CN203498331U

CN203498331U - 适用于炼油设备的注水装置

Info

Publication number: CN203498331U
Application number: CN201320494204.6U
Authority: CN
Inventors: 杨强; 薛楠; 吴瑞豪; 刘凯祥; 许萧
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2023-08-14

Abstract

本实用新型提供了一种适用于炼油设备的注水装置，适用于各类炼油设备中气-液、液-液、气-液-固等多相流体的各组分混合。其所述的注水装置包括两个进口和一个出口的三通管道型外壳，流量计、调节阀、旋流微分布装置等组成的注水喷淋系统，降液槽、高效混合器等组成的接触洗涤单元。该成套注水设备采用与气（液）流动相同的方向接触洗涤，喷淋截面内水滴分布均匀、水滴分布密度可调、注水量可控，后续采用高效的多相流混合元件，有效地增加了混合强度和时间，提高了注水洗涤的效率，避免了注水管道中因混合不均匀而造成的偏流现象，从而有效解决了铵盐腐蚀给系统高效、经济的长周期运行带来的难题。

Description

适用于炼油设备的注水装置

技术领域

本实用新型涉气体洗涤净化及换热领域，尤其涉及一种适用于炼油设备的注水装置。

背景技术

自1959年Chevron公司实用新型的加氢裂化技术投用以来，已发展成为国内外石化企业重质油轻质化的核心技术。请参阅图1，为现有加氢系统的结构及工艺流程示意图。然而该种加氢系统运行一段时间后，加氢反应流出物空冷器（简称REAC）便会出现普遍性失效，严重时甚至会出现管束泄漏爆管事故，制约了加氢装置的安全稳定运行。加氢反应的原料油中富含S和N的化合物，同时也存在少量的氯合物，因此在反应的过程中会生成H₂S、NH₃、HCl，进而生成NH₄HS和NH₄Cl。在后续对加氢反应流出物料进行热高分或者冷高分的流程中，需要对流出物进行多级冷却。在缺少液相水的情况下，随着温度的降低，NH₄HS和NH₄Cl便会直接由气态冷凝结晶成固态晶体，进而堵塞空冷器和换热器管束，造成装置压降升高、换热设备换热效率降低等问题。为了防止铵盐堵塞问题，通常的做法是在高压换热器和空冷器上游位置注水，以溶解冷却过程中结晶形成的固态铵盐粒子。虽然注水有效地防止了系统的管路堵塞问题，但同时也形成了腐蚀性极强的NH₄HS和NH₄Cl溶液。NH₄HS水溶液高速状态下会对空冷器管束形成冲刷腐蚀，低速下或者注水不足时，又会对装置产生垢下腐蚀。NH₄Cl的结晶温度在200℃左右，比NH₄HS高出近80℃，因此在注水不足或者注水点设置在NH₄Cl盐沉积部位之后时，亦会对高压换热器管束产生堵塞以及垢下腐蚀问题，且Cl离子对硫化铁保护膜具有破坏作用，即使微量存在，也会对铵盐腐蚀产生促进作用。

为了解决加氢装置中出现的铵盐腐蚀问题，除装置材料的选择以及结构尺寸的优化设计外，对于注水亦有要求。注水量应满足使加氢反应流出物中NH₄HS 的浓度低于8%，且在注水点处至少25%的注水应保持为液相。这就要求在管线或者设备中，注水与反应流出物必须混合均匀，否则一旦出现偏流现象，就会造成局部的铵盐结晶、垢下腐蚀以及局部严重的冲刷腐蚀问题，从而对整个装置的长周期稳定运行造成影响。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种利用换热与旋流脱气耦合的闪蒸分离设备。

具体的技术方案为：

一种适用于炼油设备的注水装置，包括含有原料气进口、注水进口及一出口的三通壳体，依次设置于原料气通道截面上的旋流微分布装置、降液槽和高效混合单元，旋流微分布装置包括注水管和设置于注水管上的至少一个旋流微分布器。

较佳的，所述注水进口上覆盖有一密封法兰盖，该密封法兰盖上设有通孔以便所述注水管进入。

较佳的，所述密封法兰盖内外两侧为具有接管形状的中空整体锻压件，并同伸入所述壳体内的所述注水管焊接连接。

较佳的，所述旋流微分布器通过一中空管状旋流微分布单元同注水管连通，以便注入液体从注水管流入旋流微分布器进行喷淋。

较佳的，所述旋流微分布器为环形或螺旋形分布。

较佳的，所述设有旋流微分布器的旋流微分布单元结构为单层或者多层。

较佳的，所述旋流微分布器的间距为通道直径D的0.1～1倍。

较佳的，所述注水管上游还依次设置有流量计和调节阀以控制注水流量大小。

较佳的，所述高效混合单元为单段式、两端式或多段式的折流式高效气液混合单元，或SV、SL、SH、SK、SX、ISG、SMV型式的中任一种或者多种组合。

较佳的，注水管同旋流微分布器通过螺纹或法兰连接，以便安装拆卸。

该设备适用于操作压力0.6～30MPa，操作温度30～420℃的注水过程。

本实用新型的有益效果在于：提出了在加氢反应空冷器或者高压换热器前设置优化的注水混合装置，采用气（液）流动相同的方向接触洗涤，且后续采用了高效的多相流混合元件，有效地增加了注水与反应流出物的混合强度，提高了注水洗涤的效率，避免了注水管道中因注水混合不均匀而造成的偏流现象，从而有效解决了铵盐腐蚀给加氢系统带来的难题。

附图说明

图1为现有加氢系统的结构及工艺流程示意图。

图2为本实用新型的注水设备的结构示意图。

图3-1为旋流微分布装置侧视图，

图3-2为旋流微分布装置沿A-A线的剖面图。

符号说明：

1、流量计，2、调节阀，3、注水口，31、密封法兰盖，4、旋流微分布装置，41、注水管，42旋流微分布器，5、降液槽，6、高效混合单元，7、原料气进口，8、气液混相出口；f1-新氢，f2-原料油，f3-冷氢，f4-排放气，f5-低分气,f6-产品，A-新氢压缩机，B-加热炉，C-反应器，D-冷却器，E-高压分离器，F-低压分离器；F1-原料气，F2-注水;S-喷淋面积。

具体实施方式

本实用新型在于对原系统简易的注水点进行改进，以一个注水量及水滴分布微调可控的注水装置来替代，并结合后续采用高效的多相流混合元件，有效地增加了混合强度和时间，解决偏流及铵盐腐蚀的问题。

请参阅图2，本实用新型注水装置包括一含有原料气进口7、注水进口3及一出口8的三通壳体，依次设置于原料气通道截面上的旋流微分布装置4、降液槽5和高效混合单元6，其中。注水进口3上覆盖有一密封法兰盖31，该密封法兰盖31中心开孔，以便注水管41进入壳体同多个旋流微分布器42相连接形成旋流微分布装置4。该密封法兰31内外两侧为具有接管形状的中空整体锻压件，以适应高温高压工况，并与注水管41相焊接，以提高注水接管41的强度。注水管41上游还依次设有流量计1和调节阀2以控制注水流量大小。上述流量计1、调节阀2、旋流微分布装置4组成本实用新型注水装置的注水喷淋系统。高效混合单元6为可为单段式、两端式或多段式的折流式高效气液混合单元，也可选自SV、SL、SH、SK、SX、ISG或SMV等型式的一种或者多种组合（其选型由接触洗涤要求及混合强度决定），其混合元件长度由接触洗涤要求以及原料气中液态和固态杂质与注水的易容性决定.则降液槽5和高效混合元件6组成本实用新型注水装置的接触洗涤单元。

请参阅图3-1～图3-2，多个旋流微分布器42上通过中空管状的液体均布单元43同注水管41相连通，以便注入的液体通过液体均布单元43均匀地进入微分布器42，向外喷淋。多个旋流微分布器42根据轴向与环向相结合的原则，可环形亦可螺旋形分布，并允许水滴喷淋截面的重合，微分布器42的间距为通道直径D的0.1～1倍，其具体间距由通道空间以及注水量决定。所述旋流微分布器42可以为喷嘴。且根据注水量不同，可以设置单层或者多层前述设有多个微分布器42的液体均布单元43，以满足不同喷水需求。

注水管41同旋流微分布器42通过螺纹或法兰连接，以便安装拆卸。

该注水系统注水时，注水管41将水流通过旋流微分布器42的旋流微分布单元在截面上的螺旋形或环形分布、使注水液滴在喷淋截面内均匀分布，然后混同原料气通过经过降液凹槽5和高效混合单元6，在整个截面上均布混合，增加接触洗涤的时间，提高后续混合强度。整个过程中，可通过流量计1和调节阀2根据加氢反应流出物中所含铵盐的摩尔分数进行相应调节，以保证注水点处至少25%的注水保持为液相。

如前所述，整个装置采用两个进口与一个出口形成三通管道型外壳，其进出口连接方式采用法兰连接，方便安装与拆卸；流量计、调节阀、旋流微分布器组成的注水喷淋系统，用来调节注水量并实现水滴在喷淋截面上的有效控制；降液槽、高效气液混合元件在管道腔内组成接触洗涤单元，对原料气进行充分的混合、接触、洗涤。整个注水的的强度可控，注水截面液滴分布密度、液滴粒径可控，有效保证了在注水截面混合均匀，避免了注水混合不均造成的局部腐蚀问题。

综上所述仅为实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims

1.一种适用于炼油设备的注水装置，其特征在于，包括含有原料气进口、注水进口及一出口的三通壳体，依次设置于原料气通道截面上的旋流微分布装置、降液槽和高效混合单元，旋流微分布装置包括注水管和设置于注水管上的至少一个旋流微分布器。

2.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述注水进口上覆盖有一密封法兰盖，该密封法兰盖上设有通孔以便所述注水管进入。

3.如权利要求2所述的注水装置，其特征在于，所述密封法兰盖内外两侧为具有接管形状的中空整体锻压件，并同伸入所述壳体内的所述注水管焊接连接。

4.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述旋流微分布器通过一中空管状旋流微分布单元同注水管连通，以便注入液体从注水管流入旋流微分布器进行喷淋。

5.如权利要求1或权利要求4所述的注水装置，其特征在于，所述旋流微分布器为环形或螺旋形分布。

6.如权利要求4所述的注水装置，其特征在于，所述设有旋流微分布器的旋流微分布单元结构为单层或者多层。

7.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述旋流微分布器的间距为通道直径D的0.1～1倍。

8.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述注水管上游还依次设置有流量计和调节阀以控制注水流量大小。

9.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述高效混合单元为单段式、两端式或多段式的折流式高效气液混合单元，或SV、SL、SH、SK、SX、ISG、SMV型式的中任一种或者多种组合。

10.如权利要求1所述的注水装置，其特征在于，所述注水管同所述旋流微分布器通过螺纹或法兰连接，以便安装拆卸。