석유화학 산업에서 사이클론 분리 기술의 전형적인 응용

⑴ 유성 폐수 사이클론 분리 기술

국내 석유화학 회사들은 일반적으로 하수 처리에 여전히 '구식' 방식을 사용하고 있습니다. 치료 "3가지 세트" 기술, 즉 "침전, 오일 분리 - 부유 - 생화학". 이 기술의 장점은 비용이 저렴하다는 것이고, 단점은 면적이 넓고 유수분리 효과가 좋지 않으며 하수 중의 용해유, 유화유, 분산유를 효과적으로 제거할 수 없다는 점이다. 중질유와 열등한 원유의 혼합 비율이 계속 증가하고 유성 하수의 유화 정도가 강화됨에 따라 이 시설은 더 이상 청정 생산 요구 사항을 충족할 수 없습니다.

유수 사이클론 분리 기술은 1980년대 개발된 고효율, 에너지 절약형 분리 기술로 수 마이크론 이상의 유수 혼합물을 분리할 수 있는 하이드로사이클론이 핵심이다. 다른 오일 제거 장비와 비교하여 하이드로사이클론은 구조가 콤팩트하고 크기가 작으며 무게가 가볍고 오일 제거 효율이 높으며 움직이는 부품이 없고 서비스 수명이 길며 폐쇄 공정 및 오염이 없다는 장점이 있습니다. 동일한 처리 용량과 오일 제거 성능 하에서 무게는 다른 오일 제거 장비의 1/10에 불과하고, 부피는 2차 공기에 비해 엔지니어링 건설에 대한 투자가 약 50% 감소됩니다. 부양, 일회성 투자는 2차 공기부양(스컴 처리 장비 포함)의 50%에 불과하고, 점유면적은 2차 공기부양의 1/25에 불과하다. 유전, 정유소, 화학, 기계 및 기타 산업의 유성 하수 처리 프로젝트에 널리 사용될 수 있습니다.

표 7 사이클론 오일 제거 기술과 기타 오일 제거 기술의 비교 사이클론 분리 API PPI CPI TPI 체류 시간(분) 2~3초 30 60 90 90 오일 방울 제거 크기(μm) 5 150 60 30-60 30-50 수입유분(ppm) 500 1000 1000 1000 1000 수출최소유분(ppm) 10 30 10-20 10 10 바닥면적(API 기준) 1/25 1 1 /2 1/3 1/3 유분 제거 방법 자동 오일 배출 오일 스키밍 파이프 오일 포집 압력차 자동 오일 스키밍 파이프 자동 오일 스키밍 파이프 자동 플레이트 청소 정기적인 청소가 필요 없음 정기 청소 정기 청소 화재 예방 안전 조치 완전 밀봉, 안전 기름 냄새 및 화재 위험, 물 밀봉, 안전한 플라스틱 커버, 더 안전한 플라스틱 커버

더 안전한 참고: API: 이류 그리스 트랩 PPI: 평행판 그리스 트랩;

TPT: 경사판형 그리스 트랩 등

① 전기 담수화 장치의 유성 하수

전기 담수화 유성 하수의 유분 조성은 상대적으로 복잡하고 그 주성분은 심하게 유화된 열등한 중질 원유입니다. 원유는 구성, 극성 및 상 상태가 매우 복잡한 유기 혼합물입니다. 콜로이드 화학 이론에 따르면, 하수 중의 원유 방울은 원유 방울의 크기와 안정성에 따라 일반적으로 부유유, 분산유, 유화유, 용해유의 네 가지 범주로 구분됩니다.

전기적으로 탈염된 유성하수의 유분 형태를 분석한 결과 중력침전으로는 유성 전기적으로 탈염된 하수의 효과적인 분리가 어려우므로 보다 효과적인 사이클론 분리 방법을 사용해야 한다. 사이클론 성능에 대한 유성 폐수의 특성 영향에는 오일 방울 크기 분포, 폐수 점도 및 온도, 오일-물 밀도 차이 및 기타 요인이 포함됩니다.

그림 11은 우리 사무실 정유공장의 전기담수화 장치용 하수사이클론 분리장치 설치 현장 사진이다. 그림 12는 분리과정의 개략도이다.

그림 12 전기 담수화 장비 하수 사이클론 분리 과정의 개략도

표 8 전기 담수화 유성 하수의 사이클론 분리 관련 작동 매개변수 및 성능 지수 매개변수 매개변수 수치 작동 매개변수 입구압력 Pi MPa >0.40 입구온도 t ℃ 30~80 하수유 농도 Ci mg/l ~200000 (20%v/v) 유수밀도차 Δρ g/cm3 >50 성능지수 처리능력 Q t/h 3~ 500 (필요에 따라 설계) 작동 압력 MPa 감소 0.25~0.35 정제수 유분 농도 Cu mg/l 입구 Ci <5000 시: Cu <500

입구 Ci >5000: 분리 효율 >90~95 폐기물 오일 회수율 % >90 기타 구조 재료는 요구 사항에 따라 선택됩니다. ② 접촉 분해 장치 폐수 처리

촉매 장치의 폐수가 기준을 초과하면 침전에 의해 분리되었지만 일부는 원수 탱크로 많은 양의 더러운 오일을 운반하게 됩니다. 더러운 기름이 여전히 하수 스트리핑 장치에 유입되어 스트리핑 타워가 작동을 방해하고 증기-액체 상 균형을 복원하기 어려워 정제수, 산성 가스 및 암모니아의 품질이 저하되어 직접적인 영향을 미칩니다. 다운스트림 장치 생산. 따라서 원수 탱크로 유입되는 더러운 기름의 양을 줄이기 위해 하수관에 유수 분리 시설을 추가하는 것을 고려하십시오.

프로세스 흐름 및 지원 장비

기본 프로세스 흐름은 그림 12와 그림 13에 나와 있습니다.

사이클론 분리 시스템이 작동하면 장치의 유수 분리기에서 나온 액체가 원심 펌프에 의해 가압되어 하이드로 사이클론 입구로 들어가고 사이클론 처리 후 정제수를 측정합니다. 유량계는 하수 가스 리프팅 장치로 배출됩니다. 오버플로 포트에서 나오는 오일이 풍부한 액체는 유량계를 통해 흐르고 장치의 유수 분리기의 상부로 돌아갑니다. 사이클론 유수분리기의 처리능력은 장치의 유수분리기의 액위에 따라 펌프의 주파수 변환 속도 조절에 의해 제어됩니다. 또한 시스템은 사이클론을 사용하지 않고도 바이패스 프로세스를 구현할 수도 있습니다.

그림 12 펌프가 있는 하수 분리 흐름도 13 펌프가 없는 하수 분리 공정

기술 지표:

처리 용량: 필요에 따라 설계됨

분리기 압력 강하 ΔP<0.4MPa;

정제수 유분 농도 <300mg/l 또는 분리 효율>95.

③ 지연 코크스 냉수 (순환) 사이클론 탈지

코크스 냉수를 사이클론을 중심으로 처리하는 기본 원리 공정은 그림 18에 나와 있습니다. 오버플로 부분(더러운 오일)은 순환 오일 제거를 위해 차가운 ​​코크스 수조로 돌아가고, 언더플로우(물)는 공냉식 시스템에 의해 50°C로 냉각된 후 차가운 코크스 수조로 들어갑니다.

기술적 지표: 처리 용량은 필요에 따라 설계할 수 있으며 분리기 압력 강하 ΔP<0.4MPa, 정제수의 오일 농도 <300mg/l 또는 분리 효율>90입니다.

IV 대기 및 진공 장치에서 상부 물의 전처리(그림 15)

그림 15 상부 유수 사이클론 분리 공정 개략도

⑵ 액체- 고체 사이클론 분리 기술

① 접촉분해 오일 슬러리에서 촉매 제거(액-고체 분리)

오일 슬러리 촉매 분리의 기술적 문제에 대응하여 1993년부터 중국 중국대학교 석유(중국 동부)는 상 흐름 분리 실험실에서 촉매 오일 슬러리 여과 기술과 오일 슬러리 사이클론 분리 기술에 대한 연구를 연속적으로 수행했습니다. 연구 결과는 FCC 오일 슬러리의 온라인 분리를 위해 하이드로사이클론 분리가 실현 가능한 기술 경로임을 보여줍니다. 하이드로사이클론 분리 기술은 오일 슬러리의 촉매를 분리하는 데 사용되며, 분리 효율은 90%~97%에 달할 수 있습니다. (니들 코크스, 탄소 섬유 등), 여과 및 분리 공정을 늘릴 필요가 있습니다. 보다 성공적인 여과 기술을 보유한 제조업체로는 주로 Mott 및 Pall이 있습니다. 그러나 고형분 함량이 높은 오일 슬러리의 경우 필터 전에 사전 분리 수단을 채택하는 것이 매우 필요합니다. 오일 슬러리의 사전 분리를 위한 하이드로사이클론 분리 기술을 사용하면 필터의 역세 주기를 크게 연장하고 분리 효과를 향상시킬 수 있습니다. 필터 미디어 수명을 연장합니다.

도 16은 촉매유 슬러리의 하이드로사이클론 분리과정의 개략도이다.

그림 16 FCC 오일 슬러리 하이드로사이클론 분리 공정 계획의 모식도

② 잔류 오일 디코킹

중국석유대학이 개발한 중유 부유층 처리 기술 (중국 동부) 새로운 수소 기술은 이미 세계 선진 수준에 도달했습니다. 그러나 국내외 시험 결과, 운전 중 콜로이드는 미세한 촉매 입자와 기타 기계적 불순물을 담체로 사용하여 점차 코크스를 생성하는 것으로 나타났습니다. 시기적절한 배출로 인해 코크스가 반응기를 막아 반응기의 정상적인 작동에 영향을 미치고 발생할 수 있습니다. 코크스와 같은 고체 입자를 적시에 시스템에서 배출할 수 있는지 여부는 공정의 산업화와 장기적 안전 운영에 영향을 미치는 핵심 요소가 되었습니다.

중유 부유층의 테일 오일의 고온, 고압, 대유량, 고형분 함량, 콜로이드 아스팔텐 함량이 높고 액상과 고상 간의 밀도 차이가 작은 특성을 바탕으로 수소화 사이클, 석유의 비교 분석 중력 침강, 사이클론 분리, 여과 분리, 정전 분리와 같은 액체-고체 분리 방법은 화학 제품 생산에 일반적으로 사용됩니다. 사이클론 분리 방법은 간단한 장비 구조, 간단한 공정 흐름 및 장점이 있습니다. 특히, 공정적응성과 조작성이 뛰어나 안정성이 장점으로 가장 간단하고 실현 가능한 기술 경로입니다. 그림 17은 현수층 수소화 사이클에서 테일 오일 디코킹을 위한 사이클론(레벨 1 및 2) 설치 사진입니다.

a. 1차 설치도 b. 2차 설치도

그림 17 중유 현수층 수소화 사이클의 테일 오일 디코킹용 사이클론 설치도(레벨 1, 2) )

3 에틸렌 담금질 오일의 탈코킹

HCC 산업 시험으로 생산된 담금질 오일 슬러리에는 제때에 제거할 수 없는 경우 촉매 입자 등 고형 불순물이 많이 함유되어 있습니다. , 담금질 오일 슬러리 시스템은 고체 농도가 계속 증가하여 고체 퇴적 및 파이프라인 막힘으로 이어져 전체 공정의 장기 운영 및 경제성에 영향을 미칠 것입니다. 따라서 적절한 분리 기술을 사용하여 오일 슬러리에서 고형물을 제거하고 고형분 함량을 줄이는 것은 HCC 공정의 장기적인 운영을 보장하는 데 있어 실질적인 의미가 큽니다. HCC 오일 슬러리가 위치한 환경의 특수성(고온, 고압, 인화성, 오일 슬러리 자체의 높은 점도)으로 인해 분리가 매우 어렵습니다.

그림 18은 '중유 접촉 분해로 에틸렌을 직접 생산하는' 공정에서 급냉 유액, 고형계 분리에 사용되는 사이클론 분리기 현장 설치도(산업시험)

그림 18 중유 접촉 에틸렌으로 직접 열분해하는 산업 테스트에서 오일 디코킹을 냉각하기 위한 사이클론 분리기 설치 다이어그램

4 펌프 씰 플러싱 시스템에 사용

하이드로사이클론을 사용하여 펌프 출구 부분을 분리합니다. 액체를 정화하고 불순물을 제거하며, 정제된 액체는 펌프의 씰 플러싱 시스템에 사용됩니다. 그림 19와 같습니다.

그림 19 펌프 씰 플러싱 시스템용 사이클론

⑤해상 유정 및 가스정의 가스 고체와 가스 액체 분리

해상 오일과 가스는 일반적으로 다음과 같은 방법으로 압축됩니다. 압축기 육지까지 고압으로 수송하지만, 생성된 오일과 가스에는 미세한 모래 입자와 액체 방울이 포함되어 있기 때문에 이러한 모래 입자를 제거하기 위해 압축기에 기액 또는 기체-고체 분리기를 설치해야 합니다. 액체 방울의 설계 지표는 다음과 같습니다.

●기본적으로 5μm보다 큰 입자나 물방울을 제거하고 10μm보다 큰 경우 100% 제거합니다.

●총 분리 효율은 다음보다 높습니다. 98.5%;

●총 압력 강하는 50kPa보다 크지 않습니다.