CN114917706A - 多级旋流聚结循环氢脱烃器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多级旋流聚结循环氢脱烃器，属于气液分离技术领域。该多级旋流聚结循环氢脱烃器包括脱烃罐、脱烃罐进口、一级旋流筒、折流板除沫器、分隔板、旋流聚结器、降液管、净化气体出口和排液口。一级旋流筒、折流板除沫器和分隔板位于脱烃罐罐体内部自下而上依次布置；多根旋流聚结器阵列布置在分隔板上。降液管的一端与旋流聚结器相连，降液管的另一端穿过折流板除沫器；脱烃罐进口位于脱烃罐体外的下部；净化气体出口位于脱烃罐体的顶部；排液口位于脱烃罐罐体的底部。该多级旋流聚结循环氢脱烃器结构简单紧凑，采用多种分离技术耦合，分层次分梯度对循环氢进行脱烃处理，提高了脱烃效率和精度。
Description
技术领域
本申请涉及气液分离技术领域，特别涉及一种多级旋流聚结循环氢脱烃器。
背景技术
油品深度加氢精制主要采用氢气循环的工艺技术。加氢过程中的循环氢气体夹带重烃、胺和水等分散相颗粒，增加助剂的消耗和原料流失，缩短催化剂的使用寿命，降低反应效率，还对下游关键设备的长周期高效稳定运行带来危害。因此，采用循环氢脱烃器分离循环氢气体中携带的含烃液滴。
面对产量大、要求高、复杂程度大的加氢工业，采用单一气液分离技术的循环氢脱烃器将会因分离效率低、二次夹带严重和固体颗粒堵塞等问题被采用多级分离技术的循环氢脱烃器取代。采用多级分离技术的循环氢脱烃器中，采用两种分离技术组合的循环氢脱烃器结构简单但存在二次夹带问题；采用多种分离技术组合的循环氢脱烃器结构复杂。
有一种相关技术包括筒体、旋流分离筒、过滤层和喷淋装置。喷淋装置位于筒体顶部，同时顶部有人孔；过滤层位于喷淋装置与旋流分离筒之间。该相关技术的旋流分离用于进行离心分离，过滤层用于进行聚结过滤分离。该相关技术采用两种分离技术串联以分离气体中的液体。喷淋装置用于冲洗该气液分离装置。
又有一种相关技术包括壳体、旋流-聚结一体式分离器、旋流聚结器、气化降温端和集液室。旋流-聚结一体式分离器、旋流聚结器、气化降温端和集液室自上而下分布在筒体中。该相关技术的旋流-聚结一体式分离器用于在同一结构中进行离心分离和聚结分离，旋流聚结器用于进行离心分离，气化降温端用于利用液体和气体液化温度不同进行降温分离。
在本申请的实施过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
采用旋流分离筒、过滤层将离心分离和聚结过滤分离两种分离技术串联的相关技术，会因过滤层中的液体下落被装置中上升的气体二次夹带，从而降低分离效率和分离精度；
采用旋流-聚结一体式分离器、旋流聚结器和气化降温端将气化降温、离心分离和聚结分离等技术结合的相关技术虽然能提高分离效率和分离精度，但设备结构复杂，在适用范围上存在局限性。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种多级旋流聚结循环氢脱烃器，结构简单紧凑，能够提高循环氢脱烃的分离效率和分离精度。所述技术方案如下：
本申请实施例提供了一种多级旋流聚结循环氢脱烃器，包括脱烃罐、脱烃罐进口、一级旋流筒、折流板除沫器、分隔板、旋流聚结器、降液管、净化气体出口和排液口；
所述脱烃罐进口位于所述脱烃罐罐体的下部；所述净化气体出口位于所述脱烃罐罐体的顶部；所述排液口位于脱烃罐罐体的底部；
所述一级旋流筒、所述折流板除沫器、所述分隔板、所述多根旋流聚结器自下而上分布在所述脱烃罐的内部；
所述一级旋流筒位于所述脱烃罐罐体内的下部，所述一级旋流筒的上下两端开口，所述一级旋流筒与所述脱烃罐同轴心布置；所述折流板除沫器位于所述脱烃罐罐体内的中部；所述分隔板位于所述脱烃罐罐体内的上部；多根所述旋流聚结器阵列布置在分隔板上；所述降液管的一端与多根所述旋流聚结器的底部相连，所述降液管的另一端穿过折流板除沫器。
可选地，所述一级旋流筒的腔体上均匀分布有切向斜缝入口。
可选地，所述一级旋流筒筒体上的切向斜缝入口的角度为30°-60°。
可选地，所述折流板除沫器包括多块平行排列的折流板叶片；所述折流板叶片之间形成狭窄通道。
可选地，所述折流板除沫器的底部与一级旋流筒的上端口相连。
可选地，所述折流板除沫器在折流板叶片弯折处添加倒钩或开设凹槽的叶片。
可选地，所述多根旋流聚结器在所述分隔板上呈圆周或正方形阵列分布。
可选地，所述一级旋流筒的长度是所述脱烃罐总长度的40％-60％。
可选地，所述一级旋流筒的直径是所述脱烃罐直径的60％-80％。
可选地，所述多根旋流聚结器与分隔板之间采用密封连接。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本申请实施例提供的多级旋流聚结循环氢脱烃器，利用一级旋流筒进行离心分离和重力分离；利用折流板除沫器进行折流板分离；利用旋流聚结器进行离心分离、重力分离和聚结过滤分离结合的分离。该多级旋流聚结循环氢脱烃器的一级旋流筒、折流板除沫器和旋流聚结器分级布局，利用降液管将多根旋流聚结器的液体出口降低，避免了多根旋流聚结器排出的液体下落过程中与折流板除沫器中上升的气体相遇造成二次夹带。该多级旋流聚结循环氢脱烃器采用多种分离技术耦合，分层次、分梯度对循环氢进行脱烃处理，提高了分离效率和分离精度；该多级旋流聚结循环氢脱烃器结构简单紧凑、适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中需要使用的附图进行说明。
图1为本申请实施例提供的多级旋流聚结循环氢脱烃器的一种可选的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的旋流聚结器的一种可选的结构示意图。
其中，附图标记分别表示：
1—脱烃罐；
2—脱烃罐进口；
3—一级旋流筒；
4—折流板除沫器；
5—分隔板；
6—旋流聚结器；
7—降液管；
8—净化气体出口；
9—排液口；
10—旋流聚结器进口；
11—导流管；
12—聚结丝网层；
13—溢流管；
14—旋流柱段；
15—旋流锥段；
16—底流管；
17—液封。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例的实施方式进一步地描述。附图可作为本实施例的结构图。
如图1所示，本申请实施例提供了一种多级旋流聚结循环氢脱烃器，包括脱烃罐1、脱烃罐进口2、一级旋流筒3、折流板除沫器4、分隔板5、多根旋流聚结器6、降液管7、净化气体出口8和排液口9。
脱烃罐进口2位于脱烃罐1罐体的下部；净化气体出口8位于脱烃罐1罐体的顶部；排液口9位于脱烃罐1罐体的底部。
一级旋流筒3、折流板除沫器4、分隔板5、多根旋流聚结器6自下而上分布在脱烃罐1的内部。
一级旋流筒3位于脱烃罐1罐体内的下部，一级旋流筒3的上下两端开口，一级旋流筒3与脱烃罐1同轴心布置；折流板除沫器4位于脱烃罐罐体内的中部；分隔板5位于脱烃罐1罐体内的上部；多根旋流聚结器6阵列布置在分隔板5上；降液管7的一端与多根旋流聚结器6的底部相连，降液管7的另一端穿过折流板除沫器4。
该多级旋流聚结脱烃器采用一级旋流筒3、折流板除沫器4和旋流聚结器6自下而上的布置方式。
其中，一级旋流筒3采用离心分离与重力分离结合；折流板除沫器4采用折流板分离；多根旋流聚结器6采用离心分离、重力分离和聚结过滤分离三种分离方式结合。
分隔板5将多根旋流聚结器6的出口与净化气出口9隔离在一个空间内。避免了未经过滤的循环氢气体污染并伴随已被净化的循环氢气体进入净化气出口8。
降液管7引导多根旋流聚结器6排出的液体穿过折流板除沫器4，避免液体自由下落过程中与折流板除沫器4中上升的循环氢气体相遇，造成二次夹带。
脱烃罐1是含烃循环氢气体进行脱烃处理的场所；脱烃罐进口2用于引入含烃循环氢；净化气体出口8用于排出经过脱烃处理的循环氢气体；排液口9用于排出从循环氢气体中分离的含烃液体。
一级旋流筒3用于对含烃循环氢进行第一次分离。含烃循环氢气体进入一级旋流筒3后，含烃循环氢中所携带的部分含烃液滴会被一级旋流筒3分离。
折流板除沫器4用于对含烃循环氢气体第二次分离。经过一级旋流筒3第一次分离所得的循环氢气体进入折流板除沫器4，循环氢气体所携带的部分含烃液滴会被折流板除沫器4分离。
分隔板5位于脱烃罐1内上部，用于安装旋流聚结器6并分隔脱烃罐1的罐体内部空间，使含烃循环氢气体只能经过多根旋流聚结器6处理后才能从净化气出口9排出。
多根旋流聚结器6用于对含烃循环氢气体进行第三次分离和第四次分离。经过折流板除沫器4分离的循环氢气体进入多根旋流聚结器6，经过第三次分离和第四次分离，第四次分离所得的净化气体从旋流聚结器6进入进化气体出口9。
降液管7用于使多根旋流聚结器6分离的含烃液体流入排液口9，且避免多根旋流聚结器6中排出的液体下落过程中与折流板除沫器4中上升的气体相遇从而造成二次夹带。
在一种可选的实施方式中，一级旋流筒3的上下两端开口，腔体上均匀分布有切向斜缝入口。
进入脱烃罐1的循环氢气体通过一级旋流筒3腔体上的切向斜缝进入腔内。切向进入一级旋流筒3内部的循环氢气体，做螺旋运动形成旋流。在离心作用下，循环氢气体携带的一部分含烃液滴被甩到腔体内壁，含烃液滴凝结聚集后沿着腔体内壁往下流至排液口9，完成第一次分离。第一次分离所得的循环氢气体旋转向下到一级旋流筒3的下端口时，因密度低转而向上运动，进入折流板除沫器4。
示例性地，一级旋流筒3的腔体上均匀分布的切向斜缝入口，其角度为30°-60°。
一级旋流筒3的腔体上均匀分布的切向斜缝入口越多则进入一级旋流筒3并形成旋流的含烃循环氢气体越多。
示例性地，一级旋流筒3的长度是脱烃罐1总长度的40％-60％。示例性地，一级旋流筒3的直径是脱烃罐1直径的60％-80％。
一级旋流筒3的尺寸越大，一级旋流筒3处理的含烃循环氢气体越多。
示例性地，一级旋流筒3的长度为脱烃罐1总长度的60％，一级旋流筒3的直径为脱烃罐1直径的60％。进入脱烃罐1的循环氢气体通过一级旋流筒3腔体上的切向斜缝进入腔内。切向进入一级旋流筒3内部的循环氢气体，做螺旋运动形成旋流。在离心作用下，循环氢气体携带的一部分含烃液滴被甩到腔体内壁，含烃液滴凝结聚集后沿着腔体内壁往下流至排液口9，完成第一次分离。第一次分离所得的循环氢气体旋转向下到一级旋流筒3的下端口时，因密度低转而向上运动，进入折流板除沫器4。
在一种可选的实施方式中，折流板除沫器4的包括多块平行排列折流板叶片。多块折流板叶片之间形成狭窄的气体通道。
含烃循环氢气体进入折流板除沫器4叶片之间的气体通道，被分为许多单股的气体。单股的循环氢气体在通道中上升，在惯性的作用下循环氢气体中携带的部分含烃液滴碰撞到折流板除沫器4的折流板叶片上形成液膜。液膜随气流沿折流板叶片运动至折流板叶片弯折处与循环氢气体分离。
示例性地，折流板除沫器4的底部与一级旋流筒3的上端口相连。
示例性地，折流板除沫器4在折流板叶片弯折处添加倒钩或开设凹槽的叶片，用于提高分离效率。
示例性地，分隔板5与多根旋流聚结器6之间密封连接，以避免分隔板5下方空间中的循环氢气体泄漏至分隔板5上方空间。
示例性地，40根旋流聚结器6在分隔板5上呈圆周或正方形阵列分布。
在一种可选的实施方式中，如图2所示，旋流聚结器6包括旋流聚结器进口10、导流管11、聚结丝网层12、溢流管13、旋流柱段14、旋流锥段15、底流管16和液封17。
其中，聚结丝网层12、溢流管13、旋流柱段14、旋流锥段15、底流管16和液封17自上到下依次连接。旋流聚结器进口10位于溢流管13下方与旋流柱段14相连。导流管11位于聚结丝网层12底部。
旋流聚结器进口10用于将循环氢气体沿多根旋流聚结器6管体的切向引入多根旋流聚结器6中，并形成旋流。
导流管11用于排出聚结丝网层12中累积的含烃液滴。
聚结丝网层12用于对含烃循环氢气体进行过滤，以分离循环氢气体中的含烃液滴。
旋流柱段14用于将循环氢气体携带的部分含烃液滴分离。
旋流锥段15的通径逐渐缩小，用于聚结从循环氢气体中分离的含烃液滴。
底流管16用于将旋流锥段15中聚结的含烃液滴导出旋流聚结器6。
液封17用于密封旋流聚结器6的底端，避免含烃液滴从旋流聚结器6中泄漏到脱烃罐1中被上升的含烃循环气二次夹带，从而降低分离效率和精度。
含烃循环氢气体从旋流聚结器进口10切向进入旋流柱段15，并在旋流柱段15中做螺旋运动，形成旋流。含烃循环氢气体中携带的部分含烃液滴在离心作用下被甩到旋流柱段15的内壁上并在重力的作用下向下运动。分离了部分含烃液滴的循环氢气体由于密度较小向上运动进入溢流管13。溢流管13中的循环氢气体继续向上运动，进入聚结丝网层12。循环氢气体中的含烃液滴被聚结丝网层12过滤收集，循环氢气体继续上升。
示例性地，旋流聚结器进口10为喇叭形切向进口。
在一种可选的实施方式中，本申请实施例提供的多级旋流聚集循环氢脱烃器的脱烃过程如下：
循环氢气体携带含烃液滴从脱烃罐进口2进入脱烃罐1。进入脱烃罐1的循环氢气体通过一级旋流筒3腔体上的切向斜缝进入腔内。切向进入一级旋流筒3内部的循环氢气体，做螺旋运动形成旋流。在离心作用下，循环氢气体携带的一部分含烃液滴被甩到腔体内壁，含烃液滴凝结聚集后沿着腔体内壁往下流至排液口9，完成第一次分离。第一次分离所得的循环氢气体旋转向下到一级旋流筒3的下端口时，因密度低转而向上运动，进入折流板除沫器4。
第一次分离所得的循环氢气体上升进入折流板除沫器4后被多块平行排列的折流板叶片分隔成为许多单股的气体。在惯性的作用下，第一次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴碰撞在折流板叶片上形成液膜，液膜随气流沿着折流板叶片表面运动至折流板叶片弯折处被分离，完成第二次分离。
第二次分离所得的循环氢气体继续上升，进入多根旋流聚结器6进行第三次分离。第二次分离所得的循环氢气体进入旋流聚结器进口10做螺旋运动形成旋流。第二次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴在离心作用下，被甩到旋流聚结器6的内壁上。分离出的含烃液滴凝结聚集在重力的作用下沿着旋流柱段14、旋流锥段15、底流管16、液封17和降液管7流入底部排液口9，完成第三次分离。
第三次分离所得的循环氢气体由于密度低而沿溢流管13上升进入聚结丝网层12进行第四次分离。聚结丝网层12将第三次分离的循环氢气体中的含烃液滴吸附过滤，得到干净的循环氢气体。干净的循环氢气体经过净化气体出口8排出脱烃罐1。
示例性地，本申请实施例提供的多级旋流聚集循环氢脱烃器的脱烃过程如下：
一级旋流筒3的长度为脱烃罐1总长度的60％，一级旋流筒3的直径为脱烃罐1直径的60％。循环氢气体携带含烃液滴从脱烃罐进口2进入脱烃罐1。进入脱烃罐1的循环氢气体通过一级旋流筒3腔体上的切向斜缝进入腔内。切向进入一级旋流筒3内部的循环氢气体，做螺旋运动形成旋流。在离心作用下，循环氢气体携带的一部分含烃液滴被甩到腔体内壁，含烃液滴凝结聚集后沿着腔体内壁往下流至排液口9，完成第一次分离。第一次分离所得的循环氢气体旋转向下到一级旋流筒3的下端口时，因密度低转而向上运动，进入折流板除沫器4。
第一次分离所得的循环氢气体上升进入折流板除沫器4后被多块平行排列的折流板叶片分隔成为许多单股的气体。在惯性的作用下，第一次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴碰撞在折流板叶片上形成液膜，液膜随气流沿着折流板叶片表面运动至折流板叶片弯折处被分离，完成第二次分离。折流板除沫器4在折流板叶片弯折处添加倒钩，提高了分离效率。折流板除沫器4在折流板叶片弯折处添加倒钩，提高了分离效率。
40根旋流聚结器6在分隔板5上呈圆周或正方形阵列分布。第二次分离所得的循环氢气体继续上升，进入多根旋流聚结器6进行第三次分离。第二次分离所得的循环氢气体进入旋流聚结器进口10做螺旋运动形成旋流。第二次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴在离心作用下，被甩到旋流聚结器6的内壁上。分离出的含烃液滴凝结聚集在重力的作用下沿着旋流柱段14、旋流锥段15、底流管16、液封17和降液管7流入底部排液口9，完成第三次分离。
第三次分离所得的循环氢气体由于密度低而沿溢流管13上升进入聚结丝网层12进行第四次分离。聚结丝网层12将第三次分离的循环氢气体中的含烃液滴吸附过滤，得到干净的循环氢气体。干净的循环氢气体经过净化气体出口8排出脱烃罐1。
示例性地，在某200万吨渣油加氢工艺中使用本申请实施例提供的多级旋流聚集循环氢脱烃器。在操作压力13.5MPa、温度390℃、空速0.4h-1的操作条件下，对循环氢进行脱烃处理。脱烃过程如下：
循环氢气体携带含烃液滴从脱烃罐进口2进入脱烃罐1。进入脱烃罐1的循环氢气体通过一级旋流筒3腔体上的切向斜缝进入腔内。切向进入一级旋流筒3内部的循环氢气体，做螺旋运动形成旋流。在离心作用下，循环氢气体携带的一部分含烃液滴被甩到腔体内壁，凝结聚集后沿着腔体内壁往下流至排液口9，完成第一次分离。第一次分离所得的循环氢气体旋转向下到一级旋流筒3的下端口时，因密度低转而向上运动，进入折流板除沫器4。
第一次分离所得的循环氢气体上升进入折流板除沫器4后被平行排列的多块折流板叶片分隔进入许多单股的通道。在惯性的作用下，第一次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴碰撞在折流板叶片上形成液膜，液膜随气流沿着折流板叶片表面运动至波形板叶片弯折处被分离下来，完成第二次分离。
第二次分离所得的循环氢气体继续上升，进入多根旋流聚结器6进行第三次分离。第二次分离所得的循环氢气体进入旋流聚结器进口10做螺旋运动形成旋流。第二次分离所得的循环氢气体携带的一部分含烃液滴在离心作用下，被甩到多根旋流聚结器6的内壁上。分离下来的含烃液滴凝结聚集在重力的作用下沿着旋流柱段14、旋流锥段15、底流管16、液封17和降液管7流入底部排液口9，完成第三次分离。
第三次分离所得的循环氢气体由于密度低而沿溢流管13上升进入聚结丝网层12进行第四次分离。聚结丝网层12将第三次分离的循环氢气体中的含烃液滴吸附过滤，得到干净的循环氢气体。干净的循环氢气体经过净化气体出口8排出脱烃罐1。
经检测，净化气体出口9排出的循环氢气体烃类含量低于20ppm，总分离效率大于98％。
综上所述，本申请实施例提供的多级旋流聚结循环氢脱烃器，利用一级旋流筒进行离心分离和重力分离；利用折流板除沫器进行折流板分离；利用旋流聚结器进行离心分离、重力分离和聚结过滤分离。该多级旋流聚结循环氢脱烃器的一级旋流筒、折流板除沫器和旋流聚结器分级布局，利用降液管将多根旋流聚结器的液体出口降低，避免了多根旋流聚结器排出的液体下落过程中与折流板除沫器中上升的气体相遇造成二次夹带。该多级旋流聚结循环氢脱烃器采用多种分离技术耦合，分层次、分梯度对循环氢进行脱烃处理，提高了分离效率和分离精度；该多级旋流聚结循环氢脱烃器结构简单紧凑、适用范围广。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，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。
Claims (10)
1.一种多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述多级旋流聚结循环氢脱烃器包括脱烃罐(1)、脱烃罐进口(2)、一级旋流筒(3)、折流板除沫器(4)、分隔板(5)、旋流聚结器(6)、降液管(7)、净化气体出口(8)和排液口(9)；
所述脱烃罐进口(2)位于所述脱烃罐(1)罐体的下部；所述净化气体出口(8)位于所述脱烃罐(1)罐体的顶部；所述排液口(9)位于所述脱烃罐(1)罐体的底部；
所述一级旋流筒(3)、所述折流板除沫器(4)、所述分隔板(5)、所述旋流聚结器(6)自下而上分布在所述脱烃罐(1)的内部；
所述一级旋流筒(3)位于所述脱烃罐(1)罐体内的下部，所述一级旋流筒(3)的上下两端开口，所述一级旋流筒(3)与所述脱烃罐(1)同轴心布置；所述折流板除沫器(4)位于所述脱烃罐(1)罐体内的中部；所述分隔板(5)位于所述脱烃罐(1)罐体内的上部；多根所述旋流聚结器(6)阵列布置在分隔板(5)上；所述降液管(7)的一端与多根所述旋流聚结器(6)的底部相连，所述降液管(7)的另一端穿过折流板除沫器(4)。
2.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述一级旋流筒(3)的筒体上均匀分布有切向斜缝入口。
3.如权利要求2所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述一级旋流筒(3)筒体上的切向斜缝入口的角度为30°-60°。
4.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述折流板除沫器(4)包括多块平行排列的折流板叶片；所述折流板叶片之间形成狭窄通道。
5.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述折流板除沫器(4)的底部与一级旋流筒(3)的上端口相连。
6.如权利要求4所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述折流板除沫器(4)在折流板叶片弯折处添加倒钩或开设凹槽的叶片。
7.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，多根所述旋流聚结器(6)在所述分隔板(5)上呈圆周或正方形阵列分布。
8.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述一级旋流筒(3)的长度是所述脱烃罐(1)总长度的40％-60％。
9.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，所述一级旋流筒(3)的直径是所述脱烃罐直径的60％-80％。
10.如权利要求1所述的多级旋流聚结循环氢脱烃器，其特征在于，多根所述旋流聚结器(6)与分隔板(5)之间采用密封连接。
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