CN217809265U - 一种油气分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种油气分离系统，包括：气液分离罐、换热单元、油洗塔和油水萃取分离罐；所述气液分离罐上分别开设有含油粗煤气进口和重质油出口；换热单元的第一进口与气液分离罐的气相出口连通；换热单元中设置有若干粗苯油喷头；油洗塔的第一进口与换热单元的出口连通；油洗塔上开设有第一粗苯油进口；油水萃取分离罐的进口与油洗塔的液相出口连通，油水萃取分离罐上开设有油相出口，用以将排出的部分粗苯油输送至换热单元进行循环利用。本实用新型中，通过在换热单元中设置有若干粗苯油喷头，从而保证了重质油品的流动性，避免堵塞换热管，同时，也大大增加了液相中的油水比例，有利于提高油水分离效率。

Description

一种油气分离系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工技术领域，具体而言，涉及一种油气分离系统。

背景技术

煤加氢气化技术是现有煤梯级利用研发的主流方向之一。煤粉在高温氢气环境快速混合升温，实现加氢气化反应，加氢气化反应温度700-950℃，操作压力4-10MPa。

由于煤粉在混合升温过程中会有大量的挥发分升温相变裂解，组成煤粉挥发分的分子基团间的键发生断裂，生成大量的以基团结构为主的自由基。挥发分产生的自由基既可以自由组合生成重质油品，也可以与氢自由基结合生成轻质油品。为获得更多的轻质组成油品，需要在反应达到平衡态之前进行降温终止油品的进一步裂解。由于加氢气化反应尚未达到平衡态，油品产物组成复杂，油品馏程较宽。加氢气化反应需要大量循环氢气，需要逐级降温以提高能量利用效率。降温过程中重质油品先析出，但重质油品在低于150℃条件下容易固化失去流动性，产品排放困难。另外粗煤气循环量大，油品产量相对于气量较低，油品组成中重质露点在水露点之上，轻质油品露点在水露点之下。利用常规换热冷却气液分离流程，重质油品先发生相变，造成换热器堵塞或传热效率下降，影响系统稳定运行。

发明内容

鉴于此，本实用新型提出了一种油气分离系统，旨在解决现有油气分离效率较低且重质油排放困难的问题。

本实用新型提出了一种油气分离系统，包括：气液分离罐、换热单元、油洗塔和油水萃取分离罐；其中，

所述气液分离罐上分别开设有含油粗煤气进口和重质油出口，用以接收含油粗煤气并将从所述含油粗煤气中分离出的重质油输出至后续系统；

所述换热单元的第一进口与所述气液分离罐的气相出口连通，用以对所述气液分离罐排出的气相产物进行降温，从而形成气液两相混合物；所述换热单元中设置有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油，从而提高所述气相产物中重质油品的流动性；

所述油洗塔的第一进口与所述换热单元的出口连通，用以对所述气液两相混合物进行分离；所述油洗塔上开设有第一粗苯油进口，用以对所述气液两相混合物中的粗煤气进行洗涤；

所述油水萃取分离罐的进口与所述油洗塔的液相出口连通，用以将从所述油洗塔排出的液相油水混合物进行分离，所述油水萃取分离罐上开设有油相出口，用以将排出的部分粗苯油输送至所述换热单元进行循环利用，并将另一部分粗苯油排放至后续单元中。

进一步地，上述油气分离系统中，所述换热单元包括：喷淋换热器和终冷器；其中，

所述喷淋换热器的第一进口与所述气液分离罐的气相出口连通，用以对所述含油粗煤气进行初步降温；所述喷淋换热器上开设有第二粗苯油进口，用以与所述油水萃取分离罐的油相出口连通；所述喷淋换热器内部上方开设有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油；

所述终冷器的第一进口与所述喷淋换热器的第一出口连通，用以利用循环水对所述气液两相混合物进行二次降温。

进一步地，上述油气分离系统中，所述喷淋换热器的内部上方设置有第一液体分布器，各所述喷头设置在所述第一液体分布器上。

进一步地，上述油气分离系统中，所述喷头为锥形喷头。

进一步地，上述油气分离系统中，所述喷头的喷射角度为45~60°。

进一步地，上述油气分离系统中，所述油水萃取分离罐中设置有隔板，用以将所述油水萃取分离罐分隔成油水萃取分离区和油相区；所述隔板的上端与所述油水萃取分离罐的内壁之间预留有溢流通道，用以使粗苯油溢流至所述油相区。

进一步地，上述油气分离系统中，所述油水萃取分离区中设置有第二液体分布器，用以将所述液相油水混合物分布成小液滴进入粗苯油层中。

进一步地，上述油气分离系统中，还包括：油品混合排放罐；其中，

所述油品混合排放罐的第一进口与所述气液分离罐的重质油出口连通，所述油品混合排放罐的第二进口与所述油水萃取分离罐的油相出口连通。

进一步地，上述油气分离系统中，还包括：循环泵；其中，

所述循环泵的进口与所述油水萃取分离罐的油相出口连通，用以将所述油水萃取分离罐排出的粗苯油分别输送至所述换热单元和后续单元中。

进一步地，上述油气分离系统中，所述油水萃取分离罐上还开设有废水出口，用以将从所述油水混合物中分离出的废水排出界区。

本实用新型提供的油气分离系统，通过在换热单元中设置有若干粗苯油喷头，从而保证了重质油品的流动性，避免堵塞换热管，同时，也大大增加了液相中的油水比例，有利于提高油水分离效率；通过在油洗塔上设置第一粗苯油进口，可以纯化粗煤气内的油品组成，也进一步提高了油水混合物中的油水比例，从而有利于提高后续油水萃取分离的效果；此外，通过油水萃取分离罐的油相出口，将部分粗苯油循环至换热单元中，有利于实现重质油品的连续稳定排放。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的油气分离系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中喷淋换热器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参阅图1，本实用新型实施例的油气分离系统包括：气液分离罐1、换热单元2、油洗塔3和油水萃取分离罐4；其中，所述气液分离罐1上分别开设有含油粗煤气进口和重质油出口，用以接收含油粗煤气并将从所述含油粗煤气中分离出的重质油输出至后续系统；所述换热单元2的第一进口与所述气液分离罐1的气相出口连通，用以对所述气液分离罐1排出的气相产物进行降温，从而形成气液两相混合物；所述换热单元2中设置有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油，从而提高所述气相产物中重质油品的流动性；所述油洗塔3的第一进口与所述换热单元2的出口连通，用以对所述气液两相混合物进行分离；所述油洗塔3上开设有第一粗苯油进口，用以对所述气液两相混合物中的粗煤气进行洗涤；所述油水萃取分离罐4的进口与所述油洗塔3的液相出口连通，用以将从所述油洗塔3排出的液相油水混合物进行分离，所述油水萃取分离罐4上开设有油相出口，用以将排出的部分粗苯油输送至所述换热单元2进行循环利用，并将另一部分粗苯油排放至后续单元中。

具体而言，气液分离罐1的侧壁上部开设有含油粗煤气进口，气液分离罐1的底部开设有重质油出口，气液分离罐1的顶部设置有气相产物出口。气液分离罐1的底部设置有蒸汽夹套伴热及内部盘管伴热，可以防止重质油品在设备内出现凝固。同时，为防止冷凝后重质油品再次进入粗煤气中，需要根据气液分离罐1的操作温度选择合适温度的伴热蒸汽（伴热蒸汽的温度大于凝固点20~30℃），避免因蒸汽温度过高造成油品再气化。

换热单元2可以包括多个换热器，以对气液分离罐1顶部排出的气相产物进行多次降温。换热单元2可以采用氢气和/或循环水与气相产物进行换热，经过换热后，气相产物的粗煤气中出现部分液相水和少量的重质油品，也就是大部分水汽和气相油品冷凝与粗煤气实现了相态分离。

换热单元2中设置有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油，粗苯油进入换热管后在换热管表面形成传热液膜，从而提高气相产物中重质油品的流动性，有效避免了重质油品冷却结晶，堵塞换热管的问题；同时，通过粗苯油的喷淋，也大大增加了油水比例，有利于提高油水分离效率。

油洗塔3的侧壁中部设置有第一进口，用以输入经换热单元2冷凝后的气液两相混合物，气液两相混合物在油洗塔3底部实现气液分离。油洗塔3上与第一进口相对的另一侧壁上部开设有粗苯油进口，以使得气液混合物中的粗煤气在油洗塔3上部与实现油水分离的油相产品进行逆向传质，利用粗苯油进一步吸收粗煤气中的微量重质组分（主要是萘），纯化了粗煤气中的油品。本实施例中的粗苯油可以为苯或甲苯，苯和甲苯沸点低，0.5MPa低压蒸汽可实现产品精馏精制，对工艺蒸汽平衡影响较小；利用苯或甲苯洗涤粗煤气，后系统可直接获得高纯度苯或甲苯产品，产品组成单一，使得系统设计简单化，有利于系统的稳定运行。

油水萃取分离罐4可以沿水平方向布置，其位于上方的侧壁开设有进口，以输入经油洗塔3底部排出的油水混合物，油水萃取罐里容置有粗苯油，并通过粗苯油对油水混合物进行萃取分离。油水萃取分离罐4的下侧壁的一侧开设有油相出口，萃取出来的粗苯油相物质经该油相出口排出界区。

油水萃取分离罐4上还开设有废水出口，用以将从所述油水混合物中分离出的废水排出界区。

较具体的，油水萃取分离罐4的下侧壁上远离油相出口的一侧开设有废水出口，以将从所述油水混合物中分离出的废水排出界区。

本实施例中，还可以包括：循环泵6；其中，所述循环泵6的进口与所述油水萃取分离罐4的油相出口连通，用以将所述油水萃取分离罐4排出的粗苯油分别输送至所述换热单元2和后续单元中。本实施例中，利用循环泵6将粗苯油部分输送至换热单元2中，以利于维持换热器传热系数，将部分粗苯油输送至后续单元中的油品混合排放罐5，并且通过控制进入油品混合排放罐5的量，可以控制油水萃取分离罐4中油相区43的液位稳定。

上述显然可以得出，本实施例中提供的油气分离系统，通过在换热单元中设置有若干粗苯油喷头，从而保证了重质油品的流动性，避免堵塞换热管，同时，也大大增加了液相中的油水比例，有利于提高油水分离效率；通过在油洗塔上设置第一粗苯油进口，可以纯化粗煤气内的油品组成，也进一步提高了油水混合物中的油水比例，从而有利于提高后续油水萃取分离的效果；此外，通过油水萃取分离罐的油相出口，将部分粗苯油循环至换热单元中，有利于实现重质油品的连续稳定排放。

结合图1和图2，上述实施例中，所述换热单元2包括：喷淋换热器21和终冷器22；其中，所述喷淋换热器21的第一进口与所述气液分离罐1的气相出口连通，用以对所述含油粗煤气进行初步降温；所述喷淋换热器21上开设有第二粗苯油进口，用以与所述油水萃取分离罐4的油相出口连通；所述喷淋换热器21内部上方开设有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油；所述终冷器22的第一进口与所述喷淋换热器21的第一出口连通，用以利用循环水对所述气液两相混合物进行二次降温。

具体而言，喷淋换热器21可以为列管式换热器，其顶部可以设置第一进口，用于输入粗煤气；其侧壁上可以设置有第二粗苯油进口，以输入从水萃取分离罐输出的粗苯油；

喷淋换热器21的内部上方设置有第一液体分布器211，各所述喷头212设置在所述第一液体分布器211上，可以实现粗苯油的均匀分布，从而全面覆盖换热管213，通过喷头212喷入液态粗苯，可以避免重质油品在换热管上生成结晶堵塞换热管。所述喷头可以为锥形喷头，优选为实心锥形喷头，进一步的，所述喷头的喷射角度为45~60°。

本实施例中，粗煤气在喷淋换热器21内降温过程中，重质油品饱和蒸汽在换热管内发生气-液相变，部分水汽也发生相变液化。第一液体分布器211将粗苯以液滴形式喷入换热器，且在换热管内形成一定液膜，有助于提高重质油品流动性。同时，粗苯油的喷入，改变气相油品相对含量，随粗煤气进一步冷却，水汽出现大量相变，重油组分进入水相。

喷淋换热器21还可以与氢气管线连通，以回收气相产物的热量后预热循环氢气，换热后，气相产物的温度降低至140℃左右。

终冷器22可以为列管式换热器。气相产物经喷淋换热器21换热后转化为气液混合物，气液混合物同时进入终冷器22，与循环水换热，温度降低至40℃，大部分水汽和气相油品冷凝与粗煤气实现了相态分离。

继续参阅图1，所述油水萃取分离罐4中设置有隔板41，用以将所述油水萃取分离罐4分隔成油水萃取分离区42和油相区43；所述隔板41的上端与所述油水萃取分离罐4的内壁之间预留有溢流通道44，用以使粗苯油溢流至所述油相区43。

具体而言，隔板41沿油水萃取分离罐4的径向布置，隔板41的尺寸可以根据萃取分离实际需要进行确定。

所述油水萃取分离区42中设置有第二液体分布器421，用以将所述液相油水混合物分布成小液滴进入粗苯油层中。

具体而言，第二液体分布器421置于油水萃取分离区42的液面上方，可以将从油洗塔3底部排出的油水混合物分散呈液滴，进入油水萃取分离区42，直接进入油层中，在油层中实现油水萃取分离，油品溢流进入油相区43，底部水层经废水出口排出系统。

上述各实施例中，还包括：油品混合排放罐5；其中，所述油品混合排放罐5的第一进口与所述气液分离罐1的重质油出口连通，所述油品混合排放罐5的第二进口与所述油水萃取分离罐4的油相出口连通。

具体而言，油品混合排放罐5的顶部设置有第一进口，以输入气液分离罐1排出的重质油品。油品混合排放罐5的侧部设置有第二进口，以输入油水萃取分离罐4的油相出口排出的粗苯油。油品混合排放罐5的底部设置有排出口，以将其中的重质油品和粗苯油排放至后续系统。粗苯油和重质油品混合后，油品具有凝固点远低于苯凝固点特性，便于油品外送及储存。实际中，可以在油品混合排放罐5外设置冷却水夹套，以对进入油品混合排放罐5的重质油品的热量进行回收。

综上，本实用新型通过在换热单元中设置有若干粗苯油喷头，从而保证了重质油品的流动性，避免堵塞换热管，同时，也大大增加了液相中的油水比例，有利于提高油水分离效率；通过在油洗塔上设置第一粗苯油进口，可以纯化粗煤气内的油品组成，也进一步提高了油水混合物中的油水比例，从而有利于提高后续油水萃取分离的效果，有效的降低了废水中的油品含量；此外，通过油水萃取分离罐的油相出口，将部分粗苯油循环至换热单元中，有利于实现重质油品的连续稳定排放。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种油气分离系统，其特征在于，包括：气液分离罐、换热单元、油洗塔和油水萃取分离罐；其中，

所述气液分离罐上分别开设有含油粗煤气进口和重质油出口，用以接收含油粗煤气并将从所述含油粗煤气中分离出的重质油输出至后续系统；

所述换热单元的第一进口与所述气液分离罐的气相出口连通，用以对所述气液分离罐排出的气相产物进行降温，从而形成气液两相混合物；所述换热单元中设置有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油，从而提高所述气相产物中重质油品的流动性；

所述油洗塔的第一进口与所述换热单元的出口连通，用以对所述气液两相混合物进行分离；所述油洗塔上开设有第一粗苯油进口，用以对所述气液两相混合物中的粗煤气进行洗涤；

所述油水萃取分离罐的进口与所述油洗塔的液相出口连通，用以将从所述油洗塔排出的液相油水混合物进行分离，所述油水萃取分离罐上开设有油相出口，用以将排出的部分粗苯油输送至所述换热单元进行循环利用，并将另一部分粗苯油排放至后续单元中。

2.根据权利要求1所述的油气分离系统，其特征在于，所述换热单元包括：喷淋换热器和终冷器；其中，

所述喷淋换热器的第一进口与所述气液分离罐的气相出口连通，用以对所述含油粗煤气进行初步降温；所述喷淋换热器上开设有第二粗苯油进口，用以与所述油水萃取分离罐的油相出口连通；所述喷淋换热器内部上方开设有若干粗苯油喷头，用以向所述气相产物喷淋粗苯油；

所述终冷器的第一进口与所述喷淋换热器的第一出口连通，用以利用循环水对所述气液两相混合物进行二次降温。

3.根据权利要求2所述的油气分离系统，其特征在于，所述喷淋换热器的内部上方设置有第一液体分布器，各所述喷头设置在所述第一液体分布器上。

4.根据权利要求2所述的油气分离系统，其特征在于，所述喷头为锥形喷头。

5.根据权利要求2所述的油气分离系统，其特征在于，所述喷头的喷射角度为45~60°。

6.根据权利要求1所述的油气分离系统，其特征在于，所述油水萃取分离罐中设置有隔板，用以将所述油水萃取分离罐分隔成油水萃取分离区和油相区；所述隔板的上端与所述油水萃取分离罐的内壁之间预留有溢流通道，用以使粗苯油溢流至所述油相区。

7.根据权利要求6所述的油气分离系统，其特征在于，所述油水萃取分离区中设置有第二液体分布器，用以将所述液相油水混合物分布成小液滴进入粗苯油层中。

8.根据权利要求1所述的油气分离系统，其特征在于，还包括：油品混合排放罐；其中，

所述油品混合排放罐的第一进口与所述气液分离罐的重质油出口连通，所述油品混合排放罐的第二进口与所述油水萃取分离罐的油相出口连通。

9.根据权利要求1所述的油气分离系统，其特征在于，所述油水萃取分离罐上还开设有废水出口，用以将从所述油水混合物中分离出的废水排出界区。

10.根据权利要求1所述的油气分离系统，其特征在于，还包括：循环泵；其中，

所述循环泵的进口与所述油水萃取分离罐的油相出口连通，用以将所述油水萃取分离罐排出的粗苯油分别输送至所述换热单元和后续单元中。

Images