[发明专利]用于蒸馏塔中除水的装置和方法

说明书

优先权

本申请要求我们在2007年8月29日提交的序号为60/968622的同时待审的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明的领域涉及从含油水除水，且特别涉及从来自天然气和精炼分馏装备中的蒸馏塔的含油水除水。

背景技术

从含油水中分离油和水是许多烃处理设施中的常见事项，且本领域中已知多种此类分离的方式。例如，美国专利NO.4,088,578描述了一种系统，在其中基于水和油的特定比重采用沉降方案来分离油和水。作为备选，如美国专利No.4,359,386中示例性地描述，使用多个过滤器来将水与油分离。在又一种已知方法中，可如美国专利No.5,368,700中所述采用旋风汽提器组合装置。典型地以降低的压力进行蒸馏已在美国专利No.5,980,694中公开。类似的是，美国专利No.4,089,662教导了一种联接在塔上以从塔中产生的含油水中分离水相的蒸发器。在又一种已知方法中，美国专利No.5,100,546教导了采用化学吸附剂，而美国专利No.5,188,742公开了在其中燃烧从含油水中分离出的油的处理。

虽然大多数此类系统对于它们的预期目的而言至少在一定程度上有效，但是当用于从塔中产生的含油水在线(on-line)分离水时，这些方法即使不是全部也大部分具有突出的缺点。应当注意：在精炼和天然气装备输送气体中溶解和夹杂的水经常引起分馏困难，特别是在其中水趋于变得被堵住并且导致过量的内部回流和产品损耗的脱乙烷塔中。此外，来自塔的含油水通常不适合排出到下水道或环境中，因为这种水由于含硫化合物(例如，硫醇和H₂S)、重质烃(例如，苯和甲苯)和/或其它不希望的组分而受到污染。

为了解决与分离塔中过量水相关的困难，通常增加塔底温度以将水分驱动到塔顶。虽然这种方法在概念上相对简单并且通常从塔中除去了大量的水，但仍存在突出的运行缺点。例如，对于这种运行而言通常要求较高的再沸器负荷，这增加了溢流和蒸汽需求。此外，较高的底部温度还通常导致产品损耗。例如，在脱乙烷塔中将底部温度从220°F增加到240°F通常证明有10％到20％的丙烷损耗。已证实其它已知的除水方法同样是低效和昂贵的。例如，烟囱式塔盘可结合充足的滞留时间来进行水、油分离。然而，即使并非不可能，分馏塔内部很少存在用于分离相所需的稳定区(例如，由于紊流环境)，导致此类备选方案也通常是低效的。

因此，虽然本领域中已知各种油水分离装置和方法，但其全部或几乎全部都有一个或多个缺点，特别是在对于稳定的塔运行而言需要分离含油水的情况下。因此，仍然需要改进的特别是用于分离塔的油水分离的构造和方法。

发明内容

本发明涉及通过在分离期间从分离塔提取含油水而优选地从在塔的运行期间产生的含油水中在线除水的构造和方法。这样提取的含油水然后在外部分离器中分离成水相和油相，且然后加热油相以产生有效驱动油相回到运行的塔中的密度差。

在本发明主题的一方面，用于在分离塔中除水的除水设备具有分离器，该分离器流体地并且从外部联接在分离塔上，并且进一步地构造成用以允许从含油水中分离水以便由此形成(最通常地通过被动的相分离)水相和油相。输送管线流体地联接在分离器和塔上以将含油水提供给分离器，而返回管线流体地联接在分离器和塔上以使来自油相的油回到塔。在最优选的方面，热控制单元热联接在返回管线上并且构造成用以升高返回管线中的油的温度，以促使油从分离器经返回管线受密度驱动流回塔。

最通常的是，分离器具有关于在塔中产生流动而选择的容积，用以允许含油水在分离器中的有效允许各相进行重力分离的滞留时间(例如，至少15分钟)。通常还优选的是，塔和分离器构造成以大致相同的压力运行(即，压力差不大于10磅/平方英寸(psi))。在通常的示例性装置和方法中，分离器构造成以100psi到500psi之间的压力运行。通常还优选的是，热控制单元包括电加热器或蒸汽加热器，其中电加热器或蒸汽加热器构造成用以允许相对于含油水中的油的温度以至少5°F的量(更通常为10-15°F，或甚至更高)升高返回管线中的油的温度。热控制单元还可包括从返回管线中的油接收温度信息和流量数据的控制回路。在希望的情况下，该设备还可包括联接在分离器上的油-水界面水平传感器，和/或聚结元件或其它装置用以协助相分离。

因此，在运行分离塔的同时从分离塔中产生的含油水除水的方法包括步骤：从塔提取含油水并且在处于塔外部的分离器中分离含油水，从而形成水相和油相。在另一步骤中，将油相的至少一部分加热到有效产生足以使加热的油相移回至塔的密度差的温度。