離心萃取分離器在雙脫裝置堿液分離中的應用研究

周國明 張 杰

(1. 中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部；2. 華東理工大學機械與動力工程學院)

離心萃取分離器在雙脫裝置堿液分離中的應用研究

周國明*1張 杰2

(1. 中國石化上海石油化工股份有限公司煉油部；2. 華東理工大學機械與動力工程學院)

將離心萃取技術應用于上海石化350萬t/a重油催化裂化裝置雙脫裝置中進行堿液-油分離，探討了離心萃取分離器轉鼓轉速、進口堿液流量對堿液分離效率的影響。研究表明該設備在液-液分離中具有良好的分離效果。

離心萃取分離器 雙脫裝置 堿液除油 分離效率

溶劑液-液分離是當前化工企業(yè)普遍面臨的難題，液相間的互相夾帶致使分離過程十分困難。石化企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含油污水等難以有效分離的液-液混合相，一方面造成了資源的嚴重浪費，另一方面也帶來了嚴重的環(huán)境問題。上海石化350萬t/a重油催化裂化裝置雙脫裝置的堿液再生完善整改中，采用離心萃取高效溶劑分離器來實現(xiàn)堿液和油相的分離，有效地回收了堿液中的少量油，具有很高的應用價值。

1 雙脫裝置

催化裂化是當前對重質油進行輕質化的主要煉制方法之一。國內重質原油加工量的不斷提高和進口高含硫原油摻煉比例的不斷增加，進一步加劇了國內煉油企業(yè)原油重質化和劣質化趨勢。催化裂化裝置產(chǎn)出的催化干氣和液化氣中含有少量的硫化氫和硫醇，催化干氣與液化氣脫硫化氫和液化氣脫硫醇的過程稱為雙脫[1]。催化干氣和液化氣脫硫化氫部分主要包括干氣脫硫與液化氣脫硫部分、脫硫溶劑的緩沖和富溶劑外送部分，但不包括溶劑再生部分。液化氣脫硫醇部分主要包括液化氣脫硫醇部分、液化氣水洗部分、堿液再生部分、尾氣水洗部分和堿液配置、堿渣排放部分[2,3]。

上海石化350萬t/a重油催化裂化裝置雙脫裝置在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)堿液中含有二硫化物，為除去堿液中的二硫化物，對堿液再生部分進行優(yōu)化改造，采用堿液汽油反抽提方法除去堿液中的二硫化物。但是抽提后堿液中殘留了少量的汽油，導致堿液不能直接進入下一流程；同時堿液中的汽油無法回收利用，造成了巨大的經(jīng)濟損失。因此如何有效分離堿液和溶劑油以及對堿液中的溶劑油進行回收利用成為必須解決的問題。

2 離心萃取技術

離心萃取技術是利用離心力實現(xiàn)液-液兩相的接觸傳質和相分離的，其核心設備是一臺離心萃取分離器。離心萃取分離器因其結構緊湊、處理能力大、運轉平穩(wěn)、功耗低及適應流比范圍寬等優(yōu)點被廣泛應用于制藥、冶金、廢水處理、石油化工及核燃料后處理等領域[4,5]。

環(huán)隙式離心萃取分離器主要由電機、軸、轉鼓、外殼及進/出口等部件組成(圖1)，在其工作過程中，互不相溶的兩相分別從各自的入口進入環(huán)隙，借助轉鼓旋轉產(chǎn)生的表面摩擦力進行快速混合；混合液從轉筒底部的入口進入轉鼓內部，并在離心力作用下分相；重相被甩至轉筒壁處，經(jīng)過重相堰流入重相收集室，從重相出口流出；輕相則被擠至轉筒中心處，經(jīng)輕相堰和水平通道流入輕相收集室，從輕相出口流出。在本裝置中，堿液中已夾帶溶劑油，故只有堿液與溶劑油的分離過程而沒有傳質過程。

圖1 離心萃取分離器結構

3 堿液分離

3.1進口原料物質性質

進口原料來源于氧化再生后的堿液，其物料性質和技術規(guī)格如下：

堿液流量(正常/最大/最小) 4 800、6 000、3 000L/h

年開工時數(shù) 8 400h

15℃時的比重 1 100～1 250kg/m3

纖維液膜抽提分離后堿液中溶劑濃度 不大于5%

入口溫度 30～50℃

入口壓力 0.4MPa(G)

3.2工藝流程

堿液除油過程主要通過一套以環(huán)隙式離心萃取分離器為核心的撬裝設備完成，其工藝流程如圖2所示。

圖2 堿液分離流程

上海石化煉油改造工程雙脫裝置改造后，來自堿液氧化塔中的堿液和低硫溶劑分別從溶劑抽提接觸器的堿液進口和溶劑進口進入，并在接觸器內充分接觸；堿液中二硫化物被萃取到溶劑油中，堿液與溶劑油在溶劑抽提沉降罐內沉降分離，抽提后堿液從罐底流出，進入堿液分離裝置；抽提后的堿液在調節(jié)閥作用下自流進入旋流萃取分離器，在旋流萃取分離器內分離成凈化堿液和汽油兩部分；凈化堿液自流進入堿液罐，通過堿液罐底部管路進入下一流程，經(jīng)氣提堿液泵送至堿液氣提塔；汽油自流進入油罐，通過堿液溶劑分離器自帶的計量泵提升后，返回至溶劑抽提沉降罐。

3.3分離效果討論

裝置運行穩(wěn)定后，分別對入口堿液和出口堿液的含油量進行測定，測試結果表明：在入口堿液含油量接近5%的情況下，流出系統(tǒng)的堿液中非溶解溶劑汽油含量均不高于0.15‰，分離效率大于99%。

由于離心萃取分離器轉速和入口堿液流量對分離效率有一定的影響，因此筆者研究了裝置在不同轉速和不同入口流量下運行時的分離效率。

進料流量為4 800L/h、入口堿液含油約為5%時，改變設備轉鼓轉速進行連續(xù)實驗，實驗結果如圖3所示，從圖3可以看出：隨著轉速的提高，相間夾帶越來越少，分離效果越來越明顯；但當轉速增加到一定程度時，分離效果隨轉速變化不明顯。這是因為轉速較低時離心力小，所以分離效果差；隨著轉速的增大，離心力增大，分離效果較好。

圖3 轉鼓轉速與分離性能的關系

離心萃取分離器轉鼓轉速為1 000r/min、入口堿液含油約為5%時，改變進料流量進行連續(xù)實驗，實驗結果如圖4所示，從圖4可以看出：隨著流量的增大，由于停留時間變短，分離效果呈現(xiàn)變差的趨勢，但分離效果總體仍然較好，分離后水中油的含量基本在0.15‰以下，滿足工藝要求。

圖4 進料流量與分離性能的關系

4 結束語

將離心萃取技術應用于上海石化350萬t/a重油催化裂化裝置雙脫裝置中進行堿液-油分離，處理后的堿液含油量低于0.15‰，符合相關標準的規(guī)定，可以直接進入下一流程，很好地解決了當前石化企業(yè)所面臨的溶劑液-液分離、回收的難題，具有很高的經(jīng)濟效益和社會效益，值得大力推廣應用。

[1] 張慶宇，秦如意.催化裂化油漿雙溶劑芳烴抽提工藝[J].河南石油，2002，16 (1)：64～66，69.

[2] 張曉靜，秦如意，劉金龍，等.催化裂化汽油吸附脫硫工藝研究[J].煉油設計，2001，31(6):44～47.

[3] 楊寶康，張繼軍，傅軍，等.汽油中含硫化合物脫除新技術[J]. 石油煉制與化工，2000,31(7):36～39.

[4] Ogino H，F(xiàn)ujisaku K，Washiya T.Centrifugal Extractor Includes Main Shaft Surrounded by Airtightly Arive-portion Housing Coupled to Rotor Housing[P]．France：FR2848468，2004.

[5] Jenkins J A，Mills A L，Thompson P J，et al．Performance of Centrifugal Contactors on Uranium and PIut Onium Active Purex Flowsheets [C]．Proceedings of ISEC 93. New York：ISEC，1993：1501～1508.

*周國明，男，1973年9月生，工程師。上海市，200237。

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