CN108211396A - 采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，包括依次进行的流体流态调整过程、一级旋流洗涤过程、羽叶分离过程和导气过程；以及相应的装置。本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，能有效提高工艺分离效率，提升工艺和装置长周期操作弹性，防止因蒸发器工况波动而导致二次蒸汽汽液分离工艺运行“梗阻”和高昂的运行维护成本，甚至运转设备安全事故。

Description

采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺及装置

技术领域

本发明涉及采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺技术领域，尤其是一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，以及相应的分离装置。

背景技术

在石油炼制、能源化工、天然气处理与输送、海上平台和陆上终端油气开采、冶金、热电、焦化、造纸、环保、制药、海水淡化、制盐制碱和食品等行业领域中，几乎无一例外会产生不少有机溶液、含盐碱有机溶液、盐碱无机溶液、含盐废酸液、含盐废水，需要采用蒸发器进行浓缩蒸发结晶处理，达到液相和固相分别回收处理、节能减排、增收节支等目的。尤其是石油化工、天然气处理与输送、海上平台和陆上终端油气开采、冶金、环保、海水淡化、制药、制盐制碱等行业企业的生产过程装置副产有机含盐碱废液、循环水排放含盐废水、海水淡化排放浓盐水、盐碱母液等，其采用蒸发器进行液固浓缩蒸发工艺过程，工况复杂，二次蒸汽产生量大、含盐碱高，尤其液滴液沫含有钙镁等离子，因而必须在蒸发器二次蒸汽离开排放出口前或进入二次蒸汽压缩机之前对二次蒸汽进行高效除沫汽液分离净化。具有长周期抗结晶盐粒堵塞、低运行压降、高稳定分离效率、低维护成本的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺和相应的设备，是国内外企业目前急需的关键工艺和设备。

目前，上述行业领域国内外不少企业，尤其是化工行业企业在废液蒸发浓缩结晶器二次蒸汽汽液分离工艺过程上，或则束手无策，或则仅安装一些简单除沫单元设备权且应付。这些蒸发器二次蒸汽分离存在的主要不足在于：1)分离工艺和设备缺乏技术系统性，普遍存在“盲人摸象”。2)工艺和设备分离效率低，操作弹性空间小，不能适应较大幅度波动工况，甚至没有效果。3)不少工艺系统和设备运行压降飙升快，对二次蒸汽携带粉尘和盐析结晶物堵塞耐受性差，工艺长周期运行不流畅，故障频繁，工艺运行维护难度大。4)二次蒸汽携带超标的含盐碱液滴液沫对压缩设备造成运行故障甚至损坏，甚至被迫停产，损失大。

比如，国内某著名制盐制碱企业建成的数套母液浓缩蒸发装置，就简单安装一些简单丝网除沫单元设备权且应付，二次蒸汽汽液分离效果差，导致二次蒸汽管线系统积液结垢严重且引起从国外进口的昂贵核心压缩设备叶轮结垢严重，设备维护成本居高不下。又如某著名跨国化工集团在华企业原来建成的几套硫铵溶液多效蒸发结晶装置，就安装了华东某企业制作的简易雪弗龙折流光板除沫单元设备，却缺乏专业动力学分离系统性工艺设计，结果是多效蒸发器二次蒸汽出口携带铵盐液滴液沫严重超标约300％，进而导致二次蒸汽管线系统积液腐蚀严重、核心压缩设备叶轮结晶腐蚀严重，运行维护费用高昂。而国内数量更多的蒸发器生产制造企业，其仅靠经验加估计制造提供的蒸发器二次蒸汽汽液总体分离情况更糟。究其原因，原来的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺设计方或提供方，缺少精准动力学分离技术计算设计和组态工艺系统性技术，仅凭经验加估计甚至拍脑门进行工艺设计和组态配置，必然导致蒸发器二次蒸汽分离组态工艺自始至终都存在运行问题。

国内外也有一些企业试图对上述蒸发器二次蒸汽分离组态工艺技术进行改造，但由于对动力学分离技术本身无法深度把握，也没有精准动力学分离计算设计和组态系统工作平台，往往盲人摸象。近两年来，一些建有蒸发装置的业主们也采用前述形似而神非的种种办法尝试改进，但始终难以获得满意的运行效果。所以，许多企业迫切需要提供一种能满意解决前述问题的蒸发装置二次蒸汽汽液分离工艺及相应的分离设备。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，通过流体流态调整过程发生区域，实现对二次蒸汽原汽动能动量进行分配，并使二次蒸汽携带的大尺寸液滴液沫有效沉降分离；通过一级旋流洗涤过程发生区域，完成对气流中残留的或工况波动而过量携带的微小晶体颗粒物进行高效润湿，使微小颗粒之间发生有效聚集而形成更大尺寸的重相携带质聚集体；通过羽叶分离过程发生区域，使流体在特殊结构的动力学羽叶流道中形成有效动能动量变换、旋转碰撞、聚结长大、矢量分离和液膜表面自由能捕集等多效协同分离，从气流中深度分离残存的重相携带质；通过二级旋流洗涤过程发生区域，把异常工况下附着在羽叶分离过程发生区域设备表面的重相携带质进行在线清理，以保证流体在羽叶分离过程发生区域设备内部特殊结构的动力学流道中不发生明显的流态流场变化；通过导气过程发生区域，对净化后的二次蒸汽流态进行引导，避免二次蒸汽在进入排出口前形成超尺寸液滴液沫。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，包括依次进行的流体流态调整过程、一级旋流洗涤过程、羽叶分离过程和导气过程；

该流体流态调整过程为调整二次蒸汽动能动量均一化，使其携带的大尺寸液滴液沫进行沉降；

该一级旋流洗涤过程为采用至少具有气流洗涤润湿功能的旋流喷淋方法，对气流充分洗涤或润湿；

该羽叶分离过程为洗涤或润湿的气流进行羽叶分离，大量的液滴液沫以相互高效碰撞、聚结长大、矢量分离和液膜表面自由能捕集方式从二次蒸汽中强制分离脱除；

该导气过程为对二次蒸汽流体进行动力学导流分离。

进一步地，还包括设在羽叶分离过程和导气过程之间的二级旋流洗涤过程，该二级旋流洗涤过程为采用至少具有洗涤功能的旋流喷淋技术，对进行羽叶分离的设备进行洗涤。

进一步地，该流体流态调整过程、一级旋流洗涤过程、羽叶分离过程、二级旋流洗涤过程或导气过程中的一个或多个为若干个串联构成。

本发明还提供了应用于上述分离工艺的分离装置，其技术方案为：一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，包括自下而上依次连通的流体流态调整设备、一级旋流洗涤设备、羽叶分离设备和导气设备。

进一步地，还包括设在羽叶分离设备和导气设备之间的二级旋流洗涤设备。

进一步地，该流体流态调整设备为蒸发器壳体的上部空腔；该一级旋流洗涤设备、羽叶分离设备、二级旋流洗涤设备和导气设备固定在蒸发器壳体的顶部内。

进一步地，该一级旋流洗涤设备包括一级洗涤水管和一级旋流喷头，一级旋流喷头安装在所述一级洗涤水管上。

进一步地，该羽叶分离设备包括至少一组羽叶分离模块，所述羽叶分离模块包括羽叶盒以及安装在所述羽叶盒内的单元羽叶，所述单元羽叶上设有二级导液槽。

进一步地，该二级旋流洗涤设备包括二级洗涤水管和二级旋流喷头，二级旋流喷头安装在所述二级洗涤水管上。

进一步地，该导气设备由气流密封板围制而成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，能有效提高工艺分离效率，提升工艺和装置长周期操作弹性，防止因蒸发器工况波动而导致二次蒸汽汽液分离工艺运行“梗阻”和高昂的运行维护成本，甚至运转设备安全事故。

具体表现在：

1)显著提升工艺操作弹性空间，尤其对异常工况适应能力。

2)提高工艺运行分离效率，有效降低和避免分离工艺装置二次蒸汽含盐碱超标而导致蒸汽输送管线积液腐蚀和压缩机腐蚀。

3)显著提升工艺和装置抗结晶颗粒物堵塞性能，从而稳定降低工艺系统运行压降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式而已，并不用于限制本申请，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置的结构示意图；

图2是本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺系统组态顺序示意图；

图3是本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置的组态顺序示意图；

图4是一级旋流洗涤装置的布置示意图；

图5是羽叶分离模块的组态示意图；

图中：I区域-流体流态调整过程发生区域；II区域-一级旋流洗涤过程发生区域；III区域-羽叶分离过程发生区域；IV区域-二级旋流洗涤过程发生区域；V区域-导气过程发生区域；

1-蒸发器壳体；2-流体流态调整段；3-一级旋流洗涤装置；4-羽叶分离装置；5-二级旋流洗涤装置；6-导气装置；7-气流密封板；8- 支撑件拉杆；D1-循环液入口管直径；D2-二次蒸汽出口管直径；H1- 流体流态调整过程发生区域高度；H2-一级旋流洗涤装置顶部至羽叶分离装置底部距离；H3-羽叶分离装置高度；H4-羽叶分离装置底部至二次蒸汽出口管底部距离；H5-羽叶分离装置顶部至二级旋流洗涤装置底部距离；L1-羽叶分离装置长度；L2-二次蒸汽出口管与工艺备用管中心距；N1-循环液入口管；N2-二次蒸汽出口管；N3-工艺备用管；N4A- 一级旋流洗涤装置进液管；N4B-二级旋流洗涤装置进液管；R-蒸发器筒体横截面半径。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参见图1和图2所示，一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，在蒸发器内沿二次蒸汽流动方向顺序布置在自二次蒸汽产生至二次蒸汽流出蒸发器的行程空间内：流体流态调整过程发生区域——I区域、一级旋流洗涤过程发生区域——II区域、羽叶分离过程发生区域——III区域、二级旋流洗涤过程发生区域——IV区域、导气过程发生区域——V区域。

进一步的，流体流态调整过程发生区域，为本发明工艺起始过程发生区域，设置在紧邻二次蒸汽形成位置，即在循环液入口管N1中心线与一级旋流洗涤装置3底部之间且由蒸发器筒体夹逼形成的区域。

I区域必须依据斯托克斯分离定理和国际惯例进行计算设计，以保证二次蒸汽流体流态流场在I区域内能够充分发展，并能使二次蒸汽携带的大尺寸液滴液沫依据斯托克斯分离定理完成汽液沉降分离。

进一步的，一级旋流洗涤过程发生区域——II区域，紧接设置在 I区域顶部末端，即一级旋流洗涤装置3顶部与羽叶分离装置4底部之间且由蒸发器筒体夹逼形成的区域，如图1所示II区域。

一级旋流洗涤装置3，布置在一级旋流洗涤过程发生区域——II 区域内。一级旋流洗涤装置3的工艺设计也需按照国际惯例以确保二次蒸汽携带的微小结晶颗粒物能够被洗涤液充分润湿而聚结形成较大尺寸重相携带质，同时也能够实现对羽叶分离装置底部的初始结晶晶核洗涤清除。

进一步的，羽叶分离过程发生区域——III区域，紧接设置在II 区域顶部末端，即羽叶分离装置4占据的区域，如图1所示III区域。

羽叶分离装置4采用流体动力学分离原理在分离工艺装置内设计动力学分离专用流道，汽液两相流体在羽叶分离模块的特殊动力学流道中，借助流体自带动能动量变换形成微小半径旋转，大量的液滴液沫以相互高效碰撞、聚结长大、矢量分离和液膜表面自由能捕集等方式从二次蒸汽中强制分离脱除，并确保该羽叶分离系统完全满足定量分离效率、抗堵塞性能和长周期运行允许的最大压降工艺技术要求。

进一步的，二级旋流洗涤过程发生区域IV区域，紧接设置在III 区域顶部末端，即羽叶分离装置4顶部与二级旋流洗涤装置5底部之间且由流体密封装置7夹逼形成的区域，如图1所示IV区域。

二级旋流洗涤装置5，布置在二级旋流洗涤过程发生区域IV区域内。二级旋流洗涤装置5的工艺设计也需按照国际惯例以确保够实现对羽叶分离装置顶部的初始结晶晶核洗涤清除。

进一步的，导气过程发生区域V区域，紧接着设置在IV区域顶部末端，即二级旋流洗涤装置5顶部与二次蒸汽出口N2附近蒸发器壳体 1之间且由流体密封装置7夹逼形成的区域，如图1所示V区域。

导气过程发生区域，采用流体动能和动量精准分配技术对二次蒸汽流体进行动力学导流分离设计，避免净化后的二次蒸汽在通过蒸发器二次蒸汽出口前形成超尺寸液滴液沫。

对于上述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，本发明采用如图1、3、4和5所示的采用羽叶分离系统核心配置的采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，包括蒸发器壳体1以及自下而上分别安装在所述蒸发器壳体1内的流体流态调整段2、一级旋流洗涤装置3、羽叶分离装置4、二级旋流洗涤装置5和导气装置6。

具体地，所述蒸发器壳体1的材质、内径D1等参数由上游工艺确定。

具体地，所述流体流态调整段2为设置在所述蒸发器壳体1内部的圆柱体空间。

优选地，所述流体流态调整段2设置在蒸发器壳体1内侧且二次蒸汽沿蒸发器自下而上进入本蒸发器二次蒸汽分离室界区之起始环节，也即在循环液入口管N1中心线与一级旋流洗涤装置1底部之间且由蒸发器筒体夹逼形成的圆柱体空间，该圆柱体空间高度H1不小于0.2倍蒸发器壳体1的半径R。

具体地，所述一级旋流洗涤装置3的底部与所述流体流态调整段 2的顶部相接。

具体地，所述一级旋流洗涤装置3包括一级洗涤水管31以及安装在所述一级洗涤水管31上的一级旋流喷头32，所述一级洗涤水管31 与所述蒸发器壳体1连接，所述一级旋流喷头32至少具有洗涤润湿功能。

具体地，一级旋流洗涤装置3的材质，根据上游工艺给定的工况要求加以确定。

具体地，一级旋流洗涤装置3高度H2以及一级旋流喷头32的参数，由羽叶分离精准计算设计和组态平台确定。

优选地，所述一级洗涤水管31焊接固定在所述蒸发器壳体1上。

具体地，所述羽叶分离装置4通过气流密封板7和支撑件拉杆8 与所述蒸发器壳体1连接，羽叶分离装置4的气流入口端朝向所述一级旋流洗涤装置3。

具体地，羽叶分离装置4的组态形式和尺寸由动力学气液分离精准计算设计和组态平台确定。

具体地，所述羽叶分离装置4的材质，根据上游工艺给定的工况要求加以确定。

具体地，所述羽叶分离装置4包括至少一组羽叶分离模块，所述羽叶分离模块与所述气流密封板7和支撑件拉杆8连接，所述羽叶分离模块包括羽叶盒41以及安装在所述羽叶盒41内的单元羽叶42，所述单元羽叶42上至少设有二级导液槽421。

单元羽叶42的数量由动力学气液分离精准计算设计和组态平台确定。

优选地，每组羽叶分离模块由1个羽叶盒41和161枝单元羽叶 42组态而成。

具体地，所述羽叶分离模块与所述气流密封板7和支撑件拉杆8 为固定连接或可拆卸连接。

羽叶分离模块与气流密封板7固定连接，只能在线粗略清洗。

羽叶分离模块与气流密封板7可拆卸连接，则能实现在线粗略清洗和停车拆卸离线彻底清理。

具体地，所述二级旋流洗涤装置5与所述一级旋流洗涤装置3相向对称布置。

具体地，所述二级旋流洗涤装置5包括二级洗涤水管51以及安装在所述二级洗涤水管51上的二级旋流喷头52，所述二级洗涤水管51 与所述蒸发器壳体1连接，所述二级旋流喷头52至少具有洗涤功能。

二级旋流洗涤装置5的长度和高度，由羽叶分离精准计算设计和组态平台确定，也可以与所述一级旋流洗涤装置3同样参数配置。

二级旋流洗涤装置5的材质，根据上游工艺给定的工况要求加以确定。

在本实施例中，处理二次蒸汽温度为97℃，二次蒸汽表压-32.5kPa, 二次蒸汽流量78149实方/h；二次蒸汽平均分子量18.03g/mole；液沫密度962.5kg/m^3；蒸汽密度0.42kg/m^3。

在本实施例中，蒸发器壳体1，材质为S31603，循环液入口管N1 内径D1为1200mm，二次蒸汽出口管N2内径D2为900mm，二次蒸汽出口管与工艺备用管N3中心距L2为1900mm。

在本实施例中，所述流体流态调整段2所在圆柱体空间高度H1为 1825mm，圆柱体直径2R为7600mm，高径比为0.2401。

在本实施例中，所述一级旋流洗涤装置3，材质为S31603，高度 H2为470mm；管汇规格喷头为旋流洗涤润湿喷头，数量5 个，喷淋角度120°，0.5MPaG水压下流量为24.8升/分钟。

在本实施例中，所述羽叶分离装置4，材质为S31603，长度L1为 1560mm，高度H3为190mm，羽叶模块底部至二次蒸汽出口管距离H4 为1035mm。

参见图4，在本实施例中，所述羽叶分离装置4，包含5组羽叶分离模块。羽叶分离模块与气流密封板7采用可拆装连接型式。

在本实施例中，所述二级旋流洗涤装置5，材质和参数与所述一级旋流洗涤装置3相同配置。

在本实施例中，二次蒸汽原气首先进入流体流态调整段2形成的最大横截面圆柱状空间，二次蒸汽轴向减速，横截面各流体微元动量动能差缩小而得到均一化分配，较大尺寸的重相携带质遵照斯托克斯定律从轻相二次蒸汽中得以初步沉降分离；从流体流态调整段2出来尚残存有较小尺寸的重相携带质的二次蒸汽，随即进入一级旋流洗涤装置3，经其喷射产生的大量液雾对二次蒸汽中残存的较小尺寸重相携带质进行洗涤润湿，润湿后的重相携带质则聚集形成尺寸更大、比重更大的重相携带质，一部分遵照斯托克斯定律继续从二次蒸汽流中沉降分离，而其余部分则随着二次蒸汽进入羽叶分离装置4；二次蒸汽携带润湿的残存重相携带质，进入依据流体动力学分离技术精准要求设置的特殊结构空气动力学流道中，受迫进行高效动能动量变换，流体沿微小旋转半径高速旋转，润湿的重相携带质颗粒间相互高效碰撞而聚结增大，增大的重相携带质在包括径向离心力在内的矢量分离场作用下强制从二次蒸汽中分离，并在羽叶内件组壁面汇集形成不断增厚的液膜，而二次蒸汽气流中残留的更微小液沫液雾和粉尘颗粒物一旦撞击到液膜表面，即被动能转换为巨大表面自由能的液膜捕集而进一步分离汇集进入液膜，这些不断更新增厚的液膜在重力主导作用下回落并与上升二次蒸汽实现高效分离；从羽叶分离装置4出来的二次蒸汽，进入二级旋流洗涤装置5，可对二次蒸汽中残存的极少量的微小尺寸重相携带质进行二次洗涤润湿捕集，并可对羽叶分离装置4 气流出口端附着聚集的重相携带质进行冲洗清理，保证本发明蒸发器二次蒸汽气液分离室分离技术及装置长期稳定运行；从二级旋流洗涤装置5出来的二次蒸汽净化气流，进入导气装置6直接排送至蒸发器二次蒸汽出口管N2，避免净化后的二次蒸汽中再形成超尺寸重相携带质。

在本实施例中，二次蒸汽原气首先进入流体流态调整过程发生区域——I区域所示的最大横截面圆柱状空间，二次蒸汽轴向减速，二次蒸汽流态充分发展，横截面各流体微元动量动能差缩小而得到均一化分配，较大尺寸的重相携带质遵照斯托克斯定律从轻相二次蒸汽中得以初步沉降分离；从流体流态调整过程发生区域——I区域出来尚残存有较小尺寸的重相携带质的二次蒸汽，随即进入一级旋流洗涤过程发生区域——II区域，经其喷射产生的大量液沫对二次蒸汽中残存的较小尺寸重相携带质进行充分洗涤润湿，润湿后的重相携带质则聚集形成尺寸更大、比重更大的重相携带质颗粒，一部分颗粒物遵照斯托克斯定律继续从二次蒸汽流中沉降分离，而其余部分则随着二次蒸汽进入羽叶分离过程发生区域——III区域；二次蒸汽携带润湿的残存重相携带质微小液滴液沫和颗粒物，进入到依据流体动力学分离技术精准要求设置的特殊结构的羽叶内件空气动力学流道中，受迫进行高效动能动量变换，流体沿微小旋转半径高速旋转，润湿的重相携带质颗粒间相互高效碰撞而聚结增大，增大的重相携带质在包括径向离心力场、非径向超重力场在内的矢量分离场作用下强制从二次蒸汽中分离，并在羽叶内件组壁面汇集形成不断增厚的液膜，而二次蒸汽气流中残留的更微小液沫液雾和粉尘颗粒物一旦撞击到液膜表面，即被从流体动能转换为巨大表面自由能的液膜捕集而进一步汇集进入液膜，这些不断更新增厚的液膜在重力主导作用下落到羽叶分离系统底部并与上升二次蒸汽实现高效分离；从羽叶分离过程发生区域——III区域出来的二次蒸汽，进入二级旋流洗涤过程发生区域——IV区域，可对二次蒸汽中残存的极少量的微小尺寸重相携带质进行二次洗涤润湿捕集，并可对羽叶分离装置4出口端附着聚集的重相携带质进行冲洗清理，保证本发明组态分离工艺及装置长期稳定运行；从二级旋流洗涤过程发生区域——IV区域出来的二次蒸汽净化气流，进入导气过程发生区域——V区域直接排送至蒸发器二次蒸汽出口管N2，避免净化后的二次蒸汽中再形成超尺寸重相携带质。

实施例2

本实施例提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，是对实施例1提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺的进一步改进，在实施例1以及图1-图5的基础上，本实施例提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，处理二次蒸汽温度为82℃，二次蒸汽表压-64.5kPa,二次蒸汽流量148158实方/h；二次蒸汽平均分子量18.03g/mole；液沫密度964.1kg/m^3；蒸汽密度0.217kg/m^3。

蒸发器壳体1，材质为S31603，循环液入口管N1内径D1为1200mm，二次蒸汽出口管N2内径D2为1200mm，二次蒸汽出口管与工艺备用管 N3中心距L2为1900mm。

在本实施例中，所述流体流态调整段2所在圆柱体空间高度H1为 1680mm，圆柱体直径2R为7600mm，高径比为0.2211。

在本实施例中，所述一级旋流洗涤装置3，材质为S31603，高度 H2为515mm；管汇规格喷头为旋流洗涤润湿喷头，数量5 个，喷淋角度120°，0.5MPaG水压下流量为30.9升/分钟。

在本实施例中，所述羽叶分离装置4，材质为S31603，长度L1为 2050mm，高度H3为190mm，羽叶模块底部至二次蒸汽出口管距离H4 为1135mm。

其它同实施例1。

实施例3

本实施例提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，是对实施例1提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺的进一步改进，在实施例1以及图1-图5的基础上，本实施例三提供的采用羽叶分离技术的盐碱液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，处理二次蒸汽温度为67℃，二次蒸汽表压-85.5kPa,二次蒸汽流量273504实方/h；二次蒸汽平均分子量18.03g/mole；液沫密度980.2kg/m^3；蒸汽密度0.118kg/m^3。

蒸发器壳体1，材质为S31603，循环液入口管N1内径D1为1200mm，二次蒸汽出口管N2内径D2为1600mm，二次蒸汽出口管与工艺备用管 N3中心距L2为1900mm。

在本实施例中，所述流体流态调整段2所在圆柱体空间高度H1为 1310mm，圆柱体直径2R为7600mm，高径比为0.1724。

在本实施例中，所述一级旋流洗涤装置3，材质为S31603，高度 H2为635mm；管汇规格喷头为旋流洗涤润湿喷头，数量5 个，喷淋角度120°，0.5MPaG水压下流量为48.8升/分钟。

在本实施例中，所述羽叶分离装置4，材质为S31603，长度L1为 2160mm，高度H3为190mm，羽叶模块底部至二次蒸汽出口管距离H4 为1385mm。

其它同实施例1。

对比例A

本对比例，是某化工企业硫酸盐溶液蒸发器二次蒸汽分离最初采用某国内环保公司提供的工艺。

在本实施例中，处理二次蒸汽温度为67℃，二次蒸汽表压-85.5kPa, 二次蒸汽流量273504实方/h；二次蒸汽平均分子量18.03g/mole；液沫密度980.2kg/m^3；蒸汽密度0.118kg/m^3。

在本对比例二次蒸汽汽液分离工艺，采用该环保公司自己设计的流体流态调整过程发生区域、一级旋流洗涤过程发生区域和简易雪弗龙折流分离过程发生区域，缺少二级旋流洗涤过程发生区域和导气过程发生区域。

对比例B

本对比例，是国内某环保公司为某化工企业硫酸钠溶液蒸发器二次蒸汽分离组态工艺提供的工艺。

在本对比例中，处理二次蒸汽温度为70℃，二次蒸汽表压-83.5kPa, 二次蒸汽流量121739实方/h；二次蒸汽平均分子量18.03g/mole；液沫密度976.5kg/m^3；蒸汽密度0.115kg/m^3。

在本对比例二次蒸汽汽液分离工艺，采用该环保公司自己设计的流体流态调整过程发生区域和简易丝网分离过程发生区域，缺少一级旋流洗涤过程发生区域、二级旋流洗涤过程发生区域和导气过程发生区域。

本发明的实施效果：

关于从携带溶解有盐碱的重相携带质二次蒸汽气流中分离脱除重相携带质工艺技术综合性能，可以从连续8000小时工艺运行压降损失率(即抗粉尘和盐析结晶堵塞性能)、排放二次蒸汽所残留液滴液沫最大尺寸、操作弹性等参数和信息来综合评判。

蒸发器装置二次蒸汽分离组态工艺性能指标中，长周期连续运行压降损失率越低，表明分离工艺及装置抗粉尘和盐析结晶堵塞能力越强；排放二次蒸汽所残留液滴液沫最大尺寸越小，表明分离工艺及装置效率越高；操作弹性空间越大，则表明蒸发器二次蒸汽分离组态工艺越优异，越适宜于蒸发器二次蒸汽分离过程。

上述各实施例和对比例蒸发器二次蒸汽分离组态工艺测试评价对比情况列于下表1：

从上表1实施例和对比例蒸发器二次蒸汽分离组态工艺测试评价对比表可以看出：

1)实施例1、2和3为本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，在8000小时运行压降损失率、排放二次蒸汽残留液沫最大尺寸和操作弹性上限等分离效率指标上，均显著优于某公司对比例A和对比例B。本发明工艺运行压降损失率低，表明其抗粉尘和盐析结晶堵塞能力强于某公司对比例A和对比例B，差别产生的原因在于采用不同组态工艺。本发明工艺及应用装置，不易形成固相集聚，抗粉尘和盐析结晶堵塞能力强，从而体现出更低的工艺运行压降损失率；正因为本发明工艺及应用装置不易堵塞而运行顺畅，从而能保证本发明工艺及装置稳定高效的分离效率。

2)实施例1、2和3为本发明采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，三个实施例操作弹性相同，可以从三者均采用相同的本发明工艺；而8000小时运行压降损失率顺序增加趋势、排放二次蒸汽残留液沫最大尺寸顺序减小趋势，正体现了本发明工艺组态特色之羽叶分离过程发生区域利用流体自身动能动量转换实现汽液分离的实质。在本发明涉及的动力学气液分离工艺中，二次蒸汽自带动能动量越大，运行压降损失率越高，分离效率越高，残留液滴液沫的最大尺寸越小。

3)对比例A工艺和对比例B工艺在8000小时运行压降损失率、残留液沫最大尺寸和操作弹性等工艺性能参数劣势明显，主要原因在于其采用的分离工艺残缺不完整，工艺提供方仅靠经验加估计而没有通过专门的动力学分离计算和组态设计精准系统平台，是对比例A和 B体现出分离效率低的又一根本原因。

4)对比例A在8000小时运行压降损失率性能参数明显优于对比例B，表明前者在抗粉尘和盐析结晶堵塞能力明显优于后者；而对比例A在残留液沫最大尺寸性能参数方面又明显次于对比例B，表明前者在分离效率方面明显存在缺陷。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的几个实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行调节，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，其特征在于：包括依次进行的流体流态调整过程、一级旋流洗涤过程、羽叶分离过程和导气过程；

该流体流态调整过程为调整二次蒸汽动能动量均一化，使其携带的大尺寸液滴液沫进行沉降；

该一级旋流洗涤过程为采用至少具有气流洗涤润湿功能的旋流喷淋方法，对气流充分洗涤或润湿；

该羽叶分离过程为洗涤或润湿的气流进行羽叶分离，大量的液滴液沫以相互高效碰撞、聚结长大、矢量分离和液膜表面自由能捕集方式从二次蒸汽中强制分离脱除；

该导气过程为对二次蒸汽流体进行动力学导流分离。

2.如权利要求1所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，其特征在于：还包括设在羽叶分离过程和导气过程之间的二级旋流洗涤过程，该二级旋流洗涤过程为采用至少具有洗涤功能的旋流喷淋技术，对进行羽叶分离的设备进行洗涤。

3.如权利要求2所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离组态工艺，其特征在于：该流体流态调整过程、一级旋流洗涤过程、羽叶分离过程、二级旋流洗涤过程或导气过程中的一个或多个为若干个串联构成。

4.一种采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：包括自下而上依次连通的流体流态调整设备、一级旋流洗涤设备、羽叶分离设备和导气设备。

5.如权利要求4所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：还包括设在羽叶分离设备和导气设备之间的二级旋流洗涤设备。

6.如权利要求5所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：该流体流态调整设备为蒸发器壳体的上部空腔；该一级旋流洗涤设备、羽叶分离设备、二级旋流洗涤设备和导气设备固定在蒸发器壳体的顶部内。

7.如权利要求4所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：该一级旋流洗涤设备包括一级洗涤水管和一级旋流喷头，一级旋流喷头安装在所述一级洗涤水管上。

8.如权利要求4所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：该羽叶分离设备包括至少一组羽叶分离模块，所述羽叶分离模块包括羽叶盒以及安装在所述羽叶盒内的单元羽叶，所述单元羽叶上设有二级导液槽。

9.如权利要求5所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：该二级旋流洗涤设备包括二级洗涤水管和二级旋流喷头，二级旋流喷头安装在所述二级洗涤水管上。

10.如权利要求4所述采用羽叶分离技术的蒸发器二次蒸汽分离装置，其特征在于：该导气设备由气流密封板围制而成。