CN111375220B - 气液分离回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气液分离回收装置，包括：包括依次连接的上管箱、壳程筒体、气液回收筒体、入口管箱，还包括中心管；气液回收筒体与入口管箱之间设有隔热层；壳程筒体内设有多条换热管，并分别与上管箱和气液回收筒体连通，壳程筒体的侧壁下部设有壳程进口和壳程出口。混合相介质从入口管箱通过中心管输送至上管箱，在上管箱再分配后，流入与上固定管板相连接的换热管中，加热或冷却介质对换热管内的混合相进行加热或冷却，实现一次改变气液两相平衡状态，脱除效果好、耗能少。该气液分离回收装置完成了传统生产中的多台设备的生产工艺，节省了设备投资、场地占有面积、缩短了工艺流程，降低了生产投资。

Description

气液分离回收装置

技术领域

本发明属于石油化工设备领域，更具体地，涉及一种气液分离回收装置。

背景技术

在石油化工生产中包括多液相脱气或气相脱重提浓的过程，需要经过对介质先部分蒸发或冷凝，后进行气液分离、回收的过程，该过程需要多种设备才能实现上述石油化工生产工艺。

因此，需要一种气液分离回收装置，其能够通过一台设备完成部分蒸发或冷凝，以及气液分离的生产过程。

发明内容

本发明的目的是提供一种气液分离回收装置，以实现一台设备完成部分蒸发、冷凝和气液分离的生产过程。

为了实现上述目的，本发明提出一种气液分离回收装置，包括：

包括依次连接的上管箱、壳程筒体、气液回收筒体、入口管箱；

所述入口管箱上设有混合相入口；

所述气液回收筒体与所述入口管箱之间设有隔热层，所述气液回收筒体的侧壁上部设有气相出口，侧壁下部设有液相出口；

所述壳程筒体内设有多条换热管，所述壳程筒体与所述上管箱之间设有第一固定管板，所述壳程筒体与气液回收筒体之间设有第二固定管板，所述换热管的两端分别固定于所述第一固定管板和第二固定管板，并分别与所述上管箱和气液回收筒体连通，所述壳程筒体的侧壁设有壳程进口和壳程出口；

所述气液分离回收装置还包括中心管，所述中心管穿过所述第一固定管板、所述第二固定管板和所述气液回收筒体，所述中心管的一端与所述上管箱连通，另一端与所述入口管箱连通。

优选地，还包括多个折流板，所述多个折流板设置于所述壳程管箱内，沿所述壳程管箱的轴向方向依次交错设置。

优选地，还包括液封结构，所述液封结构沿所述中心管的管壁设置，且从所述隔热层沿所述中心管的轴向向上延伸。

优选地，所述液封结构包括外液封管和内液封管，所述外液封管设置于所述中心管的外周且与所述中心管的外壁之间形成第一间隙，所述外液封管的底部与所述隔热层的上表面密封连接，所述内液封管设置于所述中心管的内周且与所述中心管的内壁之间形成第二间隙，所述内液封管的底部与所述隔热层的上表面和下表面密封连接，所述入口管箱与所述内液封管连通。

优选地，所述中心管的所述另一端与所述隔热层的上表面之间设有第三间隙，所述第一间隙、第二间隙、第三间隙相连通。

优选地，所述内液封管的上端面高于所述外液封管的上端面。

优选地，所述隔热层为双层结构，包括上层和下层，所述上层与下层之间设有隔热腔。

优选地，所述隔热腔内设有气相隔热介质。

优选地，还包括U型液封弯，所述U型液封弯的一端与入口管箱连通，另一端与所述隔热腔连通。

优选地，所述气相出口处设有倾斜挡板，所述倾斜挡板的一端固定于所述气相出口的上方，另一端向所述气液回收筒体内部倾斜。

本发明提供的有益效果在于：

1、通过中心管将气液混合相流体介质输送至与之相连通的上管箱，在上管箱再分配后，流入多条换热管中，在换热管中进行蒸发或冷凝，通过壳程介质实现对混合相的冷却及加热作用，改变混合相平衡状态，达到气液分离和回收的作用，同时实现凝液的过冷。分离后的气相和液相从换热管流动到底部的气液回收筒体内，并通过气相出口和液相出口得到分离后的气相和液相，实现一次改变气液两相平衡状态，脱除效果好、耗能少，具有高效和节能的效果，该气液分离回收装置完成了传统生产中的多台设备的生产工艺，节省了设备投资、场地占有面积、缩短了工艺流程，降低了生产投资。

2、在气液回收筒体中的中心管上沿其管壁设有液封结构，通过外液封管和内液封管与中线管外壁和内壁之间形成的第一间隙和第二间隙，将中心管中的混合相与分离后的液相之间形成液封隔离，中心管与隔热层的上表面之间设有与第一间隙和第二间隙相通的第三间隙，保证中心管中的混合相和气液回收筒体内的气相不发生混合，同时通过隔热层的双层结构，阻隔了入口管箱中的混合相和气液回收筒体的液相之间的热传递，从而更高效的实现分离或回收的作用。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明一个实施例中的气液分离回收装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、上管箱；2、第一固定管板；4、换热管；5、壳程筒体；6、折流板；7、中心管；8、壳程进口；9、第二固定管板；10、气液回收筒体；11、壳程出口；12、入口管箱；13、混合相入口；14、隔热层；15、气相出口；16、液相出口；17、倾斜挡板；18、液封结构；19、U型液封。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的实施例提供一种气液分离回收装置，包括依次连接的上管箱、壳程筒体、气液回收筒体、入口管箱；

入口管箱上设有混合相入口；气液回收筒体与入口管箱之间设有隔热层，气液回收筒体的侧壁上部设有气相出口，侧壁下部设有液相出口；壳程筒体内设有多条换热管，壳程筒体与上管箱之间设有第一固定管板，壳程筒体与气液回收筒体之间设有第二固定管板，换热管的两端分别固定于第一固定管板和第二固定管板，并分别与上管箱和气液回收筒体连通，壳程筒体的侧壁设有壳程进口和壳程出口；气液分离回收装置还包括中心管，中心管穿过第一固定管板、第二固定管板和气液回收筒体，中心管的一端与上管箱连通，另一端与入口管箱连通。

混合相介质从入口管箱通过中心管输送至上管箱，在上管箱再分配后，流入与上固定管板相连接的换热管中，壳程筒体中通入加热或冷却的介质，热或冷却的介质在换热管外部进行扰流，对换热管内的混合相进行加热或冷却。

当气相脱重时，混合相在换热管内冷凝，气相沿换热管的中心流动，冷凝后的液相沿换热管的管壁流动。换热管外的冷剂介质与换热管内的气相和液相逆向流动，换热管内的液相沿壁向下流动，液相在管壁的液膜较薄，传热系数较高，液膜流动过程中，换热管金属壁温逐渐降低，从而大大降低了液相的出口温度。

当液相脱轻时，混合相在换热管内蒸发，液相沿壁面降膜流动，轻组分在液膜上蒸发脱除。物料在薄液膜上蒸发，大大提高了换热强度和脱轻效果。

最终，气相和液相在底部的气液回收筒体内分离开来，达到气液分离或回收的目的。

该装置例如适用于如下生产工艺：1.乙烯装置中有一股含有乙烷的乙烯气，需要将乙烷从乙烯中高效脱除。2.乙烯氧化制环氧乙烷流程中，有一股含有乙烯的排放气，需要将价值高的乙烯回收利用。3.裂解气油加氢后物料需要脱除溶解在液相中的少量轻组分。该装置还适用于其他类似的生产工艺，在此不一一赘述。

作为优选方案，气液分离回收装置还包括多个折流板，多个折流板设置于壳程管箱内，沿壳程管箱的轴向方向依次交错设置，壳程介质依次绕过各折流板，使得换热管与加热或冷却介质实现充分的热交换，对换热管内的混合相进行加热或冷却。

作为优选方案，气液分离回收装置还包括液封结构，液封结构沿中心管的管壁设置，且从隔热层沿中心管的轴向向上延伸。

具体地，气液回收筒体内的液封，阻隔了混合相和气液回收筒体内的气相发生混合，实现了高效的气液分离或回收。

作为优选方案，液封结构包括外液封和内液封两部分，内外液封在底部相联通。外液封设置于外液封管与中心管的外壁之间，外液封管的底部与隔热层的上层板密封连接。内液封设置于内液封管与中心管的内壁之间，内液封管的底部与隔热层的上表面和下表面密封连接，入口管箱与内液封管连通。

具体地，在气液回收筒体中的中心管上沿其管壁设有外液封和内液封结构。向入口管箱通入混合相的初期，外液封和内液封内尚无液相，气相相通，会有少量混合相通过外液封和内液封进入气液回收筒内，并产生热交换，改变混合相平衡状态，使得少量的混合气液分离，分离后的少量的液相，以及气液回收筒溢流进外液封和内液封的液相，在外液封和内液封中聚集，逐渐地，在内外间隙建立液封，实现中心管中的混合相与分离后的气相和液相隔离，使两者不发生混合，受两侧压差的影响，外液封液面高度高于内液封液面高度。

作为优选方案，液封结构由直径略大于中心管的外液封管和直径略小于中心管的内液封管组成，内液封管的上端面高于外液封管的上端面，增加了内液封管中内气相空间的长度，提高气体流动阻力，使得液封面在两侧压力波动时，变化相对缓慢。

作为优选方案，隔热层为双层结构，包括上层和下层，上层与下层之间设有隔热腔。

具体地，双层绝热壁结构由两层相距2～5mm的钢板及下部U型液封弯组成。上层钢板上部与气液回收筒的液相相接触；下层钢板的下部与混合相相接触。

作为优选方案，还包括U型液封弯，U型液封弯的一端与入口管箱连通，另一端与隔热腔连通。

作为优选方案，隔热腔内设有气相隔热介质。

在一个示例中，气相隔热介质为非饱和气相隔热介质。

在一个示例中，当气相脱重时，由于混合相的温度比气液回收筒液相的温度高，加上金属分隔板传热性能较好，如果仅一层分隔板，热量就会从分隔板底部传递至气液回收筒内，由于液相受热后会部分蒸发，汽相就会带走大量的可凝组分，这就大大削弱了气液分离的效果，因此设置带隔热层的双层隔离板来隔离传热。

在运行过程中，双层结构的隔离板两侧压差可能会导致隔离板受到破坏。因此，在下层的隔离板设置U型液封弯能够平衡两层隔离板两侧的压差。

在一个示例中，在运行的初期，入口管箱中会有少量混合相从U型液封弯进入隔热腔，热量从隔热层的上层分隔板传递至气液回收筒内，使隔热腔内混合相冷凝分离为气相和液相，气相在隔热层内作为气相隔热介质，液相流入U型弯，在U型弯内建立液封，阻隔入口管箱中的混合相气体继续进入隔热层。由于隔热层内气相隔热介质的传热阻力较大，使入口箱体中混合相和气液回收筒体底部液相之间维持较大的温差，由于气液回收筒底部液相过冷度较大，气相中可凝组分的分压低，从而实现高效的液相和气相的分离和回收。

当液相脱轻时，气液分离筒内液体温度较高，隔热层内会有部分液体汽化，形成气相空间，作为气相隔热介质，同样阻碍了隔热层的上层和下层之间的热传递。

因此，通过带U型弯的双层隔热层结构，既平衡了两层钢板两侧的压力，又阻隔了隔热层的两侧物料之间的传热。

作为优选方案，气相出口处设有倾斜挡板，倾斜挡板的一端固定于气相出口的上方，另一端向气液回收筒体内部倾斜。

具体地，混合相分离为液相和气相流至气液回收筒体后，气相通过气相出口流出，气相出口上部设有倾斜挡板，防止液相夹带，液相一部分保留在气液回收筒体内，一部份通过液相出口排出回收。

实施例

图1示出了本发明一个实施例中的气液分离回收装置的结构示意图。

如图1所示，实施例提供一种气液分离回收装置，包括：

包括依次连接的上管箱1、壳程筒体5、气液回收筒体10、入口管箱12；

入口管箱12上设有混合相入口13；

气液回收筒体10与入口管箱12之间设有隔热层14，隔热层14为双层结构，包括上层和下层，上层与下层之间设有隔热腔，隔热腔内设有非饱和气相隔热介质，气液回收筒体10的侧壁上部设有气相出口15，侧壁下部设有液相出口16，气相出口15处设有倾斜挡板17，倾斜挡板17的一端固定于气相出口15的上方，另一端向气液回收筒体10内部倾斜；

壳程筒体5内设有多条换热管4，壳程筒体5与上管箱1之间设有第一固定管板2，壳程筒体5与气液回收筒体10之间设有第二固定管板9，换热管4的两端分别固定于第一固定管板2和第二固定管板9，并分别与上管箱1和气液回收筒体10连通，壳程筒体5的侧壁下部设有壳程进口8，侧壁上部设有壳程出口11；

气液分离回收装置还包括中心管7，中心管7穿过第一固定管板2、第二固定管板9和气液回收筒体10，中心管7的一端与上管箱1连通，另一端与入口管箱12连通。还包括多个折流板6，多个折流板6设置于壳程管箱5内，沿壳程管箱5的轴向方向依次交错设置。

气液分离回收装置还包括液封结构18，液封结构18沿中心管7的管壁设置，且从隔热层14沿中心管7的轴向向上延伸。液封结构18包括外液封管和内液封管，外液封管设置于中心管7的外周且与中心管7的外壁之间形成第一间隙，外液封管的底部与隔热层19的上表面密封连接，内液封管设置于中心管7的内周且与中心管7的内壁之间形成第二间隙，内液封管的底部与隔热层19的上表面和下表面密封连接，入口管箱12与内液封管连通。中心管7的另一端与隔热层19的上表面之间设有第三间隙，第一间隙、第二间隙、第三间隙相连通，内液封管的上端面高于外液封管的上端面。

气液分离回收装置还包括U型液封19，U型液封弯19的一端与入口管箱12连通，另一端与隔热腔连通。

该气液分离回收装置使用时包括如下步骤：

如图1中实线箭头所示，混合相流体从入口管箱12的混合相入口13进入，通过中心管7输送至上管箱1，在上管箱1再分配后，流入与第一固定管板2相连接的换热管4中；

将加热或冷却的介质的压力和温度控制在临界点附近，加热或冷却介质通过壳程入口8进入壳程筒体5，并沿空心箭头所示的路径依次绕过各扰流板，在换热管4外部进行扰流，对换热管4内的混合相进行加热或冷却，混合相在该加热或冷却的作用下，发生相变，实现气相和液相分离，通过换热管4向下流动到气液回收筒体10内。

液封结构18及隔热层14在气液回收筒体10内形成液封，并阻隔了中心管中流体的漏流及热量传递，从而实现高效的气液分离和回收，气相和液相分别从气液回收筒体的气相出口和液相出口流出。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种气液分离回收装置，其特征在于，包括依次连接的上管箱、壳程筒体、气液回收筒体、入口管箱；

所述入口管箱上设有混合相入口；

所述气液回收筒体与所述入口管箱之间设有隔热层，所述气液回收筒体的侧壁上部设有气相出口，侧壁下部设有液相出口；

所述壳程筒体内设有多条换热管，所述壳程筒体与所述上管箱之间设有第一固定管板，所述壳程筒体与气液回收筒体之间设有第二固定管板，所述换热管的两端分别固定于所述第一固定管板和第二固定管板，并分别与所述上管箱和气液回收筒体连通，所述壳程筒体的侧壁设有壳程进口和壳程出口；

所述气液分离回收装置还包括中心管，所述中心管穿过所述第一固定管板、所述第二固定管板和所述气液回收筒体，所述中心管的一端与所述上管箱连通，另一端与所述入口管箱连通；

还包括液封结构，所述液封结构沿所述中心管的管壁设置，且从所述隔热层沿所述中心管的轴向向上延伸；

所述液封结构包括外液封管和内液封管，所述外液封管设置于所述中心管的外周且与所述中心管的外壁之间形成第一间隙，所述外液封管的底部与所述隔热层的上表面密封连接，所述内液封管设置于所述中心管的内周且与所述中心管的内壁之间形成第二间隙，所述内液封管的底部与所述隔热层的上表面和下表面密封连接，所述入口管箱与所述内液封管连通，所述中心管的另一端与所述隔热层的上表面之间设有第三间隙，所述第一间隙、所述第二间隙、所述第三间隙相连通，所述内液封管的上端面高于所述外液封管的上端面。

2.根据权利要求1所述的气液分离回收装置，其特征在于，还包括多个折流板，所述多个折流板设置于所述壳程筒体内，沿所述壳程筒体的轴向方向依次交错设置。

3.根据权利要求1所述的气液分离回收装置，其特征在于，所述隔热层为双层结构，包括上层和下层，所述上层与下层之间设有隔热腔。

4.根据权利要求3所述的气液分离回收装置，其特征在于，所述隔热腔内设有气相隔热介质。

5.根据权利要求3所述的气液分离回收装置，其特征在于，还包括U型液封弯，所述U型液封弯的一端与入口管箱连通，另一端与所述隔热腔连通。

6.根据权利要求1所述的气液分离回收装置，其特征在于，所述气相出口处设有倾斜挡板，所述倾斜挡板的一端固定于所述气相出口的上方，另一端向所述气液回收筒体内部倾斜。

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