CN111467830A - 一种换热并四相分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热并四相分离装置，所述换热并四相分离装置包括换热器(3)及固定安装在换热器(3)上的进气装置(1)，其中所述换热器(3)内部设有换热管(7)，并在其筒体内部设置有若干个溢流折流板Ⅰ(4)和若干个溢流折流板Ⅱ(12)，其中所述溢流折流板Ⅰ(4)是靠近进气装置(1)的第一块折流板，所述溢流折流板Ⅱ(12)是其余的折流板；所述换热器(3)的筒体上设置有若干个不同水平高度的采油出口(8)，所述采油出口(8)与油收集管(9)连接；本发明解决了复杂冷凝冷却过程中装置堵塞，及工艺过程的传质传热效率低的技术问题。

Description

一种换热并四相分离装置

技术领域

本发明涉及一种换热并四相分离装置。

背景技术

在现有技术中，精馏塔顶出来的气体需要部分或全部冷凝冷却，获得的冷凝液体再打回流维持全塔正常操作，当气体成分复杂，在冷凝冷却过程中,同时产生油类、水溶性物质和固体结晶物质(如萘类物质、碘、NH4HS等)，其核心过程伴随产生4种相态(至少包括气相、油相、水相和固体相)或4种相态以上时，普通过程设备难以完成该任务，油类物质在冷却后粘度降低，容易粘到设备上造成堵塞，冷凝液体中的水溶性介质冲洗油类效果不理想，生成的固体结晶直接造成设备堵塞。由于以上多种困难，现有技术都不能很好的同时解决上述问题，一般措施是使用水冲洗，油类冲洗，使用蒸汽吹扫，增加备用冷凝冷却设备(至少一用一备)，改进设备结构等，这些常规措施能部分的解决问题，也有着操作复杂，频繁操作导致故障率高，设备投资费用高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决复杂冷凝冷却过程中装置堵塞，及工艺过程的传质传热效率低的技术问题，并提供一种换热并四相分离装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种换热并四相分离装置，所述换热并四相分离装置包括换热器(3)及固定安装在换热器(3)上的进气装置(1)，其中所述换热器(3)设有换热管(7)，并在其筒体内部设置有若干个溢流折流板Ⅰ(4)和若干个溢流折流板Ⅱ(12)，其中所述溢流折流板Ⅰ(4)是靠近进气装置(1)的第一块折流板，所述溢流折流板Ⅱ(12)是其余的折流板；所述换热器(3)的筒体上设置有若干个不同水平高度的采油出口(8)，所述采油出口(8)与油收集管(9)连接；所述进气装置(1)的内腔中设置有用于喷洒冷凝液体的喷淋装置(2)，所述喷淋装置(2)与喷淋管路(13)连接；所述换热器(3)上固定安装着固体收集装置(5)，所述固体收集装置(5)位于所述进气装置(1)的下方；所述换热器(3)上还设置有液相出口(10)、气相出口(11)，其中所述液相出口(10)设置在所述气相出口(11)的下方。

优选地，所述液相出口(10)与所述气相出口(11)均设置在所述溢流折流板Ⅱ(12)的右侧。

优选地，所述进气装置(1)上设置有气体入口(14)，并与所述换热器(3)的内腔连接相通。

优选地，所述固体收集装置(5)上设置有固体排出口(6)，并与所述换热器(3)的内腔连接相通。

优选地，所述采油出口(8)的水平高度是0.1倍～0.9倍所述筒体直径。

优选地，所述溢流折流板Ⅱ(12)的结构与所述溢流折流板Ⅰ(4)的结构相同或不同。

优选地，所述溢流折流板包括折流板本体、溢流堰(15)，其中所述溢流堰(15)设置在所述折流板本体的一侧或对称设置在所述折流板本体的两侧，所述溢流堰(15)为L形溢流堰。

优选地，所述溢流折流板包括折流板本体、溢流堰，其中所述溢流堰设置在流板本体的中点上，所述溢流堰为凹槽形溢流堰。

优选地，所述换热并四相分离装置为带有坡度的卧式换热并具有四相分离功能的装置。

优选地，所述坡度为0.01～0.15。

本发明所达到的有益效果是：

本发明采用溢流折流板进行固体-液体的分离，将含有固体的冷凝液体在漫过溢流折流板前，液体的流速降低，停留时间加长，密度比水大的固体自然沉降到下方的固体收集装置内，水和油类可以漫过溢流堰，使本发明解决复杂冷凝冷却过程中装置堵塞的技术问题，同时本发明采用若干个不同水平高度的采油出口，实现水类和油类进行分离。

普通冷凝冷却设备传质上相当于约一块理论板，本发明的装置首先用冷凝液体进行喷淋，其传质过程相当于0.1～0.4块理论板，再将分离出的气相和水相进一步冷凝冷却，此过程相当于约一块理论板，总共可实现约1.1～1.4块理论板，是比普通设备显著高效的传质传热设备，本发明的装置内传质过程控制在1.15～1.35块理论板，可取得最佳的经济效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的溢流折流板的结构示意图；

图3是图2的镜像结构示意图；

图4是一种普通弓形折流板的结构示意图；

图5是本发明另一种溢流折流板的结构示意图；

图6是本发明另一种溢流折流板的结构示意图；

图7是本发明的进气装置设置在换热器中间某段的示意图。

图示进气装置(1)、喷淋装置(2)、换热器(3)、溢流折流板Ⅰ(4)、固体收集装置(5)、固体排出口(6)、换热管(7)、采油出口(8)、油收集管(9)、液相出口(10)、气相出口(11)、溢流折流板Ⅱ(12)、喷淋管路(13)、气体入口(14)、溢流堰(15)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1至图6所示，一种换热并四相分离装置，该装置为带有坡度的卧式装置，坡度为0.01，在其它的实施例中，坡度可以为0.05、0.1、0.15。带坡度的卧式装置的分离效果比立式装置更好。换热并四相分离装置包括换热器(3)及固定安装在换热器(3)一端的进气装置(1)，其中换热器(3)设有换热管(7)，并在筒体内部设置有若干个溢流折流板Ⅰ(4)和若干个溢流折流板Ⅱ(12)，其中溢流折流板Ⅰ(4)是靠近进气装置(1)的第一块折流板，溢流折流板Ⅱ(12)是其余的折流板。换热器(3)的筒体上设置有若干个不同水平高度的采油出口(8)，采油出口(8)与油收集管(9)连接，在本实施例中，采油出口(8)的水平高度是0.1倍筒体直径，在其它的实施例中，采油出口(8)的水平高度可以是0.2或0.5或0.9倍筒体直径。进气装置(1)的内腔中设置有用于喷洒冷凝液体的喷淋装置(2)，喷淋装置(2)与喷淋管路(13)连接，喷淋装置2到换热器3的垂直距离需要根据结晶生成的速度合理地确定其最优值。换热器(3)上固定安装着固体收集装置(5)，固体收集装置(5)位于进气装置(1)的下方，固体收集装置(5)上设置有固体排出口(6)，并与换热器(3)的内腔连接相通，固体收集装置5上方对应的换热管7需要控制其表面温度，防止温度过底发生继续结晶。进气装置(1)上还设置有气体入口(14)，并与所述换热器(3)的内腔连接相通。换热器(3)上还设置有液相出口(10)、气相出口(11)，其中所述液相出口(10)设置在所述气相出口(11)的下方，液相出口(10)与所述气相出口(11)均设置在溢流折流板Ⅱ(12)的右侧。

在本实施例中，如图2、图3、图5所示，溢流折流板包括折流板本体、溢流堰(15)，其中溢流堰(15)设置在所述折流板本体的一侧或对称设置在折流板本体的两侧，溢流堰(15)为L形溢流堰，溢流堰的高度、宽度需要根据操作液位确定其最优值。

在本实施例中，如图6所示，溢流折流板包括折流板本体、溢流堰，其中所述溢流堰设置在流板本体的中点上，所述溢流堰为凹槽形溢流堰。

在本发明中必须包含至少一块溢流折流板Ⅰ(4)并紧临进气装置(1)，剩余的溢流折流板Ⅱ(12)的设置可以与此相同，也可以采用普通弓形折流板(图4)。

实施例二

如图7所示，在实施例一的创新基础上，将进气装置(1)设置在换热器(3)的中间某段，这将更加适合不凝气体，晶体分离需要停留时间更长，相应的装置上需要至少2块溢流折流板Ⅰ(4)，本实施例设置两个液相出口(10)及两个气相出口(11)。

本发明的工作过程：精馏塔顶过来的气体经气体入口(14)进入到进气装置(1)，在此处进行传质并进行冷凝冷却，进气装置(1)内含有喷淋装置(2)，冷凝液体经喷淋管路(13)送到喷淋装置(2)进行喷洒并与气体进行充分混合，喷淋装置(2)可以向下与气体并流喷洒，也可以向上与气体逆流喷洒。喷淋冷却后的冷凝液体、剩余气体、冷凝液体中的油类和结晶固体全部进入换热器(3)，这些成分中的液体以下简称“混合液”。

混合液的操作液位高度一般是0.1倍～0.9倍筒体直径。部分混合液必须经过溢流折流板才能继续冷却，溢流折流板是一种带有溢流作用和折流作用的装置，液体可以平稳的通过溢流堰，流体表面流动更均匀，有利于表面浮油的采出，可以使产品质量更加稳定。如果采用普通弓形折流板(图4)，液位过高时也能发生溢流，但是流体表面流动极不稳定，产品质量不稳定，相比起来本发明使得产品质量更好。

在溢流折流板的阻挡作用下，混合液的流速降低，停留时间加长，混合液中密度比水大的固体自然沉降到下方的固体收集装置(5)，最终从固体排出口(6)排出，而混合液中的水和油类可以漫过溢流堰继续在换热器(3)中进行冷却。

混合液中的水和油类漫过溢流折流板后，在换热器(3)的换热管(7)表面被冷却，油类漂浮在液面上，在操作液面高度附近的筒体上开多个不同水平高度的采油出口(8)，将漂浮在液面的油类进行分离，经油收集管(9)收集起来后外送。

最终被冷却后的水溶性液体从液相出口(10)排出，剩余的不凝气从气相出口(11)排出。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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修改，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)

1.一种换热并四相分离装置，其特征在于：所述换热并四相分离装置包括换热器(3)及固定安装在换热器(3)上的进气装置(1)，其中所述换热器(3)内部设有换热管(7)，并在其筒体内部设置有若干个溢流折流板Ⅰ(4)和若干个溢流折流板Ⅱ(12)，其中所述溢流折流板Ⅰ(4)是靠近进气装置(1)的第一块折流板，所述溢流折流板Ⅱ(12)是其余的折流板；所述换热器(3)的筒体上设置有若干个不同水平高度的采油出口(8)，所述采油出口(8)与油收集管(9)连接；所述进气装置(1)的内腔中设置有用于喷洒冷凝液体的喷淋装置(2)，所述喷淋装置(2)与喷淋管路(13)连接；所述换热器(3)上固定安装着固体收集装置(5)，所述固体收集装置(5)位于所述进气装置(1)的下方；所述换热器(3)上还设置有液相出口(10)、气相出口(11)，其中所述液相出口(10)设置在所述气相出口(11)的下方。

2.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述液相出口(10)与所述气相出口(11)均设置在所述溢流折流板Ⅱ(12)的右侧。

3.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述进气装置(1)上设置有气体入口(14)，并与所述换热器(3)的内腔连接相通。

4.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述固体收集装置(5)上设置有固体排出口(6)，并与所述换热器(3)的内腔连接相通。

5.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述采油出口(8)的水平高度是0.1倍～0.9倍所述筒体直径。

6.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述溢流折流板Ⅰ(4)的结构与所述溢流折流板Ⅱ(12)的结构相同或不同。

7.根据权利要求6所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述溢流折流板包括折流板本体、溢流堰(15)，其中所述溢流堰(15)设置在所述折流板本体的一侧或对称设置在所述折流板本体的两侧，所述溢流堰(15)为L形溢流堰。

8.根据权利要求6所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述溢流折流板包括折流板本体、溢流堰，其中所述溢流堰设置在流板本体的中点上，所述溢流堰为凹槽形溢流堰。

9.根据权利要求1所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述换热并四相分离装置为带有坡度的卧式装置。

10.根据权利要求9所述的一种换热并四相分离装置，其特征是：所述坡度为0.01～0.15。

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