一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统的制作方法

1.本发明属于甲醇制烯烃技术领域，具体涉及一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统。


背景技术：

2.在甲醇制烯烃工业装置中，甲醇制烯烃的高温产品气通过过热饱和甲醇的方式回收其中的高温位热能后，冷却至250～300℃依次进入急冷塔降温脱固和水洗塔进一步降温，最后将产品气冷却至45℃以内，送至烯烃分离装置。
3.甲醇制烯烃装置的水洗技术是直接影响系统稳定运行的关键技术，自急冷塔排出的110℃左右的产品气需要进一步水洗，其主要是将产品气中生成的水分冷凝析出后送至污水汽提塔、甲醇制烯烃副反应生成的油蜡类物质凝固析出和洗涤产品气中的微量催化剂。水洗塔洗涤效果的好坏直接关系着装置的正常运行，如产品气中夹带的微量催化剂会与油蜡类物质结合生成油泥，堵塞水洗塔塔盘，造成水洗塔压差上升，塔盘换热效果变差，产品气至烯烃分离装置超温，严重影响烯烃分离装置的正常运行。另一方面，油泥的持续累积不仅堵塞换热设备，不得不频繁冲洗水洗水换热设备，而且也会污染后续污水汽提系统，增加能耗。目前，现阶段的甲醇制烯烃工业装置中，普遍存在水洗系统运行不佳的现象，主要表现在：
4.1、水洗水cod居高不下。由于甲醇制烯烃反应过程中不可避免的出现重组分油蜡类物质，这类物质进入到水洗水系统中，造成水洗水cod居高不下。同时，这部分高cod含量的水洗水送至污水汽提塔，会加重污水汽提塔的负荷，也会造成汽提后的净化水远超外送控制工艺指标；
5.2、水洗塔塔盘堵塞严重。甲醇制烯烃的高温产品气与冷凝水换热过程中，产品气中的油蜡类物质瞬间凝固析出附着在塔盘上，这部分油蜡类物质的持续累积会堵塞塔盘，造成水洗塔压差频繁波动，影响装置的正常生产。同时，油蜡类物质持续富集堵塞换热设备，不得不频繁离线冲洗换热设备，增加了安全风险；
6.3、采用的塔盘冲洗方法不环保。当水洗塔塔盘堵塞严重时，目前普遍采用注入化学剂进行冲洗，如注入柴油、二甲苯或者阻垢分散剂，注入过程会造成水洗塔压差的大幅波动，也加重了后续系统污水处理的负担。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统，以解决现有技术中存在的水洗水cod含量高、水洗塔塔盘结蜡无法在线冲洗的问题。
8.为了实现上述目的，本发明提供了一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统，其是由冷却塔10、在线塔盘冲洗装置200和冷却塔塔底油水分离装置50组成。
9.冷却塔10分为上、中、下三部分，中部和下部塔体的直径相同，上部塔体的直径小于中部和下部塔体的直径；在冷却塔10的上部塔体和中部塔体内设置有具有降液板31的多层塔盘30，塔盘30由气液接触元件(如浮阀、泡罩、筛孔等)、受液盘、溢流堰、降液板31、塔盘
支持件和紧固件等组成。
10.冷却塔10下部塔体的顶部设有产品气入口分布器11，来自急冷塔的110℃左右的产品气由入口分布器11均匀分布后，在冷却塔10内自下而上与靠重力下流的水洗水(冷却塔10初始建立循环的水洗水由外部系统加入)在多层塔盘30上接触，完成传质传热过程，洗涤产品气后的水洗水进入冷却塔10塔底。
11.在线塔盘冲洗装置200设置在冷却塔10的塔盘30上，在线塔盘冲洗装置200由带有喷头24的冲洗管路20、管架26、和管卡25组成，带有喷头24的冲洗管路20由管架26支撑和管卡25固定在塔盘降液板31的竖直板上，喷头24喷出的除氧水直接喷射到下面位置的塔盘上，从而完成塔盘的在线冲洗工作。
12.冲洗塔盘30所使用的除氧水储存在除氧水缓冲罐22中，经除氧水泵23增压后送至在线塔盘冲洗装置200，除氧水缓冲罐22上方设有排空导淋管21，用于平衡除氧水缓冲罐22内外压力。
13.在产品气入口分布器11的下方设有倾斜布置的导液板40，在导液板40上设有升气孔41，导液板40下方的气体可通过升气孔41进入到导液板40的上方，用于平衡导液板40上下方压力，保证油水正常分离。
14.在冷却塔10下部塔体导液板40的下部设有油水分离装置50，油水分离装置50由横向布置的消力格栅510、竖直水侧隔板51(对消力格栅510起简单支撑作用)和竖直油侧隔板60组成；水侧隔板51和油侧隔板60将冷却塔10下部塔底分隔为降液区400、水侧区500和油侧区600，水侧隔板51同时对消力格栅510起支撑作用；自塔盘30下流的水洗水经导液板40定向流入到降液区400进行蓄积，当降液区400蓄积的水洗水超过水侧隔板51的高度后，进入水侧隔板51上方的消力格栅510，由于油的密度比水轻，水洗水在消力格栅510上沿水平方向流动的过程中完成初步的油水分层，分层后的水洗水进入到水侧区500；油侧隔板60的高度高于消力格栅510，位于水侧区500上方的油相液位超过隔板60的高度后溢流进入油侧区600。
15.冷却塔10上部塔体的底部设有第一除油装置，由集液槽70、水洗水上段泵71、第三油水过滤器72和第三聚结器73组成，集液槽70用于收集塔盘30上方一定量的水洗水，这部分水洗水经水洗水上段泵71抽出后，进入第三油水过滤器72和第三聚结器73进一步除油后返回冷却塔10，从而将冷却塔10上部塔体水洗水中的油蜡类物质单独分离。
16.冷却塔10下部塔体的底部设有第二除油装置，由水洗水塔底油泵62、沸腾床过滤器63、第二油水过滤器64和第二聚结器65组成，油侧区600中的油相经水洗水塔底油泵62抽出后，先进入沸腾床过滤器63除去水中固体类物质，再进入第二油水过滤器64和第二聚结器65进一步除油，从而减小后续污水汽提系统加热负荷。
17.冷却塔10塔底油侧区600设有油侧抽出口过滤器61，水侧区500设有水侧抽出口过滤器52，用于过滤油相或水相中的大颗粒杂质，以免堵塞水洗水塔底油泵62和水洗水泵53的入口。
18.在冷却塔10上部塔体和中部塔体的顶部分别设有第一水洗水回流入口540和第二水洗水回流入口570，冷却塔10塔底的水洗水经水洗水泵53抽出，再经冷却除油后返回至第一水洗水回流入口540和第二水洗水回流入口570。
19.冷却塔10上部塔体第二水洗水返回流入口570的前端设有上返塔除油装置，由第
一油水过滤器56和第一聚结器57组成，来自冷却塔10塔底的水洗水经水洗水泵53抽出后进入第一水洗水冷却器54冷却，其中一部分冷却后的水洗水由第一水洗水回流入口540进入冷却塔10中部塔体的顶部，另一部分冷却后的水洗水经第二水洗水冷却器55进一步冷却后经第一油水过滤器56和第一聚结器57后进入冷却塔10上部塔体的顶部，通过增设油水过滤器和聚结器，将返回塔体上部水洗水中的油蜡类物质深度去除，保证水洗水的cod含量，进而减缓冷却塔10塔盘30的堵塞速度。
20.应用本发明的技术方案，通过在冷却塔塔盘上方的降液板一侧增加在线塔盘冲洗装置，在线塔盘冲洗装置斜向下的冲洗喷头正对下方塔盘，喷射出高压射流直接冲洗塔盘，冲洗掉的油蜡类物质顺着塔盘液流方向在重力的作用下进入塔底，从而完成在线冲洗塔盘过程；通过新增沸腾床过滤器、油水过滤器和聚结器等设备，优化工艺流程，构成单独除油系统，将水洗水中的油蜡类物质及催化剂分离，从而整体降低水洗水中的cod含量。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附
22.图中：
23.图1：本发明所述的水洗系统的结构示意图；
24.图2(a)：本发明所述的在线塔盘冲洗装置的俯视图；
25.图2(b)：本发明所述的在线塔盘冲洗装置的局部示意图；
26.图3：本发明所述的冷却塔塔底油水分离装置局部示意图。
27.其中，冷却塔10、产品气入口分布器11、带有喷头24的冲洗管路20、排空导淋管21、除氧水缓冲罐22、除氧水泵23、管卡25、管架26、法兰27(法兰27便于外供除氧水管路安装在冷却塔10上)、带有降液板31的塔盘30、导液板40、降液区400、升气孔41、油水分离器50、水侧区500、竖直水侧隔板51、消力格栅510、水侧塔底过滤器52、水洗水泵53、第一水洗水冷却器54、第一水洗水回流入口540、第二水洗水冷却器55、第一油水过滤器56、第一聚结器57、第二水洗水回流入口540、竖直油侧隔板60、油侧区600、油侧塔底过滤器61、水洗水塔底油泵62、沸腾床过滤器63、第二油水过滤器64、第二聚结器65、集液槽70、水洗水上段泵71、第三油水过滤器72、第三聚结器73。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细叙述本发明。
29.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.在本发明中，在未做相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者说针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为方便理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
31.实施例1
32.为解决现有技术中甲醇制烯烃装置存在的水洗水cod含量高、塔盘结蜡无法在线冲洗的问题。本发明的主要目的在于提供一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统。
33.如图1所示，一种甲醇制烯烃产品气的水洗系统由冷却塔10、在线塔盘冲洗装置200和油水分离装置50组成，其中冷却塔10由上、中、下三段相连接的不同直径的塔体组成，上部塔体和中部塔体内设置有多层塔盘30，在中部塔体底层塔盘30的降液板31上设置有在线塔盘冲洗装置200；油水分离装置50设置在冷却塔10下部塔体内。
34.在冷却塔10上部塔体和中部塔体的顶部分别设有第一水洗水返回入口540和第二水洗水返回入口570，冷却塔10塔底的水洗水经水洗水泵53抽出后进入第一水洗水冷却器54冷却，其中一部分冷却后的水洗水由第一水洗水返回入口540进入冷却塔10中部塔体的顶部；另一部分冷却后的水洗水经第二水洗水冷却器55进一步冷却后经第一油水过滤器56和第一聚结器57后进入冷却塔10上部塔体的顶部，通过增设油水过滤器和聚结器，将返回塔体上部水洗水中的油蜡类物质深度去除，保证水洗水的cod含量，进而减缓冷却塔10塔盘30的堵塞速度。
35.冷却塔10下部塔体的顶部设有产品气入口分布器11，来自急冷塔的110℃左右的产品气由入口分布器11均匀分布后，在冷却塔10内自下而上与靠重力下流的水洗水在多层塔盘30上接触，完成传质传热过程，洗涤产品气后的水洗水进入冷却塔10塔底。如图2(a)和图2(b)所示，在线塔盘冲洗装置200设置在塔盘30组件上，带有喷头24的冲洗管路由管架26支撑和管卡25固定在降液板31竖直板上，通过喷头24喷出的除氧水直接喷射完成塔盘的在线冲洗工作。
36.本实施例中，冷却塔10为圆柱形结构，上、中、下三部塔体叠置在同一轴线上，由于产品气与水洗水逆流接触洗涤的过程中会有大量水分析出，洗涤后的产品气量降低，因此相应地通过降低上部塔体直径，减少上部塔体冷却负荷，可减少塔材料的消耗。
37.可选地，冷却塔10上部塔体内的塔盘30由7层四溢流浮阀或筛孔塔盘组成，中部塔体内的塔盘30由11层四溢流浮阀或筛孔塔盘构成，在冷却塔10内共设置有18层塔盘30。
38.本实施例中，冷却塔10内所有塔盘30的高度均高于产品气入口11的高度，冷却塔10中部塔体内的塔盘30低于第一水洗水回流入口540的高度，冷却塔10上部塔体内塔盘30低于第二水洗水回流入口570的高度。
39.具体地，产品气入口11由大口径管路组成的分布管，伸入到冷却塔10内的末端安装堵板，管路斜向下45
°
两侧开有方形槽口，产品气通过方形槽口一方面增加了流速，另一方面，更均匀地分布产品气。
40.在本实施例中，通过在冷却塔10塔盘30的降液板31竖直方向上增设在线塔盘冲洗装置20，可直接喷射除氧水对塔盘30进行冲洗，冲洗后的油蜡类物质沿着塔盘30水流方向流动，并在重力作用下进入塔底。
41.具体地，冷却塔10可在第16～18层的每层塔盘30上设置在线塔盘冲洗装置200，由于产品气进入冷却塔10后首先与下层塔盘30接触，高温的产品气与低温的塔盘30接触后迅速冷凝降温，油蜡类物质凝固析出要多于上方塔盘30，因此，仅需要在较低位置的第16～18层的塔盘上设置在线塔盘冲洗装置200，这降低了冲洗装置的设置数量，进而降低了冷却系统的成本。
42.可选地，冲洗管线喷头24可选择单孔，为保证冲洗效果，依据下方塔盘冲洗面积，
选择高压射束和足够数量喷头，保证高压射流对下方塔盘进行全区域覆盖冲洗。
43.如图3所示，油水分离装置50由横向布置的消力格栅510组成，冷却塔10下部塔体的底部还设置有竖直水侧隔板51、竖直油侧隔板60和导液板40，油侧隔板60、水侧隔板51将冷却塔10下部塔体的底部分隔为降液区400、水侧区500和油侧区600。水侧隔板51不仅用于支撑冷却塔10下部塔体内的油水分离装置50，而且将自塔盘30下流的水洗水蓄积到降液区400。产品气入口11进入的产品气与冷却塔10上方水洗水逆流接触洗涤后，自上而下的水油两相混合流体(以下简称水洗水)经导液板40后垂直向下流进入降液区400进行汇集，当水油两相混合流体液位超过消力格栅后，通过水侧隔板51和消力格栅510将水洗水由垂直向下流改变为水平流，并降低流速，减少塔底水洗水涡流发生，进而完成油水粗分的过程。油水经过粗分和静止沉降，密度小的油相溢流至油侧区600，密度大的水相留在水侧区500，从而在冷却塔10塔底初步完成油水两相分离过程。水侧区500和油侧区600上方设置导液板40和升气孔41，导液板40倾斜布置，不仅加速冷却塔10内下流水洗水的定向流动，而且为下方油水分离提供了一个稳定的油水分离环境，升气孔41由竖管和下弯头组成，升气孔41在导液板40上且贴近冷却塔10内壁环向布置，可平衡导液板40上下方两侧压力，便于经导液板40下方水洗水正常流动。
44.本实施例中，为保证水侧区500和油侧区600上方随着液位增长留有一定的气相空间，即在油水分离装置50与导液板40间留有空隙。
45.本实施例中，在冷却塔10上部设置有第一除油装置，由集液槽70、水洗水上段泵71、第三油水过滤器72和第三聚结器73组成；由集液槽70汇集的水洗水经水洗水上段泵71抽出依次经过第三油水过滤器72和第三聚结器73除油，除油后的水相返至冷却塔10回用，油相外送。
46.在冷却塔10下部塔体的底部设置有第二除油装置，由水洗水塔底油泵62、沸腾床过滤器63、第二油水过滤器64和第二聚结器65组成；从冷却塔10塔底油侧经油侧塔底过滤器61由水洗水塔底油泵62抽出密度小的油相，首先经过沸腾床过滤器63脱除水洗水中的催化剂，减少催化剂粘结油蜡类物质形成大颗粒物质，再经过第二油水过滤器64和第二聚结器65进一步除油，除油后的水相作为污水汽提塔进料，油相外送。
47.在冷却塔10上部塔体第二水洗水返回入口570的前端设置有上返塔除油装置，由第一油水过滤器56和第一聚结器57组成，由于冷却塔10上返塔管路内水洗水温度更低，油蜡类物质更容易凝固析出进入冷却塔10堵塞塔盘30，通过增设沸腾床过滤器、油水过滤器和聚结器，多系统的将水洗水中油蜡类物质深度去除，保证水洗水的cod含量，进而减缓冷却塔10塔盘30的堵塞速度，除油后的水相进入冷却塔10，油相外送。
48.可选地，沸腾床过滤器63至少设置2台，且可完成在线反冲洗的任务，从而保证水洗水的连续运行；第一油水过滤器56至少设置2台，且可完成在线反冲洗的任务，从而保证水洗水的连续运行。
49.具体地，水侧抽出口过滤器52和油侧抽出口过滤器61呈空心圆柱状，沿冷却塔10轴线方向伸出一定高度，圆柱外表面开有大小不等的圆孔，过滤水相和油相中的催化剂和油蜡类物质，顶部连接有伞帽，防止涡流形成。
50.从以上的描述中，可以看出，本发明的实施例实现了如下的技术效果：
51.1、解决了现有技术中甲醇制烯烃装置存在的水洗水cod含量高、塔板结蜡无法在
线冲洗的问题；
52.2、通过设置单独的除油系统，可将水洗水中的油蜡类物质深度移除，减缓了塔盘堵塞的速率，保证了水洗系统的长周期运行；
53.3、送至污水汽提的水洗水由于降低了固含量和cod量，污水汽提塔能耗降低，同时，汽提后的净化水满足外送工艺控制指标。
54.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。