CN102041041A - 液相循环加氢系统旋流脱液方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液相循环加氢系统旋流脱液方法及装置，提供了一种液相循环加氢系统旋流脱液方法，该方法包括：对加氢反应器内的反应剩余氢气和反应产生的硫化氢气体以及二者夹带的油滴进行气液旋流分离，分离得到的氢气和硫化氢气体进入后续系统，分离得到的油滴返回加氢反应器继续进行加氢反应；对三相分离罐分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气。
Description
技术领域
本发明属于石油化工与环保领域，涉及一种采用气液旋流分离技术对液相加氢领域中传统工艺流程各环节进行优化改造的方法，适用于处理液相加氢系统中的循环氢脱除液相夹带的非均相气液分离过程。具体地说，本发明提供了液相加氢系统中循环氢脱除液相夹带工艺的优化方法及装置。
背景技术
目前，柴油深度加氢精制主要采用氢气循环的单段和两段工艺技术。但这些技术在投资费用、经济效益等方面存在缺陷，因此急需开发装置投资小、操作费用低的柴油深度加氢技术。液相循环加氢技术可以不设置氢气循环系统，依靠液相产品循环时携带进反应系统的溶解氢作为加氢反应所需要的氢气，不仅减少了装置投资和操作费用，还消除了催化剂的润湿因子及循环氢中硫化氢及氨对反应的不利影响，因此是现代化加氢工艺的研究热点。但是，在加氢工艺过程中的循环氢、液态烃、柴油、含硫污水和低分气分别夹带重烃、胺、水、催化剂等分散相颗粒，不仅增加了助剂的消耗和原料流失，还给下游关键设备的长周期高效稳定运转带来很大危害，也是影响加氢反应效果的重要因素。
加氢过程中进行气液分离的常规装置是油气分离罐，有时候分离罐也作为油气水等多相的分离、缓冲、计量之用。从外形分大体有三种形式，立式、卧式、球形。大油滴通过油气分离罐时易分离，而小油滴则必须通过油气分离滤芯的微米及玻纤滤料层过滤。油微粒经过滤材的扩散作用，直接被滤材拦截以及惯性碰撞凝聚等机理，使悬浮油微粒很快凝聚成大油滴，在重力作用下油集聚在油分芯底部，通过底部凹处回油管进口返回机头润滑油系统，从而排出更加纯净无油的气相。但是，气相中的固体粒子经过油分芯时滞留在过滤层中，这就导致了油分芯压差(阻力)不断增加。随着油分芯使用时间增长，当油分芯压差达到0.08-0.1Mpa时，滤芯必须更换，否则会增加能耗。由上述原理可知，如果要使油气分离罐分离出比较纯净的气相，必然大大增加能耗，设备维护，滤芯更换的频率与费用等成本。
因此，针对液相加氢过程中循环氢含细微液滴的物性和操作条件，本领域迫切需要开发出一种能在正常工况下去除细微液滴的气液非均相分离方法。
发明内容
本发明提供了一种新的液相循环加氢系统旋流脱液方法及装置，克服了现有技术中存在的缺陷。
一方面，本发明提供了一种液相循环加氢系统旋流脱液方法，该方法包括：
对加氢反应器内的反应剩余氢气和反应产生的硫化氢气体以及二者夹带的油滴进行气液旋流分离，分离得到的氢气和硫化氢气体进入后续系统，分离得到的油滴返回加氢反应器继续进行加氢反应；
对三相分离罐分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气。
在一个优选的实施方式中，所述气液旋流分离对液相的脱除率达85-99.9％，以所述液相的体积计；液滴分离精度达1-5微米。
另一方面，本发明提供了一种液相循环加氢系统旋流脱液装置，该装置包括：
置于加氢反应器的气相出口的气液旋流器，用于对加氢反应器内的反应剩余氢气和反应产生的硫化氢气体以及二者夹带的油滴进行气液旋流分离，分离得到的氢气和硫化氢气体进入后续系统，分离得到的油滴返回加氢反应器继续进行加氢反应；
置于三相分离罐的气相出口的气液旋流器，用于对三相分离罐分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气，其中该三相分离罐与加氢反应器连接；
置于另一个三相分离罐的气相出口的气液旋流器，用于对该三相分离罐分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气，其中该三相分离罐与连接前述三相分离罐的汽提塔连接。
在一个优选的实施方式中，所述气液旋流器是由一个或多个旋流芯管并联组成的。
在另一个优选的实施方式中，所述气液旋流器的材料选自耐高温高压和耐酸碱腐蚀材料，最高耐温达400℃，最高耐压达15MPa。
在另一个优选的实施方式中，所述气液旋流器以单级或多级串联组合的方式使用。
在另一个优选的实施方式中，所述气液旋流器的安装方式为立式或倾斜式。
在另一个优选的实施方式中，所述气液旋流器的入口速度为2-30米/秒，压力损失为0.0002-0.001MPa，进水表压为0.3-1.6MPa。
附图说明
图1是本发明的液相循环加氢反应器气相出口旋流优化方法的装置示意图。
图2是本发明的液相循环加氢三相分离罐气相出口旋流优化方法的装置示意图。
图3是根据本发明的一个实施方式的液相加氢优化工艺流程的示意图。
图4是根据本发明的另一个实施方式的液相加氢优化工艺流程的示意图。
具体实施方式
本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，旋流器技术嫁接到加氢裂化循环氢、液态烃、柴油、含硫污水和低分气非均相系统，作为常规油气分离器的补充，可以解决这些系统的带液问题，保证设备的长周期运转，因此，在液相加氢反应流程的适当位置加设旋流管，可以将气相管路中的油滴分离出去，保证了管路的清洁，避免了对后续反应的影响。基于上述发现，本发明得以完成。
本发明的技术构思如下：
1.油气混合物进入反应器反应过后，气相夹带液相(已反应及未反应的油滴)从气相出口排出，在该出口设置气液旋流器，以达到净化气体的作用，避免油滴流出污染管路，影响后续反应，另外，油滴回流到反应器内，和反应器内的物料一起再次发生反应，可以获得充分的反应效果。
2.气相夹带微量液相(未分离完全的油滴)从反应器气相出口排出，通过注水溶解掉部分有害气体之后，进入油气分离罐(此处作为三相分离罐)进行油气水分离，气相夹带微量油水液滴从分离罐气相出口排出，在该出口设置气液旋流器，将油滴和水滴除去。
3.气相夹带微量液相(未分离完全的油滴)从汽提塔气相出口排出，进入油气分离罐(此处作为三相分离罐)进行油气水分离，气相夹带微量油水液滴从分离罐气相出口排出，在该出口设置气液旋流器，将油滴和水滴除去。
在本发明的第一方面，提供了一种循环氢脱除液相夹带的非均相气液的分离方法，该方法包括：
对加氢反应器内反应过剩氢气及反应产生的气体与二者夹带的微量液滴进行气液旋流分离，夹带液相的气体在一定的压力作用下由切向进口进入气液旋流器并进行高速旋转，在气液旋流器的内部形成了一个稳定的离心力场，气体从溢流口排出，液滴则顺着旋流管器壁从底流口排出，实现气和液的分离，得到净化的氢气进入后续系统，油滴回收返回加氢反应器继续发生反应；
对三相分离罐6-1气相出口处的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的细微油滴和水滴，净化后的氢气进循环氢系统或瓦斯系统；
对三相分离罐6-2气相出口处的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的细微油滴和水滴，净化后的氢气进瓦斯系统。
在本发明中，在加氢反应器塔顶设置气液旋流分离器(组)，对其中反应过剩氢气及反应产生的气体进行净化，并直接回收气相夹带的油滴，使其返回加氢反应器继续发生反应。从加氢反应器内向其气相出口排出的气相，在进入塔顶气液旋流器前的带液量为3％，液滴粒径为1-50微米。
在本发明中，在三相分离罐6-1罐顶设置气液旋流分离器(组)，进一步保证了从三相分离罐分离出的气相的纯净，避免液相夹带对后续反应的影响，保证了管路的清洁。从三相分离罐6-1顶部气相出口中排出的气相，在进入罐顶气液旋流器前的带液量为2％，液滴粒径为0-40微米。
在本发明中，在三相分离罐6-2罐顶设置旋流分离器(组)，进一步保证了从三相分离罐分离出的气相的纯净，避免液相夹带对后续反应的影响，保证了管路的清洁。从三相分离罐6-2顶部气相出口中排出的气相，在进入罐顶气液旋流器前的带液量为1％，液滴粒径为0-30微米。
在本发明中，加氢反应器、三相分离罐6-1和三相分离罐6-2内的气液旋流器(组)可以脱除85-99.9％的液相，液滴分离精度可达1-5微米。
在本发明的第二方面，提供了一种专用于上述循环氢脱除液相夹带的非均相气液分离的方法的装置，该装置包括：
用于对加氢反应器内反应过剩氢气及反应产生的气体与二者夹带的微量液滴进行分离的气液旋流器(组)，设置于加氢反应器的气相出口位置；
用于对三相分离罐6-1内的气相进行分离除油除水的气液旋流器，设置于三相分离罐6-1顶部的气相出口位置；
用于对三相分离罐6-2内的气相进行分离除油除水的气液旋流器，设置于三相分离罐6-2顶部的气相出口位置。
在本发明中，所述气液旋流器是由一个或多个旋流芯管并联组成的。
在本发明中，所述气液旋流器的材料为耐高温高压和耐酸碱腐蚀的材料，最高耐温可达400℃，最高耐压可达15MPa。
在本发明中，所述气液旋流器以单级或多级串联组合的方式使用。
在本发明中，所述气液旋流器的安装方式为立式或倾斜式安装。
在本发明中，所述气液旋流器的入口速度为3-10米/秒、压力损失为0.05-0.3MPa、进水表压为0.3-1.6MPa。
以下参看附图。
图1是本发明的液相循环加氢反应器气相出口旋流优化方法的装置示意图。如图1所示，在加氢反应器4塔顶设置气液旋流器组5，对反应过剩氢气及反应产生的硫化氢等气体与二者夹带的微量油滴进行旋流分离，气体进入后续系统，油滴则回收进入反应器继续发生反应(油滴回流入罐)。
图2是本发明的液相循环加氢三相分离罐气相出口旋流优化方法的装置示意图。如图2所示，在三相分离罐6顶部设置气液旋流器组5，以去除其中夹带的细微油滴和水滴，净化后的氢气从气相出口8排出进循环氢系统或瓦斯系统，油滴和水滴经污水出口9排出。
图3是根据本发明的一个实施方式的液相加氢优化工艺流程的示意图。如图3所示，新氢经压缩机1压缩后，与经泵2-1泵送的原料油及加氢反应器4-2回流的油气混合原料(经泵2-2泵送)经过混合器3混合后进入加氢反应器4-1、4-2反应后，气相夹带液相(已反应及未反应的油滴)从加氢反应器的气相出口设置的气液旋流器(组)5-1的溢流口排出，底流口分离出去的油滴回流到加氢反应器4-1、4-2内，和加氢反应器内的物料一起再次发生反应；气相夹带微量未分离完全的油滴从加氢反应器气相出口排出后，通过注水溶解掉部分有害气体并进入三相分离罐6-1(油气分离罐)进行油气水分离，气相夹带微量油水液滴从三相分离罐6-1的气相出口排出，在该出口设置气液旋流器5-2，将油滴和水滴除去，净化后的氢气进瓦斯系统，液体进入后续系统处理；汽提反应后的气相夹带微量液相(未分离完全的油滴)从汽提塔7的气相出口排出，进入三相分离罐6-2进行油气水分离，气相夹带微量油水液滴从三相分离罐6-2的气相出口排出，在该出口设置气液旋流器5-3，将油滴和水滴除去，净化后的氢气进瓦斯系统，柴油出装置。
图4是根据本发明的另一个实施方式的液相加氢优化工艺流程的示意图。如图4所示，新氢经压缩机1压缩后，与经泵2-1泵送的原料油及加氢反应器4-2回流的循环饱和物料(经泵2-2泵送)经过混合器3混合后进入加氢反应器4-1、4-2反应后，气相夹带液相(已反应及未反应的油滴)从加氢反应器的气相出口设置的气液旋流器(组)5-1的溢流口排出，底流口分离出去的油滴回流到加氢反应器4-1、4-2内，和加氢反应器内的物料一起再次发生反应；气相夹带微量未分离完全的油滴从加氢反应器气相出口排出后，通过注水溶解掉部分有害气体并进入三相分离罐6-1(油气分离罐)进行油气水分离，气相夹带微量油水液滴从三相分离罐6-1的气相出口排出，在该出口设置气液旋流器5-2，将油滴和水滴除去，净化后的氢气进瓦斯系统，液体进入后续系统处理；汽提反应后的气相夹带微量液相(未分离完全的油滴)从汽提塔7的气相出口排出，进入三相分离罐6-2进行油气水分离，净化后的氢气进瓦斯系统，柴油出装置。
本发明的方法和装置的主要优点在于：
本发明采用旋流分离技术对流程内多个位置进行了气相脱液的优化，避免了液相对后续流程的干扰，延长了装置的使用周期，减少了投资和维护成本并降低了能耗。本发明方法工艺先进，设备投资成本较低，占地面积小，故障率低，反应效果好，能耗低，能有效改进液相循环加氢的工艺过程。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (8)
1.一种液相循环加氢系统旋流脱液方法，该方法包括：
对加氢反应器内的反应剩余氢气和反应产生的硫化氢气体以及二者夹带的油滴进行气液旋流分离，分离得到的氢气和硫化氢气体进入后续系统，分离得到的油滴返回加氢反应器继续进行加氢反应；
对三相分离罐分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气液旋流分离对液相的脱除率达85-99.9％，以所述液相的体积计；液滴分离精度达1-5微米。
3.一种液相循环加氢系统旋流脱液装置，该装置包括：
置于加氢反应器(4)的气相出口的气液旋流器(5)，用于对加氢反应器内的反应剩余氢气和反应产生的硫化氢气体以及二者夹带的油滴进行气液旋流分离，分离得到的氢气和硫化氢气体进入后续系统，分离得到的油滴返回加氢反应器继续进行加氢反应；
置于三相分离罐(6-1)的气相出口的气液旋流器(5)，用于对三相分离罐(6-1)分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气，其中该三相分离罐(6-1)与加氢反应器(4)连接；
置于三相分离罐(6-2)的气相出口的气液旋流器(5)，用于对三相分离罐(6-2)分离产生的氢气进行气液旋流分离，以去除其中夹带的油滴和水滴，得到净化的氢气，其中该三相分离罐(6-2)与连接三相分离罐(6-1)的汽提塔(7)连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气液旋流器是由一个或多个旋流芯管并联组成的。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气液旋流器的材料选自耐高温高压和耐酸碱腐蚀材料，最高耐温达400℃，最高耐压达15MPa。
6.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气液旋流器以单级或多级串联组合的方式使用。
7.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气液旋流器的安装方式为立式或倾斜式。
8.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述气液旋流器的入口速度为2-30米/秒，压力损失为0.0002-0.001MPa，进水表压为0.3-1.6MPa。
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