CN115069101B - 气液混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液混合器，包括：壳体，壳体上设有至少一个进气口，壳体的底部设有进液口，壳体的顶部设有出液口；气体进料组件，气体进料组件设置于壳体内，包括至少一个气体分散管，每个分散管的一端连接于一个进气口，另一端封闭且沿壳体中的液体流动方向延伸，分布管的侧壁上设有多个气孔；混合装置，混合装置设置于壳体内部且位于气体进料组件与出液口之间。本方案的气液混合器能够实现在含烃碱液环境中高纯度氧气快速分散不聚集不短路不在局部形成混合可燃爆炸气体，同时具备改造工期短及经济性的优点。

Description

气液混合器

技术领域

本发明属于液化石油气的深加工技术领域，更具体地，涉及一种气液混合器。

背景技术

在石油化工企业生产加工流程中，油品加工装置生产的液化气中含有大量的硫醇，硫醇不仅味臭，还有腐蚀性，通常需要对该液化气进行脱硫醇处理。在液化气脱硫醇过程中使用碱液作为抽提溶剂，并进行碱液的氧化再生以达到将碱液循环使用和减少废碱排放的目的。碱液氧化再生过程中需要有氧气参与氧化再生反应。

目前，石油化工企业液化气脱硫醇装置中采用空气作为碱液氧化反应中氧气的来源，并将空气直接送进碱液氧化塔，有时需在塔内设置气体分布器以加强空气在碱液中的分布。也有少数企业的液化气脱硫醇装置使用了静态混合器，通过静态混合器在碱液氧化塔外部来混合空气和碱液，但采用静态混合器易出现气体的偏流和局部聚集问题。

近年来，随着环保安全等法规标准的不断出台，液化气脱硫醇过程氧化废气的安全及环保问题也愈加突出并急需解决，该工艺正在向更环保更安全的目标发展，并积极开发和推广新工艺。

新工艺采用了高纯度氧气而不是空气作为含烃碱液再生的氧气来源，并考虑了氧化废气循环方案，由于进碱液氧化塔的待再生富碱液中含有轻质烃，这些轻质烃为可燃性气体且易挥发，这种情况下，无论是塔内气体分布器或者是塔外静态混合器的方式都难以适用于新工艺的高纯度氧气注入的要求，且存在安全隐患。

因此，期待研发一种气液混合器，保证高纯度氧气注入及与含烃碱液混合过程中的安全性，保证气液混合过程的良好接触性。

发明内容

本发明的目的是提供一种气液混合器，实现在含烃碱液环境中高纯度氧气快速分散不聚集不短路不在局部形成混合可燃爆炸气体，同时具备改造工期短及经济性的优点。

为了实现上述目的，本发明提供一种气液混合器，包括：

壳体，所述壳体上设有至少一个进气口，所述壳体的底部设有进液口，所述壳体的顶部设有出液口；

气体进料组件，所述气体进料组件设置于所述壳体内，包括至少一个气体分散管，每个所述气体分散管的一端连接于一个所述进气口，另一端封闭且沿所述壳体中的液体流动方向延伸，所述气体分散管的侧壁上设有多个气孔；

混合装置，所述混合装置设置于所述壳体内部且位于所述气体进料组件与所述出液口之间。

可选地，所述壳体呈圆柱状，包括顶板、底板及环形侧壁，所述出液口设置于所述顶板上，所述进液口设置于所述环形侧壁的靠近所述底板的一端，所述进气口设置于所述环形侧壁上，且沿所述壳体中的液体流动方向，位于所述进液口的下游。

可选地，所述气体分散管呈L型，包括相互连接的连接管和分布管，所述分布管通过所述连接管连接于所述进气口，所述连接管的轴线沿所述壳体的径向延伸，所述分布管的轴线与所述壳体的轴线平行，所述分布管的远离所述连接管的一端封闭，所述多个气孔设置于所述分布管的侧壁上。

可选地，所述进气口为多个，多个所述进气口沿所述环形侧壁的周向分布，所述气体分散管为多个，相邻两个所述气体分散管的分布管之间的距离为所述分布管直径的1.2~2倍。

可选地，所述进气口为多个，多个所述进气口沿所述环形侧壁的周向分布，所述气体分散管为多个，所述气孔设置于所述分布管的朝向所述环形侧壁的一侧。

可选地，所述气孔的轴线与所述分布管的轴线垂直，且所述气孔的直径为0.5mm~3mm。

可选地，所述连接管与所述进气口之间通过焊接或法兰连接，所述连接管与所述分布管通过焊接或法兰连接。

可选地，所述顶板和所述底板包括法兰盖或封头。

可选地，所述壳体的底部设有排污口。

可选地，所述混合装置包括板波纹或丝网。

本发明的有益效果在于：

1、含烃富碱液自进液口进入壳体，并由下至上依次流经气体进料组件和混合装置，并由出液口流出；高纯度的氧气由进气口经分散管并从气孔中喷出，分散成小气泡与碱液错流接触迅速扩散，并与碱液一起向上流动经混合装置并由出液口流出；高纯度氧气被分散进入含烃富碱液，并随其一同沿液体流动方向向上进入混合装置，在混合装置内，高纯度氧气和富碱液通过混合元件进行了第二次混合，充分混合后物料从出液口流出，以进入碱液氧化塔进行碱液的氧化再生。本方案的气液混合器能将高纯度氧气快速注入和分散并避免了氧气局部聚集或短路的情况，使气体和液体充分接触高效混合，达到气液安全高效混合的的目的，其结构紧凑，安装简单、配管方便、节省投资和占地，能够在对现有流程改动量最小的情况满足新工艺的要求，提高改造的可实施性和便捷性，相较于塔内分布器或者是塔外静态混合器，能够在高效混合的同时更安全可靠，保证装置连续或长周期运行。

2、通过设置多个进气口及多个分散管，实现多气体同时注入且相互不干扰的目的，使高纯度氧气和其他气体分别快速注入和分散进含烃碱液并与含烃碱液良好接触，气体不聚集不短路不在局部形成混合可燃爆炸气体。

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方式进行更详细的描述，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，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的气液混合器的示意性结构图。

图2示出了图1的A-A剖面图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的分布管的示意性结构图。

附图标记说明

1、进液口；2、排污口；3、板波纹；4、出液口；5、第一进气口；6、第一连接管；7、第一分布管；8、第一气孔；9、第二进气口；10、第二连接管；11、第二分布管；12、第二气孔。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

本发明公开了一种气液混合器，包括：

壳体，壳体上设有至少一个进气口，壳体的底部设有进液口，壳体的顶部设有出液口；

气体进料组件，气体进料组件设置于壳体内，包括至少一个气体分散管，每个气体分散管的一端连接于一个进气口，另一端封闭且沿壳体中的液体流动方向延伸，气体分散管的侧壁上设有多个气孔；

混合装置，混合装置设置于壳体内部且位于气体进料组件与出液口之间。

具体地，含烃富碱液自进液口进入壳体，并由下至上依次流经气体进料组件和混合装置，并由出液口流出；高纯度的氧气由进气口经分散管并从气孔中喷出，分散成小气泡与碱液错流接触迅速扩散，并与碱液一起向上流动经混合装置并由出液口流出；高纯度氧气被分散进入含烃富碱液，并随其一同沿液体流动方向向上进入混合装置，在混合装置内，高纯度氧气和富碱液通过混合元件进行了第二次混合，充分混合后物料从出液口流出，以进入碱液氧化塔进行碱液的氧化再生。

本方案的气液混合器能将高纯度氧气快速注入和分散并避免了氧气局部聚集或短路的情况，使气体和液体充分接触高效混合，达到气液安全高效混合的的目的，其结构紧凑，安装简单、配管方便、节省投资和占地，能够在对现有流程改动量最小的情况满足新工艺的要求，提高改造的可实施性和便捷性，相较于塔内分布器或者是塔外静态混合器，能够在高效混合的同时更安全可靠，保证装置连续或长周期运行。

进一步地，通过设置多个进气口及多个分散管，能够实现多气体同时注入且相互不干扰的目的，使高纯度氧气和其他气体分别快速注入和分散进含烃碱液并与含烃碱液良好接触，气体不聚集不短路不在局部形成混合可燃爆炸气体。

可用于将碱液氧化塔顶的氧化废气循环回碱液氧化塔，即将其中一个进气口连接于升压后的氧化废气排放口，同时向碱液中混入高纯度氧气和循环氧化废气，实现氧化废气的减排或者不排，有利于环保和安全。

作为可选方案，壳体呈圆柱状，包括顶板、底板及环形侧壁，出液口设置于顶板上，进液口设置于环形侧壁的靠近底板的一端，进气口设置于环形侧壁上，且沿壳体中的液体流动方向，位于进液口的下游。

具体地，壳体的直径、长度尺寸可根据富碱液的处理量、气体的注入量和种类数量以及具体操作参数设计确定。

并且，壳体的形状不限于上述圆柱状，只要能够实现碱液由下至上流动，并能够使气体分散管与壳体侧壁距离均匀即可。

作为可选方案，气体分散管呈L型，包括相互连接的连接管和分布管，分布管通过连接管连接于进气口，连接管的轴线沿壳体的径向延伸，分布管的轴线与壳体的轴线平行，分布管的远离连接管的一端封闭，多个气孔设置于分布管的侧壁上。

具体地，分布管的轴线沿壳体中的液体流动方向而气孔设置于分布管的侧壁上，使气孔中喷出的气体与液体流动方向形成夹角，使气体与碱液充分碰撞分散成小气泡，与碱液错流接触，迅速扩散，避免聚集和短路。

进一步地，气体分散管的数量优选1~3个，气体分散管的数量与进气口的数量一一对应；

当进气口的数量为两个时，气体分散管的数量也为两个，两个进气口沿壳体的周向对称分布，间隔180°，两个气体分散管中的连接管相向延伸，两个气体分散管中的分布管相互平行，且两个分布管上的气孔朝向相反；

当进气口的数量为三个时，气体分散管的数量也为三个，三个进气口沿壳体的周向均匀分布，间隔120°，三个气体分散管中的连接管均向壳体的轴线延伸，三个气体分散管中的分布管相互平行，且三个分布管上的气孔均朝向三个分布管的外侧。

作为可选方案，进气口为多个，多个进气口沿环形侧壁的周向分布，气体分散管为多个，相邻两个气体分散管的分布管之间的距离为分布管直径的1.2~2倍。

具体地，为了防止壳体的长度过长，分布管的长度不大于壳体的直径。

作为可选方案，进气口为多个，多个进气口沿环形侧壁的周向分布，气体分散管为多个，气孔设置于分布管的朝向环形侧壁的一侧，以远离其他分布管。

具体地，当进行多气体的同时注入时，为了防止不同气体之间的混合和干扰，相邻分布管需要保持一定的距离，并且每个分布管的气孔朝向不同，进一步减少了不同气体之间的混合和干扰。

进一步地，当进行多气体的同时注入时，为了进一步减少不同气体之间的混合和干扰，可以将分布管设置为不同的长度，并使气孔所在高度不同。

作为可选方案，气孔的轴线与分布管的轴线垂直，且气孔的直径为0.5mm~3mm。

具体地，气孔的轴线与分布管的轴线垂直，使气孔中气体的喷出方向与壳体中的液体流向垂直，使气体与碱液之间的碰撞更激烈，分散成更加细小气泡，以迅速扩散，避免气体聚集。

作为可选方案，连接管与进气口之间通过焊接或法兰连接，连接管与分布管通过焊接或法兰连接。

作为可选方案，顶板和底板包括法兰盖或封头。

作为可选方案，壳体的底部设有排污口。

具体地，含烃富碱液中携带的降解物等杂质会通过沉降聚集在壳体的底部，通过设置排污口，能够方便的将壳体底部沉降聚集的杂质排出。

作为可选方案，混合装置包括板波纹或丝网。

具体地，混合装置也可为不锈钢多层结构，并且混合装置的沿壳体中的液体流动方向的厚度为壳体直径的2~15倍。

另外，本发明所提及的各部件的具体尺寸、结构的选择可以参照液化气脱硫醇系统中管道和容器设计的常规计算方式确定，在此不再赘述。

实施例

图1示出了本实施例的气液混合器的示意性结构图；图2示出了图1的A-A剖面图；图3示出了本实施例的分布管的示意性结构图。

某厂液化气脱硫醇装置富碱液流量为17034公斤/时，要求富碱液氧化再生过程产生的氧化废气不外排以消除该废气产生的环境污染问题，因此需要将碱液氧化塔顶的氧化废气循环回碱液氧化塔，并以高纯度氧气替代空气作为补充氧气的来源送进碱液氧化塔。循环氧化废气流量为109公斤/时，补充的高纯度氧气流量为7公斤/时。

本实施例利用图1~图3所示的气液混合器来混合该高纯度氧气、循环氧化废气和富碱液，其中，壳体呈圆柱状，包括顶板、底板及环形侧壁；出液口4设置于顶板上，进液口1设置于侧壁的靠近底板的一端，进气口为两个，均设置于侧壁上，分别为第一进气口5和第二进气口9，第一进气口5和第二进气口9沿壳体侧壁的周向分布且对称设置，壳体的底部设有排污口2；

气体进料组件设置于壳体内，包括第一气体分散管和第二气体分散管；

第一气体分散管呈L型，包括相互连接的第一连接管6和第一分布管7，第一分布管7通过第一连接管6连接于第一进气口5，第一连接管6的轴线沿壳体的径向延伸，第一分布管7的轴线与壳体的轴线平行，第一分布管7的远离第一连接管6的一端封闭，多个第一气孔8设置于第一分布管7的侧壁上，第一气孔8的轴线与第一分布管7的轴线垂直；

第二气体分散管呈L型，包括相互连接的第二连接管10和第二分布管11，第二分布管11通过第二连接管10连接于第二进气口9，第二连接管10的轴线沿壳体的径向延伸，第二分布管11的轴线与壳体的轴线平行，第二分布管11的远离第二连接管10的一端封闭，多个第二气孔12设置于第二分布管11的侧壁上，第二气孔12的轴线与第二分布管11的轴线垂直；

第一连接管6与第二连接管10平行且相向设置，第一分布管7与第二分布管11平行且保持一定间距，第一气孔8与第二气孔12的朝向相反；

板波纹3设置于壳体内部且位于气体进料组件与出液口4之间。

其中，壳体规格为φ100mm×2000mm，第一分布管7直径为25毫米、长度为40毫米，第一气孔8直径为1毫米，第二分布管11直径为25毫米、长度为70毫米，第二气孔12直径为2毫米，板波纹3高度为0.8米。

该气液混合器安装在碱液氧化塔进料入口前的垂直管道上，第一进气口5连通于高纯度氧气，第二进气口9连接于升压后的氧化废气排放口，含烃富碱液自进液口1进入壳体，含烃富碱液中携带的降解物等杂质通过沉降聚集在壳体的底部，并由排污口2排出，含烃富碱液沿壳体向上经过气体进料组件。高纯度氧气自第一进气口5进入，经过第一连接管6、第一分布管7并通过第一气孔8喷射进入壳体，高纯度氧气沿水平方向从第一气孔8喷出，喷出方向与含烃富碱液的流动方向相垂直，高纯度氧气被分散成小气泡迅速扩散与碱液错流接触，高纯度氧气和富碱液进行第一次混合后一起同方向向上流动进入板波纹3；循环氧化废气自第二进气口9进入，经过第二连接管10、第二分布管11并通过第二气孔12喷射进入壳体，循环氧化废气沿水平方向从第二气孔12喷出，喷出方向与高纯度氧气喷射方向不同向且与含烃富碱液的流动方向相垂直，循环氧化废气被分散成小气泡迅速扩散与碱液错流接触，循环氧化废气和富碱液进行第一次混合后一起同方向向上流动进入板波纹3。高纯度氧气、循环氧化废气被分别分散进入含烃富碱液，并随其一同沿液体流动方向向上进入板波纹3。在板波纹3内，高纯度氧气、循环氧化废气和富碱液通过板波纹3进行第二次混合，混合物料从出液口4离开液混合器经管道送入碱液氧化塔。

经过该气液混合器，高纯度氧气和循环氧化废气通过各自的分布管被分别且不同向地分散为小气泡沿水平方向喷出，迅速进入由下向上流动的含烃富碱液中，通过错流接触进行第一次混合，防止了高纯度氧气或循环氧化废气在气液混合器中形成短路或者局部聚集，也防止了富碱液和循环氧化废气中释出的轻烃气体与氧气聚集形成可燃性气体，保证了混合的安全性。经过第一次混合分散进富碱液的高纯度氧气和循环氧化废气与富碱液一起由下向上流动进入混合装置，进行第二次混合，气液混合器不仅安全可靠还通过两次混合达到更好的混合效果。

本方案的气液混合器在原有液化气脱硫醇装置碱液氧化再生流程不进行大的改动情况下，通过增加或更换使用该气液混合器，能够实现高纯度氧气的安全注入和多气体注入，可进行气体与含烃碱液的高效混合，有利于新工艺的使用和推广，实现氧化废气的减排或者不排，有利于环保和安全，并且该设备具有安装简单、配管方便、节省投资等特点。

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)

1.一种气液混合器，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设有至少一个进气口，所述壳体的底部设有进液口，所述壳体的顶部设有出液口，所述壳体的底部设有排污口；

气体进料组件，所述气体进料组件设置于所述壳体内，包括至少一个气体分散管，每个所述气体分散管的一端连接于一个所述进气口，另一端封闭且沿所述壳体中的液体流动方向延伸，所述气体分散管的侧壁上设有多个气孔；

混合装置，所述混合装置设置于所述壳体内部且位于所述气体进料组件与所述出液口之间；

所述进气口包括第一进气口和第二进气口，所述第一进气口连通于高纯度氧气，所述第二进气口连接于升压后的氧化废气排放口；

所述壳体呈圆柱状，包括顶板、底板及环形侧壁，所述出液口设置于所述顶板上，所述进液口设置于所述环形侧壁的靠近所述底板的一端，所述进气口设置于所述环形侧壁上，且沿所述壳体中的液体流动方向，位于所述进液口的下游；

所述气体分散管呈L型，包括相互连接的连接管和分布管，所述分布管通过所述连接管连接于所述进气口，所述连接管的轴线沿所述壳体的径向延伸，所述分布管的轴线与所述壳体的轴线平行，所述分布管的远离所述连接管的一端封闭，所述多个气孔设置于所述分布管的侧壁上；

所述进气口为多个，多个所述进气口沿所述环形侧壁的周向分布，所述气体分散管为多个，所述气孔设置于所述分布管的朝向所述环形侧壁的一侧；

多个第一气孔设置于第一进气口连接的第一分布管的侧壁上，多个第二气孔设置于第二进气口连接的第二分布管的侧壁上，所述第一气孔和所述第二气孔的朝向相反；

第一分布管和第二分布管设置为不同的长度，并使所述第一气孔和所述第二气孔所在高度不同。

2.根据权利要求1所述的气液混合器，其特征在于，所述进气口为多个，多个所述进气口沿所述环形侧壁的周向分布，所述气体分散管为多个，相邻两个所述气体分散管的分布管之间的距离为所述分布管直径的1.2~2倍。

3.根据权利要求1所述的气液混合器，其特征在于，所述气孔的轴线与所述分布管的轴线垂直，且所述气孔的直径为0.5mm~3mm。

4.根据权利要求1所述的气液混合器，其特征在于，所述连接管与所述进气口之间通过焊接或法兰连接，所述连接管与所述分布管通过焊接或法兰连接。

5.根据权利要求1所述的气液混合器，其特征在于，所述顶板和所述底板包括法兰盖或封头。

6.根据权利要求1所述的气液混合器，其特征在于，所述混合装置包括板波纹或丝网。