丙烯项目急冷塔与预急冷塔水系统设计 毕业设计.doc

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1、 中国矿业大学银川学院中国矿业大学银川学院 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 （ 2013 届）届） 题 目 丙烯项目急冷塔与预急冷塔 水系统设计 系 别 化学工程系 专业班级 化学工程与工艺(1)班 学生姓名 指导教师 教务处制 年 月 日 中文题目：丙烯项目急冷塔与预急冷塔水系统设计 毕业设计共 35 页 图纸共 5 张 说明书共 30 页 完成日期：2013 年 05 月 01 日 答辩日期：2013 年 05 月 10 日 摘要 甲醇制丙烯(MTP)工艺是使用甲醇作为原料生产聚合物级丙烯的工艺， 该工艺包含 五个工艺步骤，其中预急冷和急冷属于水烃冷却分离部分，其主要作用是将 MTP

2、反应器 来的产品气进行冷却。水从碳氢化合物中分离出来，碳氢化合物蒸汽从预急冷塔出来后 进入急冷塔进一步冷却。预急冷塔和急冷塔塔底的凝液（工艺水） ，一部分进入工艺蒸汽 塔用来生产工艺蒸汽，剩余大部分经处理后仍作为预急冷塔和急冷塔塔的冷却水。经实 践证明预急冷塔和急冷塔塔底的工艺水含油较多，导致从工艺蒸汽塔生产出来的工艺蒸 汽含油量高。含油的工艺蒸汽会对生产造成影响：造成丙烯产品不合格，甚至系统跳车。 MTP 反应器的反应产物除了烯烃和工艺水外还有些有机酸，造成 pH 值偏低，这部分酸 性物质会对管线和设备会产生腐蚀现象。 为解决工艺水中含油量高的问题，设计在工艺水泵后添加设备工艺水、工艺水除油

3、 罐，使预急冷塔与急冷塔底产出的工艺水，经工艺水泵进入工艺水除油罐过滤器过滤后， 进入二甲醚（DME）冷凝器换热后，最终进入工艺蒸汽塔。本设计主要对工艺水除油罐 进行了设计，改善了工艺水含油量高的问题，提高了丙烯生产率。为了改善 pH 值问题， 增加一套缓蚀剂注入系统，配合 pH 值控制。以便更有效地防止腐蚀的发生。 关键词关键词：丙烯；MTP；除油罐过滤器 目录 1 绪论1 1.1 丙烯发展前景.1 1.2 现有的烯烃制取工艺.1 1.3 甲醇制丙烯(MTP)工艺 1 1.3.1 MTP 反应系统.2 1.3.2 工艺蒸汽生产流程.3 1.4 急冷系统.3 2 整改及设计5 2.1 工艺水中

4、含油超标问题.5 2.2 工艺水PH 值问题.5 3 立式除油罐设计7 3.1 立式除油罐的除油原理.7 3.1.1 含油污水中油珠粒径的划分7 3.1.2 立式除油罐的除油方法和原理.7 3.1.3 对流碰撞聚结过程.9 3.1.4 油层过滤过程.9 3.2 立式除油罐的水量计算.9 3.2.1 设计水量的计算9 3.2.2 校核水量的计算.9 3.2.3 最小运行水量的计算.10 3.3 加速浮升法计算.10 3.3.1 油颗粒的匀加速浮升.10 3.3.2 用静止浮升法测定油颗粒加速度.12 3.3.3 匀速浮升法和加速浮升法去除最小油颗粒粒径计算.14 3.4 立式除油罐的工艺设计及计

5、算.16 3.4.1 水平截面积的计算.16 3.4.2 除油罐全高计算.16 3.4.3 配水、集水管路设计及计算.17 3.4.4 立式除油罐的高程布置.18 3.4.5 立式除油罐计算结果的校核.18 3.5 立式除油罐的改进工艺.19 4 PH 值控制措施.20 4.1 腐蚀控制措施.21 4.2 缓蚀剂的选择.21 结论22 致谢24 参考文献25 附录 A26 附录 B29 1 1 绪论 1.1 丙烯发展前景 丙烯等低碳烯烃是重要的基本化工原料，随着我国国民经济的发展，特别是现代化 学工业的发展对低碳烯烃的需求日渐攀升，供需矛盾也日益突出。迄今为止，制取乙烯、 丙烯等低碳烯烃的重要

6、途径，主要是通过石脑油、轻柴油，均来自石油，的催化裂化、 裂解制取，导致石脑油、轻柴油等资源面临着越来越严重的短缺局面。而我国是“多煤、 少油、少气”的国家，近年来原油进口量已占加工总量的一半左右，以乙烯、丙烯为原 料的聚烯烃产品仍将维持一定的进口比例1。因此，发展非石油资源来制取低碳烯烃的技 术日益引起人们的重视。 1.2 现有的烯烃制取工艺 煤制烯烃技术是发展新型煤化工的核心技术之一，也是今后煤化工产业发展的一个 重要方向。国外由甲醇制丙烯的方法主要有两种：一种是甲醇制烯烃(MTO)技术，即由甲 醇首先生产出合成气，然后将合成气转化为乙烯和丙烯混合物的工艺；另外一种是甲醇 制丙烯(MTP)

7、技术，即由甲醇首先生产出二甲醚，然后将二甲醚转化成丙烯的工艺。德国 Lurgi 公司的 MTP 示范装置于 2001 年在挪威建成运转，之后该公司又与伊朗 Zagros 石化 公司签约，建设两套相同规模的 5000t/d 甲醇生产装置，同时配套建设一套甲醇制丙烯生 产装置2。 Lurgi 公司 MTP 工艺从 1999 年完成了单环 PDU 试验， 2002 年完成了三段 PDU 试 验，放大 4 倍，装置进料能力为 1.2kg/h；2002 年在挪威完成放大巧倍三段示范装置，进 料能力为 15Kg/h；2003 年在伊朗完成了 6 段 PDU 放大 10 倍，进料能力达 150Kg，之后 放

8、大 690 倍。Lurgi 公司拟建的大型仰装置在特立尼达、加拿大、中国、美国和中东都 有分布。Lurgi 公司基于由德国南方化学公司提供的改性 ZSM-5 分子筛催化剂，开发了一 种转化甲醇成丙烯的工艺（MTP） 。该工艺采用固定床反应器3。 1.3 甲醇制丙烯(MTP)工艺 甲醇制丙烯(MTP)工艺是德国鲁奇公司使用甲醇作为原料生产聚合物级丙烯的专利技 术，该工艺同时可副产乙烯，LPG 和汽油。MTP 工艺包含五个工艺步骤：MTP 反应部分、 2 MTP 反应器再生部分、水烃冷却分离部分、碳氢压缩部分、产品/副产品精制部分4。 1.3.1 MTP 反应系统 热的 DME/HC 循环物料和来

9、自工艺蒸汽塔的过热蒸汽在 MTP 反应器进料混合器混合。 混合的 MTP 反应器进料大部分在加热炉用燃料气或 LPG 作燃料进行加热后分三路进入 MTP 反应器，还有部分没有加热的物料分三路经调节阀后与从加热炉出来的三股物料混 合，然后压力降至 MTP 反应器的进口压力 0.2MP，在减压过程中，从甲醇回收塔来的不 凝组分、从氧化物闪蒸罐来的气相也在这里混合后进入 MTP 反应器的第一层。 在 DME 分离罐中反应物料被分离成液态的富集水和富集 DME 的气相。两相都作为 中间原料送入 MTP 反应器的 2-6 层，液汽比满足中间冷却的要求。顶部气态富集 DME 的大部分物料进入 DME 加热

10、器用高压蒸汽加热后经流量调节进入 MTP 反应器 2-6 层， 剩余的部分物料经温度调节后与加热的气相 DME 汇合以调节反应器温度。另外冷的再生 气、低压氮气、工艺空气在装置开车或催化剂再生等境况下也经这五条线进入 MTP 反应 器 2-6 层。底部液态富集水在 DME 空冷器中冷却后，一股去急冷塔用于停车时回收物料， 一股进入 DME 冷凝过冷器 E-60118 中用丙烯气继续冷却后与的其余物料汇合后进入 MTP 反应器 2-6 层。 在 MTP 反应器中，甲醇/二甲醚混合物在沸石催化剂的作用下，反应为达到合成烯烃 的高选择性，催化剂床层的操作温度是 450-480和较低的操作压力，本设计

11、是基于以 下条件：每个催化剂床层出口温度是 480，最后一个催化剂床层出口压力是 0.13MP4。 MTP 反应器总体反应是放热反应，要求中间冷却在需要的温度范围内以保持适当的 温度，这是通过中间进料实现的。MTP 反应器包括六层催化剂，每个催化剂床层的新鲜 的甲醇/二甲醚进料量都是同一种方式调节，每个床层的绝热温升相同，这样可以保证各 床层在相似的反应条件下获得最大的丙烯收率。从催化剂 1-5 层来的中间产品，在进入到 下一级床层前，被液态的水/DME 与另外新鲜的气态 DME/甲醇混合物所冷却。大部分的 冷却是通过从 DME 冷凝空冷器至 MTP 反应器的 2-6 床层注入和汽化液态富集过

12、冷水完 成的。每个床层精确的出口温度是通过改变气态 DME 物料温度来实现的，微调是通过调 整 DME 加热器反应器每个床层的旁路物流来保证的。在反应器运行期间，形成少量的重 质碳氢化合物会堵塞催化剂的部分活性空间为了使碳化最小化，在 MTP 反应器的第一层 催化剂床层中加入了工艺蒸汽，蒸汽也可作为放热反应的冷源，从而有助控制温度的上 升，在后面床层产生了额外的反应水，因此没有额外的工艺蒸汽添加 MTP 反应器床层 2- 3 6 床层 DME/甲醇的进料中。通过碳原子数小于或者高于 3 的循环碳氢化合物（丙烯） ， 进入到 MTP 反应器第一层来提高丙烯的产量。另外碳氢化合物还可以作为反应的热

13、载体， 以便控制催化剂床层的温度。 1.3.2 工艺蒸汽生产流程 为了使 MTP 反应器催化剂的结焦趋势最小化，也为了提高气体通过 MTP 反应器的 热效率，在 MTP 反应器的第一层碳氢化合物中加入了过热蒸汽。MTP 反应器排出的水在 预急冷塔和急冷塔中被冷凝。从急冷系统工艺水泵来的工艺水，首先经 DME 分凝器与第 二甲醇甲醇预热器来的二甲醚换热后，进入工艺蒸汽塔顶冷凝器中。然后在工艺水预热 器用中压蒸汽加热后，进入工艺蒸汽塔的底部。 在工艺蒸汽塔中，工艺水通过工艺蒸汽塔再沸器用中压蒸汽作热源再沸，为了脱除 水溶性杂质，工艺蒸汽塔冷凝器在塔中提供回流（工艺蒸汽塔冷凝器属于内置式冷凝器， 在

14、工艺蒸汽塔上部） ，这些杂质作为废水在塔底被清除5。 离开工艺蒸汽塔塔顶的工艺蒸汽，一路工艺蒸汽去往加热炉首先在对流段预热后， 然后与热的 DME 循环物料在 MTP 反应器进料混合器进行混合。一路随冷的富集液态水 的物料这条线进入 MTP 反应器。一路送入急冷塔、一路送入再生气加热炉用来吹扫和热 备 MTP 反应器。还有部分工艺蒸汽与二甲醚气相物料这条线进入 DME 加热器。 从工艺蒸汽塔来的工艺蒸汽去往加热炉对流段预热前有一路工艺蒸汽没有进入加热 炉，然后与另一路在加热炉加热的蒸汽汇合后，之后与热的 DME 循环物料在 MTP 反应 器进料混合器混合。混合的 MTP 反应器进料大部分在加热

15、炉用燃料气或 LPG 作燃料进行 加热后分三路进入 MTP 反应器，还有部分没有加热的物料与从加热炉出来的三股物料混 合后进入 MTP 反应器。 1.4 急冷系统 急冷系统的部分工艺水经空冷、水冷器后进行后进行循环，还有部分经工艺水泵送 至工艺蒸汽塔中，在工艺蒸汽塔用中压蒸汽蒸出并返回 MTP 反应器一级床层作为稀释和 吸热蒸汽，其余部分工艺水被送至甲醇回收塔回收其中的甲醇和 DME 后排出界区。从甲 醇回收塔塔底出来的工艺水，少部分工艺水经抽提水冷器用丙烯冷却至 30后分三路， 分别作为氧化物抽提塔、脱丙烷塔分离罐、抽提塔的溶剂，萃取烃类物料中的甲醇、 DME 等氧化物。其余部分工艺水经冷却

16、器冷却到约 45经废水总管送全厂污水处理系统。 4 从 MTP 反应器出来的反应器产物经废热回收系统回收热量冷却后，以 285.4608t/h 的 流量，温度为 170，压力为 0.12MPa，进入预急冷塔中，预急冷塔进料口有物料分布器， 上部有两层填料。从急冷塔冷却器来的工艺水与碱液计量泵来的碱液汇合后进入预急冷 塔将 MTP 反应器来的产品气进行冷却。水从碳氢化合物中分离出来，碳氢化合物蒸汽从 预急冷塔出来后进入急冷塔进一步冷却，相应的水被冷凝下来。 被预急冷塔预急冷后 MTP 反应器产物以 319t/h 的流量，55的温度，0.118MPa 的 压力进入急冷塔中，MTP 气体继续被来自急

17、冷塔最终冷却器的工艺水和碱液计量泵来的 碱液汇合后进入急冷塔中进行冷却，进一步将水从碳氢化合物中分离出来，碳氢化合物 从塔顶离开后以 308.7t/h 的流量，40的温度，0.105 MPa 的压力去往压缩干燥单元。相 应的水继续被冷凝下来。在预急冷塔和急冷塔中有一部分重烃被冷凝，这些重烃通过溢 流的方法从预急冷塔和急冷塔底部的急冷水中分离出来，轻组分中的溢流物通过溢流汽 油泵后，一路送到压缩岗位一段烃压缩机出口分离罐，剩余以最小流量返回到预急冷塔 底部。 预急冷塔和急冷塔塔底出料分两路：水路和油路。 水路总共分两路，工艺水和急冷水： （1）工艺水经工艺水泵、DME 冷凝器和二甲醚换热后，进入

18、工艺蒸汽塔顶冷凝器加 热后再进入工艺水预热器预热最后送到工艺蒸汽塔用来生产工艺蒸汽。 还有一路工艺水经工艺水过滤器过滤后，以 115t/h 的流量，88.5的温度返回工艺蒸 汽塔用中压蒸汽蒸出并返回 MTP 反应器，其余部分工艺水被送至甲醇回收塔回收其中的 甲醇和 DME 后排出界区。 （2）剩余大部分的水为急冷水，经急冷水泵后，送到急冷塔空冷器冷却后进入急冷 塔冷凝器进一步冷却后分为： 1）一股进入急冷塔最终冷却器用丙烯气冷却后，以 483t/h 的流量，35的温度， 0.17MPa 的压力进入急冷塔与 MTP 产品气进行急冷。 2）一股以 1934.62t/h 的流量，50的温度 0.37

19、MPa 的压力返回预急冷塔作为循环水 继续给预急冷塔进行急冷。 在沸石催化剂的作用下，MTP 反应器中还生成了少量如乙酸、丙酸等有机酸。由于 水溶液中的酸具有腐蚀性，所以在急冷塔中的水通过从稀碱液罐中加入碱溶液来中和， 碱液是由碱液计量泵加到急冷水给水中，然后再至预急冷塔和急冷塔中。 5 2 整改及设计 2.1 工艺水中含油超标问题 MTP 反应器的反应产物除了烯烃和工艺水外，还含有环烷烃、石蜡、芳烃及轻馏分 等副产物。混合物中各组分的含量约为：烯烃 80wt%，烷烃 9wt%，芳烃水 流的下向流速时，便可在动水中上浮除去。 3.1.4 油层过滤过程 除油罐配水管口淹没在油层中，污水中大量的油

20、粒在油层过滤作用下被去除。 3.2 立式除油罐的水量计算 要对立式除油罐进行合理的工艺设计和计算，首先应对立式除油罐的来水量进行计 算11 ，水量计算一般包括以下几方面： 3.2.1 设计水量的计算 按照公式进行设计水量： Q = Q / n （3- s 1） Q = 30 m /h 3 式中 Q含油污水处理装置的处理规模；n除油罐的座数。 在进行含油污水处理装置设计时，由于罐内结构的复杂性，考虑到检修的需要，除 油罐的设置一般不少于两座。本工程 n = 2。 本工程中， 除油罐的设计水量： Q = Q / n s Q =30/2 s Q = 15 m /h。 s 3 3.2.2 校核水量的计

21、算 设置 2 座除油罐时，当其中一座罐停止运行时，其余的罐实际负担的水量为校核水 量，也是除油罐的最大运行水量。校核水量按公式进行计算： 10 Q = npQ / ( n - 1) （3- xs 2） P系数，一座除油罐停止运行后，其余运行的除油罐实际负担的水量占全部水量的 百分数；n除油罐的座数。 如部分水量考虑另外的处理渠道或外排时，P 时，才不至于被水流带走，按极限计算，令 V s V =，则 s V =atV T= a V 又令 y=H，代入式（3-3）得： 12 H=V 2 )( 2 1 2a V a V H= （3- a V 2 2 5） 式（3-5）即立式除油罐基本计算公式 H

22、立式除油罐有效高度（m） 立式除油罐中污水下降平均速度，V = （3-V S Q 6） 即立式除油罐的面积负荷（m/s） Q 立式除油罐设计流量（m /s） 3 S 立式除油罐底面积（m） 2 将=代入公式（3-5）得V S Q H= （3-7） 2 2 2aS Q 交换一下（3-7）式的形式，则： Q= （3-8）SaH 2 由式（3-8）可见，立式除油罐处理量 Q 与立式除油罐底面积 S，有效高度的平方根， 颗粒加速度的平方根成正比。 3.3.2 用静止浮升法测定油颗粒加速度 油颗粒在静止浮升过程中，按匀速加速度运动计算，其运动的距离为 H，则 H=at 2 1 2 a= （3- 2 2

23、t H 9） 测定是在 250ml 梨形分液漏斗中进行的，有效浮升高度 h=138ml。从分液漏斗最低点 开始上浮，其初速度 V0=0，末速度 Vt=at，油颗粒上浮的平均速度 s V 13 =s V 2 0t VV =at 2 1 a= （3- t V2 10） dH按斯托克斯公式12计算 d= H )( 18 油水 g u u= s V t h =g 油 油 =g 水 水 d= （3-11） H t )( 18 油水 u 式中 dH油颗粒的平均计算粒径（m） 含油污水的重度（Kg/m ） 油 3 原油重度（Kg/m ） 水 3 含油污水动力粘度（Kgs/ m ） 3 当水温为 40时 =9

24、90.5 Kg/m 水 3 =846.7 Kg/m 油 3 =70.7Kgs/ m 6 10 3 此时，当 H=138mm 时不同静止浮升时间的加速度 a，平均速度 s，平均速度所对应 V 的油颗粒粒径 dH之间的数值见表 3-1。 14 表3-1 平均速度所对应的油颗粒粒径dH之间的数值 静止浮升时间 t（分） 加速度 a（mm/s） 2 浮升平均速度 （mm/s） s V 相应粒径 d（mm） H 2.51.23 2 100.9290 5.03.07 3 100.4665 10.07.7 4 100.2345 20.02 4 100.1230 30.08.60 5 100.077026 6

25、0.02.15 5 100.038518.4 90.09.60 8 100.026015 120.05.40 8 100.019313 180.02.40 8 100.013010.7 240.01.35 8 100.00869.2 15 3.3.3 匀速浮升法和加速浮升法去除最小油颗粒粒径计算 1、匀速浮升法计算去除最小粒径 dH 污水在立式除油罐中的停留时间为 T，设计流量为 Q，除油罐底面积为 S，一下高度 为 H，污水在罐中平均下降收到，则 s V =V T H S Q 在污水出口处，油颗粒浮升速度时，则被认为可以分离出去，即： s VV V = （3- s V S Q 12） 据斯克

26、托斯公式： d= H )( 18 油水 g u = S Q )( 18 油水 g 设 K= )( 18 油水 g 则 d=K （3- H S Q 13） 从式（3-13）可见，按匀速浮升法计算去除最小粒径 dH，只与水流平均下降速度有 关，而与油罐的有效高度 H 无关，与粒径在罐内停留时间无关。 2、匀加速浮升法计算去除最小粒径 dH，在上述条件完全相同的情况下，采用匀加速 浮升法计算，当油颗粒在出口处的末速度 V时，被认为可以分离除去，则 s V V =at s a= （3-14） t Vs t V 16 或 a= （3- H V 2 2 15） 式（3-15）是由式（3-6）变换而来的，式

27、中 t 为颗粒由进口至出口处运动时间。由 （3-14）和（3-15）式可得： = t V H V 2 2 t= V H2 T= V H 所以 t=2T 有上述推倒可以看到，油颗粒下降到出水口处的运动时间，是污水在罐内停留时间 的 2 倍。 由式（3-15）计算出的 a 值，可求出去除最小粒径 dH 由式（3-15） a= H V 2 2 =V S Q a= （3- 2 2 2HS Q 16） 由式（3-16）可见，按匀加速浮升法计算去除最小粒径 dH和加速度 a 值有关，而 a 值与水流平均下降速度的平方成正比，而与有效高度 H 成反比12。 3.4 立式除油罐的工艺设计及计算 3.4.1 水

28、平截面积的计算 按照计算公式： 17 S= S + S ； （3- 12 17） S立式除油罐的水平截面积；S 有效水平截面积；S 旋流反应筒的水平截面积。 12 因采用自然除油，罐内旋流反应筒的水平截面积为 0。 S = S = Q / (3.6V) 1s下 S = S = 15 / (3.6 0.5) m 1 2 S =8.34 m 2 其中，V为除油罐中水的下降流速 mm / s；本工程采用自然除油 V取值为 0. 5 下下 mm / s。 以立式除油罐的水平截面积 S 再计算出立式除油罐的罐径，D = 5.31 m，取整后 D = 6 m。 3.4.2 除油罐全高计算 立式除油罐的全高

29、 H 是指罐的直壁高度： 它主要由五部分组成： a罐保护高； b配水头顶至设计油层底的距离； c罐底 积泥区高度； d除油罐内有效分离高度；e设计油层厚度。 d=Q T / S （3-18） s1 d=15 4/ 8.34 m d=7.2m 其中 T 为污水在罐内的有效停留时间， 自然除油时 T = 4 h；a 项取值 0. 8 m；b 项 取值 0. 2 m；c 项取值 1.15 m；e 项按相关规范确定为 0.8 m。 H = a + b + c + d + e H=（0.8+ 0.2 + 1.5 + 7.2 + 0.8）m H= 10.5 m 取整后 H = 11.0m。 3.4.3 配

30、水、集水管路设计及计算 18 立式除油罐的配水、集水管路设计13及计算主要包括以下几方面： a）配水、集水形式的选择 从除油罐中心管流出的水均匀分配到罐的水平截面上，并均匀汇集流出除油罐，这 是提高除油罐除油效率的重要条件之一。配水、集水的均匀性主要取决于配水、集水形 式的选择上。 本工程采用目前常见的梅花点分布式。由于除油罐面积较小，采用不完整型梅花点 分布式，经计算也能够保证配水、集水的均匀性，并且结构更简单，安装更方便，运行 平稳。 b）管径计算 采用公式进行计算： d = 16.67； （3-19） V 4 Q d = 16.67； 0.4 .143 154 d=114.80m 其中

31、v 为配水、集水管中的流速，为简化设计和施工，本工程配水、集水管采用相 同流速，为 014 m / s。经计算， 圆整后取 D=150 mm。 c) 配水管路的平面布置 配水头组的配水半径 R 采用公式进行计算： R=； （3-20） 3 2 2 1 2 DD R=； 3 )110(2710 22 R = 211 mm 其中，D 为除油罐直径，前面计算的为 610 m，但由于立式罐的高径比有一定要求， 故放大为 710 m，但要通过核算，看能否满足除油效果。D 为配水筒直径，为 110 mm。 1 d) 配水管路各水平管段的计算 配水干管水平段长度： L = R cos22.5-D/2 1 1

32、9 L = 1.5m； 1 配水支管水平段长度： L = R sin22.5 2 L = 0.8 m； 2 e) 集水管的平面布置 集水管路的平面布置按照配水管路相同的方法进行，但应错开一个角度，以提高除 油罐的有效沉降容积。经过以上计算后，配水、集水管路的平面布置如附图 2 和附图 3。 3.4.4 立式除油罐的高程布置 立式除油罐的高程布置是除油罐设计中十分重要的环节，罐内各部分之间的高程关 系取决于它们之间的水力平衡关系，与油、水密度差也有很大的关系。配水、集水管路 的高程布置必须和整个罐内的高程布置统一考虑，并进行严格的计算分析。 3.4.5 立式除油罐计算结果的校核 由于在对的工艺设

33、计和计算过程中，多处对计算参数进行了假定取值，但计算值与 假定取值存在一定差异，因此，应对用假定取值计算的结果进行复核。需重新核算的计 算项主要有配水管路的安装高度、集水管路的安装高度(包括水平总干管) 、配水干管的 计算长度、配水管路和集水管路的水头损失、除油罐的有效容积、有效停留时间、罐内 水的下降流速等。 20 图 3-2 立式除油罐 3.5 立式除油罐的改进工艺 在以往的立式除油罐的设计中，罐底基本是平底，只有 5%。左右的坡度坡向排污口， 而排污口则处于罐的另一侧。此种设计在应用中我们了解到，由于含油污水的污物成分 复杂，加之在油气生产和加工过程中加入的各种药剂，使得含油污水成为各种

34、无机、有 机成分相互并存、互相作用的多相复杂共存体。含油污水进入立式除油罐中，由于流态、 流速、温度等的变化以及污水本身的沉降作用，在混凝除油时还会投加混凝剂，因此立 式除油罐在使用一段时间后，罐底通常会沉积大量的油泥，经调查了解，罐底油泥粘稠 性较大，常紧密附着在罐底，虽罐底有一定坡度，但粘泥流动性差，排出困难，堵塞排 21 污盒和排污管，造成罐底污物无法排出，而随水流入后续处理单元，造成后续处理单元 的处理效率下降，使整个处理装置处理水质不达标13。鉴于此点，在本工程设计中，对 立式除油罐的罐底排污装置进行了改进。 参照沉淀池和浓缩池的设计理论，根据立式除油罐的平面布置和高程设计，在不影

35、响整体设计工艺功能的前提条件下，将除油罐的平罐底改为锥形罐底，同时增加反冲洗 管道系统，罐底粘泥在提高罐内相对较高的温度环境条件下，同时再给予一定反冲洗， 能顺利流动到锥形底并排出。使改进后的立式除油罐从外观上同传统立式除油罐一致， 但内部构造更满足工程需要14。但因为除油罐内部机械结构和受力状况有较大改变，为 避免除油罐失稳，机械构造上采取了相应处理措施。改造后的立式除油罐构造见附录 B。 22 4 pH 值控制措施 4.1 腐蚀控制措施 为了改善和减缓对工艺水和系统设备的腐蚀，保证装置长周期稳定运行，尝试使用 了几种国产缓蚀剂，发现系统的 pH 值有所好转，但是对设备仍有些腐蚀。通过分析工

36、艺 水中 pH 值，见表 4-1 和表 4-2，可以看出 pH 值较低，说明对设备存在一定腐蚀。 工艺水传统的处理方法是一方面注入 NaOH 中和的方法，并控制稀释蒸汽系统 pH 值 在 89 之间，另一方面在急冷塔顶注入氨水，并控制急冷水系统的 pH 值在 78 之间。但 是注入 NaOH 和氨水后系统的 pH 值波动较大，有时甚至达到 pH5，对工艺水和系统设 备腐蚀较重，若注入较多的 NaOH 会进入塔中，对塔壁造成伤害，缩短塔壁的使用寿命。 (1) 通过技术改造，改变原来不合理的设计，将10NaOH注入改为EC1405A缓蚀剂 注入，且由间歇注入改为计量泵自动注入，这样增加了操作弹性，

37、有利于pH值的控制。 (2) 根据各点分析结果和酸性气体含量变化情况，及时分析判断pH值的变化情况和趋 势，提前调整注碱量，使pH值保持在设计控制范围内15。 实践证明，通过改变原来的不合理设计和加强操作管理急冷系统的pH值完全得到有 效控制，从根本上防止系统，设备的腐蚀和损坏，确保装置安全，长稳进行。 从表4-1和表4-2中的数据看出，工艺水的pH值偏低而且不稳定，对设备的腐蚀较严重。 表4-1 pH值对比表（采样点：S-117） 时 间pH值 1.106.44 1.175.28 1.235.19 表4-2 pH值对比表（采样点：S-118） 时 间pH值 1.105.90 1.175.58

38、 1.235.39 23 4.2 缓蚀剂的选择 增加一套缓蚀剂注入系统，配合pH值控制以便更有效地防止腐蚀的发生。缓蚀剂 选用了纳尔科（NALCO）公司生产的缓蚀剂EC1405A。 在很短的时间内pH值稳定的控制在79之间，有效地减少了酸性物质对工艺水和稀释 蒸汽系统设备的腐蚀。 图4-1 缓蚀剂注入前后pH值趋势 24 结论 含油污水通过立式除油罐的分离沉降后，油去除率可达到 80%以上。同时，通过对 立式除油罐的工艺改进，可有效阻止罐底粘泥因排污系统的局限性不能有效排走，而带 向下一级处理单元，增加后续处理单元的处理负荷，影响整个系统处理效果15。但是， 由于含油污水的多变性，污水流体流态

39、的差异性，除油罐工艺设计的多样性，需根据实 际情况具体分析研究。总之，问题是复杂的，需要通过认真研究分析，这对提高立式除 油罐的整体除油效率具有重有重要的指导意义。 采用NALCO公司的新型缓蚀剂EC-1405A后，能够有效地控制工艺水汽提塔及稀释蒸 汽发生器内汽相、液相和汽液两相间的pH值，并恒定在79之间，使pH值控制的更加平 稳，也有效地控制了腐蚀性盐类污垢的产生，延长了设备的使用寿命。即使在pH值控制 较低的情况下（pH：67） ，有效地控制因pH值低导致的设备腐蚀，增加了设备的使用寿 命。 25 致谢 本毕业设计在我的导师赵云发老师和米彩霞老师的悉心指导和严格要求下完成的， 从课题选

40、择到具体的设计过程，设计初期、中期的检查及后期的修改，无不凝聚着赵老 师和米老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，赵老师和米老师的专业知识，严谨的 治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风 范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。老师为我提供了种种专业知识上的 指导和建议，老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助、 关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向赵老师和米老师表示深深的感谢 和崇高的敬意！ 在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师 表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。各位任课

41、老师认真负责，在他们的悉心 帮助和支持下，我才能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成 毕业设计。 同时，在设计过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表 示谢意。 26 参考文献 1神华宁夏煤业集团烯烃公司 MTP 装置工艺流程 2神华宁夏煤业集团烯烃公司 MTP 装置工艺流程反应岗位操作规程 Q/SNCC-XT-CZ-004-BX- 2012-A/O 3神华宁夏煤业集团烯烃公司 MTP 装置工艺流程图 4阁迟洪泉.国内外乙烯工业现状与展望J，化工技术经济，2006，24(4)：6-9 5钱伯章，王祖刚.乙烯工业的国内外市场分析与原料经济性比较J，中国石油

42、和化， 2005，(13)：20-27 6王基铭.关于发展我国乙烯工业的思考J，化工技术经济，2001，(1)：1-2 7董忠杰，宋立臣，乙烯装置急冷油增粘和急冷塔结垢的化学机理探讨J，乙烯工业， 2006，18(增刊)；236-240 8王松汉，何细藕.乙烯工艺与技术M，北京：中国石化出版社，2000 9孙晓.乙烯装置急冷系统能量回收工艺特点分析J，乙烯工业，2003，15(4)：46-47 10 王良均，吴孟周.石油化工废水处理设计手册M . 北京：中国石化出版社， 1996. 11 杨友麒.过程流程模拟M ，计算机应用与化学，1995，12(1)：1-6 12 工生产中的应用M .湖北化工，2002(6)：4-6 13 邓修，吴俊生.化工分离过程M ，北京：科学出版社，2000 14 胡克林，罗金生.化工过程模拟技术进展与趋势J ，新疆工学院学报，1997，18(4)： 254257 15 于锦媛.裂解气的全分析J，石化技术与应用，2001，19(5)：333-335 27 附录 A 下图为 MTP 工艺流程图 28 29 30 附录 B 31 附图 1 立式除油罐结构图(单位：mm) 32 附图2 立式除油罐配水管平面布置图 附图3 立式除油罐集水管平面布置图