旋液分离技术在MCP装置上的应用

2018-06-11王修明

设备管理与维修 2018年5期

王修明

（扬州石化有限责任公司，江苏扬州 225200）

0 前言

扬州石化25万t/aMCP（MaximizingCatalyticPropylene，重油选择性裂解多产低碳烯烃技术）装置是采用中国石油化工科学研究院开发的新一代重油选择性裂解多产低碳烯烃新技术，在有效提高重油催化裂解反应选择性的基础上显著增加丙烯产率，2011年7月建成投产运行。根据江苏原油性质，MCP装置采用苏北原油的全常渣进料，生产方案采用油浆部分回炼的方式，装置油浆产率4.2%。装置投产以来较为平稳，反再系统流化正常，产品质量稳定，丙烯产率超过15%，异丁烯产率超过5%。但是，分馏系统油浆固含量偏高，一方面对装置的长周期运行产生了不利的影响，另一方面油浆回炼导致反应生焦增加，装置烧焦能耗增加，同时为了平衡系统内油浆固含量，需要加大油浆外甩，导致部分柴油组分压入分馏塔底，装置轻油收率下降。因此，在进行广泛调查研究的基础上，提出在油浆系统增设旋液分离器的方案，以降低油浆中固体物含量。

1 MCP装置油浆系统问题分析

1.1 油浆系统的问题

MCP装置油浆系统流程如图1所示，油浆密度、固含量、灰分等性质如表1所示。

图1 MCP装置油浆系统流程

由表1可以看出，因MCP装置工艺设计藏量大、循环线路多、催化剂循环量大，催化剂细粉化严重，油浆固含量偏高，需要适当增加油浆回炼及外甩来维持油浆性质的平稳。增加油浆外甩量，油浆密度偏低，轻质油收率降低；增加油浆回炼，装置生焦量增加。

1.2 油浆性质进一步分析

对采集油浆中灰分（颗粒物）进行实验室粒度测定，均≤10μm，平均粒径约5μm，颗粒较细。在48℃，60℃，70℃，80℃，100℃和117℃对油浆黏度进行实验室测定，测得数值分别为 9.10mPa·s，6.00mPa·s，4.65mPa·s，3.05mPa·s，2.40 mPa·s和 1.85mPa·s，拟合曲线如图2 所示。

表1 2014年3-7月油浆性质

图2 油浆黏度测定结果

可以推算出，工况条件下（1.15MPa，250℃），油浆黏度<1mPa·s。

在 52.5 ℃，61.3 ℃，70.2 ℃，80.3 ℃，90.0 ℃，100.0 ℃，110.0℃，和120.0℃，对油浆密度进行了实验室测定，数值分别为 0.964kg/m3，0.9605kg/m3，0.9525kg/m3，0.9510kg/m3，0.9465kg/m3，0.9405kg/m3，0.9355kg/m3和 0.9310kg/m3，拟合曲线如图3所示。

可以推算出，工况条件下（1.15MPa，250℃）油浆密度<0.92kg/m3。

图3 油浆密度测定结果

从图2、图3可以看出，本装置油浆黏度性质较好，高温黏度较小、密度较低，对固液分离较为有利。

2 可行性分析

2.1 旋流分离技术简介

旋流分离技术被普遍认为是一种高效节能分离技术，可用于气—固、液—液、固—液、气—液分离，以及固—固等非均相混合物的澄清、增浓或脱水、分级、洗涤等分离过程[1]。在欧美国家，随着液液旋流分离技术的进一步发展，旋流分离技术被认为是一种高效节能的分离技术，是3大机械分离技术（过滤、离心分离、旋流分离）之一。

2.2 旋流分离器工作原理与特点

旋流分离器简称旋流器，是一种利用离心沉降原理，将非均相混合物中具有不同密度的相分离的机械分离设备[2-3]。工作时，混合物料由入口切向送入旋流器圆筒部旋流腔内，在圆筒中形成高速回转运动，产生离心力场，在离心力作用下，混合物内质量较大的部分发生离心沉降，被抛向器壁而失去动能，在重力作用下向下旋动，沉降到圆筒壁上并滑向圆锥体，经由底流出口排出；其他质量较小的部分，由于受离心力作用较小，所以位于旋流分离器中心区域，随气流或液流作高速螺旋旋转运动，形成上升的低压螺旋流，至上溢流出口溢出[4]。

旋流分离器的特点：①对液体颗粒与固体颗粒有较高的分离效率；②制造成本低，占用空间小，重量轻，维护费用少，能耗低，无需任何帮助分离的介质；③弹性大，流量波动范围40%～120%；④在处理量较大时，可以明显减小体积，通常是常规重力分离器的1/5；⑤气速较低，噪声小；⑥具有多功能特性，可以和过滤器整合成1台设备，降低投资；⑦适应性好，生产及调节范围宽，并联可增加生产能力，串联可提高产品质量。操作温度及压力不受限制，决定于旋流器的结构材料。

2.3 油浆旋液分离技术工艺流程及参数估算

油浆旋液分离技术，是应用旋液分离原理，将油浆中的固体悬浮物在旋流分离器中，通过高速旋转，在离心力及重力的共同作用下将悬浮物进行不完全分离，将分离后固含量高的油浆外排，达到降低油浆固含量的目的。

在公司提供运行参数的基础上，中国石油大学负责完成了旋液分离器的选型及设计，并根据公司MCP装置实际情况，对流程和控制方案进行了改进，以外甩油浆产量要求，采用循环油浆部分分离、单级旋流分离流程（图4）。

表2 催化裂化循环油浆分离参数估算结果

图4 改进后油浆系统流程

以旋液分离器的分离效果40%，50%，65%和70%分别进行油浆系统固含量浓度平衡测算，结果如表2所示。

3 应用情况

旋液分离器于2014年MCP装置大检修期间安装竣工，吹扫试压后于9月17日组织开工。2014年9月至今，正常运行。表3为旋液分离器应用情况。

其中，分离效率为外甩灰分减去系统灰分后与外甩灰分的比值。

由表3可以看出，旋液分离器投用后，效果较为明显，主要表现在系统油浆灰分的降低。但由于装置催化剂重油裂解能力不足导致油浆中胶质含量增加，离心法分析油浆固含量时胶质无法分离，数值偏高，因此数据分析中以灰分值为参考。对比工况2，3，4，5可以看出，随着油浆下返塔量的增加，即在一定范围内适当提高旋液分离器入口线速，旋液分离器的分离效率增加（图4）。对比表3工况5与表2，可以看出旋液分离器基本达到设计分离效率，系统油浆灰份降低（2～2.5）g/L。