CN104587928B - 微型水力旋流器在塔器内的集成方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微型水力旋流器在塔器内的集成方法与装置，提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成方法，该方法包括以下步骤：(a)对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离，得到的连续相即轻相进入塔器的上密闭腔体并去往后续装置，得到的分散相即重相进入塔器的下密闭腔体；(b)对进入塔器的下密闭腔体的重相进行重力沉降，并将析出的重相间歇外排；以及(c)将重力沉降中析出的轻相输送至塔器的上密闭腔体，并进而去往后续装置。还提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成装置。

Description

微型水力旋流器在塔器内的集成方法与装置

技术领域

本发明属于能源环境工程领域，涉及一种微型水力旋流器在塔器内的集成方法，具体地说，涉及一种将微型水力旋流器内置于塔器内并通过重力沉降、界位控制等辅助方式实现排液的方法，以及实施该方法所用的装置。

背景技术

近年来，我国炼油能力突飞猛进，炼油规模早早跃居世界第二。同时，随着多年规模化、一体化和集约化的发展，我国炼油工业的脚步也逐渐从做大走向做强。目前，中石化、中石油已分别成为世界第二和世界第五大炼油公司，旗下的一些炼厂也已跻身世界级规模之列，中石油已形成八大千万吨级炼油生产基地，中石化也已初步形成环渤海湾、长江三角洲和珠江三角洲三大炼厂集群11个千万吨级炼油生产基地，中海油的炼油能力也接近3000万吨/年。

随着一批新建、改扩建炼油工程的建成投产，我国炼厂的平均规模继续上升，装置的大型化程度继续提高。目前国内500万吨/年以上规模的炼厂已有40余座，合计炼油产能占全国炼油总产能的近40％。值得注意的是，国有大型石油公司在扩大炼油产能，地方炼厂也在不断改扩建炼油装置，扩大炼油规模。

大型炼油厂必须以装置大型化为基础，随着炼厂大型或超大型化，世界上出现了一些大型炼油装置。目前，随着全球炼油工业布局的调整，随着工艺技术、工程技术和设备制造技术的不断进步，我国炼油与石化产业的发展趋势和世界炼化产业发展趋势同步，即向炼化一体化、基地化和提高产业集中度的方向发展。在此背景下，如何利用国内外各种先进技术精简化工装置的规模，利于操作，而且降低工程实施难度，成为了行业内面临的共性难题，因此作为技术含金量较高的塔内件行业得到了迅猛发展；化工和化肥行业的高速发展和技术改造，进一步扩大了塔内件的市场需求；环境保护的压力和低碳经济的倡导，对塔内件行业提出了更高的要求。这些行业的发展，不仅扩大了塔内件行业的发展规模，还带动了塔内件行业技术的提升。最近二十年，国内塔内件行业的技术和设计水平不断提高，不仅新的塔内件设备不断涌现，更重要的是，设计水平的提高使国内塔内件行业的技术含量不断提高，为相关行业创造的价值也越来越大。

塔内件行业的长足发展为从事非均相旋流分离行业的同仁们提供了思路，作为化工过程中减排降耗的重要一环的旋流分离器，通常以单体设备的形式存在，其不可避免地存在着占地面积大、体积庞大、耗材多等诸多弊病，因此将旋流器这一常规化工装备以塔内件形式内置于各类塔器内成为了化工规模集约化发展的必由之路。这其中微型旋风分离器的塔顶内置已经初见端倪。

例如，中国专利申请200910045838.1公开了一种循环氢脱硫塔的塔顶旋流净化方法，该方法包括在循环氢脱硫塔塔顶设置旋流器以从含硫旋流器混合气中旋流脱除吸收液组分的方法，但是该方法提及的仅仅是气液旋流分离器的塔顶内置问题，并未涉及水力旋流器。

又例如，中国专利申请00217613.0公开了一种液-液分离旋流器，该旋流器在壳体内设置了一个或多个设有锥度的旋流管，可用于含油污水、含硫污水等分离，但是该装置提及的仅仅是液-液分离旋流器的单体设备，未曾提及将水力旋流器内置于塔器内部的思路。

综上所述，目前在各化工装置内急需一种微型水力旋流器在塔器内的集成技术来填补国内该领域的技术空白，其不仅需要在塔器内就实现液态混合物的轻-重两相高效分离，以节约设备占地面积和耗材量，还需要有操作便捷的辅助手段来实现手动或自动排液。可以预见的是该技术的研发成功势必会推进已经相当成熟的水力旋流器在化工领域更为广泛的运用。

发明内容

本发明提供了一种新颖的微型水力旋流器在塔器内的集成方法与装置，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成方法，该方法包括以下步骤：

(a)对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离，得到的连续相即轻相进入塔器的上密闭腔体并去往后续装置，得到的分散相即重相进入塔器的下密闭腔体；

(b)对进入塔器的下密闭腔体的重相进行重力沉降，并将析出的重相间歇外排；以及

(c)将重力沉降中析出的轻相输送至塔器的上密闭腔体，并进而去往后续装置。

在一个优选的实施方式中，在步骤(b)中，通过监测重力沉降中析出的轻、重两相的界位情况采用手动或自动方式实现重相的间歇外排。

在另一个优选的实施方式中，在步骤(c)中，通过空心拉杆将重力沉降中析出的轻相输送至塔器的上密闭腔体。

在另一个优选的实施方式中，经各个步骤处理后，外排的轻相和重相的压力降均不超过0.2MPa。

在另一个优选的实施方式中，经步骤(a)中的微旋流分离处理后，当液态混合物中重相含量不大于1500mg/L时，出口轻相中的重相含量为痕迹，当液态混合物中重相含量大于1500mg/L时，出口轻相中的重相含量低于初始含量的5重量％。

在另一个优选的实施方式中，经步骤(b)的重力沉降与间歇外排后，外排的重相中的轻相含量为痕迹。

在另一个优选的实施方式中，所述手动方式实现重相的间歇外排是通过人工监测界位计刻度来控制开关阀的开启和关闭，所述自动方式实现重相的间歇外排是将界位变送器信号输送至界位控制器，利用该界位控制器自动控制开关阀的开启和关闭。

另一方面，本发明提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成装置，该装置包括：

位于塔器内的、用于形成上密闭腔体的上隔板和上筒节，该上隔板用于安装固定微型水力旋流器；

位于塔器内的、用于对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离的微型水力旋流器；

位于塔器内的、用于形成下密闭腔体的下筒节和下隔板，该下隔板用于安装固定微型水力旋流器。

在一个优选的实施方式中，该装置还包括：

位于塔器内的、呈周向均布的空心拉杆，其不仅用于悬挂下密闭腔体，还用于将下密闭腔体中的浮游轻相导入上密闭腔体。

附图说明

根据结合附图进行的如下详细说明，本发明的目的和特征将变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的微型水力旋流器在塔器内的集成工艺流程图，其中采用手动方式实现重相的间歇外排。

图2是根据本发明的一个实施方式的微型水力旋流器在塔器内的集成工艺流程图，其中采用自动方式实现重相的间歇外排。

具体实施方式

本申请的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，目前化工行业内的水力旋流器基本均以单体设备形式存在，这在目前化工装置向集约化高科技化的发展形势下显然是落伍的，因此，采取将微型水力旋流器内置于塔器内并通过重力沉降、界位控制等辅助方式实现排液的工艺，可以在塔器内就实现了液态混合物的轻-重两相高效分离，操作便捷，还节省了因形成外置罐体多消耗的占地面积和钢材用量，经济效益十分显著。基于上述发现，本发明得以完成。

本发明的技术构思如下：

对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离，连续相即轻相进入上密闭腔体并去往后续装置，分散相即重相进入下密闭腔体；

对进入下密闭腔体的重相进行重力沉降，通过监测轻、重两相界位情况采用手动或自动方式实现重相的间歇外排；

将重力沉降中析出的轻相通过空心拉杆输送至上密闭腔体，并进而去往后续装置。

在本发明的第一方面，提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成方法，该方法包括：

(a)对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离，连续相即轻相进入上密闭腔体并去往后续装置，分散相即重相进入下密闭腔体；

(b)对进入下密闭腔体的重相进行重力沉降，通过监测轻、重两相界位情况采用手动或自动方式实现重相的间歇外排；

(c)将重力沉降中析出的轻相通过空心拉杆输送至上密闭腔体，并进而去往后续装置。

在本发明中，所述液态混合物是连续相为轻相、分散相为重相的混合物体系，采用微旋流分离、重力沉降与界位控制组合方法实现对该混合物体系的分离净化。

在本发明中，经上述各步骤处理后，外排的轻相和重相的压力降均不超过0.2MPa。

在本发明中，经所述步骤(a)的微旋流分离处理后，当液态混合物中重相含量不大于1500mg/L时，出口轻相中重相含量仅为痕迹，当液态混合物中重相含量大于1500mg/L时，出口轻相中重相含量低于初始含量的5重量％。

在本发明中，经所述步骤(b)的重力沉降与界位控制排液后，外排重相中轻相含量为痕迹。

在本发明中，所述手动方式实现重相的间歇外排是通过人工监测界位计刻度来控制开关阀的开启和关闭，所述自动方式实现重相的间歇外排是将界位变送器信号输送至界位控制器，利用该界位控制器自动控制开关阀的开启和关闭。

在本发明的第二方面，提供了一种微型水力旋流器在塔器内的集成装置，该装置包括：

位于塔器内的、用于形成塔器的下密闭腔体的下筒节和下隔板，该下隔板还用于安装固定若干根微型水力旋流器；

位于塔器内的、用于对液态混合物进行微旋流分离的微型水力旋流器；

位于塔器内的、用于形成塔器的上密闭腔体的上隔板和上筒节，该上隔板也用于安装固定若干根微型水力旋流器；

位于塔器内的、呈周向均布的若干根空心拉杆，其不仅用于悬挂下密闭腔体，还用于将下密闭腔体中的浮游轻相导入上密闭腔体。

在本发明中，将微型水力旋流器集成于塔器内不仅可以省去其形成外置罐体所需要的占地面积，也减少了形成外置罐体所需要的钢材量，该部分钢材包括裙座以及中间筒节，经济效益十分显著。

以下根据附图详细说明本发明的装置结构及方法。

图1是根据本发明的一个实施方式的微型水力旋流器在塔器内的集成工艺流程图，其中采用手动方式实现重相的间歇外排。如图1所示，该工艺使用微型水力旋流器在塔器内的集成装置，该装置包括：用于形成塔器的下密闭腔体的下筒节1和下隔板2；用于形成塔器的上密闭腔体的上隔板4和上筒节5；用于对进入塔器的液态混合物进行微旋流分离的微型水力旋流器3；以及呈周向均布的空心拉杆6，其不仅用于悬挂下密闭腔体，还用于将下密闭腔体中的浮游轻相导入上密闭腔体；其中，进入塔器的液态混合物进入微型水力旋流器3内进行微旋流分离，连续相即轻相进入上密闭腔体并去往后续装置，分散相即重相进入下密闭腔体；进入下密闭腔体的重相进行重力沉降，通过人工监测界位计(LG)刻度来控制开关阀的开启和关闭；并且重力沉降中析出的轻相通过空心拉杆6输送至上密闭腔体，并进而去往后续装置。

图2是根据本发明的一个实施方式的微型水力旋流器在塔器内的集成工艺流程图，其中采用自动方式实现重相的间歇外排。如图2所示，该工艺使用微型水力旋流器在塔器内的集成装置，该装置包括：用于形成塔器的下密闭腔体的下筒节1和下隔板2；用于形成塔器的上密闭腔体的上隔板4和上筒节5；用于对进入塔器的液态混合物进行微旋流分离的微型水力旋流器3；以及呈周向均布的空心拉杆6，其不仅用于悬挂下密闭腔体，还用于将下密闭腔体中的浮游轻相导入上密闭腔体；其中，进入塔器的液态混合物进入微型水力旋流器3内进行微旋流分离，连续相即轻相进入上密闭腔体并去往后续装置，分散相即重相进入下密闭腔体；进入下密闭腔体的重相进行重力沉降，通过界位变送器(LT)将信号输送至界位控制器(LC)，根据界位计(LG)刻度，利用该界位控制器(LC)自动控制开关阀的开启和关闭；并且重力沉降中析出的轻相通过空心拉杆6输送至上密闭腔体，并进而去往后续装置。

本发明的主要优点在于：

本发明方法工艺先进，连续运转周期长，体积小，故障率低，在塔器内就实现了液态混合物的轻-重两相高效分离，操作便捷，还节省了因形成外置罐体多消耗的占地面积和钢材用量，经济效益十分显著。

实施例

下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。

实施例1：

中海油某分公司15万吨/年MTBE(甲基叔丁基醚)装置采用了本发明的装置。其具体操作过程和效果如下：

1.工艺流程

如图1所示。

2.实施方式

本实施例涉及的是MTBE装置中的甲醇萃取塔，在甲醇萃取塔内萃取水萃取未反应C4中夹带的甲醇后，未反应C4中会不可避免地夹带萃取水、甲醇等组分，如不将其脱除，会严重影响C4原料的质量，进而破坏后续工段中C4生成MTBE的反应效率和目标产品质量，给下游系统将会带来很大的危害。因此如何提纯未反应C4原料，降低萃取水的跑损量，成为了实现甲醇萃取塔高效稳定操作的难题。

针对甲醇萃取塔内C4液相的物性和操作条件，采用申请人与华东理工大学合作开发的HL/L型微型液-液旋流分离器进行C4脱含甲醇水。微型液-液分离旋流器采用三锥体结构，具有分离效率高、适应性强、易维护、可靠性高等优点。

具体工艺过程为甲醇萃取塔内夹带有含甲醇水的C4进入塔顶区域后受隔板阻挡强制进入HL/L型微型液-液旋流分离器，经过旋流分离后，洁净C4从旋流器的溢流口排出后在塔顶腔体内汇集，并通过塔顶出口进入后续装置；含甲醇水从旋流器的底流口排出后在塔内密闭底流腔内进行进一步重力沉降，同时从密闭底流腔的边壁处引出管线至塔外设置界位计观测油水界面，进而进行手动排液；水相出口流量为进口流量的5-10体积％。

具体设备方案为甲醇萃取塔塔顶内部设置若干HL/L型微型液-液旋流分离器，采用同平面并联布置，每根旋流芯管通过压盖、压环安装固定于上下两块管板上，下管板及底流腔通过若干根空心拉杆悬挂固定，底流腔体底部设有排污口将含甲醇水通过导引管线排出塔外；此外，溢流腔和底流腔设有检查孔以供检修；操作人员通过塔外界位计观测油水界面，并通过排水阀控制排水，进而将含甲醇水输送至凝液压送罐。

3.应用效果

本方案中HL/L型微型液-液旋流分离器在操作工况下的压力降不大于0.2MPa，并且在正常操作状态下进口游离水含量不大于1500wtppm时，出口游离水含量为痕迹；大于1500wtppm时，对夹带游离水的脱除效率不低于95％，达到了工艺过程的设计要求。

该套微型水力旋流器在塔器内的集成装置在15万吨/年MTBE装置中使用之后操作方便，易于控制，在甲醇萃取塔内就实现了C4与含甲醇水的高效分离，操作便捷，还节省了因形成外置罐体多消耗的占地面积和钢材用量，经济效益十分显著。

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 (5)

1.一种微型水力旋流器在塔器内的集成方法，该方法包括以下步骤：

(a)对进入塔器顶部的液态混合物进行微旋流分离，得到的连续相即轻相进入塔器的上密闭腔体并去往后续装置，得到的分散相即重相进入塔器的下密闭腔体；

(b)对进入塔器的下密闭腔体的重相进行重力沉降，并根据轻、重两相的界位情况采用手动或自动方式将析出的重相间歇外排；以及

(c)将重力沉降中析出的轻相通过空心拉杆输送至塔器的上密闭腔体，并进而去往后续装置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经各个步骤处理后，外排的轻相和重相的压力降均不超过0.2MPa。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经步骤(a)中的微旋流分离处理后，当液态混合物中重相含量不大于1500mg/L时，出口轻相中的重相含量为痕迹，当液态混合物中重相含量大于1500mg/L时，出口轻相中的重相含量低于初始含量的5重量％。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经步骤(b)的重力沉降与间歇外排后，外排的重相中的轻相含量为痕迹。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述手动方式实现重相的间歇外排是通过人工监测界位计刻度来控制开关阀的开启和关闭，所述自动方式实现重相的间歇外排是将界位变送器信号输送至界位控制器，利用该界位控制器自动控制开关阀的开启和关闭。