專利名稱：煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤基甲醇制丙烯工藝，更具體地說，是一種改進(jìn)的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法及其裝置。
背景技術(shù)：
世界首套年產(chǎn)50萬噸煤基丙烯裝置，是煤基甲醇制丙烯工藝(MTP)技術(shù)在工業(yè)化應(yīng)用的首次嘗試。MTP裝置運(yùn)行過程中，油水分離問題一直是困擾裝置平穩(wěn)運(yùn)行的瓶頸。油水分離主要涉及激冷塔和預(yù)激冷塔，氧化物抽提塔和抽提塔，其中激冷塔和預(yù)激冷塔的油水分離問題是最值得關(guān)注的。激冷塔油水分離效果不好可能造成激冷水泵入口帶油汽蝕跳車，進(jìn)而導(dǎo)致烴壓縮機(jī)入口溫度高而跳車的事故?，F(xiàn)有的激冷系統(tǒng)工藝流程設(shè)計對實(shí)際生產(chǎn)需要考慮不足。對于激冷系統(tǒng)油水分離效果不好的原因，主要在于以下方面1)激冷塔和預(yù)激冷塔增加的溢流槽難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，當(dāng)界位達(dá)到足以溢流至溢流槽時，溢流汽油一側(cè)即出現(xiàn)滿液位，啟泵后溢流汽油液位下降，又需要停泵，如此反復(fù)，對操作極為不利；2)激冷系統(tǒng)作為一個大的連通器，激冷塔、在線運(yùn)行的預(yù)激冷塔和備用的預(yù)激冷塔之間的輕微壓差變化，即會導(dǎo)致各塔液位、界位發(fā)生巨大變化；3)收集器降液管的設(shè)計直通塔底，導(dǎo)致水/重?zé)N停留時間不充分，重?zé)N被帶入激冷水泵入口管線造成泵汽蝕，進(jìn)而可能造成全裝置波動甚至停車事故。為了解決上述問題，確保煤基甲醇制丙烯裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，需要對現(xiàn)有的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法及其裝置進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法及其裝置，確保煤基甲醇制丙烯裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。本發(fā)明所提供的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法，包括以下步驟被冷卻的MTP反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣進(jìn)入預(yù)激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重?zé)N經(jīng)收集器降液管輸送至塔底部水側(cè)；當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽時，重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述預(yù)激冷塔底部水側(cè)需排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板后排出；氣態(tài)烴從預(yù)激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進(jìn)行再次冷凝；所形成的水和重?zé)N通過激冷塔內(nèi)的收集器降液管到達(dá)塔底部水側(cè)；當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽時，重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述激冷塔底部水側(cè)排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板后排出，氣態(tài)烴自激冷塔頂部排出。本發(fā)明所提供的煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離裝置包括一個預(yù)激冷塔，該預(yù)激冷塔的頂部設(shè)有激冷水注入管線和氣態(tài)烴引出管線，底部設(shè)有工藝水引出管線和重?zé)N引出管線，中部設(shè)有產(chǎn)品氣進(jìn)料管線；一個激冷塔，該激冷塔的頂部設(shè)有激冷水注入管線和氣態(tài)烴引出管線，底部設(shè)有工藝水引出管線和重?zé)N引出管線；所述預(yù)激冷塔頂部的氣態(tài)烴引出管線與所述激冷塔中部連通；

其中，所述預(yù)激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處分別設(shè)有防渦流擋板；所述預(yù)激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低于水/重?zé)N界面，收集器降液管設(shè)有用于封閉底部出口的堵板，且收集器降液管下部內(nèi)側(cè)設(shè)置排出槽；所述預(yù)激冷塔和激冷塔均設(shè)有用于補(bǔ)充水位的脫鹽水管線。在本發(fā)明中，激冷塔和預(yù)激冷塔均有不同比重、需分層分離的液體，渦流的產(chǎn)生使分層分離作用受到破壞。為了避免液體介質(zhì)進(jìn)入預(yù)激冷塔和激冷塔底部接管時回旋形成旋渦，減少紊流和旋流可能帶來諸如管線震動等不利因素，對預(yù)激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處的防渦流擋板進(jìn)行了改造。改造后，激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，其防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20。預(yù)激冷塔防渦流擋板的直徑與預(yù)激冷塔直徑之比為1 3-5，其防渦流擋板的垂直高度與預(yù)激冷塔直徑之比為1 12-14。改造后的激冷塔和預(yù)激冷塔的防渦流擋板均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁固定連接。在本發(fā)明中，根據(jù)降液管的流體力學(xué)性能對塔板本身的操作和性能的影響，對收集器降液管進(jìn)行了改造，以改善流型，選擇合適降液管排孔，增加水/重?zé)N停留時間，增加水/重?zé)N界位，避免重?zé)N被帶入激冷水泵入口管線，避免激冷水機(jī)泵汽蝕，進(jìn)而避免造成全套裝置波動。在工藝改造前，收集器降液管的設(shè)計是直通塔底的，使得水/重?zé)N尚未充分分離， 夾帶有重?zé)N的水就由塔底排出。在本發(fā)明中，對所述預(yù)激冷塔和激冷塔中的收集器降液管進(jìn)行了改造，將降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低于水/重?zé)N界位，例如，降液管底端位于水/重?zé)N界位之下0. 5-4厘米；此外，在降液管底部加裝堵板，使得水/重?zé)N混合物不直接到達(dá)水側(cè)塔底，避免重?zé)N隨水被帶入激冷水泵入口管線。在降液管的下部內(nèi)側(cè)開槽，g卩，在堵板上方靠近設(shè)備中心側(cè)開若干槽，例如，沿降液管垂直方向開槽4-20個，優(yōu)選8-14個，使水/重?zé)N由所述開槽流出，盡量增加水/重?zé)N停留時間，增加水/重?zé)N界位， 避免重?zé)N被帶入激冷水泵入口管線。本發(fā)明對于降液管下部開槽的數(shù)量、形狀等并無特殊要求，可通過常規(guī)工藝計算確定。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，在本發(fā)明中，對激冷塔和預(yù)激冷塔烴側(cè)溢流汽油管線進(jìn)行了改造，將烴側(cè)液位計(虛線畫出)兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，作用在于及時將系統(tǒng)中重?zé)N及時轉(zhuǎn)移至壓縮工段并最終送至下游，避免反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生大量重?zé)N時，激冷系統(tǒng)烴側(cè)液位過高。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，改進(jìn)了激冷系統(tǒng)的液位控制，考慮到激冷系統(tǒng)是一個大連通器，輕微壓差會導(dǎo)致運(yùn)行的激冷塔液位波動。本發(fā)明所述激冷塔和預(yù)激冷塔分別增設(shè)一條直接從界區(qū)至激冷水系統(tǒng)的脫鹽水管線，對系統(tǒng)補(bǔ)充水位，避免各塔液位波動。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，重新調(diào)整激冷塔和預(yù)激冷塔烴側(cè)控制液位，當(dāng)烴側(cè)有油時， 使溢流汽油泵能將塔內(nèi)烴油及時轉(zhuǎn)移，防止激冷塔下段降液盤損壞。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以下方面對激冷系統(tǒng)的液位控制，考慮到激冷系統(tǒng)是一個大連通器，輕微壓差會導(dǎo)致運(yùn)行的激冷塔液位波動，增加一條直接從界區(qū)至激冷水系統(tǒng)的脫鹽水管線，對系統(tǒng)補(bǔ)充水位。結(jié)合液體介質(zhì)進(jìn)入接管時會回旋形成旋渦的特點(diǎn)，改變渦流擋板形狀，以減少紊流和旋流可能帶來諸如管線震動等不利因素，阻止形成渦流帶入氣泡，避免泵抽空造成汽蝕。考慮到降液管的流體力學(xué)性能對塔板本身的操作和性能的影響，改變收集器降液管形狀以改善流型，加裝堵板，增加水/重?zé)N停留時間，避免重?zé)N被帶入激冷水泵入口管線造成激冷水泵汽蝕，進(jìn)而避免造成全套裝置波動。為了避免油水乳化影響分離效果，在激冷塔和預(yù)激冷塔烴側(cè)溢流汽油管線改造中，將激冷塔烴側(cè)液位計兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，并重新調(diào)整工藝指標(biāo)，溢流汽油泵在烴側(cè)有油時，始終保持泵能將激冷塔內(nèi)重?zé)N及時轉(zhuǎn)移，防止激冷塔下段降液盤損壞。


圖1為煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)的工藝流程圖；圖2為激冷塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為預(yù)激冷塔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式防渦流擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式收集器降液管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。在煤基甲醇制丙烯工藝(MTP)中，預(yù)激冷塔與激冷塔的主要作用是將MTP反應(yīng)器產(chǎn)品氣中的水與烴類化合物分離。如圖1-3所示，被冷卻的MTP反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣首先進(jìn)入預(yù)激冷塔1，在自塔頂注入的工藝水的作用下，部分水和重?zé)N被冷凝下來，經(jīng)收集器降液管 7到達(dá)塔底部。水和重?zé)N經(jīng)沉降分離，形成水/重?zé)N界位。當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽8時， 重?zé)N溢流到烴側(cè)，實(shí)現(xiàn)水/重?zé)N分離。重?zé)N經(jīng)重?zé)N排出管線4輸送至后續(xù)壓縮單元18。所述預(yù)激冷塔底部水側(cè)需排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板5后經(jīng)激冷水輸送管線6排出。氣態(tài)烴從預(yù)激冷塔頂部離開，經(jīng)氣態(tài)烴輸送管線3被送到激冷塔2中進(jìn)行再次冷凝，使水和重?zé)N進(jìn)一步被冷凝下來。水和重?zé)N通過激冷塔內(nèi)的收集器降液管8到達(dá)塔底部水側(cè)，進(jìn)行水/ 重?zé)N分離，水從碳?xì)浠衔镏蟹蛛x出來。當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽10時，重?zé)N溢流到烴側(cè)， 實(shí)現(xiàn)水/重?zé)N分離。重?zé)N經(jīng)重?zé)N排出管線4’輸送至后續(xù)壓縮單元18。所述激冷塔底部水側(cè)需排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板5’后經(jīng)激冷水輸送管線6’排出。氣態(tài)烴自激冷塔頂部管線9進(jìn)入到后續(xù)壓縮單元18。壓縮單元主要是進(jìn)一步脫除激冷單元?dú)鈶B(tài)烴中水，避免除水效果不好給后續(xù)的精餾單元造成除水壓力，甚至可能造成產(chǎn)品中水超標(biāo)。工藝水并不像MTP反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣依次進(jìn)入預(yù)激冷塔和激冷塔，而是分為兩股，由工藝水泵11通過工藝水管線12和13分別打入預(yù)激冷塔和激冷塔頂部。預(yù)激冷塔和激冷塔底部的水凝液(激冷水)分別通過管線6和6’經(jīng)激冷水泵14輸送，送到精餾單元分離塔再沸器15被用作循環(huán)激冷水使用，該激冷水最終在激冷空冷器16和激冷塔預(yù)冷器 17中被冷卻，大部分循環(huán)的激冷水被重新送入到預(yù)激冷塔和激冷塔中。在采用本發(fā)明進(jìn)行工藝和設(shè)備改造之后，防渦流擋板的結(jié)構(gòu)如圖4所示。激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20。預(yù)激冷塔防渦流擋板的直徑與預(yù)激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預(yù)激冷塔直徑之比為1 12-14。改造后的激冷塔和預(yù)激冷塔的防渦流擋板均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互垂直的隔板20，隔板的兩端與所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁固定連接。防渦流擋板改造后，可阻止形成渦流帶入氣泡，避免泵抽空造成汽蝕。
在采用本發(fā)明進(jìn)行工藝和設(shè)備改造之前，收集器降液管的設(shè)計直通塔底(如圖 2-3中虛線所示)，使得水/重?zé)N未充分分離，水就由塔底排出，重?zé)N隨水被帶入激冷水泵入口管線，引起機(jī)泵汽蝕，進(jìn)而可能造成全裝置波動甚至停車事故。在采用本發(fā)明進(jìn)行工藝和設(shè)備改造之后，如圖5所示，將降液管高度方向部分切除，使降液管底部略低于水/重?zé)N界位，底部加裝堵板19，使得水/重?zé)N混合物不直接到達(dá)水側(cè)塔底，避免重?zé)N隨水被帶入激冷水泵入口管線。堵板上方靠近設(shè)備中心側(cè)開若干槽21，水/重?zé)N由增開的若干槽流出，盡量增加水/重?zé)N停留時間，增加水/重?zé)N界位，避免重?zé)N被帶入激冷水泵入口管線。此外，在本發(fā)明中還對激冷塔和預(yù)激冷塔烴側(cè)的溢流汽油管線進(jìn)行了改造。將原烴側(cè)液位計(虛線畫出)的兩個管口改造成為溢流汽油泵的吸入口，及時將系統(tǒng)中重?zé)N轉(zhuǎn)移至后續(xù)壓縮單元，以避免油水乳化，即油中帶水的現(xiàn)象。在本發(fā)明中，所述激冷塔和預(yù)激冷塔的水側(cè)還分別增設(shè)了用于補(bǔ)充水位的脫鹽水管線，避免各塔液位波動，使裝置操作更穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法，包括以下步驟被冷卻的MTP反應(yīng)器出口產(chǎn)品氣進(jìn)入預(yù)激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重?zé)N經(jīng)收集器降液管輸送至塔底部水側(cè)；當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽時，重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述預(yù)激冷塔底部水側(cè)需排出的激冷水， 流經(jīng)防渦流擋板后排出；氣態(tài)烴從預(yù)激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進(jìn)行再次冷凝；所形成的水和重?zé)N通過激冷塔內(nèi)的收集器降液管到達(dá)塔底部水側(cè)；當(dāng)重?zé)N的液位高過溢流槽時，重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述激冷塔底部水側(cè)排出的激冷水， 流經(jīng)防渦流擋板后排出，氣態(tài)烴自激冷塔頂部排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20;所述預(yù)激冷塔防渦流擋板的直徑與預(yù)激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預(yù)激冷塔直徑之比為1 12-14。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述激冷塔和預(yù)激冷塔的防渦流擋板均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向開槽4-20個，優(yōu)選8-14個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，將所述激冷塔和預(yù)激冷塔烴側(cè)液位計的兩個管口改造為溢流汽油泵的吸入口，使重?zé)N及時轉(zhuǎn)移至后續(xù)壓縮單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述激冷塔和預(yù)激冷塔的水側(cè)分別增設(shè)一條用于補(bǔ)充水位的脫鹽水管線。
7.一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離裝置，該裝置包括一個預(yù)激冷塔，該預(yù)激冷塔的頂部設(shè)有激冷水注入管線和氣態(tài)烴引出管線，底部設(shè)有工藝水引出管線和重?zé)N引出管線，中部設(shè)有產(chǎn)品氣進(jìn)料管線；一個激冷塔，該激冷塔的頂部設(shè)有激冷水注入管線和氣態(tài)烴引出管線，底部設(shè)有工藝水引出管線和重?zé)N引出管線；所述預(yù)激冷塔頂部的氣態(tài)烴引出管線與所述激冷塔中部連通；其特征在于，所述預(yù)激冷塔和激冷塔底部的工藝水排出口處分別設(shè)有防渦流擋板；所述預(yù)激冷塔和激冷塔中的收集器降液管的底部略低于水/重?zé)N界面，收集器降液管設(shè)有用于封閉底部出口的堵板，且收集器降液管下部內(nèi)側(cè)設(shè)置排出槽；所述預(yù)激冷塔和激冷塔均設(shè)有用于補(bǔ)充水位的脫鹽水管線。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述激冷塔防渦流擋板的直徑與激冷塔直徑之比為1 4-6，防渦流擋板的垂直高度與激冷塔直徑之比為1 18-20;所述預(yù)激冷塔防渦流擋板的直徑與預(yù)激冷塔直徑之比為1 3-5，防渦流擋板的垂直高度與預(yù)激冷塔直徑之比為1 12-14。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述激冷塔和預(yù)激冷塔的防渦流擋板均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有兩個相互垂直的隔板，隔板的兩端與所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)壁固定連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，在所述收集器降液管堵板的上方沿降液管垂直方向設(shè)置排出槽4-20個，優(yōu)選8-14個。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述激冷塔和預(yù)激冷塔的烴側(cè)分別設(shè)置2個與溢流汽油泵相連的重?zé)N吸入管線。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述激冷塔和預(yù)激冷塔分別設(shè)置一條用于補(bǔ)充水位的脫鹽水管線，且所述脫鹽水管線與來自界區(qū)的脫鹽水總管線相連。
全文摘要
一種煤基甲醇制丙烯工藝中激冷系統(tǒng)油水分離方法及其裝置。所述方法包括以下步驟被冷卻的MTP產(chǎn)品氣進(jìn)入預(yù)激冷塔，在自塔頂注入的工藝水的作用下被冷凝，所形成的水和重?zé)N經(jīng)收集器降液管輸送至塔底部水側(cè)；重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述預(yù)激冷塔底部水側(cè)需排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板后排出；氣態(tài)烴從預(yù)激冷塔頂部排出，輸送至激冷塔中進(jìn)行再次冷凝；所形成的水和重?zé)N通過激冷塔內(nèi)的收集器降液管到達(dá)塔底部水側(cè)；重?zé)N溢流到烴側(cè)并被及時地輸送至后續(xù)壓縮單元；所述激冷塔底部水側(cè)排出的激冷水，流經(jīng)防渦流擋板后排出，氣態(tài)烴自激冷塔頂部排出。本發(fā)明可使煤基甲醇制丙烯工藝激冷系統(tǒng)油水充分分離。
文檔編號B01D5/00GK102363084SQ20111018251
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者關(guān)翀, 岳國印, 張勇, 李云, 王軍, 王勇, 袁玉龍, 許賢文, 錢效南, 陳四仿, 馬文瑞 申請人:中國寰球工程公司, 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 神華集團(tuán)有限責(zé)任公司