CN108609794A - 一种富液脱气除油方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富液脱气除油的方法与装置，带气含油富液第一步进入闪蒸脱气器在重力场作用下首先对富液携带气及压降释放的溶解气进行分离，其后对在该脱气除油罐操作压力下溶解的气体利用离心闪蒸脱气方法产生的离心压力梯度场进行二次分离，使得富液中夹带的微小气泡能有效去除，分离出来的气体进入了气相空间后出装置；脱气后的富液从离心闪蒸脱气器底部进入到液相空间，首先经过粗粒化聚结模块，再经过强化重力沉降模块进行快速的油水分离，部分没有分离的乳化油进入亲疏水纳米改性纤维模块后进一步物理破乳分离；被分离的油就到了液相的上层，经过溢流板进入到隔油槽后出装置，水从隔油槽底部流过，通过水相的隔板控制油水界位高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种富液脱气除油的方法与装置，具体的说是一种采用离心闪蒸脱气器与串联式聚结分离器紧凑型装置将原本为分体式的脱气和除油装置整合为成套设备，充分发挥了离心闪蒸脱气器与串联式聚结分离的优势，实现气体的深度闪蒸分离以及油水分离的过程，高效、快速的脱除分散态气体和乳化态油滴，且消除了常规沉降罐采用界位计测量油水界位不准的问题，满足后续富液汽提的要求。
背景技术
在石油工、天然气化工、煤化工等过程中，硫磺回收装置是必不可少的一个装置，其作用是对化工过程中产生的含有硫化氢的酸性气，采用适当的工艺方法回收硫磺，实现清洁生产、保护环境的目的，并同时满足产品质量要求，降低腐蚀，实现装置长周期安全生产等诸多方面要求。而富液中的硫化氢是硫磺回收酸性气的重要来源之一，酸性气的清洁度越高则硫磺回收装置运行的更稳定。
通常富液再生置处理的富液来自全场各个装置的富液，由于在压力作用下会有部分轻烃类物质、轻油、重油溶解在富液里面，如果脱气除油效果不佳的话，将会影响后续操作。富液中的烃类如果不被除去的话，在富液进入到再生塔中烃类物质就会被汽提出来，从而影响H2S的脱出率，影响了酸性气的质量。烃类、轻油类物质与H2S一起进入后续的硫磺装置会在烧嘴里面积碳影响硫磺烧嘴的使用周期。烃类物质热值比较高，进入硫磺装置后会导致反应炉的超温。烃类、轻油类进入硫磺反应炉后会增加大量副反应，甚至会产生“黑硫磺”，生成COS、CS2等物质不会被胺液吸收下来，最终进入焚烧炉焚烧成SO2，导致排放超标，或者进入烟气脱硫装置增加吸收液的耗量。
另外，富液中的油如果没除去的话就会被带到再生塔中，加温容易引起胺液的发泡，严重影响再生塔的稳定操作。
在当前富液预处理脱气除油中，急需要一种实现脱气除油的深度分离、低能耗、运行成本低的成套设备。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种利用离心闪蒸脱气与分步分级除油耦合的技术对带压富液所携带气及该分压下溶解气和富液中携带的大小油滴进行高效分离的方法与设备。本发明弥补了目前富液脱气罐效果不足，大罐沉降时间长、占地面积大等问题以及常规脱气除油罐的油水界位计界位测量不准的问题。
本发明的具体技术方案如下：
本发明的第一方面，提供了一种富液脱气除油的方法，该方法包括以下步骤：步骤1、带气含油富液进入闪蒸脱气器，在重力场作用下首先对富液携带气及压降释放的溶解气进行分离；步骤2、采用离心闪蒸的方法对富液进行处理，在闪蒸罐液体入口设置离心闪蒸喷射器，依靠旋流液气分离的压力梯度场(径向截面自外向内压力逐渐降低)将闪蒸罐操作压力下溶解的气体进一步分离、依靠旋流液气分离的离心场对微小气泡进行有效去除，气体从气相空间进入气体出口；步骤3、液相进入到粗粒化聚结模块，增大了小油滴碰撞的几率使得油滴的粒径不断长大，长大后的油滴经过强化重力沉降模块，油滴随着液体的流动进行正弦流动，油相从顶部向上运动，水相从底部向下运动，形成了油水的快速分离。部分乳化状态的未分离的小油滴再经过亲疏水纳米改性纤维模块进行物理破乳分离；步骤4、被分离的油就到了液相的上层，经过溢流板进入到隔油槽后出装置，水从隔油槽底部流过，通过水相的隔板控制油水界位高度，取消了油水界位计的使用。
进一步的，步骤1：在重力场作用下首先对富液携带气及压降释放的溶解气进行分离，含气带油的富液的压力为0.1～20MPa，压力降为0.05～19.95MPa，处理温度为5～99℃；
进一步的，步骤2：采用离心闪蒸脱气方法依靠离心力产生的压力梯度场对富液进行二次气液分离，该离心力内的压力差为0.02～10.02MPa，处理温度为5～99℃；
进一步的，步骤3：采用聚结物理除油分离方法对脱气后的富液中的游离态、悬浮态、乳化态油滴进行分离；该分离过程的压力降在0.001～0.05MPa。
本发明的另一方面，提供了一种富液脱气除油的装置，包括：
离心闪蒸脱气除油设备，包括外壳，设置于外壳内的国歌并联离心闪蒸脱气芯管，设置于外壳内的多级除油模块，设置于外壳上的入口、液位计、压差计、液相出口和气相出口，改离心闪蒸脱气芯管包括一腔体，该腔体上设有芯管液气进口、芯管气相出口和芯管液相出口，粗粒化除油模块距离离心闪蒸脱气器距离在300‐2000mm之间，强化重力沉降模块距离粗粒化除油模块的距离在50mm，亲疏水纳米改性纤维模块距离油相出口为200‐1800mm之间。
该富液脱气除油的装置，包括如下部件：
(1)用于将溶于富液的烃类气体、H2S与NH3等气体依靠旋流液气分离的压力梯度场(径向截面自外向内压力逐渐降低)进行分离的离心闪蒸脱气器；
(2)用于将游离态、分散态、悬浮态的油滴通过由表面亲油的固体物质构成的填充床层快速的聚结长大的粗粒化模块；
(3)用于长大后的油滴顺着波纹板做变速运动，然后通过波峰、波谷以一定比率开的小孔快速分离的强化重力沉降模块；
(4)用于通过Ω形式进行编织组合适用于0.1‐20μm液滴分离的亲疏水纳米改性纤维模块；
(5)用于控制收油的挡板，集油槽的前挡板低于后挡板，水相隔板低于集油槽的前挡板。
进一步的，所述的离心闪蒸脱气器设置在设备的入口，距罐底部800mm‐1500mm；
进一步的，所述离心闪蒸脱气器中流速为0.8m/s‐1.2m/s。
进一步的，所述的离心闪蒸脱气器芯管进口直径为50‐100mm，气相出口直径为10‐30mm。
进一步的，所述的粗粒化模块所用材料是表面亲油疏水的物质，即油、固表面接触角应小于70°，接触角越小，亲油润湿性能越好。
进一步的，所述强化重力沉降模块设置在粗粒化模块之后，通过波峰、波谷以一定比率开的小孔，油上浮至上一层折板，如此进行，可层层上浮或者下降。
进一步的，所述的亲疏水纳米改性纤维模块，其设置在强化重力沉降模块之后，界面流速的设计值在0.002‐0.2m/s之间。
进一步的，集油槽的前挡板低于后挡板约100‐600mm，水相隔板低于集油槽的前挡板50‐300mm。
与现有技术相比，本发明提供的一种富液脱气除油的方法与装置具有下述优点：
(1)与传统脱气罐比，本发明提供的脱气设备处理速度快、脱气效率高；克服了酸性气带烃进入后续汽提装置，造成后续装置波动较大的问题；
(2)与传统除油罐比，本发明提供的除油设备除油效率高、操作简单、设备体积小；克服大罐沉降时间长，占地面积大，除油效果不佳等问题。
附图说明
图1是富液脱气除油的结构示意图。
图中：1‐气相出口；2‐气液两相入口；3‐离心闪蒸脱气器分配管；4‐离心闪蒸脱气器；5‐粗粒化模块；6‐强化重力沉降模块；7‐亲疏水纤维模块；8‐集油槽；9‐液位计；10‐油相出口；11‐隔板；12‐水相出口；13‐罐体。
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，对于富液的闪蒸脱气除油，较为常规的方法是采用重力沉降闪蒸脱气罐和大罐沉降除油的方法。在实际生产中，重力沉降闪蒸脱气罐存在脱气效率低、富液与油相分层效果不佳等问题。因此，发明采用离心闪蒸脱气加聚结除油的技术，并将离心闪蒸脱气器和除油模块组内置于富液脱气除油罐内部，利用旋流场的离心力及降压闪蒸，强化富液的脱气，利用三层除油模块快速的除油。从而有效解决了目前脱气罐脱气效率低，除油罐除油不完全，占地面积大等问题，提高了富液的脱气除油效率。
如图1所示，罐体13入口内置有分配管3，用于分配富液进入离心闪蒸脱气器4和气相出口1；所述罐体13内置有粗粒化模块5、强化重力沉降模块6、亲疏水纤维模块7；所述罐体13内置有用于分离油相的隔油槽8和排油口10；所述罐体13还包括用于水相溢流的隔板11和水相出口12；所述罐体13入口的离心闪蒸脱气器4安装在分配管3上，其入口与分配管连通。
在某石化富液汽提装置工艺过程中，按照本发明的方法，采用富液脱气除油的方法与装置，对富液的闪蒸过程进行离心强化，深度脱除其中夹带的烃类，通过聚结除油的方法对富液中油进行了有效的分离。其具体运作过程及效果描述如下：
1.物料性质及相关参数
富液处理量140m3/h，操作温度40℃，操作条件下富液密度700kg/m3，操作条件下油含量3000‐5000ppm，操作压力1.1MPa。
2.实施过程
参照本发明方法实施，具体如下：
富液经过富液脱气除油器入口进入到离心闪蒸脱气器分配管，对液相中溶解的气相进行离心闪蒸分离，闪蒸出来的气相经由气相空间从富液脱气除油器气相出口进入瓦斯管网。
脱气后的富液进入聚结除油模块后油水进行分层，油相在上层通过溢流到隔油槽中，油从隔油槽油相出口排出，水相则通过隔板进入到脱气除油器的水相出口，再去下游装置。
3.实施效果
(1)烃类脱除效果
经所述富液离心闪蒸脱气器处理后，富液中气相烃类脱除率达到98％。
(2)油脱除效果
经所述富液聚结除油模块处理后，水相出口中的石油类含量小于等于80ppm。
综上所述仅为本发明的一个优选的实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡是依据本发明申请专利范围的内容所作的等效变化和修饰，都应属于本发明的技术范畴。
Claims (9)
1.一种富液脱气除油的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1、带气含油富液进入闪蒸脱气器，在重力场作用下首先对富液携带气及压降释放的溶解气进行分离；
步骤2、对在脱气除油罐操作压力下溶解的气体利用离心闪蒸脱气方法产生的离心压力梯度场进行二次分离，使得富液中夹带的微小气泡能有效去除，分离出来的气体进入了气相空间后出装置；
步骤3、脱气后的富液从离心闪蒸脱气器底部进入到液相空间，经过粗粒化聚结模块，油滴经过不断碰撞聚结粒径不断长大，长大后的油滴再经过强化重力沉降模块进行快速的油水分离，部分没有分离的乳化油进入亲疏水纳米改性纤维模块后进一步物理破乳分离；
步骤4、通过步骤3分离后的油水，被分离的油就到了液相的上层，经过溢流板进入到隔油槽后出装置，水从隔油槽底部流过，通过水相的隔板控制油水界位高度。
2.根据权利要求1所述的一种富液脱气除油的方法，其特征在于，所述：
步骤1：在重力场作用下首先对富液携带气及压降释放的溶解气进行分离，含气带油的富液的压力为0.1～20MPa，压力降为0.01～19.95MPa，处理温度为5～99℃；
步骤2：采用离心闪蒸脱气方法依靠离心力产生的压力梯度场对富液进行二次气液分离，该离心力内的压力差为0.01～0.2MPa，处理温度为5～99℃；
步骤3：采用聚结物理除油分离方法对脱气后的富液中的游离态、悬浮态、乳化态油滴进行分离；该分离过程的压力降在0.001～0.05MPa；
步骤4：通过步骤3分离后的油水，油溢流进入油相收集槽，通过液位控制器定期排放，水从油相收集槽的底部流过，之后翻过水相隔板后通过液位控制排出，通过水相隔板控制油相收集槽前的油水界位。
3.一种实现如权利要求1或2方法所述的脱气除油装置，包括离心闪蒸脱气除油设备外壳，设置于外壳内的各个并联离心闪蒸脱气芯管，设置于外壳内的多级除油模块，设置于外壳上的入口、液位计、压差计、液相出口和气相出口，改离心闪蒸脱气芯管包括一腔体，该腔体上设有芯管液气进口、芯管气相出口和芯管液相出口，粗粒化除油模块距离离心闪蒸脱气器距离在300-2000mm之间，强化重力沉降模块距离粗粒化除油模块的距离在50mm，亲疏水纳米改性纤维模块距离油相出口为200-1800mm之间，集油槽的前挡板低于后挡板约100-800mm，水相隔板低于集油槽的前挡板50-600mm。
4.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，所述的离心闪蒸脱气器设置在设备的入口，距罐底部800mm-1500mm。
5.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，所述的聚结除油形式为粗粒化模块、强化重力沉降模块、亲疏水纳米改性纤维模块采用串联的方式，界面流速的设计值在0.002-0.2m/s之间。
6.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，所述的离心闪蒸脱气器芯管采用并联式方式组合，芯管与集合管之间法兰连接，芯管气相出口与罐体气相空间相连接，流通通道为离心闪蒸脱气芯管管组。
7.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，所述的离心闪蒸脱气器芯管进口直径为50-300mm，气相出口直径为10-100mm。
8.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，离心闪蒸脱气器入口与富液入口连接，粗粒化模块内置于设备里面，强化重力沉降模块内置于设备里面，亲疏水纳米改性纤维模块内置于设备里面，三个模块依次布置，之间相隔一定距离。
9.根据权利要求3所述的脱气除油装置，其特征在于，集油槽的前挡板低于后挡板，水相隔板低于集油槽的前挡板，集油槽的前挡板低于后挡板约100-800mm，水相隔板低于集油槽的前挡板50-600mm。
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