一种耦合油气洗涤的混合油水分步分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油炼制或者煤化工领域，涉及费托工艺中一种耦合油气洗涤的混合油水分步分离的方法。
【背景技术】
[0002]费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液化技术之一，可简称为FT反应，它以合成气(CC^PH2)为原料在催化剂(主要是铁系)和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。费托合成煤制油的产品主要有汽油、柴油、煤油及航空燃料、润滑油和石蜡等。费托合成煤间接液化产品为油水混合物，油水的高效分离对降低产品成本有着重要影响。
[0003]目前在费托合成中重要采用重力沉降的方法进行分离(费托合成工艺油水分离器的工艺设计，化工设计，2010，20(1))自反应器出来后经高压分离器的沉降作用分出含水油及含油水，进入卧式油水分离器进行进一步沉降分离，分离后再进入大罐沉降分离，由于费托合成的操作条件，油水乳化现象比较严重，因重力沉降分离只能有效分离粒径大于50 μ m游离态的油滴或者水滴，因此一般经初步油水分离后采用大罐静置沉降分离设计时间超过8小时。设备占地面积大、材料耗费大且效率低。此外经工艺流程中低压分离后排出的气相组分中也含有少量烃类，一般单独设洗涤装置洗涤回收，需配套操作控制系统，造价高且比较复杂。因此需要采用型高效的油水分离方法对目前技术进行优化。
【发明内容】
[0004]鉴于上述问题，本发明提供费托工艺中一种耦合油气洗涤的混合油水分步分离的方法。其结合费托合成油水特性，采用分步分离的方法按照油中水和水中油的粒径分布分为初步分离和深度的逐级分离，更为优化的是在初步的油脱水和水脱油采用一个设备实现，占地及配套系统均减少，且在入口耦合设置了含烃气体的洗涤回收设置，满足油水高效快速分离的同时，有效减小的占地及投资，弥补了现有重力沉降分离方法的不足。
[0005]具体的技术方案为:
[0006]一种耦合油气洗涤的混合油水分步分离方法，包括以下步骤:
[0007]步骤1:将含0.5?6%合成水的轻油(在入口处的流速为I?3m/s)与含0.01?2.8%微量烃的低分气混合洗涤后，其中进入微量烃的轻油送入油水初步分离器的左侧封头，含油0.05?0.5%的污水则送入所述油水初步分离器的右侧封头；所述油水初步分离器的操作压力为0.3?4.5MPa，温度为20?60°C ；
[0008]步骤2:步骤I的各组分进入所述油水初步分离器后首先在T型液气分离器中实现快速液气分离，分离出的低分气从所述油水初步分离器的顶部排出；
[0009]含水轻油以流速0.005?0.02m/s从所述油水初步分离器的左侧封头向右流动，依次通过第一 CPI油水快速分离模块、亲水性粗粒化模块进行快速脱水，分离出粒径大于30 μ m的水滴，分离后的轻油中含水0.05?0.5%并继续向右流动到隔板左侧排出，进入深度脱水器，在所述深度脱气器中脱除粒径为3?30 μ m的水滴，此时得到的轻油含水量小于0.02% ；
[0010]含油污水从所述油水初步分离器的右侧封头向左流动，依次通过第二 CPI油水快速分离模块、亲油性粗粒化模块进行快速除油，分离出粒径大于25 μ m的油滴，分离后污水中含油0.03?0.6%并继续向左流动到隔板的右侧，从隔板上部与隔板左侧分离后的轻油混合排出，进入深度除油器，在所述深度除油器中脱除粒径为I?25 μ m的油滴，此时的污水含油量小于0.01%。
[0011]步骤2中所述深度脱水器具有包括亲水性纤维和亲油性纤维的组合纤维脱水模块，所述组合纤维脱水模块中亲水性纤维占亲油性纤维的比例为5?15% ;所述深度除油器具有包括亲水性纤维和亲油性纤维的组合纤维除油模块，所述组合纤维除油模块中亲油性纤维占亲水性纤维比例为10?20%。
[0012]步骤I所述轻油与低分气的混合方式是逆流或顺流，注入段后设置常规气液混合器。
[0013]步骤2所述的T型液气分离器入口段的混合液流速为3?6m/s。
[0014]步骤2所述的第一 CPI油水快速分离模块和所述亲水性粗粒化模块之间具有水包；所述第二 CPI油水快速分离模块和所述亲油性粗粒化模块连接设置。
[0015]步骤2所述的亲水性粗粒化模块和所述第一、第二 CPI快速分离模块采用改性特氟龙、聚丙烯或者不锈钢材料。
[0016]步骤2所述的深度脱水器的底部具有水包出口，在所述水包出口还设有组合纤维除油模块；所述的深度除油器的顶部具有油包出，在所述油包出口还设有组合纤维脱水模块。
[0017]所述的深度脱水器或者深度除油器中内置的组合纤维模块采用公开号为CN103952852A(—种适用于油水深度分离的Ω型纤维编织方法)专利编织方法。
[0018]其中，CPI (高效波纹板聚结分离)油水快速分离模块选用表面具有亲油疏水(或亲水疏油，适用于脱水过程)性质的开孔波纹板材料，将“浅池原理”和“聚结技术”有效相结合，如图1所示:当含油废水通过聚结板堆时波纹板的曲折通道迫使水流形成近似正弦波的流态，从而增大油珠间的碰撞几率，促使小油滴的聚结。由于波纹板是波浪形的，流向不断发生变化，增加碰撞几率使小油珠变大，根据Stocks公式，油珠沉降速度与油珠粒径的平方成正比，且大油珠比表面积变小与水的表面张力相对变小，因此加速了油珠沉降，达到了油水分离的目的。
[0019]本发明的有益效果在于:
[0020](I)在设计上采用了分布分级分离的思路，根据费托合成的油水性质:即大部分游离态、分散态油水混合物采用PP1、粗粒化方法先先快速分离，少量为乳化态油水混合物(占总量的0.1?3% )通过组合纤维编织模块深度分离的方法进行处理。相比较目前重力沉降的方法具有分离速度快、效率高的优势，此外该方法采用分步逐级分离可以最大限度的发挥每个技术的高效性和适应性，如初步分离后，油中水含量降低，这样通过组合纤维聚结分离，组合纤维模块能发挥对低浓度含量的快速高效分离，且能保护该模块的长周期运行；
[0021](2)将油气洗涤集成于初步分离器，初步分离器重采用T型液气分离技术，一方面气体通过T型管液体旋转的离心力实现快速的液体脱气，结构简单且分离效率高于重力沉降分离；另一方面，在T型分离器的洗涤混合，控制T型管入口流速为3?6m/s时，气液两相在T型管中受到旋转离心力的作用，由于油水密度差的原因，液体在径向截面上是自内向外迀移运动，在垂直截面是自上向下运动，能完成二次洗涤作用，结合和混合与分离两个过程的洗涤作用；
[0022](3)将油初步脱水与水初步脱油两个功能集成于一个初步分离器中，可以减少一个设备，所需配套的配管、控制、阀门及占地都减少，起到降低投资的作用。
[0023](4)更为重要的是，本发明根据费托合成油水的特性将CP1、粗粒化以及组合纤维分离技术进行了组合集成，分离时间短，且分离效率提高(乳化油在重力沉降中不能分离)，提高了资源利用率，以及降低了废水中的油含量，下个过程处理难度降低。
[0024]本发明采用的方法具有简单、高效及适应性宽的特点，在功能上满足了目前费托合成的油水分离要求，且集成了洗涤回收气体中烃类组份的功能，也可应用于煤化工同类过程的油水分离。
【附图说明】
[0025]图1是CPI快速除油或脱水(下部开孔)原理示意；
[0026]图2是实施例1的工艺流程图；
[0027]图3是实施例1所使用装置的结构示意图。
[0028]符号说明
[0029]I含烃气体；2含0.5?6%合成水的油；3脱烃后气体；
[0030]4含油0.05?0.5%的污水；5含0.03?0.6%油的污水；
[0031]6含0.05?0.5%水的油；7含0.03?0.6%油的污水；
[0032]8含水小于0.02%的油；9含水小于0.02%的油(去污油罐)；
[0033]10含油小于0.01%的污水；101含水油进口 ；
[0034]20含烃类气体入口 ；30气液混合器；40 T型液气分离器；
[0035]50快速脱水CPI模块；60亲水性粗粒化模块；70隔板；
[0036]80气相出口 ；90亲油性粗粒化模块；102快速除油CPI模块；
[0037]110含油废水进口 ；120水包；13-1、13-2组合纤维除油模块；
[0038]14-1、14-2组合纤维脱水模块。
【具体实施方式】
[0039]以下通过实施例对本发明的方法及其装置进行具体描述，但实施例只用于对本发明进一步说明，并不限制本发明的保护范围。
[0040]对比例I
[0041]某煤化工厂费托合成装置经高压分离器后轻油流量为50t/h，含油废水流量7t/h，其中轻油中含水约3?4%，含油废水中含油约2?3%，产生富烃气约4t/h，目前采用以下方法进行油水分离:高压分离器分离出来的含水约3?4%的轻油进入初步油水分离器进行沉降脱水，此过程设计沉降时间为0.5小时，沉降后达到含水约0.5?1.5%送入脱水罐进行长时间脱水，此过程脱水时间不小于8个小时，含水降为约0.1%以下后送到油品储罐；而高压分离器底部分离出的含油合成水进入污水缓冲罐，与初步油水分离器沉降出的水在污水缓冲罐进行混合缓冲，之后由泵送