Aplicación técnica de la tecnología de separación por hidrociclón.
Aplicaciones típicas de la tecnología de separación ciclónica en la industria petroquímica
⑴ Tecnología de separación ciclónica de aguas residuales oleosas
Las empresas petroquímicas nacionales generalmente todavía utilizan el método "antiguo" para las aguas residuales tratamiento "Tres conjuntos de" tecnologías, a saber, "sedimentación, separación de petróleo - flotación - bioquímica". La ventaja de esta tecnología es que el costo es bajo; la desventaja es que ocupa un área grande, tiene un efecto deficiente de separación de aceite y agua y no puede eliminar eficazmente el aceite disuelto, el aceite emulsionado y el aceite disperso en las aguas residuales. A medida que la proporción de mezcla de petróleo crudo pesado e inferior continúa aumentando y el grado de emulsificación de las aguas residuales aceitosas se intensifica, esta instalación ya no puede cumplir con los requisitos para una producción limpia.
La tecnología de separación de ciclón de agua y petróleo es una tecnología de separación de alta eficiencia y ahorro de energía desarrollada en la década de 1980. Su parte clave es el hidrociclón, que puede separar mezclas de agua y petróleo de varias micras o más. En comparación con otros equipos de eliminación de aceite, los hidrociclones tienen las ventajas de una estructura compacta, tamaño pequeño, peso ligero, alta eficiencia de eliminación de aceite, sin piezas móviles, larga vida útil, proceso cerrado y sin contaminación. Con la misma capacidad de tratamiento y rendimiento de eliminación de aceite, su peso es sólo 1/10 del de otros equipos de eliminación de aceite y su volumen es 1/15 del de otros equipos. La inversión en construcción de ingeniería se reduce en aproximadamente un 50 % en comparación con el aire secundario. Flotación. La inversión única es solo el 50% de la flotación de aire secundaria (incluido el equipo de tratamiento de espuma), y el área ocupada es solo 1/25 de la flotación de aire secundaria. Puede ser ampliamente utilizado en proyectos de tratamiento de aguas residuales aceitosas en campos petroleros, refinerías, productos químicos, maquinaria y otras industrias.
Tabla 7 Comparación entre la tecnología de eliminación de aceite mediante ciclón y otras tecnologías de eliminación de aceite Tipo de eliminador de aceite API PPI CPI TPI Tiempo de residencia (min) 2-3 segundos 30 60 90 90 Gota de aceite min. Tamaño (μm) 5 150 60 30-60 30-50 Contenido de aceite de importación (ppm) 500 1000 1000 1000 1000 Contenido mínimo de aceite de exportación (ppm) 10 30 10-20 10 10 Área de piso (basado en API) 1/25 1 1 /2 1/3 1/3 Método de extracción de aceite Drenaje automático de aceite Tubería desnatadora de aceite Diferencia de presión de recolección de aceite Tubería automática de desnatación de aceite Tubería automática de desnatación de aceite Limpieza automática de placas No es necesario realizar una limpieza regular Limpieza regular Limpieza regular Medidas de seguridad para la prevención de incendios Totalmente sellado, seguro con olor aceitoso y riesgo de incendio, sello de agua, cubierta de plástico segura, cubierta de plástico más segura
Nota más segura: API: trampa de grasa por advección; PPI: trampa de grasa de placa paralela CPI: trampa de grasa tipo placa corrugada;
TPT: trampa de grasa tipo placa inclinada, etc.
① Aguas residuales aceitosas del dispositivo de desalinización eléctrica
La composición del aceite en las aguas residuales aceitosas de desalinización eléctrica es relativamente compleja y su El componente principal es petróleo crudo inferior y pesado que está muy emulsionado. El petróleo crudo es una mezcla orgánica con composición, polaridad y estado de fases muy complejos. Según la teoría de la química coloidal, las gotas de petróleo crudo en las aguas residuales generalmente se dividen en cuatro categorías según su tamaño y estabilidad: petróleo flotante, petróleo disperso, petróleo emulsionado y petróleo disuelto.
A partir del análisis de la morfología del aceite de las aguas residuales oleosas desaladas eléctricamente, es difícil separar eficazmente las aguas residuales oleosas desaladas eléctricamente mediante sedimentación por gravedad, por lo que se debe utilizar un método de separación ciclónica más eficaz. La influencia de las propiedades de las aguas residuales aceitosas en el rendimiento del ciclón incluye la distribución del tamaño de las gotas de petróleo, la viscosidad y temperatura de las aguas residuales, la diferencia de densidad del agua y el petróleo y otros factores.
La Figura 11 es una imagen del sitio de instalación del equipo separador ciclónico de aguas residuales para una unidad de desalinización eléctrica en una refinería en nuestra oficina. La Figura 12 es un diagrama esquemático del proceso de separación.
Figura 12 Diagrama esquemático del proceso de separación ciclónica de aguas residuales en equipos de desalinización eléctrica
Tabla 8 Parámetros operativos relevantes y parámetros de índice de rendimiento de la separación ciclónica de aguas residuales oleosas de desalinización eléctrica Parámetros numéricos de parámetros operativos Presión de entrada Pi MPa >0,40 Temperatura de entrada t ℃ 30~80 Concentración de aceite residual Ci mg/l ~200000 (20%v/v) Diferencia de densidad aceite-agua Δρ g/cm3 >50 Índice de rendimiento capacidad de procesamiento Q t/h 3~ 500 (diseñado según sea necesario) Presión de funcionamiento Reducción de MPa 0,25~0,35 Concentración de aceite de agua purificada Cu mg/l Cuando la entrada Ci <5000: Cu <500
Cuando la entrada Ci >5000: eficiencia de separación >90~95 Residuos Tasa de recuperación de petróleo % >90 Otras estructuras Los materiales se seleccionan según los requisitos. ② Tratamiento de aguas residuales de la unidad de craqueo catalítico
Cuando las aguas residuales de la unidad catalítica exceden el estándar, transportarán una gran cantidad de aceite sucio al tanque de agua cruda. Aunque ha sido separado por sedimentación, parte del mismo. El aceite sucio aún ingresará al dispositivo de extracción de aguas residuales, lo que provocará que la torre de extracción se desordene. El funcionamiento se desordena y el equilibrio de la fase vapor-líquido es difícil de restablecer, lo que provoca que la calidad del agua purificada, el gas ácido y el amoníaco se deterioren, afectando directamente el producción de dispositivos posteriores. Por lo tanto, considere agregar instalaciones de separación de agua y petróleo a la tubería de aguas residuales para reducir la cantidad de petróleo sucio que ingresa al tanque de agua cruda.
Flujo del proceso y equipos de soporte
El flujo del proceso básico se muestra en la Figura 12 y la Figura 13.
Cuando el sistema de separación ciclónica está funcionando, el líquido del separador de agua y aceite del dispositivo es presurizado por la bomba centrífuga y ingresa a la entrada del hidrociclón. El agua purificada después del tratamiento ciclónico se mide mediante el. medidor de flujo y luego se descarga al dispositivo de elevación de gases residuales; el líquido rico en aceite que sale del puerto de desbordamiento fluye a través del medidor de flujo y regresa a la parte superior del separador de agua y aceite del dispositivo. La capacidad de procesamiento del separador ciclónico de agua y aceite se controla mediante la regulación de velocidad de conversión de frecuencia de la bomba de acuerdo con el nivel de líquido del separador de agua y aceite del dispositivo. Además, el sistema también puede realizar un proceso de derivación sin utilizar un ciclón.
Figura 12 Diagrama de flujo de separación de aguas residuales con bomba 13 Proceso de separación de aguas residuales sin bomba
Indicadores técnicos:
Capacidad de procesamiento: diseñado según necesidades;
Caída de presión del separador ΔP<0,4MPa;
Concentración de aceite de agua purificada <300 mg/l o eficiencia de separación>95.
③ Desengrase con ciclón de agua de coque fría de coquización retardada (circulación)
El agua de coque fría de coquización se trata con el ciclón como centro. El proceso principal básico se muestra en la Figura 18. La parte sobrante (aceite sucio) regresa al tanque de agua fría de coque para la eliminación cíclica del aceite, y el flujo inferior (agua) se enfría a 50°C mediante el sistema de enfriamiento de aire y luego ingresa al tanque de agua fría de coque.
Indicadores técnicos: La capacidad de procesamiento se puede diseñar según las necesidades, la caída de presión del separador ΔP<0.4MPa, la concentración de aceite de agua purificada <300mg/l o la eficiencia de separación>90.
④ Pretratamiento de agua de reducción superior en equipos atmosféricos y de vacío (Figura 15)
Figura 15 Diagrama esquemático del proceso de separación de ciclón aceite-agua de reducción superior
⑵ Líquido -Tecnología de separación ciclónica sólida
① Eliminación de catalizador de la suspensión de aceite de craqueo catalítico (separación líquido-sólido)
En respuesta al problema técnico de la separación del catalizador de la suspensión de petróleo, desde 1993, la Universidad de China de Petróleo (Este de China) tiene un laboratorio de separación de flujo de fases que ha llevado a cabo sucesivamente investigaciones sobre tecnología de filtración de lodos de aceite catalítico y tecnología de separación ciclónica de lodos de aceite. Los resultados de la investigación muestran que para la separación en línea de lodos de petróleo FCC, la separación con hidrociclón es una ruta técnica viable. La tecnología de separación por hidrociclón se utiliza para separar el catalizador en la lechada de aceite. La eficiencia de separación puede alcanzar entre el 90% y el 97%. La lechada de aceite separada se puede utilizar como fueloil si es necesario convertirla en productos de alto valor agregado. (como coque de aguja, fibra de carbono, etc.), es necesario aumentar el proceso de filtración y separación. Los fabricantes con tecnología de filtración más exitosa incluyen principalmente a Mott y Pall. Sin embargo, para lodos de aceite con alto contenido de sólidos, es extremadamente necesario adoptar medios de separación previa antes del filtro. El uso de tecnología de separación por hidrociclón para la separación previa de lodos de aceite puede extender en gran medida el ciclo de retrolavado del filtro y mejorar el efecto de separación. el filtro. Prolongar la vida útil del medio filtrante.
La Figura 16 es un diagrama esquemático del proceso de separación por hidrociclón de la suspensión de aceite catalítico.
Figura 16 Diagrama esquemático del proceso de separación por hidrociclón de lechada de aceite de FCC
② Descoquización de aceite residual
La tecnología de procesamiento de lecho suspendido de petróleo pesado desarrollada por la Universidad de Petróleo de China (Este de China) La nueva tecnología del hidrógeno ha alcanzado el nivel avanzado del mundo. Sin embargo, a partir de pruebas nacionales y extranjeras se encontró que durante la operación, el coloide genera coque gradualmente utilizando partículas finas de catalizador y otras impurezas mecánicas como portadores. Debido a una descarga inoportuna, el coque bloquea el reactor, lo que afecta el funcionamiento normal del reactor y puede. La posibilidad de descargar oportunamente del sistema partículas sólidas como el coque se ha convertido en un factor clave que afecta la industrialización y la operación segura a largo plazo del proceso.
Basado en las características de alta temperatura, alta presión, gran caudal, alto contenido de sólidos, alto contenido de asfaltenos coloidales y pequeña diferencia de densidad entre las fases líquida y sólida del aceite de cola del lecho suspendido de petróleo pesado. ciclo de hidrogenación, análisis comparativo de petróleo Los métodos de separación líquido-sólido, como la sedimentación por gravedad, la separación por ciclón, la separación por filtración y la separación electrostática, se utilizan comúnmente en la producción química. El método de separación por ciclón tiene las ventajas de una estructura de equipo simple, un flujo de proceso simple y. fácil control En particular, tiene buena adaptabilidad del proceso y operación. La ventaja de la estabilidad lo convierte en la ruta técnica más simple y factible. La Figura 17 es una imagen de la instalación de un ciclón (niveles 1 y 2) para la descoquización del aceite de cola en un ciclo de hidrogenación en lecho suspendido.
a. Esquema de instalación de primer nivel b. Esquema de instalación de segundo nivel
Figura 17 Esquema de instalación del ciclón para decoquización de aceite de cola del ciclo de hidrogenación de lecho suspendido de petróleo pesado (niveles 1 y 2). )
③ Descoquización del aceite de enfriamiento de etileno
La suspensión de aceite de enfriamiento producida por la prueba industrial HCC contiene un alto contenido de impurezas sólidas, como partículas de catalizador, si no se puede eliminar a tiempo. , el sistema de lodo de aceite de enfriamiento continuará aumentando, lo que conducirá a la deposición de sólidos y al bloqueo de la tubería, lo que afectará la operación y la economía a largo plazo de todo el proceso. Por lo tanto, utilizar una tecnología de separación adecuada para eliminar los sólidos de la suspensión de aceite y reducir el contenido de sólidos es de gran importancia práctica para garantizar el funcionamiento a largo plazo del proceso HCC. Debido a la particularidad del entorno en el que se encuentra la lechada de aceite de HCC: alta temperatura, alta presión, inflamabilidad y alta viscosidad de la lechada de aceite en sí, la separación es muy difícil.
La Figura 18 es el diagrama de instalación en sitio del separador ciclónico utilizado para apagar la separación del sistema de aceite, líquido y sólido en el proceso de "craqueo por contacto de aceite pesado para producir directamente etileno" (prueba industrial)
Figura 18 Contacto con aceite pesado Esquema de instalación del separador ciclónico para apagar la descoquización de aceite en la prueba industrial de pirólisis directa a etileno
④ Utilizado en el sistema de lavado de sellos de la bomba
Utilice el hidrociclón para separar la parte de la salida de la bomba. El líquido se purifica y se eliminan las impurezas, y el líquido purificado se utiliza en el sistema de lavado del sello de la bomba. Como se muestra en la Figura 19.
Figura 19 Ciclón para sistema de lavado de sellos de bombas
⑤Separación de sólido y gas-líquido en pozos de petróleo y gas marinos
El petróleo y el gas marinos generalmente se comprimen mediante un compresor. Transporte a alta presión a tierra, pero debido a que el petróleo y el gas producidos contendrán algunas partículas finas de arena y gotas de líquido, es necesario instalar un separador de gas-líquido o gas-sólido en el compresor para eliminar estas partículas de arena. y gotas de líquido. Sus indicadores de diseño son:
●Básicamente elimina partículas o gotas mayores a 5 μm, y 100% de eliminación mayor a 10 μm;
●La eficiencia de separación total es mayor. superior al 98,5%;
●La caída de presión total no es superior a 50 kPa.