CN116196656A - 一种液体脱气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体脱气方法，包括以下步骤：(1)将含有气体或易气化组分的液体经气液进口管通过文丘里管喷入脱气罐的集液槽内，进行第一次脱气；(2)第一次脱气后的液体经集液槽收集和分布器再分配后，经气液分离器的壁面均匀流下，进行二次连续脱气；(3)经两次组合脱气的液体沿脱气罐底部的液体出口管排出装置，脱出的气体依靠自身压力经过破沫网然后从脱气罐顶部的气体出口管排出，气体中夹带的液滴经过破沫网聚结后重新落入脱气罐中。本发明公开的组合式液体脱气方法，涉及的装置结构简单，流通面积大，能耗低，脱气效率高，不易堵塞，可以适用不同粘度尤其是高粘度液体的脱气过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体脱气方法，更具体涉及一种组合式高粘液体脱气方法。
背景技术
在石化、食品、医疗、水处理等领域的许多工艺过程中，液体中夹带气体会造成严重的危害，比如:待输液体中带气会引起管道气阻和输送泵气蚀，工艺水中的溶解氧会造成锅炉和换热设备腐蚀，沥青造粒过程中溶解气体或易气化组分会造成沥青颗粒表面起泡，影响产品的品相等等。
为了消除液体中夹带的气体，目前采用的方法主要有加温脱气、真空脱气、搅拌脱气、膜分离脱气、超声波脱气等。
发明申请CN 201010242268.8公开的液体脱气方法及专用脱气装置，是将含气体的液体用喷嘴喷入高真空的脱气塔，液体沿脱气塔中伞状坡面呈雨幕状流下，实现连续脱气，其优点是可以防止堵塞，缺点是需要建立真空系统，能耗高，设备复杂。
发明申请CN 201310037557.5公开了利用旋流或离心场与压力梯度场耦合的液体脱气装置，其本质是利用液体在旋流器内切向运行所产生的柱腔中心与边缘的压力差来实现液体脱气，由于柱腔中心和边缘的压差与气液入口速度正相关，所以该脱气装置适用于中高压脱气过程；如果进口液气的压力较低或波动，都将影响脱气效果；同时对高粘液体的脱气效果也较差。
发明申请CN 201510017310.9公开了一种液体脱气装置及方法，含气体的液体经泵增压后，由所述液体脱气装置容器的夹角为锐角的两个切向进入容器内，两股液体在容器内向下流动相互剪切和摩擦，并从容器内的底部进入输送管内，进入膨胀区(输送管内部具有孔径较大段和孔径较小段)后形成负压，液体中的气体得以释放，分离出的气体在输送管的顶部聚集并排出。该发明为高压脱气过程，无法满足高粘液体的高效脱气需求。
发明申请CN 201380081167.9公开了一种脱气装置以及脱气方法，在脱气装置腔室密闭的状态下，将流量比注入于所述腔室内的含气体的液体的流量多的所述液体从所述腔室内排出而对所述腔室内进行减压，进而排出气体。此发明不需另行设置真空泵，但此发明是利用液体的流动产生负压来排除气体，对流动性较差的粘度较高的液体的适用性较差。
发明申请CN 201480054019.2公开了一种用于对液体脱气的系统，在入口处含气体的液体被加压，并在进入脱气装置分离容器之前减压以促进脱气过程，并加快液体进入分离容器中的速率。此发明对高粘液体的适用性较差。
发明申请CN 201280063573.8公开了一种用于给含气体的液体脱气的系统，将已加压加热的所述液体与惰性气体(氮气)混合，通过减压阀将之引导到分离容器中，降低压强释放排出气体。此发明所定义的良好定义温度为在约50-70℃区间内的温度，优选为在约55-65℃区间内的温度，甚至更优选为约60℃的温度，此温度不利于高粘液体的流动，对高粘液体的脱气效果较差。
实用新型CN 201320132944.5公开的流体脱除气体的装置，是在密闭的立式筒体内设有同轴连接的伞状分布器和螺带搅拌器，筒体外接真空系统，高粘流体经伞状分布器散布成膜片状，在下落过程中获得较大的气液脱除面积，然后经螺带搅拌器连续搅拌，并通过真空泵或抽真空设备将气体抽出。该发明的优点适合于高粘流体和带压运行，为后续设备建立足够的压力；其缺点是设备复杂，运动部件多，能耗高，真空度系统密封困难。
实用新型CN 201721107238.X公开了一种液体脱气设备，主要通过塔内并排连接的数个过滤槽进行过滤脱气，其优点是结构简单，实现了过滤脱气一体化，缺点是只适合于低粘度的液体，脱气效率不高。
发明申请CN 201810845959.3公开了一种高效脱气塔，其主要创新点是将液体以喷淋的方式喷到斜向下对向布置的散流板上，液体通过在不同的散流板上折返流动，达到脱气的目的。该发明的优点是占地面积小，能耗低，设备较为简单；缺点是不适合高粘高凝液体的脱气。
发明内容
基于以上所述，本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种组合式高粘液体脱气方法，利用文丘里管压力变化特性与多层嵌套锥面组合的方式，提高对高粘液体的脱气效率，以解决现有脱气塔存在的适应性差、设备复杂、容易堵塞、分离效率低、能耗高等问题。
为此，本发明提供一种液体脱气方法，包括以下步骤：
(1)将含有气体或易气化组分的液体经气液进口管通过文丘里管喷入脱气罐的集液槽内，进行第一次脱气；
(2)第一次脱气后的液体经集液槽收集和分布器再分配后，经气液分离器的壁面均匀流下，进行二次连续脱气；
(3)经两次组合脱气的液体沿脱气罐底部的液体出口管排出装置，脱出的气体依靠自身压力经过破沫网然后从脱气罐顶部的气体出口管排出，气体中夹带的液滴经过破沫网聚结后重新落入脱气罐中。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述脱气罐的操作条件为：压力0.1～0.3MPa，温度200～300℃，进一步优选230～270℃。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述液体的粘度为9～15Pa*s，进一步优选为10.5～11.5Pa*s；所述液体的流速为1～5m/s，进一步优选为2～4m/s。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述高粘液体脱气方法采用的脱气装置包括脱气罐，所述脱气罐的顶部设有气体出口管，所述气体出口管延伸至脱气罐内且与破沫网连接，所述脱气罐的上部设有气液进口管，所述气液进口管伸入所述脱气罐的内部且末端连接文丘里管，所述文丘里管的下方设有依序相互同轴连接的集液槽、分布器和气液分离器，所述脱气罐的下方设有液体出口管。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述分布器通过罐内支撑板固定在所述脱气罐的中部；进一步优选的，所述罐内支撑板将所述脱气罐内部分隔为上下两部分。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述集液槽为倒锥台体或倒正多形台体，进一步优选倒锥台体；所述分布器为圆柱体或正多边形柱体，进一步优选圆柱体；所述气液分离器为倒锥台体或倒正多形台体，进一步优选倒锥台体。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述分布器的底部设有带有若干筛孔的分布板，进一步优选所述分布板的上方设有斜板，更进一步优选所述分布器包括上层和下层，上层为相互平行的若干斜板，所述下层为设有若干筛孔的分布板。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述分布器的斜板与水平面之间的夹角α为20～90°，进一步优选45～60°；更进一步优选的，任意相邻两块斜板之间的间距满足前一块斜板在垂直方向上的投影部分遮盖后一块斜板在水平方向上的投影。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述分布板上的筛孔按等边三角形均匀分布。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述文丘里管的收缩角为18-24°，进一步优选20-22°；扩散角为8-12°，进一步优选9-11°；缩颈比为0.4-0.6，进一步优选0.45-0.55。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述文丘里管的出口部分伸入所述集液槽中，且两者并不接触。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，所述气液分离器由至少两层且相互之间同轴平行布置的壳体嵌套组成，进一步优选的，所述各层壳体之间间距相等。
本发明所述的液体脱气方法，其中优选的是，本所述的集液槽、分布器和气液分离器在组合时采用横截面相似的结构。
本发明的有益效果如下：
(1)利用文丘里管进出口压差突变以及喉部产生的负压，将溶解气体或易气化组分大量地从液体中解吸出来的，在开放的集液槽中实现第一次连续脱气；接着利用分布器将首次脱气后的液体均匀地分布到气液分离器中进行第二次气液分离，特别是选用本发明的气液分离器，将首次脱气后的液体均匀地分布到具有多层嵌套锥面/多边梯台组合的气液分离器上，使液体沿气液分离器的多层锥面/台壁面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气。
(2)气液分离器为多层结构，液体下流的表面显著增大，有利于气体的深度脱除。
综上所述，本发明提出的组合式液体脱气方法及其装置结构简单，流通面积大，能耗低，脱气效率高，不易堵塞，可以适用不同粘度液体的脱气过程。并且，本发明特别适于高粘度液体的脱气。
附图说明
图1为本发明所述的脱气装置的结构示意图。
图2a为本发明所述的集液槽为倒锥台体的示意图
图2b为本发明所述的集液槽为倒正多形台体的示意图
图3为本发明所述的分布器的剖面图。
图4a为本发明所述的分布器为圆柱体时的A-A视图。
图4b为本发明所述的分布器为正多边形柱体时的A-A视图。
图5a为本发明所述的气液分离器为圆锥台体的示意图。
图5b为本发明所述的气液分离器为正多边形台体的示意图。
图中，
1、脱气罐；
2、气液进口管；
3、文丘里管；
4、集液槽；
5、分布器；
501、分布器外壁；502、斜板；503、斜板支承；504、分布板；505、分布孔；
6、气液分离器；
7、液体出口管；
8、罐内支承；
9、破沫网；
10、气体出口管。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件。
结合图1、图3、图4a和图4b所示，本发明所述的组合式液体脱气方法是通过以下步骤实现的：含有气体或易气化组分的液体经气液进口管2进入文丘里管3，以一定压力喷入脱气罐1内的集液槽4里，由于压力突变，溶解在液体中的气体或易气化组分将大量地从液体中解吸出来，在文丘里管3的出口到集液槽4所收集的液体表面间实现液体的第一次脱气；由于第一次脱气时液体的表面积较小，气液分离受到了一定的限制。为了进一步提高脱气效率，集液槽4收集的经过第一次脱气的液体，向下流动进入分布器5，依靠分布器5的斜板502和分布板504，达到对一次脱气液体的整流和均匀再分配的目的。
接着参见图5a和图5b，从分布器5流下的液体沿气液分离器6的多层锥面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气；由于气液分离器6的液体流道为多层锥面的间隙，因此二次脱气表面显著增大，为强化液气脱气创造了良好的条件。经两次组合脱气的液体沿脱气罐1底部的液体出口管7排出装置，脱出的气体依靠自压经破沫网9后从脱气罐1顶部的气体出口管10排出，气体中夹带的液滴经破沫网9聚结后重新落入脱气罐1中。
请参阅图1，本发明提供的组合式液体脱气方法的脱气装置，包括脱气罐1、气液进口管2、文丘里管3、集液槽4、分布器5、气液分离器6、液体出口管7、罐内支承8、破沫网9、气体出口管10。所述的文丘里管3、集液槽4、分布器5、和气液分离器6均置于脱气罐1内的同一垂直轴线上，从上到下的排列顺序依次为文丘里管3、集液槽4、分布器5和气液分离器6。所述的文丘里管3的一端与气液进口管2连通，另一端部分伸入集液槽4中，但两者互不接触；其目有二：一是为一次脱气保留一定的气液分离空间；二是将一次脱后液体完全导入二次脱气通道。
如图2a和图2b所示，所述的集液槽4为倒锥台体或倒正多形台体结构，优选倒锥台体，其上端面为开放结构，下端面与分布器5连接相通。如图3、图4a和图4b所示，所述的分布器5的外观为圆柱体或正多边形柱体，优选圆柱体，由分布器外壁501以及分布其内部的斜板502、斜板支承503和分布板504组成。分布器5分为上下两层。上层由上下斜板支承503以及固定在其之间且相互平行的多块斜板502组成，下层由分布板504和设置其上分布孔505组成；斜板502与水平面的夹角α取20～90°，优选45～60°，更优选相邻两块斜板之间的间距应满足前一块斜板在垂直方向上的投影部分遮盖后一块斜板在水平方向上的投影；分布板504上钻有若干筛孔505，筛孔按等边三角形均布。分布器5的上层部分可以对液体起到整流作用，防止液体产生壁流或沟流；下层的分布板504的作用是对液体进行二次均匀分布作用，使液体均匀地流入气液分离器6。
如图5a和图5b所示，优选的是，所述气液分离器6的上部与分布器5的下部连接并相通，气液分离器6至少由两层外形相似、上小下大的圆锥形台体或正多边形台体嵌套在一体组成，各层台体之间间距相等，进一步优选圆锥形台体；该多层嵌套结构将分布器5流下的液体分割成许多薄层，显著地增加了液体流动的面积，有利于一次脱后液体更好地进行气液传质作用，进一步提高液体脱气率。为了便于各部件之间的连接，本发明所述的集液槽4、分布器5和气液分离器6在组合时采用横截面相似的结构。所述罐内支承8一端固定在脱气罐1的内壁上，另一端连接在分布器5上，对集液槽4、分布器5和气液分离器6起到固定作用。
所述的气液进口管6、液体出口管7和气体出口管10分别位于脱气罐1侧壁的上部、下部及脱气罐的顶部，均与脱气罐连接并连通；所述的破沫网9固定在气液进口管10延伸到脱气罐2内的一端。
实施例1
含有0.2wt％丁烷溶剂的脱油沥青溶液，以285℃，0.35MPaG压力经气液进口2进入压力为3KPaG的脱气罐1，从文丘里管3喷入集液槽4，由于压力突变，溶解在脱油沥青中的丁烷溶剂大部分解吸出来，扩散到脱气罐1的气相空间；集液槽4所收集的一次脱气后的脱油沥青向下进入分布器5，经斜板502整流和分布板504再分布后，沿气液分离器6的多层锥面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气。经两次组合脱气的脱油沥青沿脱气罐1底部的液体出口管7排出装置，脱出的丁烷气体依靠自压经破沫网9后从脱气罐顶部的气体出口管10排出，丁烷气体所夹带的脱油沥青经破沫网9聚结后重新落入脱气罐1中。
在本实施中，斜板502与水平面的夹角为20°，集液槽4、分布器5、和气液分离器6的横截面均为圆形，分别参见图2a、图4a和图5a。经过两次脱气后，脱油沥青中丁烷含量达到0.10wt％。
实施例2
含有0.2wt％丁烷溶剂的脱油沥青溶液，以285℃，0.35MPaG压力经气液进口2进入压力为常压的脱气罐1，从文丘里管3喷入集液槽4，由于压力突变，溶解在脱油沥青中的丁烷溶剂大部分解吸出来，扩散到脱气罐1的气相空间；集液槽4所收集的一次脱气后的脱油沥青向下进入分布器5，经斜板502整流和分布板504再分布后，沿气液分离器6的多层锥面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气。经两次组合脱气的脱油沥青沿脱气罐1底部的液体出口管7排出装置，脱出的丁烷气体依靠自压经破沫网9后从脱气罐顶部的气体出口管10排出，丁烷气体所夹带的脱油沥青经破沫网9聚结后重新落入脱气罐1中。
在本实施中，斜板502与水平面的夹角为45°，集液槽4、分布器5、和气液分离器6的横截面均为圆形，分别参见图2a、图4a和图5a。经过两次脱气后，脱油沥青中丁烷含量达到0.07wt％。
实施例3
含有0.2wt％丁烷溶剂的脱油沥青溶液，以285℃，0.35MPaG压力经气液进口2进入压力为常压的脱气罐1，从文丘里管3喷入集液槽4，由于压力突变，溶解在脱油沥青中的丁烷溶剂大部分解吸出来，扩散到脱气罐1的气相空间；集液槽4所收集的一次脱气后的脱油沥青向下进入分布器5，经斜板502整流和分布板504再分布后，沿气液分离器6的多层锥面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气。经两次组合脱气的脱油沥青沿脱气罐1底部的液体出口管7排出装置，脱出的丁烷气体依靠自压经破沫网9后从脱气罐顶部的气体出口管10排出，丁烷气体所夹带的脱油沥青经破沫网9聚结后重新落入脱气罐1中。
在本实施中，斜板502与水平面的夹角为60°，集液槽4、分布器5、和气液分离器6的横截面均为正多边形，分别参见图2b、图4b和图5b。经过两次脱气后，脱油沥青中丁烷含量达到0.04wt％。
实施例4
含有0.2wt％丁烷溶剂的脱油沥青溶液，以285℃，0.35MPaG压力经气液进口2进入压力为5KPaG的脱气罐1，从文丘里管3喷入集液槽4，由于压力突变，溶解在脱油沥青中的丁烷溶剂大部分解吸出来，扩散到脱气罐1的气相空间；集液槽4所收集的一次脱气后的脱油沥青向下进入分布器5，经斜板502整流和分布板504再分布后，沿气液分离器6的多层锥面呈放射状均匀流下，进行二次连续脱气。经两次组合脱气的脱油沥青沿脱气罐1底部的液体出口管7排出装置，脱出的丁烷气体依靠自压经破沫网9后从脱气罐顶部的气体出口管10排出，丁烷气体所夹带的脱油沥青经破沫网9聚结后重新落入脱气罐1中。
在本实施中，斜板502与水平面的夹角为90°，集液槽4、分布器5、和气液分离器6的横截面均为正多边形，分别参见图2b、图4b和图5b。经过两次脱气后，脱油沥青中丁烷含量达到0.12wt％。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种液体脱气方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将含有气体或易气化组分的液体经气液进口管通过文丘里管喷入脱气罐的集液槽内，进行第一次脱气；
(2)第一次脱气后的液体经集液槽收集和分布器再分配后，经气液分离器的壁面均匀流下，进行二次连续脱气；
(3)经两次组合脱气的液体沿脱气罐底部的液体出口管排出装置，脱出的气体依靠自身压力经过破沫网然后从脱气罐顶部的气体出口管排出，气体中夹带的液滴经过破沫网聚结后重新落入脱气罐中。
2.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述脱气罐的操作条件为：压力0.1～0.3MPa，温度200～300℃，优选230～270℃。
3.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述液体的粘度为9～15Pa*s，优选为10.5～11.5Pa*s；所述液体的流速为1～5m/s，优选为2～4m/s。
4.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述高粘液体脱气方法采用的脱气装置包括脱气罐，所述脱气罐的顶部设有气体出口管，所述气体出口管延伸至脱气罐内且与破沫网连接，所述脱气罐的上部设有气液进口管，所述气液进口管伸入所述脱气罐的内部且末端连接文丘里管，所述文丘里管的下方设有依序相互同轴连接的集液槽、分布器和气液分离器，所述脱气罐的下方设有液体出口管。
5.根据权利要求4所述的液体脱气方法，其特征在于，所述分布器通过罐内支撑板固定在所述脱气罐的中部；优选的，所述罐内支撑板将所述脱气罐内部分隔为上下两部分。
6.根据权利要求1和4所述的液体脱气方法，其特征在于，所述集液槽为倒锥台体或倒正多形台体，优选倒锥台体；所述分布器为圆柱体或正多边形柱体，优选圆柱体；所述气液分离器为倒锥台体或倒正多形台体，优选倒锥台体。
7.根据权利要求1和4所述的液体脱气方法，其特征在于，所述分布器的底部设有带有若干筛孔的分布板，优选所述分布板的上方设有斜板，更优选所述分布器包括上层和下层，上层为相互平行的若干斜板，所述下层为设有若干筛孔的分布板。
8.根据权利要求7所述的液体脱气方法，其特征在于，所述分布器的斜板与水平面之间的夹角α为20～90°，优选45～60°；更优选的，任意相邻两块斜板之间的间距满足前一块斜板在垂直方向上的投影部分遮盖后一块斜板在水平方向上的投影。
9.根据权利要求7所述的液体脱气方法，其特征在于，所述分布板上的筛孔按等边三角形均匀分布。
10.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述文丘里管的收缩角为18-24°，优选20-22°；扩散角为8-12°，优选9-11°；缩颈比为0.4-0.6，优选0.45-0.55。
11.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述文丘里管的出口部分伸入所述集液槽中，且两者并不接触。
12.根据权利要求1所述的液体脱气方法，其特征在于，所述气液分离器由至少两层且相互之间同轴平行布置的壳体嵌套组成，优选的，所述各层壳体之间间距相等。
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