总管（8）的上部相连接，分离水出口总管（8）垂直放置在罐体（21）内，分离水出口总管（8）的上端封闭，下端开口与罐体（21）底面相对，油水混合物入口（9）安装在罐体（21）的中部，油水混合物入口（9）位于分离水出口的下方，油水混合物入口（9）通过油水输入管道与脱苯塔油水出口连接，放空口（10）安装在罐体（21）的底部，放空口（10）通过放空管道与地下水槽相连接，多个液面计自上而下顺序安装在罐体（21）的侧壁上，上方液面计的下口位于下方液面计的上口的下方，最上方液面计的上口与罐体（21）的顶盖下方相对，最下方液面计的下口与罐体（21）的底面上方相对；
所述压力平衡口（1）、回油口、分离水出口、油水混合物入口（9）、放空口（10）的外端分别焊接有连接法兰，通过连接法兰与管道相连接，在多个回油管道上分别安装回油阀门，在多个分离水管道上分别安装放水阀门，在油水输入管道上安装入口阀门，在放空管道上安装放空阀门；
所述多个回油口自上而下分别为上回油口（2）、中回油口（3）、下回油口（4），三个回油口位于上液面计上口（11）和上液面计下口（12）之间，上回油口（2）低于上液面计上口（11），下回油口（4）高于上液面计下口（12）；
所述多个分离水出口为上分离水出口（5）、中分离水出口（6）、下分离水出口（7），所述上分离水出口（5）、中分离水出口（6）、下分离水出口（7）分别低于上回油口（2）、中回油口（3）、下回油口（4）。
2.根据权利要求1所述的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，其特征在于：上分离水出口（5）、中分离水出口（6）、下分离水出口（7）的内端与分离水出口总管（8）的上部焊接连接，分离水出口总管（8）底端呈45°斜角，分离水出口总管（8）通过钢板支架与罐体（21）内壁固定焊接连接。
3.根据权利要求2所述的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，其特征在于：所述多个液面计自上而下分别为上液面计（13）、中液面计（16）、下液面计（19），上液面计（13）、中液面计（16）、下液面计（19）的两端分别有上液面计上口（11）、上液面计下口（12）、中液面计上口（14）、中液面计下口（15），下液面计上口（17）、下液面计下口（18），上液面计上口（11）、上液面计下口（12）、中液面计上口（14）、中液面计下口（15），下液面计上口（17）、下液面计下口（18）分别通过法兰与罐体（21）外壁相连接，上液面计下口（12）低于中液面计上口（14），中液面计下口（15）低于下液面计上口（17）。
4.根据权利要求3所述的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离装置，其特征在于：还具有人孔（20），人孔（20）安装在罐体（21）的下部罐体壁上。
5.一种使用如权利要求1-4任意一项脱苯塔顶油水分离装置的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，其特征在于：它采用以下步骤进行：
a.打开罐体（21）顶部压力平衡口（1）的控制阀门，连通罐体（21）与脱苯塔的苯汽相，保证罐体（21）与脱苯塔形成等压密闭空间；
b.打开罐体（21）的油水混合物入口（9）调控阀门，使脱苯塔内蒸汽冷凝水与苯油混合物流入罐体（21）内；
c. 观察上液面计（13）、中液面计（16）、下液面计（19）内的油水混合物液面上升高度，待混合物液面全部充满上液面计（13）后，再缓慢打开上分离水出口（5）控制阀门，使分离水排至地下水槽；
d. 待油水分离界面降至中液面计（16）的三分之一位置后，再缓慢打开上回油口（2）的控制阀门，使分离油回流入脱苯塔，同时打开中分离水出口（6）的控制阀门；
e. 待油水分离界面降至中液面计（16）的二分之一位置后，再缓慢打开中回油口（3）的控制阀门，加大分离油回流入脱苯塔流量，同时打开下分离水出口（7）的控制阀门，加大分离水排出量；
f. 待油水分离界面降至中液面计（16）的三分之二位置后，缓慢打开下回油口（4）的控制阀门，增加分离油回流入脱苯塔流量；
g. 微调下回油口（4）的控制阀门，使油水分离界面始终稳定于中液面计（16）的三分之二位置，达到最佳油水分离效果。
6.根据权利要求5所述的分离效果优异的脱苯塔顶油水分离方法，其特征在于：在油水分离装置停用过程调控采用以下步骤进行：
h. 关闭下分离水出口（7）的控制阀门，减少分离水排出量，使油水分离界面缓慢上升；
i. 待油水分离界面上升至中液面计（16）的二分之一位置，关闭下回油口（4）的控制阀门，同时关闭中分离水出口（6）的控制阀门，减少分离水排出量；
j. 待油水分离界面上升至中液面计（16）的三分之一位置，关闭中回油口（3）的控制阀门，同时调小上分离水出口（5）的控制阀门开度，减少分离水排出量；
k. 待油水分离界面上升至上液面计（13）的 二分之一位置，微调关小上分离水出口（5）的控制阀门开度，减少分离水排出量；
l. 待油水分离界面缓慢上升至上液面计（13）的三分之一位置，使分离油全部回流入脱苯塔，再缓慢关闭罐体的油水混合物入口（9）的调控阀门，关闭上回油口（2）的控制阀门；
m. 打开罐体（21）的放空口（10）的调控阀门，将罐体内的分离水全部排至地下水槽；
n. 关闭罐体（21）顶部压力平衡口（1）的控制阀门。
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