焦油蒸馏系统轻油油水分离器改造

田良玉

一、主要研究内容

本研究主要对现有焦油蒸馏系统中轻油所存在的产量及质量波动问题，对轻油油水分离器进行改造，利用油水密度差异，改变油水采出管线相对高度，实现轻油与废水的自动分离，从而改善轻油产品的产量及质量，对于稳定蒸馏系统中脱水塔顶工艺条件，实现焦油蒸馏系统的长周期运行具有促进作用。

二、生产现状及存在问题

煤焦油是以芳香烃为主的有机混合物，含有 1 万多种化合物，可提取的约 200 种，目前，有利用价值并且可提取并经济合理的约 50 种。对煤焦油进行进一步的加工，生产出更多的下游产品称为“煤焦油深加工”。煤焦油深加工产品在有机化学和精细化工方面有着广泛的应用。其深加工可获得轻油、酚、萘、洗油、蒽、咔唑、吲哚、沥青等一系列产品。轻油为煤焦油常压蒸馏中切取的馏程为 170℃前的馏出物，其产率约为无水煤焦油的 0.4%-0.8%，轻油化学组成与重苯相似，其质量厂控指标如下：

密度（g/cm3）：0.865-0.900 酚含量（体积分数）：≤4%

初馏点 ≤ 95℃ 180℃前馏出量（体积分数）≥90.0%

本单位焦油蒸馏工艺采用双塔单炉设计，其中轻油产出工艺简图如下图 1：

可以看出：轻油气相及水蒸气从脱水塔顶产出，经轻油冷凝器、油水分离器到达轻油回流槽（产品槽），部分轻油再由轻油回流泵输送至脱水塔顶部用以控制塔顶温度，因此轻油水分的控制对脱水塔工艺条件有较大影响，当轻油水分较高时则会使脱水塔底部温度降低，顶部温度及压力升高，顶温度及压力上升。生产中操作中塔顶回流液水分的排除，主要是通过轻油油水分离器进行分离操作，轻油油水分离器结构如图 2 所示。在生产中含水轻油由油水分离器中部进入，在油水分离器中由于密度差别而逐渐分层，密度较小的轻油由上层轻油采出管线排出进入轻油回流槽，而密度相对较大的分离水则由分离器底部排出，其中轻油采出管线高度 9m，分离水采出管线高度为 5m，液位计下端高度 5.2m，长度 1.8m。实际生产操作中，当油水分离器内部 液位高于 9m 时，轻油可由分离器顶部自流排出，而分离水则由下部采出阀门通过操作工操作而排出至废水槽。

由于分离器内分离废水的采出与否以及采出时间长短都受到操作工人为因素影响，这就使得轻油的产量及质量、脱水塔工艺条件也随之受到影响，进而又影响到轻油质量，形成恶性循环。当分离废水采出时间较长时，则会造成轻油无产出，同时还可能会使轻油由分离水管线采出至废水槽，不仅使轻油产率下降，同时由于轻油排至废水槽造成极大安全隐患；当分离废水长时间无采出时，废水则会通过轻油采出管线伴随轻油采出至轻油回流槽，一方面会对轻油质量造成影响，使轻油密度偏高，另一方面部分水分伴随轻油回流输送至脱水塔顶，在塔盘间传质传热过程中急剧汽化，带走大量热量，不仅造成脱水塔顶部温度、压力偏高，底部温度偏低，还伴随有部分工业萘被水蒸气带出脱水塔，经轻油冷凝器冷却后进入油水分离器。当大量工业萘被带出脱水塔时，则会造成轻油冷凝器液相管线堵塞 而脱水塔顶压力上 升，或堵塞油水分离器轻油采出管线，造成油水分离器冒槽事故。结合生产实际运行情况，对 2015 年 1 月到 2016 年 12 月期间轻油产出及回流系统出现问题进行大致统计。

三、油水分离器改造方案及实施

对轻油油水分離器的改造目标主要为能够实现油水彻底分离 ，同时能够实现油与水的自动排出，减少人为操作对系统所造成的影响，进而稳定生产系统及产品质量。 轻油油水分离器中油水分离主要是利用油水密度不同而实现自动分离，同时也可利用油水密度不同而分离器底部压强相等，通过调整油水采出管线高度进而实现油与水的自动排出。在原有基础上对油水分离器进行改造，轻油采出管线高度固定。h1=9m，同时为了能够使油水分离界面显示在玻璃液位计中，使分离器中分离水最低高度按 h 水=5.2m，此时油水界面在液位计最下端，轻油高度 h 油=3.8m，分离水管线高度为 H，对轻油、分离水实际密度化验，轻油密度 ρ 油=0.89g/cm3，分离废水密度 ρ 水=1.03g/cm3，由分离器底部压强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

若按油水分离界面在液位计最上端显示则 h 水=7m，h 油=2m，相同公式计算可以得出 H=8.728。由此可以得出：实现油水自动采出同时油水界面能够在液位计中显示，分离水采出管线理论高度为 8.582-8.728m。在实际设计中将分离水采出管线高度设计为 H=8.6m，按以下方程可得出油水分离界面实际高度 h水。

ρ油 g （9- h水）+ρ水 g h水=ρ水 g H

即：h水=6.057

当分离器中分离水高度为 6.057m 时，则在液位计中油水界面高出最低端 85.7cm，位于液位计中部。由此可得出轻油油水分离器实际改造中分离水采出管线适宜高度 H=8.6m。

四、改造效果评价

经过几个月时间的实地观察和产量考核，本次对轻油油水分离器的改造是基本成功的，达到了目标效果，特别是油水分离的效果，经多次反复检查，分离器排水已无明显油花存在，轻油产量逐步上升，收率基本稳定在0.6%以上，按照年产30万吨产能计，可保证每年1800吨轻油产量，在保证生产效益的同时，对生产安全和环保做出的贡献是不可估量的。

五、存在问题

不可否认的是，我厂目前轻油生产环节还存在诸多问题，就目前改造的油水分离而言还有不尽如人意的地方，例如轻油产率随气候、温度影响较大，放散管偶有不通畅依然需要人工观察，等等。但对于本次探索性改造的成功，为我们树立了完善生产工艺的信心和勇气，也为下一步更完善的改造指明了方向。

六、结束语

本次改造属于我厂保证长周期运转而做出的专项改造之一，是我厂走向生产常态化的必然选择，通过本次改造，锻炼了广大技术人员的能力，为下一步继续优化生产积累了经验，也为开炭新材料有限公司长周期稳定运转打下了良好的基础。endprint