一种柴油脱水装置及方法与流程

本发明涉及柴油脱水领域，特别涉及一种柴油脱水装置及方法。

背景技术：

柴油是一种轻质石油产品，为了减少柴油燃烧时二氧化硫、氮氧化物等的产生，需要对柴油进行加氢处理。但加氢后的柴油产品含水量通常在2000μg/g以上，导致柴油产品外观浑浊，不仅影响柴油的使用效果，而且会对使用柴油的设备遭到损坏或锈蚀，造成安全隐患。所以，对加氢后的柴油进行脱水是柴油产品使用前的必要步骤，而提供一种安全高效的柴油脱水装置则是十分重要的。

现有技术提供了一种利用真空塔进行柴油脱水的装置。该真空塔分为上下两部分，柴油或喷气燃料进入真空塔下部，在0-90kPa绝对压力下进行平衡闪蒸，闪蒸出的气相进入真空塔上部进行真空冷凝和油水分离，脱水后的产品从真空塔下部塔底送出。该装置通过真空闪蒸脱去柴油中的水分，以得到含水量达到国家标准的柴油。

发明人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术提供的柴油脱水装置脱水效果不理想，虽然经其脱水处理后，柴油的含水量能达到国家标准，但很难达到客户认可的清澈透明的要求，即在10℃时，柴油中水含量低于100μg/g。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供了一种能得到在10℃时水含量低于100μg/g的柴油的柴油脱水装置及方法，具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种柴油脱水装置，包括：一级减压干燥塔、二级减压干燥塔、第一冷却器、第二冷却器、回流罐、回流泵、柴油泵、柴油空冷器。所述一级减压干燥塔和所述二级减压干燥塔自上而下顺次连通；所述 一级减压干燥塔的顶部出口、所述第一冷却器、所述回流罐的顶部进口顺次连接；所述二级减压干燥塔的顶部出口、所述第二冷却器、所述回流罐的顶部进口顺次连接；所述回流罐的底部出口、所述回流泵、所述一级减压干燥塔上部的进料口顺次连接；所述二级减压干燥塔的底部出口、所述柴油泵、所述柴油空冷器顺次连接。所述第二冷却器兼具冷却和气液分离功能。

具体地，作为优选，所述装置还包括真空泵，所述真空泵与所述第二冷却器的气相出口相连。

具体地，作为优选，所述一级减压干燥塔和所述二级减压干燥塔均为设置有多个塔板的板式塔。所述塔板为带有升气管的筛孔塔盘，所述筛孔塔盘自上而下交错设置在所述板式塔中。

具体地，作为优选，所述塔板的个数为4-6个。

另一方面，本发明实施例还提供了一种柴油脱水方法，包括：步骤a、将柴油分馏塔底流出的柴油引入所述一级减压干燥塔中，在0-30kPa的表压下，对所述柴油进行一级闪蒸干燥，得到第一气相部分和含水量低于200μg/g的第一液相部分。所述第一气相部分经所述第一冷却器冷却后流入所述回流罐，所述第一液相部分流入所述二级减压干燥塔。

步骤b、对流入所述二级减压干燥塔的所述第一液相部分，在0-20kPa的绝对压力下，进行真空闪蒸干燥，得到第二气相部分和第二液相部分。所述第二气相部分流入所述第二冷却器，冷却后得到第三气相部分和第三液相部分。所述第三液相部分流入所述回流罐，所述回流罐内的物质经回流后，得到油相部分和水相部分。所述油相部分经所述回流泵流回所述一级减压干燥塔作为待脱水原料进行再脱水，所述第二液相部分经所述柴油泵流入所述柴油空冷器进行冷却，得到脱水后的柴油产品。

具体地，作为优选，所述方法还包括：使所述第三气相部分经真空泵排至炉膛进行焚烧。

具体地，作为优选，所述方法还包括：将所述水相部分排至外界污水管网。

具体地，作为优选，所述一级减压干燥塔的操作温度为145-170℃。

具体地，作为优选，所述柴油的进料温度为150-200℃。

具体地，作为优选，所述柴油空冷器的冷却温度为50℃。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的柴油脱水方法，通过自上而下顺次连通的一级减压干燥塔和二级减压干燥塔，对来自分馏塔底的柴油进行两次闪蒸干燥，优化干燥效果，使柴油中的水分大幅减少，从而得到在10℃时，水含量低于100μg/g的柴油产品。同时，柴油经一级减压干燥塔闪蒸出的气相部分经冷却器冷却后流入回流罐，由二级减压干燥塔闪蒸出的气相部分经第二冷却器冷凝，同时进行气液分离，其液相部分也流入回流罐，回流罐中物质经回流后得到的油相部分经回流泵再次流回一级减压干燥塔作为待脱水的原料使用，从而降低柴油在脱水过程中的损失率，并对一级减压干燥塔中的操作温度起到控制作用，保证柴油脱水装置的安全运行。可见，通过本发明实施例提供的柴油脱水方法，能够得到清澈透明、且在10℃时水含量低于100μg/g的柴油产品，操作简便，安全节能，便于规模化推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的柴油脱水装置的结构示意图；

图2是本发明又一实施例提供的筛孔塔盘的主视图；

图3是本发明又一实施例提供的筛孔塔盘的俯视图。

附图标记分别表示：

1 柴油，

2 一级减压干燥塔，

201 筛孔塔盘，

202 升气管，

203 开口区，

204 喷淋区，

205 升气区，

3 第一冷却器，

4 回流罐，

5 二级减压干燥塔，

6 第二冷却器，

7 真空泵，

8 回流泵

9 柴油泵，

10 柴油空冷器，

A 第一气相部分，

B 第一液相部分，

C 第二气相部分，

D 第三液相部分，

E 第三气相部分，

F 水相部分，

G 油相部分，

H 脱水后的柴油产品。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种柴油脱水装置，如图1所示，该装置包括：一级减压干燥塔2、二级减压干燥塔5、第一冷却器3、第二冷却器6、回流罐4、回流泵8、柴油泵9、柴油空冷器10。一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5自上而下顺次连通；一级减压干燥塔2的顶部出口、第一冷却器3、回流罐4的顶部进口顺次连接；二级减压干燥塔5的顶部出口、第二冷却器6、回流罐4的顶部进口顺次连接；回流罐4的底部出口、回流泵8、一级减压干燥塔2上部的进料口顺次连接；二级减压干燥塔5的底部出口、柴油泵9、柴油空冷器10顺次连接。第二冷却器6兼具冷却和气液分离功能。

本发明实施例提供的柴油脱水方法，通过自上而下顺次连通的一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5，对柴油分馏塔底流出的柴油1进行两次闪蒸干燥，优化干燥效果，使柴油1中的水分大幅减少，从而得到在10℃时水含量低于100μg/g的柴油产品。同时，柴油经一级减压干燥塔2闪蒸出的气相部分经冷却器 冷却后流入回流罐4，由二级减压干燥塔5闪蒸出的气相部分经第二冷却器6冷凝，同时进行气液分离，其液相部分也流入回流罐4，回流罐4中物质经回流后得到的油相部分G经回流泵8再次流回一级减压干燥塔2作为待脱水的原料使用，从而降低柴油1在脱水过程中的损失率，并对一级减压干燥塔2中的操作温度起到控制作用，保证柴油脱水装置的安全运行。可见，通过本发明实施例提供的柴油脱水方法，能够得到清澈透明、且在10℃时水含量低于100μg/g的柴油产品，操作简便，安全节能，便于规模化推广应用。

其中，第二冷却器6具有聚液结构和集液包，使其在具有冷却功能的同时兼具气液分离功能。由于第二冷却器6与二级减压干燥塔5的顶部出口相连通，而第二冷却器6内几乎没有压降损失，从而保证了二级减压干燥塔5的真空度，进而保证柴油1在二级减压干燥塔5中真空闪蒸的效率。

具体地，本发明实施例提供的一种柴油脱水装置还包括真空泵7，真空泵7与第二冷却器6的气相出口相连，以将从第二冷却器6中分离出的不凝气体抽出，并进行燃烧。不凝气燃烧的能量可以用于加热锅炉等，便于热能的循环利用，节约能源。其中，真空泵7采用爪式真空泵，爪式真空泵的体积较小，能耗较低，且无废水污染，更加安全环保。

具体地，一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5采用自上而下顺次连通的布置方式，占地面积较少，节约了空间。同时，一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5均为设置有多个塔板的板式塔。其中的塔板为带有升气管202的筛孔塔盘201，筛孔塔盘201自上而下交错设置在板式塔中。筛孔塔盘201的结构如图2和图3所示，筛孔塔盘201还分为开口区203、喷淋区204和升气区205。开口区203用于使干燥塔中的气相和液相物质流通，并实现筛孔塔盘201自上而下的交错布置。喷淋区204设置有多个小孔，以提高柴油1的喷淋分散程度，更有利于柴油1中水分的蒸发，提高柴油1闪蒸效率。升气区205设置有多个升气管202，用于引导柴油1闪蒸出的水分和轻烃流出设备，有效地阻止了水和柴油1的再次返混，从而提高了闪蒸效率。筛孔塔盘201的设置更高效地实现了柴油脱水，其中，筛孔塔盘201的个数以4-6个为宜。

另一方面，本发明实施例还提供了一种柴油脱水方法，包括：步骤101、将柴油分馏塔底流出的柴油1引入一级减压干燥塔2中，在0-30kPa的表压下，对柴油1进行一级闪蒸干燥，得到第一气相部分A和含水量低于200μg/g的第一 液相部分B。第一气相部分A经第一冷却器3冷却后流入回流罐4，第一液相部分B流入二级减压干燥塔5。

步骤102、对流入二级减压干燥塔5的第一液相部分B，在0-20kPa的绝对压力下，进行真空闪蒸干燥，得到第二气相部分C和第二液相部分。第二气相部分C流入第二冷却器6，冷却后得到第三气相部分E和第三液相部分D。第三液相部分D流入回流罐4，回流罐4内的物质经回流后，得到油相部分G和水相部分F。油相部分G经回流泵8流回一级减压干燥塔2作为待脱水原料进行再脱水，第二液相部分经柴油泵9流入柴油空冷器10进行冷却，得到脱水后的柴油产品H。

在本实施例提供的柴油脱水方法中，经过一级减压干燥塔2的闪蒸处理后，柴油1中的绝大部分水和部分轻烃汽化后排出塔外，即上述第一气相部分A的成分为水和轻烃，第一气相部分A流入回流罐4。二级减压干燥塔5对一级减压干燥塔2中流下来的柴油1，即上述第一液相部分B，进行真空闪蒸干燥，进一步除去柴油1中的少量水分和轻烃。真空闪蒸得到的液相部分，也就是第二液相部分，即为符合10℃时水含量低于100μg/g标准的脱水后的柴油，经过冷却处理后即为最终脱水后的柴油产品H。而真空闪蒸出的少量水分和轻烃，即第二气相部分C，经过第二冷却器6冷却，得到的气相部分即为第三气相部分E，这部分气体主要为不凝的轻烃，通过真空泵7可以直接将这部分气体排至炉膛进行焚烧；而从第二冷却器6中得到的液相部分，即第三液相部分D，则流入回流罐4。

此时，回流罐4中储存有两级减压干燥塔闪蒸后经冷却得到的液相部分，这部分液体在回流罐4中进行油水分离，得到的水相部分F为含油污水，通过外界污水管网排出即可，而得到的油相部分G仍含有柴油和一部分凝结成液态的轻烃，但其温度已经降至40-50℃。通过回流泵8将此油相部分G返回到一级减压干燥塔2中，可以实现对一级减压干燥塔2中操作温度的控制，由于柴油分馏塔底流出的柴油1进入一级减压干燥塔2时的温度为150-200℃，所以，一级减压干燥塔2中的操作温度可控制在145-170℃。同时，无需对二级减压干燥塔5中的温度再进行控制。可见，本发明提供的柴油脱水方法能够实现柴油1的循环利用，节约能源，且操作简便，脱水效果好，适合进行推广应用。

具体地，二级减压干燥塔5底流出的柴油即为满足含水量要求的柴油，但 该柴油温度仍较高，需要由柴油产品泵将其泵入柴油空冷器10进行冷却。其中，柴油空冷器10的出口温度为50℃。经柴油空冷器10冷却后的柴油即为最终制得脱水后的柴油产品H，脱水后的柴油产品H的温度为45-55℃。

以下将通过具体实施例进行详细阐述：

实施例1

本实施例提供了一种柴油脱水装置，包括：一级减压干燥塔2、二级减压干燥塔5、第一冷却器3、第二冷却器6、爪式真空泵7、回流罐4、回流泵8、柴油泵9、柴油空冷器10。

一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5自上而下顺次连通；一级减压干燥塔2的顶部出口、第一冷却器3、回流罐4的顶部进口顺次连接；二级减压干燥塔5的顶部出口、第二冷却器6、回流罐4的顶部进口顺次连接；真空泵7与第二冷却器6的气相出口相连；回流罐4的底部出口、回流泵8、一级减压干燥塔2上部的进料口顺次连接；二级减压干燥塔5的底部出口、柴油泵9、柴油空冷器10顺次连接。

其中，第二冷却器6兼具冷却和气液分离功能。

一级减压干燥塔2和二级减压干燥塔5均为板式塔，每个板式塔中设置有5个自上而下交错设置的塔板，塔板为带有升气管202的筛孔塔盘201，筛孔塔盘201还分为开口区203、喷淋区204和升气区205，具体结构如图2和图3所示。

实施例2

本实施例采用实施例1中提供的柴油脱水装置，进行柴油脱水，包括如下步骤：

步骤1、将180℃的柴油分馏塔底流出的柴油1引入一级减压干燥塔2中，在25kPa的表压下，对柴油进行一级闪蒸干燥，一级减压干燥塔2中的操作温度维持在145-170℃，对柴油进行一级闪蒸干燥后，得到第一气相部分A和含水量为180μg/g的第一液相部分B。第一气相部分A经第一冷却器3冷却后流入回流罐4，第一液相部分B流入二级减压干燥塔5。

步骤2、对流入二级减压干燥塔5的第一液相部分B，在15kPa的绝对压力下，进行真空闪蒸干燥，得到第二气相部分C和第二液相部分。第二气相部分 C流入第二冷却器6，冷却后得到第三气相部分E和第三液相部分D。第三气相部分E经真空泵7排至炉膛进行焚烧。第三液相部分D流入回流罐4，回流罐4内的物质经回流后，得到油相部分G和水相部分F。水相部分F排至外界污水管网，油相部分G经回流泵8流回一级减压干燥塔2作为待脱水原料进行再脱水，其中，油相部分G的温度为45℃。第二液相部分经柴油泵9流入柴油空冷器10进行冷却。最后，得到温度为50℃、10℃时水含量为85μg/g的脱水后的柴油产品H。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。