CN100377759C - 含气体和固体颗粒的液体混合液的四相分离方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及进行四相分离的工艺及设备，其由缓冲罐、四相分离器、旋流除油器和污油罐顺序地连接。其中四相分离器包括若干个四相分离管、进料腔、中心溢流腔、环形溢流腔、底流腔、进料口、气粉油出口、水出口和粉出口。其特征在于中心溢流腔、环形溢流腔、进料腔和底流腔自上往下依次排列。四相分离管有一个切向入口和三个轴向出口。即底流口在入口端的另一端，其余两个轴向出口位于入口端，为同轴套筒式结构，其内筒为中心溢流口，两筒之间为环形溢流口。来自焦化塔的含气、油和焦粉的冷焦水首先进入缓冲罐，再经过四相分离器，在去除较大焦粉颗粒的同时，较大油滴与焦粉的聚集体可从中心溢流口排出，有效地避免旋流除油器的堵塞。

Description

含气体和固体颗粒的液体混合液的四相分离方法及装置

技术领域

本发明涉及对含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液——气-固-液-液混合物(其连续相为液相，分散相为气相、固相和另一种液相)进行四相分离的工艺及设备。

背景技术

传统的气-固-液-液混合物分离，如炼油厂焦化过程中的冷焦水(含有硫化氢等气体、焦粉和分散油，会对阀门、管道、换热器、高压泵、切焦喷嘴造成堵塞或磨损)，通常用敞开式循环处理工艺，即敞开式排放、平流式隔油工艺，污水中大量挥发性有机物(带有刺激性恶臭)进入厂区环境空气中，对周边环境造成严重影响。

在国外，Krebs公司(Kelton G P，Torres D L，Rawlins H，Use hydrocyclones toimprove delayed coker operations，Hydrocarbon Processing(ISSN 0018-8190)V77N.3 111-12，114，116)只是用旋液分离器来分离冷焦水中的焦粉，声称能除去40-50微米以上的焦粉，但没有报道能同时去油、脱气。

专利CN02216056.6在空冷器前加了旋流除油器，在含油量2000-3000ppm、含焦粉3000ppm以下的稳定工况下能起到一定的除粉除油作用，起到使冷焦水密闭循环处理的作用。但是，当工况变动，如含油量、含焦粉量有冲击时，其旋流除油器容易被堵塞而不能正常工作，而且，在这种密闭处理过程中，恶臭气体没有出路，始终在循环系统中。

发明内容

本发明的目的是解决气-固-液-液混合物分离过程中设备的堵塞问题和气体的分离，提出一种含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液的四相分离方法及装置。本发明可用于但并不限于炼油厂焦化过程冲焦水或冷焦水的脱气除粉除油。

实现上述目的的技术方案是：

自焦化塔的冷焦水首先进入缓冲罐，再从四相分离器进料口进入四相分离器，从四相分离器上部分离出较大油滴或油团与焦粉的聚集体及气体，进入污油罐；从四相分离器底部排出较大颗粒的焦粉到焦粉池；从四相分离器的水出口排出水，进入旋流除油器进一步除油除粉；旋流除油器分离出的含焦粉的油也排到污油罐；在污油罐内，在重力作用下，气体从污油罐顶部溢出，水从污油罐底部切出，污油回到焦化塔或常减压装置回炼。

本发明所述的缓冲罐和污油罐的高径比为1.02-1.10，这两个罐的进水口为切向布置。进水口的位置在罐体高度的75-85％；

四相分离器，其特征在于在其内部设有多个四相分离管，四相分离管的柱锥形腔体上一端有一个切向入口和三个分别位于相应的出料腔中的轴向出口，其中一个轴向出口即底流口在入口端的相对端，用于较大焦粉颗粒的排出；其余两个轴向出口即溢流口为同轴的套筒式结构，位于入口端，位于内筒的中心溢流口用于较大油滴或油团与焦粉的聚集体和气体的排出，两筒之间的环形溢流口用于水相的排出。

本发明的有益效果是：

气-固-液-液混合液经过四相分离管，大焦粉颗粒从四相分离器底流口排出；小焦粉颗粒与大部分分散油或油团发生油浮，形成含粉轻液柱随同气体从中心溢流口排出；达到一定纯度要求的水——重液从环形溢流口排出，进入旋流除油器，使旋流除油器得到保护，避免堵塞。此外，水中的恶臭气体也被分离掉。

附图说明

图1是本发明用于含固粒的互不相溶液体混合物分离流程图。

图2是本发明四相分离器的结构示意图。

图3是图2所示的四相分离管的结构示意图。

1缓冲罐  2四相分离器  3除油器  4污油罐  5进料口  6进料腔  7环形溢流腔  8中心溢流腔  9气粉油出口  10上隔板  11中隔板  12出水口  13分离管  14下隔板  15底流腔  16出粉口  17中心溢流口  18环形溢流口19入口  20旋流发生腔  21旋流加速腔  22底流口

具体实施方式

下面结合附图介绍本发明的实施例。

本实施例给出的含气体和固粒的互不相溶液体混合液分离装置组成如图1所示。该分离装置由缓冲罐、四相分离器、旋流除油器和污油罐组成。

如图2所示，四相分离器包括多个四相分离管13、进料腔6、中心溢流腔8、环形溢流腔7、底流腔15、进料口5、气粉油出口9、水出口12和粉出口16。其中中心溢流腔8、环形溢流腔7、进料腔6和底流腔15自上往下依次排列，由上隔板10、中隔板11和下隔板14分开。底流腔15为倒锥形，锥角60°～120°。进料口5和水出口12位于侧面。气粉油出口9位于顶部。粉出口16位于底部。四相分离器壳体由上下两部分组成。中心溢流腔8、环形溢流腔7、气粉油出口9和水出口12为一体，进料腔6、进料口5、底流腔15和粉出口16为一体。两部分通过法兰连接。

如图3所示，四相分离管13包括柱锥形旋流发生腔20和旋流加速腔21，腔体上有一个切向入口19和三个轴向出口。切向入口在腔体的一端，一个轴向出口——底流口22在入口端的相对端，用于较大焦粉颗粒的排出，其余两个轴向出口——溢流口为同轴的套筒式结构，位于入口端，其内筒为中心溢流口17，用于较大油滴或油团与焦粉聚集体和气体的排出，两筒之间的环形溢流口18用于水相的排出。

四相分离管13平行于四相分离器轴线安装，切向入口19位于四相分离器进料腔6内，中心溢流口17与四相分离器中心溢流腔8相通，环形溢流口18与四相分离器环形溢流腔7相通，底流口22与四相分离器底流腔15相通。四相分离管13与上隔板10的密封用O形圈，与中隔板11和下隔板14的密封用垫片。

其中四相分离管13的旋流发生腔20和旋流加速腔21的总长与四相分离管13的主体直径之比为4～6。

从焦化塔出来的气-固-液-液混合液首先进入缓冲罐，再进入四相分离器，然后分配进入各个四相分离管。在四相分离管内，混合液高速旋转。在离心力的作用下，大焦粉颗粒被甩到壁面，最后从四相分离管底流口排出，至焦粉池。小焦粉颗粒与大部分分散油或油团在四相分离管内发生油浮，形成比较粗的空心带粉油柱——轻液柱携带气体从中心溢流口排出，至污油罐。达到一定纯度要求的水——重液从环形溢流口排出，进入旋流除油器。在旋流除油管内，剩余的少量的分散油及细焦粉进一步聚集、沉降，形成比较细的油芯，从旋流除油管的溢流口排出，最后从旋流除油器的排油口排出，到污油罐。在污油罐内，气体、油、水在重力作用下将很快分层。气体从污油罐顶部溢出。水从污油罐底部切出。污油可以回到焦化塔回炼。从旋流除油管底流口排出的水汇合后从旋流除油器排水口排出。由于四相分离器去除了大部分油及焦粉或大的油-粉聚集体，避免了旋流除油器的堵塞。此外，水中的恶臭气体也被分离掉。

Claims (4)

1.含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液的四相分离装置，其包括经管道依次连接而成的缓冲罐，四相分离器，除油器，污油罐，其特征在于：所述的缓冲罐和污油罐的高径比为1.02-1.10，这两个罐的进水口为切向布置，进水口的位置在罐体高度的75-85％；所述的四相分离器包括多个四相分离管(13)、进料腔(6)、中心溢流腔(8)、环形溢流腔(7)、底流腔(15)、进料口(5)、气粉油出口(9)、水出口(12)和粉出口(16)，其中中心溢流腔(8)、环形溢流腔(7)、进料腔(6)和底流腔(15)自上往下依次排列，由上隔板(10)、中隔板(11)和下隔板(14)分开；底流腔(15)为倒锥形，锥角60°～120°；进料口(5)和水出口(12)位于侧面；气粉油出口(9)位于顶部；粉出口(16)位于底部；四相分离管(13)平行于四相分离器轴线安装，切向入口(19)位于四相分离器进料腔(6)内，即四相分离管(13)的柱锥形腔体的上端，用于较大油滴或油团与焦粉的聚集体及气体的排出的中心溢流口(17)与四相分离器中心溢流腔(8)相通，环形溢流口(18)与四相分离器环形溢流腔(7)相通，底流口(22)与四相分离器底流腔(15)相通；且四相分离器的壳体由上下两部分组成，中心溢流腔(8)、环形溢流腔(7)、气粉油出口(9)和水出口(12)为一体，进料腔(6)、进料口(5)、底流腔(15)和粉出口(16)为一体，两部分通过法兰连接；四相分离管包括柱锥形旋流发生腔(20)和旋流加速腔(21)，且两者的总长与四相分离管(13)的主体直径之比为4～6；在四相分离管上端另有两个轴向出口，即中心溢流口(17)和环形溢流口(18)，为同轴的套筒式结构。

2.根据权利要求1所述的含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液的四相分离装置，其特征是：用于水相的排出的环形溢流口(18)位于环形溢流腔(7)；在四相分离管的切向入口(19)的相对端有一个底流口(22)，位于底流腔(15)，用于较大焦粉颗粒的排出。

3.根据权利要求1所述的含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液的四相分离装置，其特征在于四相分离管(13)与上隔板(10)的密封用O形圈，与中隔板(11)和下隔板(14)的密封用垫片。

4.使用权利要求1所述的含气体和固体颗粒的互不相溶液体混合液的四相分离装置的分离方法，其特征是来自焦化塔的冷焦水首先进入缓冲罐，再从四相分离器进料口(5)进入四相分离器，从四相分离器上部分离出较大油滴或油团与焦粉的聚集体及气体，进入污油罐；从四相分离器底部排出较大颗粒的焦粉到焦粉池；从四相分离器的水出口(12)排出水，进入旋流除油器进一步除油除粉；旋流除油器分离出的含焦粉的油也排到污油罐；在污油罐内，在重力作用下，气体从污油罐顶部溢出，水从污油罐底部切出，污油回到焦化塔或常减压装置回炼。

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