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高效破乳剂在焦化油水分离中的应用

创建时间:2019-12-28 14:35

摘 要:系统分析了莱钢焦化厂焦油氨水分离系统的运行状况,筛选了适合焦油氨水快速分离的高效破乳剂进行试验,使分离后焦油的含水量达到了210%以下,并探讨了采用高效破乳剂后对焦油、萘等回收率等的影响。

 

1 前言

    焦化厂在用循环氨水喷洒荒煤气的同时,产生大量的氨水焦油混合物,为了分离氨水、焦油及煤焦油的脱水,采用重力沉降及蒸汽加热的工艺。循环氨水喷洒荒煤气时温度较高,产生的氨水、焦油混合物在极细颗粒的热解碳的催化作用下,形成水包油或油包水的乳化液,使氨水、焦油分离困难,从机械化澄清槽分离出的焦油含水量在10%以上。为了降低焦油的含水量采用蒸气加热的方法,使焦油的含水量降到4%左右,但这样的含水量仍然较高,影响焦油深加工,需要在焦油加工前再进行蒸汽加热脱水。 为了加速焦油氨水的分离,降低分离后焦油的含水量及分离后氨水的含油量,进行了高效破乳剂在焦油氨水分离中的工业试验。

 

2 高效破乳剂的筛选 

2.1 焦化厂目前焦油氨水分离现状 

    目前机械化澄清槽进口流量:1600m3 /h;温度:80℃左右;澄清槽的体积:3×300m3 ;焦油、氨水在 澄清槽的停留时间:约27min;澄清池出口焦油的含 水量:≥10%;焦油在焦油槽蒸汽加热后沉淀48小时后的含水量:4.5%~7.5%;外排氨水的含油量:500~600ppm;焦油中萘含量:约8.9%。

2.2 焦油、氨水乳化状况 

    在循环回来的油水混合物中,焦油约占0.7% 左右,在高温和高速流动的混合作用下,焦油和氨水充分混合并乳化,氨水和焦油多以水包油型(O/W)乳化液形式存在。由于焦油中含有天然的界面活性物质,如沥青质、胶质、喹啉类极性物等,吸附在乳化液的油水界面上,形成牢固的界面膜,致使乳化液变得十分稳定,不易分离。目前破乳有机械、物理、化学等多种方法,但使用最多、最有效的是以破乳剂为主的化学方法,在实际应用中,为实现焦油的深度脱水,又往往将不同的方法结合。

2.3 高效破乳剂的筛选

2.3.1 破乳剂种类

    主要以石油行业原油破乳工艺中常用的破乳剂为筛选对象,有以下种类:环氧丙烷嵌段聚醚(HA系列:多元醇为起始剂;HB系列:烷基酚醛树脂为起始剂)、失水山梨醇单油酸脂破乳剂、油溶性酚醛树脂类破乳剂、水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂、水解的聚丙烯酰胺破乳剂、千基酚聚氧乙烯醚破乳剂、聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛树脂破乳剂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-苯乙烯衍生物三元共聚物破乳剂,等。

2.3.2 破乳效果的测定

    试验以脱水率表示破乳效果,测定采用静态评价法。

    仪器:南京炼油厂与江苏电分析仪器厂开发的PDY一型破乳剂评选仪;石油化工科学研究院研 制、江苏电分析仪器厂生产的WC一型水含量测定仪。

    试验条件:从焦化厂回收车间取氨水焦油混合物,预热温度50℃,恒温箱温度90℃,破乳剂按3ppm加入。混合搅拌速度为1200r/min,搅拌lmin 后,再恒温沉降15min,最后取脱水后焦油测定其水含量,计算出脱水率。试验结果见表1

表1 破乳剂脱水率试验数据

破乳剂 加入量 /ppm 脱水率/%
环氧丙烷嵌段聚醚HA系列 3 85.4
环氧丙烷嵌段聚醚HB系列 3 92.5
失水山梨醇单油酸脂破乳剂 3 94.0
水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂 3 98.4
水解的聚丙烯酞胺破乳剂 3 90.0
千基酚聚氧乙烯醚破乳剂 3 96.3
聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛树脂破乳剂 3 95.0
甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-苯乙烯衍生物三元共聚物破乳剂 3 97.5
油溶性酚醛树脂类破乳剂 3 92.6

 

2.3.3 破乳剂用量与脱水率的关系试验

    采用同样的试验条件和试验方法,进行破乳剂用量试验,破乳剂的用量从0.5ppm、1.0ppm、1.5ppm、2.0ppm、2.5ppm、3.0ppm、3.5ppm、4.0ppm、4.5ppm、5.0ppm、5.5ppm、6.0ppm、6.5ppm、7.0ppm进行试验,对比脱水效果,确定最佳用量。

    在试验中发现随着破乳剂用量的改变,焦油乳化液的脱水率出现了先增大后减小的变化规律,这表明破乳剂的用量存在最佳值,此时,焦油氨水乳化液的脱水率达到最大值。破乳剂的最好脱水效果时的用量见表2。 

 

表2 破乳剂最好脱水效果试验数据 

破乳剂 最大脱水率 /% 用量 /ppm
水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂 99.2 3.5
千基酚聚氧乙烯醚破乳剂 98.5 4.5
聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛树脂破乳剂 99.5 4.0
甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-苯乙烯衍生物三元共聚物破乳剂 99.8 5.5

 

2.3.4 高温性能及工艺流程试验

    对上述四种破乳剂进行高温、对焦油深加工的影响、是否对焦油具有乳化作用进行了试验。试验对象为:四种破乳剂、加入破乳剂的油水混合物、加入破乳剂脱水后焦油。试验结果见表3。

 

表3 破乳剂高温性能试验数据

破乳剂 80℃ 180℃ 200℃
水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂 未见异常 未见异常 未见异常
千基酚聚氧乙烯醚破乳剂 未见异常 分解 分解
聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛树脂破乳剂 未见异常 分解 分解
甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-苯乙烯衍生物三元共聚物破乳剂 未见异常 未见异常 未见异常

 

表4 破乳剂对焦油深加工的影响试验结果

破乳剂 加入破乳剂的油水混合物 加入破乳剂脱水后的焦油
水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂 未见异常 未见异常
千基酚聚氧乙烯醚破乳剂 有乳化作用,出现油水互溶 焦油颜色微显白浊色
聚氧乙烯聚氧丙烯酚醛树脂破乳剂 未见异常 未见异常
甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-苯乙烯衍生物三元共聚物破乳剂 未见异常 未见异常

 

2.3.5 破乳剂的确定

    通过上述各项试验,确定破乳剂水溶性聚氧乙烯聚氧丙烯聚醚破乳剂,工业性试验用量为循环氨水的3.5ppm,连续加入到循环氨水中。 

 

3 高效破乳剂在焦油氨水分离中的工业性试验

3.1 加药点的确定 

    根据系统情况和药剂的作用机理决定加药点的选择,由于循环氨水是闭路循环,如果在管路上开口,影响生产,研究管路系统,在不停车的情况下,从氨水循环泵前氨水取样口加入,在取样口重新铺设一条加药管路,在管路上安装回止阀,用高压定量加药泵加入,既不影响氨水取样又可加入破乳剂,又不用停车影响生产。

3.2 试验过程中需要检测的项目

    焦油氨水分离系统运行状况、机械化澄清槽焦油、氨水水位情况、氨水循环量检测、焦油产量、焦油从澄清槽排出时间及含水量、焦油中的萘含量、破乳剂的加入量、氨水含油量等。焦油脱水试验数据统计表5,试验前后氨水含油及萘含量见表6。

 

 

表6 试验前后氨水含油及焦油含萘量

  实验前 试验后期
氨水含油量/ppm 500~600 140 ~150
萘含量/% 8.9 11.0

        

4 试验结果与分析

    通过一个月的试验,取得了满意的试验效果,焦油含水量在没有蒸汽加热的情况下降低到2%以下,平均为1.55%;氨水中的焦油含量由原先的500~600ppm降到140~150ppm;焦油渣由原来的流体状变为试验后的半粉状,焦油渣中焦油的含量明显降低;焦油不加热的情况下,焦油中的萘含量由原先的7.9%升高到11.0%左右,提高了焦油深加工中萘的产量,降低了萘向大气中的扩散量。 

    通过加入破乳剂进行油水分离,停止了蒸汽加热,节约了能源,降低了氨水中焦油的含量,提高了焦油的产量,并有利于提高后续蒸氨、脱酚效果;更重要的是有利于生化废水的处理,减少了循环氨水管壁上的油渣和附着物,减少了喷嘴堵塞的机会,提高了喷洒效果。停止蒸汽加热可减少萘的蒸发,减少对大气的污染,提高煤焦油深加工中萘的产率,并减少焦油渣的产量。

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