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)中輕油所存在的產量及質量波動問題，對輕油油水分離器進行改造，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，從而改善輕油產品的產量及質量，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)的長周期運行具有促進作用。

二、生產現(xiàn)狀及存在問題

煤焦油是以芳香烴為主的有機混合物，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濟合理的約 50 種。對煤焦油進行進一步的加工，生產出更多的下游產品稱為“煤焦油深加工”。煤焦油深加工產品在有機化學和精細化工方面有著廣泛的應用。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，其產率約為無水煤焦油的 0.4%-0.8%，輕油化學組成與重苯相似，其質量廠控指標如下：

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

初餾點 ≤ 95℃ 180℃前餾出量（體積分數(shù)）≥90.0%

本單位焦油蒸餾工藝采用雙塔單爐設計，其中輕油產出工藝簡圖如下圖 1：

可以看出：輕油氣相及水蒸氣從脫水塔頂產出，經輕油冷凝器、油水分離器到達輕油回流槽（產品槽），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行分離操作，輕油油水分離器結構如圖 2 所示。在生產中含水輕油由油水分離器中部進入，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。實際生產操作中，當油水分離器內部 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，這就使得輕油的產量及質量、脫水塔工藝條件也隨之受到影響，進而又影響到輕油質量，形成惡性循環(huán)。當分離廢水采出時間較長時，則會造成輕油無產出，同時還可能會使輕油由分離水管線采出至廢水槽，不僅使輕油產率下降，同時由于輕油排至廢水槽造成極大安全隱患；當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，經輕油冷凝器冷卻后進入油水分離器。當大量工業(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。結合生產實際運行情況，對 2015 年 1 月到 2016 年 12 月期間輕油產出及回流系統(tǒng)出現(xiàn)問題進行大致統(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主要為能夠實現(xiàn)油水徹底分離 ，同時能夠實現(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，進而穩(wěn)定生產系統(tǒng)及產品質量。 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相等，通過調整油水采出管線高度進而實現(xiàn)油與水的自動排出。在原有基礎上對油水分離器進行改造，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。在實際設計中將分離水采出管線高度設計為 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

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

五、存在問題

不可否認的是，我廠目前輕油生產環(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、結束語

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