CN102671502A - 气液惯性分离与分布耦合单元及应用其的分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气液惯性分离与分布耦合单元及应用其的分离器。一种气液惯性分离与分布耦合单元，包括箱体和设置于箱体两侧的多个惯性分离叶片，所述惯性导流叶片由导流直线段、叶片转角半圆和分布直线段组成，导流直线段为近箱体一端。本发明通过对惯性导流叶片的形状结构进行改进，将气体分布与气液分离集合于惯性导流叶片，采用离心与重力相结合的气液分离思路，有效实现了气液分离及气体分布功能，结构简单且安装简便，能有效减小目前气液分离器的体积，节约设备投资，或强化气液传质、传热过程，可广泛应用于气液分离、传质、传热、洗涤等多个过程。如应用于加氢等装置的冷、热高压分离器；如分馏塔、洗涤塔、急（激）冷塔等，适用性强。

Description

气液惯性分离与分布耦合单元及应用其的分离器

技术领域

本发明涉及一种耦合单元，尤其涉及一种气液惯性分离与分布耦合单元及应用其的分离器。

背景技术

目前在石油化工、煤化工以及天然气、页岩气产业生产装置中存在大量需要气体分液（固）及气体分布过程，而目前主要气液（固）分离采用的是重力沉降、旋风分离或者过滤分离技术，如采用多组旋风分离管、过滤芯管组合的形式强化气液（固）的分离，而在气量波动较大时多组旋风分离管组合的形式不适用，而气体含液介质不洁净时容易堵塞过滤芯管，使用周期短，而在一些气体量波动较大、介质不洁净场合该两种形式都不适用，因此目前在一些长周期、高压且要求稳定分离的过程，依然采用的是重力沉降方式，如在石油化工加氢装置的冷、热高压分离器。另外一方面，在一些特定场合，气体在塔器进口不仅要起到去除杂质而且还需实现在塔器进口截面均布的作用，由于气体的初始分布、液沫夹带等性能对整个大直径塔器的分离效率和产品质量有重大影响；对于那些大直径、多侧线、浅床层的填料塔来说，气、液体的初始分布显得更为重要气体分布器和液体分布器作为大型填料塔重要的塔内件，其性能的优劣，对全塔效率的发挥乃至产品的质量往往起关键性的影响。需要起到1)均布性能好，即入塔气流经进气结构预分布后能均匀上升；2)流动阻力小；3)雾沫夹带少的作用。

专利：200710150337.0公开了一种带有气体分布功能的液体预分布器，该专利主要针对填料塔或闪蒸进料装置气相进口实现气相在塔截面的均匀分布，在筒体外壳四周设有环状气液两相分离室，实现与塔上部流下的液气分离。专利200910069666.1公开了一种复合式气体分布器，主要实现改变气体流向，达到气体在塔截面均匀分布的目的。专利ZL02209436.9公开了一种多腔气体分布器，主要用于大直径塔进气的均匀分布。ZL200610013964.5公开了一种双层折返流气体分布器可防止气体在离开分布器后由于截面积突然增大而产生涡流，可使气相在径向分布更均匀。目前在工业装置中面对称双列叶片导流气体分步器在一些大型塔器中应用较多，其原理如图1所示，该分布器包括筒体外壳06、伸入外壳的进料管，同进料管出口相接的箱体01和设置于箱体两侧的叶片03，该叶片可起到对分离出的气体进行分布的作用，但对进料气中夹带的液（固）相并不起分离作用。如前述，目前未见到既能达到气液（固）高效分离又能实现气体在进口径向截面均匀分布的研究报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种带有气体分布功能的气液惯性耦合高效分离器，具体方案如下：

一种气液惯性分离与分布耦合单元，包括箱体和设置于箱体两侧的多个惯性分离叶片，所述惯性导流叶片由导流直线段、叶片转角半圆和分布直线段组成，导流直线段为近箱体一端。

进一步，所述箱体两侧设有多个同箱体内腔连通的分离直筒。

进一步，所述分离直筒近箱体端内部设有防涡器，所述防涡器为一水平交错隔板。

进一步，所述多个惯性分离叶片的分布直线段末端成一直线。

进一步，所述多个惯性分离叶片相对于箱体中心线对称分布。

一种前述耦合单元的分离器，包括筒体外壳、进料管和设置于筒体外壳内部的气液惯性分离与分布耦合单元，进料管同气液惯性分离与分布耦合单元的箱体内腔连通。

进一步，该分离器包括多个气液惯性分离与分布耦合单元，进料管同各气液惯性分离与分布耦合单元的箱体间设有一进料分配器以连通同各气液惯性分离与分布耦合单元的箱体内腔、导入进料。

进一步，所述多个气液惯性分离与分布耦合单元相对于筒体外壳截面中心对称分布。

本发明通过对惯性导流叶片的形状结构进行改进，将气体分布与气液分离集合于惯性导流叶片，采用离心与重力相结合的气液分离思路，有效实现了气液分离及气体分布功能，结构简单且安装简便，能有效减小目前气液分离器的体积，节约设备投资，或强化气液传质、传热过程，可广泛应用于气液分离、传质、传热、洗涤等多个过程。如应用于加氢等装置的冷、热高压分离器；如分馏塔、洗涤塔、急（激）冷塔等，适用性强。

附图说明

图1是现有面对称双列叶片导流气体分步器，图1-1为分布器正视图，图1-2为分布器的俯视图。

图2是本发明第一较佳实施例的结构示意图。

图3是本发明第二较佳实施例的结构示意图。

图4是本发明的气液固分离应用示意图。

图5是本发明的气液分离应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

请参阅图2，为本发明第一较佳实施例的结构示意图，该气液惯性耦合分离器，包括筒体外壳6、进料管5、箱体1、分离直筒2和惯性分离叶片3，进料管5一端同容器出料口（图中未示）连通、另一端伸入设置于筒体外壳6的箱体1内腔，以便引入待分离的物料。箱体1内腔由同进料管5连接的入口逐渐收拢变窄。箱体1两侧设有惯性导流叶片3，该惯性导流叶片3由导流直线段33、叶片转角半圆32和分布直线段31组成，在起到气液（固）分离作用的同时也起到气体在容器径向截面均布的作用。箱体1的入口两侧及末端两侧又另设有同箱体1内腔连通的分离直筒2，以便气体上升分离，分离直筒2内还设有防涡器21，本实施例中防涡器21由十字隔板组成，以防止上升气体产生旋转涡而夹带微细液滴。上述箱体1、惯性分离叶片2与分离直筒3组成一个气液惯性分离分布耦合单元，该单元与进料管5相连通，实现气体中夹带的液体、固体微粒的分离及气体在容器横截面均布的作用。具体而言，该耦合单元利用气液分离直筒2及惯性导流叶片3离心力的作用，分别将气体夹带的液滴甩到外壳6边壁，微小液滴碰撞聚结长大后受重力作用向下运动；而气体利用面对称两维惯性导流叶片3实现气体在筒体外壳径向截面实现均匀分布，在筒体外壳内部由于流通截面积的增大，气速降低，也可实现气液的进一步分离。本发明将气体分布与气液分离集合于惯性导流叶片3，采用离心与重力相结合的气液分离思路，有效实现了气液分离及气体分布功能。

请参阅图3，为本发明第二较佳实施例的结构示意图，该分离器包括筒体外壳6、进料管5和多个分离与分布耦合单元，本实施例中为3个，进料管5出口处进一步设置有一进料分配器4以便将进料分配入3个耦合单元的箱体1内腔，进行气液分离。

前述耦合单元的数量由容器横截面的大小与物料性质而定，若为两个则采用与容器中心点对称布置，若为多个则采用中心进料分配器4分配到每个分离与分布耦合单元。当设备只需强化分离时,分离与分布耦合单元可单独采用分离直筒2与箱体1的组合形式,该形式不起到气体分布作用；也可单独采用惯性分离叶片3与箱体1的组合形式，还可采用分离直筒2、惯性叶片3与箱体1的组合形式，该两种形式可起到分离与气体分布的耦合。

本发明中分离与分布耦合单元的分离直筒2只起到气液（固）分离作用，在分离直筒在气体上升口设防涡器21，防止产生旋转涡而夹带微细液滴。

本发明中单侧多个惯性分离叶片导流直线段边缘连接为一直线，两侧侧叶片排布形式相对于箱体内腔中心线对称。

其中分离分布耦合单元可以为1个或者3个，具体根据进口的物料性质与进口处理量而定，本实施例应用于强化气液分离过程。首先，利用气液分离直筒2及惯性导流叶片3离心力的作用，分别将气体夹带的液滴甩到筒体6外壳边壁，微小液滴碰撞聚结长大后受重力作用向下运动；而气体利用面对称两维惯性导流叶片3实现气体在筒体外壳6径向截面实现均匀分布，在筒体外壳6内部由于流通截面积的增大，气速降低，也可实现气液的进一步分离。本实施例将气体分布与气液分离集合于惯性导流叶片3，采用离心与重力相结合的气液分离思路，有效实现了气液分离及气体分布功能。

请参阅图4，为本发明的气液分离应用示意图，F1为气液固混合进料，F2为洗涤液，F3为分离后的气相输出，F4为分离后的固液混合沉淀，用于气液洗涤、换热过程。本实施例主要目的是在设备进口处，实现气体夹带的液滴及固体微粒的部分分离，未能通过进口惯性分离的液滴、固体微粒再通过上部洗涤过程进行去除，在洗涤的同时也能完成换热过程。本实施例的一种应用场合操作参数为，塔经3000mm，进口管1000mm；进料气含微细固体颗粒（粒径≤5μm），在进口处设1个分离分布耦合单元，该单元只设导流叶片3，通过导流叶片3将部分微粒甩到塔壁后进入底部浆液中，部分未分离出的微细颗粒与上升气流均匀分布在塔的径向截面，通过洗涤后实现气体的精华及换热。

请参阅图5，为本发明的气液分离应用示意图，F1为气液混合进料，F2为液相沉淀，F3为分离后的气相输出，本实施例应用于强化气液分离过程，特别是高压过程的气液分离，如加氢装置热（冷）高压分离器。表1为某加氢装置热高压分离器的操作参数。该设备按常规重力沉降法算，设备外形尺寸为Φ5000×5800（切）mm,而采用本发明专利的高效热高压分离器设备外形尺寸仅为Φ3800×5200（切）mm，大大减小了设备体积，节省了设备耗材、减小了设备占地，且分离效果要优于重力沉降式的传统热高压分离器。

表1加氢装置热高压分离器的操作参数

综上所述仅为发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (8)

1.一种气液惯性分离与分布耦合单元，包括箱体和设置于箱体两侧的多个惯性分离叶片，其特征在于，所述惯性导流叶片由导流直线段、叶片转角半圆和分布直线段组成，导流直线段为近箱体一端。

2.如权利要求1所述的气液惯性分离与分布耦合单元，其特征在于，所述箱体两侧设有多个同箱体内腔连通的分离直筒。

3.如权利要求2所述的气液惯性分离与分布耦合单元，其特征在于，所述分离直筒近箱体端内部设有防涡器，所述防涡器为一水平交错隔板。

4.如权利要求1或2所述的气液惯性分离与分布耦合单元，其特征在于，所述多个惯性分离叶片的分布直线段末端成一直线。

5.如权利要求1或2所述的气液惯性分离与分布耦合单元，其特征在于，所述多个惯性分离叶片相对于箱体中心线对称分布。

6.一种应用了如权利要求1或2所述耦合单元的分离器，其特征在于，包括筒体外壳、进料管和设置于筒体外壳内部的气液惯性分离与分布耦合单元，进料管同气液惯性分离与分布耦合单元的箱体内腔连通。

7.如权利要求5所述的分离器，其特征在于，该分离器包括多个气液惯性分离与分布耦合单元，进料管同各气液惯性分离与分布耦合单元的箱体间设有一进料分配器以连通同各气液惯性分离与分布耦合单元的箱体内腔、导入进料。

8.如权利要求5所述的分离器，其特征在于，所述多个气液惯性分离与分布耦合单元相对于筒体外壳截面中心对称分布。

Images