CN107511028B - 水洗塔、气体处理系统和气体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水洗塔、一种气体处理系统和一种气体处理方法，该水洗塔(10)包括塔体(1)以及设置在所述塔体(1)内部的水洗结构(2)，其特征在于，所述水洗塔(10)还包括除雾结构(3)，所述除雾结构(3)设置在所述塔体(1)内部，并位于所述水洗结构(2)的上方。本发明通过对现有技术中的水洗塔设备进行改进，可以使通过水洗塔的产品气在水洗过程中减少水的夹带，降低下游产品气干燥器负荷，提高水洗效果。

Description

水洗塔、气体处理系统和气体处理方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体而言，涉及一种水洗塔、一种气体处理系统和一种气体处理方法。具体地说，本发明涉及的产品气，例如是来自甲醇制烯烃装置反应单元的产品气。

背景技术

甲醇制烯烃(MTO)是指由甲醇制取低碳烯烃(乙烯、丙烯等)的技术，具体由反应技术和分离技术组成。反应技术以催化剂的研制和反应器开发设计为核心，以甲醇为原料生产低碳烯烃混合物；分离技术则以反应产物为原料，经杂质脱除、压缩、分离等过程生产聚合级乙烯和丙烯产品，其核心是杂质脱除和分离流程的开发和设计。

经过近十年来工业化运行，反应技术已日趋成熟，而国内外专利商对分离技术的开发一直关注不够。普遍认为甲醇制烯烃分离单元与传统的石脑油裂解制烯烃工艺中的裂解气分离单元基本相同，但前者因MTO反应生成大量水，同时产品气携带催化剂粉末及未反应完全的甲醇、二甲醚等氧化物和二氧化碳等酸性气体，杂质种类不尽相同，相应的杂质脱除工艺也不同。现有甲醇制烯烃装置分离单元的杂质脱除工段主要由水洗塔和碱洗塔组成。来自甲醇制烯烃装置反应单元的产品气进入下游分离单元的压缩工段，产品气经多级压缩进入水洗塔，用来脱除产品气中的甲醇、二甲醚和氧化物等杂质。经水洗后的产品气进入上部碱洗塔脱除其中所含的二氧化碳等酸性气体。经水洗/碱洗塔脱除杂质后的产品气经干燥器干燥后送至下游分离工段。该工艺流程是本领域技术人员所熟悉的内容。

在现有运行的甲醇制烯烃装置中，由于分离单元水洗塔的塔体尺寸规模设计问题，会出现水洗塔带水到下游碱洗塔的问题，导致产品气中的氧化物无法脱除，出现碱洗塔黄油生成量大，从而堵塞塔盘的情况。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水洗塔、一种气体处理系统以及一种气体处理方法。本发明通过对现有技术中的水洗塔设备进行改进，可以使通过水洗塔的产品气在水洗过程中减少水的夹带，降低下游产品气干燥器负荷，提高水洗效果。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水洗塔，其包括塔体以及设置在塔体内部的水洗结构，水洗塔还特别地包括除雾结构，该除雾结构设置在塔体内部，并位于水洗结构的上方。

本发明在不改变塔体尺寸，不增加额外干燥设备投资的情况下，仅仅在现有水洗塔内部进行简单地改进，使产品气在流经水洗结构之后，仅仅从水洗塔的出口流出的水洗过程中能够减少水的夹带，充分洗涤氧化物，提高水洗效果。

进一步地，除雾结构包括至少一个折流板，折流板具有至少一个用于破坏层流区域的结构化部段。借助于该结构化部段，破坏折流板内层流区域，由此使得流经水洗塔的产品气所携带的少量催化剂细粉很难吸附在折流板叶片的内壁上，有效地抑制污垢沉积，防止除雾器堵塞。

进一步地，结构化部段是带有Z字形沟槽的壁部段。Z字形沟槽可以间断地或者连续地形成在壁部段上，例如沿折流板的延伸方向依次连续地布置。

可替代地，结构化部段是具有阵列式排布的凹陷和/或凸起的壁部段。例如多个凸点、多个齿牙状凹陷能够单独或彼此组合地阵列式排布在壁部段上。

进一步地，折流板具有光滑的壁部段。为了简化除雾结构，可以仅仅使用由平面板材直接构成的折流板。在本发明的范畴中，“光滑”是相对于经过例如打磨、喷砂等工艺处理后的“粗糙”而言，因此本发明中的“光滑的壁部段”的光滑程度对液体在重力下的流动速度基本不产生影响。光滑的壁部段在折流板的延伸方向上看具有直线或平滑曲线的轮廓。举例而言，光滑的壁部段是平板或弓形板。

进一步地，除雾结构包括多个彼此平行排列地设置的折流板，其中各个折流板上均具有折弯形成的朝向同一方向凸起的凸起部，彼此相邻的两个折流板限定出自下向上的气流路径。

进一步地，除雾结构包括框架和设置在框架中的至少一个折流板，其中框架带有用于可拆卸地安装在水洗塔的封头下方的支腿。通过对现有水洗塔进行简单的加装，就可以实现具有良好脱水效果的根据本发明的水洗塔。

进一步地，除雾结构悬挂在所述封头的下方，其中所述支腿固定在所述封头的内顶壁上。可拆卸的除雾结构例如通过挂钩、螺钉等简单廉价的固定元件就可以直接挂在封头的内顶壁上。由此使得除雾结构的安装和维护都非常易于操作。

根据本发明的另一个方面，提供了一种气体处理系统，包括前述的任意一种水洗塔和位于水洗塔下游的碱洗塔。由于在常规的碱洗塔上游安装有根据本发明进行改进的水洗塔，在整个气体处理系统中在碱洗塔上游就尽可能地去除将进入碱洗塔中的气体所携带的含水量，由此减轻了氧化物对碱洗塔产生的不良影响。

根据本发明的另一个方面，提供了一种气体处理方法，使待处理的气体依次通过前述的任意一种水洗塔和和位于水洗塔下游的碱洗塔。

进一步地，待处理的气体是甲醇制烯烃产品气。利用根据本发明的方法对甲醇制烯烃产品气进行处理，能够尽可能彻底地脱除产品气中的氧化物，以减少在碱洗塔内生成黄油的风险。

应用本发明的技术方案，仅仅在煤化工技术领域中广泛应用的水洗塔内部进行低投入的改进，就能够提高水洗塔的脱水效果，进而提高水洗效果并且有效地。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的水洗塔的一个实施例的剖视结构示意图，

图2是根据本发明的水洗塔的除雾结构的另一个实施例的局部放大示意图，

图3a和图3b分别是图2中示出的折流板的不同壁部段，

图4是根据本发明的气体处理系统的示意简图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、塔体；2、水洗结构；3、除雾结构；3.1、折流板；3.11、带有Z字形沟槽的壁部段；3.12、凹陷和/或凸起的壁部段；3.13、光滑的壁部段；3.2、框架；3.3、支腿；3.4、凸起部；4、封头；4.1内顶壁；10、水洗塔；11、碱洗塔；P、气流路径；G、气体。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

本发明实施例提供了一种水洗塔以及一种包括该水洗塔的气体处理系统和相应的气体处理方法。

本发明通过对现有的水洗塔进行内部的简单改进，有效地解决了现有水洗塔脱水效果不佳的问题。

下面，具体对水洗塔的结构进行说明：

如图1所示，本发明的一个实施例提供了根据本发明的水洗塔的一个实施例的剖视结构示意图，水洗塔10除了常规水洗塔所具有的塔身1和水洗结构2之外，还特别地具有位于塔身1内部的除雾结构3。

除雾结构3包括折流板3.1、用于固定并承载折流板3.1的框架3.2以及安装在框架上的多个支腿3.3。

优选地，如图1所示，本发明的实施例中，利用挂钩、螺栓、卡勾等常规元件能将除雾结构3的支腿3.3直接可拆卸地固定在水洗塔10的封头4的内顶壁4.1上。

优选地，如图1所示，本发明的实施例中，在框架3.2中设置有多个彼此平行布置的折流板3.1。各两个相邻的折流板3.1之间限定出用于使气体通过的气流路径。

当然，折流板3.1的数量并不局限于图中示出的6个，可以根据水洗塔的尺寸和应用需要设置更多或更少数量的折流板。

图2是除雾结构的另一个实施例的局部放大示意图。

优选地，如图2所示，在此以侧视图示出了三个彼此平行排列地设置的折流板3.1，其中各个折流板3.1上均具有折弯形成的朝向同一方向凸起的凸起部3.4，彼此相邻的两个折流板3.1限定出自下向上的气流路径P。凸起部3.4可以设计为图2中的梯形部，也可以设计成其他适合的形状，例如弓形部、齿形部(如图1所示)等。

优选地，两个相邻的凸起部3.1通过折流板3.1的一个在图中垂直延伸的部段彼此连接。

在图2中示出了通过这3个折流板3.1限定出的两个自下向上曲折延伸的气流路径P。由于存在凸起部3.4，增大了气流路径P的长度，由此除雾结构可以尽可能多地除去流经其中的气体所携带的水成分。

图2中示出的折流板3.1例如分别具有三种不同的壁部段，即：两种用于破坏层流区域的结构化部段以及一种平滑的壁部段3.13。

每个折流板3.1可以如图所示仅具有一个所示出的壁部段，也可以完全由所示出的壁部段依次连接而成。此外，不同的壁部段可以彼此逐段地组合成一个完整的折流板。

图2中位于左侧的两个结构化部段分别是带有Z字形沟槽的壁部段3.11和阵列式排布的凹陷和/或凸起的壁部段3.12。后续结合图3a和3b分别对这两种壁部段进行说明，其中图3a和3b的视图分别垂直于图2。

图中2右侧的折流板3.1具有以直线示意性表示的平滑的壁部段3.13，在此该平滑的壁部段是竖直平面。

图3a以正视图示出了图2中的折流板3.1的第一种结构化部段。如图中清楚示出的，壁部段3.11上排布有多个彼此连接并沿垂直方向延伸的Z字形沟槽。这些沟槽可以通过冲压、铣削形成。

图3b以正视图示出了图2中的折流板3.1的第二种壁部段。如图中清楚示出的，壁部段3.12上排布有多个阵列式排布的凹陷和/或凸起。这些点状的凹陷和/或凸起同样可以通过冲压形成。

根据本发明，除了常规的平滑的壁部段3.13，折流板3.1还可以特别地具有阻碍流经水洗塔中的气体所携带的催化剂粉尘附着的非平滑的壁部段、即Z字形沟槽的壁部段3.11以及阵列式排布的凹陷和/或凸起的壁部段3.12。通过这种改进，有效地避免除雾结构在使用过程中被堵塞，由此延长了除雾结构、进而整个水洗塔的使用寿命，降低了其维护频率。

图4是根据本发明的气体处理系统的示意简图。

待处理的气体G、例如甲醇制烯烃产品气被输送依次通过水洗塔10和碱洗塔20，其中水洗塔10是内部安装有用于减少气体中水含量的除雾结构，参见图1。

为了清楚地说明该气体处理系统的工作流程，结合应用这种气体处理系统的气体处理方法一起阐述。

根据本发明的气体处理方法的实施例通过以下过程来应用：

1、将待处理的气体、例如甲醇制烯烃产品气先输入水洗塔中；

2、水洗塔中含雾沫的气体以一定速度流经塔顶的除雾结构时，由于气体的惯性撞击作用，部分被附着在折流板的表面上；

3、在随气流向前运动至折流板的凸起部时，由于转向离心力及其与折流板的摩擦作用、吸附作用，以及液体的表面张力使得液滴越来越大，从折流板表面上被分离下来，从而实现气液分离。叶片上的小液滴慢慢汇集最后因地心引力作用落下。未被除去的雾沫在下一个转弯处经过相同的作用而被捕集，这样反复的作用，大大提高了除雾效率；

4、至少一个折流板具有破坏层流区域的结构化部段、例如带有Z字形沟槽的壁部段，携带少量催化剂粉末的产品气在流经折流板时，由于沟槽的存在，使催化剂细粉很难吸附在折流板叶片的内壁上，有效地抑制污垢沉积，防止除雾结构堵塞；

5、将处理后的气体输送至碱洗塔。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：1)本发明通过对水洗塔、例如甲醇制烯烃装置分离单元的水洗塔进行改进，可以使产品气在水洗过程中能够减少水的夹带，降低下游产品气干燥器负荷。同时提高水洗塔效率，使产品气中氧化物脱除彻底，降低了碱洗塔生成黄油的风险。

(2)本发明所依托的工艺流程成熟，只需在水洗塔顶部增设一台可拆卸的除雾结构，并不改变现有塔体的尺寸规模，由此降低设备投资。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水洗塔，包括塔体(1)以及设置在所述塔体(1)内部的水洗结构(2)，其特征在于，所述水洗塔(10)还包括除雾结构(3)，所述除雾结构(3)设置在所述塔体(1)内部，并位于所述水洗结构(2)的上方，所述除雾结构(3)包括至少一个折流板(3.1)所述折流板(3.1)具有至少一个用于破坏层流区域的结构化部段，其中，所述结构化部段是带有Z字形沟槽的壁部段(3.11)。

2.根据权利要求1所述的水洗塔，其特征在于，所述折流板(3.1)具有光滑的壁部段(3.13)。

3.根据权利要求1所述的水洗塔，其特征在于，所述除雾结构(3)包括多个彼此平行排列地设置的折流板(3.1)，其中各个折流板(3.1)上均具有折弯形成的朝向同一方向凸起的凸起部(3.4)，彼此相邻的两个折流板(3.1)限定出自下向上的气流路径(P)。

4.根据权利要求1所述的水洗塔，其特征在于，所述除雾结构包括框架(3.2)和设置在所述框架(3.2)中的至少一个折流板(3.1)，其中所述框架(3.2)带有用于可拆卸地安装在所述水洗塔(10)的封头(4)下方的支腿(3.3)。

5.根据权利要求4所述的水洗塔，其特征在于，所述除雾结构(3)悬挂在所述封头(4)下方，其中所述支腿(3.3)固定安装在所述封头(4)的内顶壁(4.1)上。

6.一种气体处理系统，其特征在于，包括根据权利要求1至5中任一项所述的水洗塔(10)和位于所述水洗塔(10)下游的碱洗塔(20)。

7.一种气体处理方法，其特征在于，使待处理的气体(G)依次通过根据权利要求1至5中任一项所述的水洗塔(10)和位于所述水洗塔(10)下游的碱洗塔(20)。

8.根据权利要求7所述的气体处理方法，其特征在于，待处理的所述气体(G)是甲醇制烯烃产品气。

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