焦油蒸餾系統(tǒng)輕油油水分離器改造

田良玉

一、主要研究內(nèi)容

本研究主要對現(xiàn)有焦油蒸餾系統(tǒng)中輕油所存在的產(chǎn)量及質(zhì)量波動問題，對輕油油水分離器進(jìn)行改造，利用油水密度差異，改變油水采出管線相對高度，實現(xiàn)輕油與廢水的自動分離，從而改善輕油產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，對于穩(wěn)定蒸餾系統(tǒng)中脫水塔頂工藝條件，實現(xiàn)焦油蒸餾系統(tǒng)的長周期運(yùn)行具有促進(jìn)作用。

二、生產(chǎn)現(xiàn)狀及存在問題

煤焦油是以芳香烴為主的有機(jī)混合物，含有 1 萬多種化合物，可提取的約 200 種，目前，有利用價值并且可提取并經(jīng)濟(jì)合理的約 50 種。對煤焦油進(jìn)行進(jìn)一步的加工，生產(chǎn)出更多的下游產(chǎn)品稱為“煤焦油深加工”。煤焦油深加工產(chǎn)品在有機(jī)化學(xué)和精細(xì)化工方面有著廣泛的應(yīng)用。其深加工可獲得輕油、酚、萘、洗油、蒽、咔唑、吲哚、瀝青等一系列產(chǎn)品。輕油為煤焦油常壓蒸餾中切取的餾程為 170℃前的餾出物，其產(chǎn)率約為無水煤焦油的 0.4%-0.8%，輕油化學(xué)組成與重苯相似，其質(zhì)量廠控指標(biāo)如下：

密度（g/cm3）：0.865-0.900 酚含量（體積分?jǐn)?shù)）：≤4%

初餾點 ≤ 95℃ 180℃前餾出量（體積分?jǐn)?shù)）≥90.0%

本單位焦油蒸餾工藝采用雙塔單爐設(shè)計，其中輕油產(chǎn)出工藝簡圖如下圖 1：

可以看出：輕油氣相及水蒸氣從脫水塔頂產(chǎn)出，經(jīng)輕油冷凝器、油水分離器到達(dá)輕油回流槽（產(chǎn)品槽），部分輕油再由輕油回流泵輸送至脫水塔頂部用以控制塔頂溫度，因此輕油水分的控制對脫水塔工藝條件有較大影響，當(dāng)輕油水分較高時則會使脫水塔底部溫度降低，頂部溫度及壓力升高，頂溫度及壓力上升。生產(chǎn)中操作中塔頂回流液水分的排除，主要是通過輕油油水分離器進(jìn)行分離操作，輕油油水分離器結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。在生產(chǎn)中含水輕油由油水分離器中部進(jìn)入，在油水分離器中由于密度差別而逐漸分層，密度較小的輕油由上層輕油采出管線排出進(jìn)入輕油回流槽，而密度相對較大的分離水則由分離器底部排出，其中輕油采出管線高度 9m，分離水采出管線高度為 5m，液位計下端高度 5.2m，長度 1.8m。實際生產(chǎn)操作中，當(dāng)油水分離器內(nèi)部 液位高于 9m 時，輕油可由分離器頂部自流排出，而分離水則由下部采出閥門通過操作工操作而排出至廢水槽。

由于分離器內(nèi)分離廢水的采出與否以及采出時間長短都受到操作工人為因素影響，這就使得輕油的產(chǎn)量及質(zhì)量、脫水塔工藝條件也隨之受到影響，進(jìn)而又影響到輕油質(zhì)量，形成惡性循環(huán)。當(dāng)分離廢水采出時間較長時，則會造成輕油無產(chǎn)出，同時還可能會使輕油由分離水管線采出至廢水槽，不僅使輕油產(chǎn)率下降，同時由于輕油排至廢水槽造成極大安全隱患；當(dāng)分離廢水長時間無采出時，廢水則會通過輕油采出管線伴隨輕油采出至輕油回流槽，一方面會對輕油質(zhì)量造成影響，使輕油密度偏高，另一方面部分水分伴隨輕油回流輸送至脫水塔頂，在塔盤間傳質(zhì)傳熱過程中急劇汽化，帶走大量熱量，不僅造成脫水塔頂部溫度、壓力偏高，底部溫度偏低，還伴隨有部分工業(yè)萘被水蒸氣帶出脫水塔，經(jīng)輕油冷凝器冷卻后進(jìn)入油水分離器。當(dāng)大量工業(yè)萘被帶出脫水塔時，則會造成輕油冷凝器液相管線堵塞 而脫水塔頂壓力上 升，或堵塞油水分離器輕油采出管線，造成油水分離器冒槽事故。結(jié)合生產(chǎn)實際運(yùn)行情況，對 2015 年 1 月到 2016 年 12 月期間輕油產(chǎn)出及回流系統(tǒng)出現(xiàn)問題進(jìn)行大致統(tǒng)計。

三、油水分離器改造方案及實施

對輕油油水分離器的改造目標(biāo)主要為能夠?qū)崿F(xiàn)油水徹底分離 ，同時能夠?qū)崿F(xiàn)油與水的自動排出，減少人為操作對系統(tǒng)所造成的影響，進(jìn)而穩(wěn)定生產(chǎn)系統(tǒng)及產(chǎn)品質(zhì)量。 輕油油水分離器中油水分離主要是利用油水密度不同而實現(xiàn)自動分離，同時也可利用油水密度不同而分離器底部壓強(qiáng)相等，通過調(diào)整油水采出管線高度進(jìn)而實現(xiàn)油與水的自動排出。在原有基礎(chǔ)上對油水分離器進(jìn)行改造，輕油采出管線高度固定。h1=9m，同時為了能夠使油水分離界面顯示在玻璃液位計中，使分離器中分離水最低高度按 h 水=5.2m，此時油水界面在液位計最下端，輕油高度 h 油=3.8m，分離水管線高度為 H，對輕油、分離水實際密度化驗，輕油密度 ρ 油=0.89g/cm3，分離廢水密度 ρ 水=1.03g/cm3，由分離器底部壓強(qiáng)相等可得出如下方程：

ρ油 g h油+ρ水g h水=ρ水 g H

即：0.89×3.8×g + 1.03×5.2×g=1.03×g×H

得出： H=8.582

若按油水分離界面在液位計最上端顯示則 h 水=7m，h 油=2m，相同公式計算可以得出 H=8.728。由此可以得出：實現(xiàn)油水自動采出同時油水界面能夠在液位計中顯示，分離水采出管線理論高度為 8.582-8.728m。在實際設(shè)計中將分離水采出管線高度設(shè)計為 H=8.6m，按以下方程可得出油水分離界面實際高度 h水。

ρ油 g （9- h水）+ρ水 g h水=ρ水 g H

即：h水=6.057

當(dāng)分離器中分離水高度為 6.057m 時，則在液位計中油水界面高出最低端 85.7cm，位于液位計中部。由此可得出輕油油水分離器實際改造中分離水采出管線適宜高度 H=8.6m。

四、改造效果評價

經(jīng)過幾個月時間的實地觀察和產(chǎn)量考核，本次對輕油油水分離器的改造是基本成功的，達(dá)到了目標(biāo)效果，特別是油水分離的效果，經(jīng)多次反復(fù)檢查，分離器排水已無明顯油花存在，輕油產(chǎn)量逐步上升，收率基本穩(wěn)定在0.6%以上，按照年產(chǎn)30萬噸產(chǎn)能計，可保證每年1800噸輕油產(chǎn)量，在保證生產(chǎn)效益的同時，對生產(chǎn)安全和環(huán)保做出的貢獻(xiàn)是不可估量的。

五、存在問題

不可否認(rèn)的是，我廠目前輕油生產(chǎn)環(huán)節(jié)還存在諸多問題，就目前改造的油水分離而言還有不盡如人意的地方，例如輕油產(chǎn)率隨氣候、溫度影響較大，放散管偶有不通暢依然需要人工觀察，等等。但對于本次探索性改造的成功，為我們樹立了完善生產(chǎn)工藝的信心和勇氣，也為下一步更完善的改造指明了方向。

六、結(jié)束語

本次改造屬于我廠保證長周期運(yùn)轉(zhuǎn)而做出的專項改造之一，是我廠走向生產(chǎn)常態(tài)化的必然選擇，通過本次改造，鍛煉了廣大技術(shù)人員的能力，為下一步繼續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)積累了經(jīng)驗，也為開炭新材料有限公司長周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。endprint