氣液慣性分離與分布耦合單元及應用其的分離器的製作方法
2023-05-21 03:45:26 2
專利名稱：氣液慣性分離與分布耦合單元及應用其的分離器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種耦合單元，尤其涉及一種氣液慣性分離與分布耦合單元及應用其的分離器。
背景技術：
目前在石油化工、煤化工以及天然氣、頁巖氣產業生產裝置中存在大量需要氣體分液(固)及氣體分布過程，而目前主要氣液(固)分離採用的是重力沉降、旋風分離或者過濾分離技術，如採用多組旋風分離管、過濾芯管組合的形式強化氣液(固)的分離，而在氣量波動較大時多組旋風分離管組合的形式不適用，而氣體含液介質不潔淨時容易堵塞過濾芯管，使用周期短，而在一些氣體量波動較大、介質不潔淨場合該兩種形式都不適用，因此目前在一些長周期、高壓且要求穩定分離的過程，依然採用的是重力沉降方式，如在石油化工加氫裝置的冷、熱高壓分離器。另外一方面，在一些特定場合，氣體在塔器進口不僅要起到去除雜質而且還需實現在塔器進口截面均布的作用，由於氣體的初始分布、液沫夾帶等性能對整個大直徑塔器的分離效率和產品質量有重大影響；對於那些大直徑、多側線、淺床層的填料塔來說，氣、液體的初始分布顯得更為重要氣體分布器和液體分布器作為大型填料塔重要的塔內件，其性能的優劣，對全塔效率的發揮乃至產品的質量往往起關鍵性的影響。需要起到I)均布性能好，即入塔氣流經進氣結構預分布後能均勻上升；2)流動阻力小；3)霧沫夾帶少的作用。專利200710150337. 0公開了一種帶有氣體分布功能的液體預分布器，該專利主要針對填料塔或閃蒸進料裝置氣相進口實現氣相在塔截面的均勻分布，在筒體外殼四周設有環狀氣液兩相分離室，實現與塔上部流下的液氣分離。專利200910069666. I公開了一種複合式氣體分布器，主要實現改變氣體流向，達到氣體在塔截面均勻分布的目的。專利ZL02209436. 9公開了一種多腔氣體分布器，主要用於大直徑塔進氣的均勻分布。ZL200610013964. 5公開了一種雙層折返流氣體分布器可防止氣體在離開分布器後由於截 面積突然增大而產生渦流，可使氣相在徑向分布更均勻。目前在工業裝置中面對稱雙列葉片導流氣體分步器在一些大型塔器中應用較多，其原理如圖I所示，該分布器包括筒體外殼06、伸入外殼的進料管，同進料管出口相接的箱體01和設置於箱體兩側的葉片03，該葉片可起到對分離出的氣體進行分布的作用，但對進料氣中夾帶的液(固)相併不起分離作用。如前述，目前未見到既能達到氣液(固)高效分離又能實現氣體在進口徑向截面均勻分布的研究報導。
發明內容
為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種帶有氣體分布功能的氣液慣性耦合高效分離器，具體方案如下一種氣液慣性分離與分布耦合單元，包括箱體和設置於箱體兩側的多個慣性分離葉片，所述慣性導流葉片由導流直線段、葉片轉角半圓和分布直線段組成，導流直線段為近箱體一端。進一步，所述箱體兩側設有多個同箱體內腔連通的分離直筒。進一步，所述分離直筒近箱體端內部設有防渦器，所述防渦器為一水平交錯隔板。進一步，所述多個慣性分離葉片的分布直線段末端成一直線。進一步，所述多個慣性分離葉片相對於箱體中心線對稱分布。一種前述耦合單元的分離器，包括筒體外殼、進料管和設置於筒體外殼內部的氣液慣性分離與分布耦合單元，進料管同氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體內腔連通。 進一步，該分離器包括多個氣液慣性分離與分布耦合單元，進料管同各氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體間設有一進料分配器以連通同各氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體內腔、導入進料。進一步，所述多個氣液慣性分離與分布耦合單元相對於筒體外殼截面中心對稱分布。本發明通過對慣性導流葉片的形狀結構進行改進，將氣體分布與氣液分離集合於慣性導流葉片，採用離心與重力相結合的氣液分離思路，有效實現了氣液分離及氣體分布功能，結構簡單且安裝簡便，能有效減小目前氣液分離器的體積，節約設備投資，或強化氣液傳質、傳熱過程，可廣泛應用於氣液分離、傳質、傳熱、洗滌等多個過程。如應用於加氫等裝置的冷、熱高壓分離器；如分餾塔、洗滌塔、急(激)冷塔等，適用性強。
圖I是現有面對稱雙列葉片導流氣體分步器，圖1-1為分布器正視圖，圖1-2為分布器的俯視圖。圖2是本發明第一較佳實施例的結構示意圖。圖3是本發明第二較佳實施例的結構示意圖。圖4是本發明的氣液固分離應用示意圖。圖5是本發明的氣液分離應用示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。請參閱圖2，為本發明第一較佳實施例的結構示意圖，該氣液慣性耦合分離器，包括筒體外殼6、進料管5、箱體I、分離直筒2和慣性分離葉片3，進料管5 —端同容器出料口(圖中未示)連通、另一端伸入設置於筒體外殼6的箱體I內腔，以便引入待分離的物料。箱體I內腔由同進料管5連接的入口逐漸收攏變窄。箱體I兩側設有慣性導流葉片3，該慣性導流葉片3由導流直線段33、葉片轉角半圓32和分布直線段31組成，在起到氣液(固)分離作用的同時也起到氣體在容器徑向截面均布的作用。箱體I的入口兩側及末端兩側又另設有同箱體I內腔連通的分離直筒2，以便氣體上升分離，分離直筒2內還設有防渦器21，本實施例中防渦器21由十字隔板組成，以防止上升氣體產生旋轉渦而夾帶微細液滴。上述箱體I、慣性分離葉片2與分離直筒3組成一個氣液慣性分離分布耦合單元，該單元與進料管5相連通，實現氣體中夾帶的液體、固體微粒的分離及氣體在容器橫截面均布的作用。具體而言，該耦合單元利用氣液分離直筒2及慣性導流葉片3離心力的作用，分別將氣體夾帶的液滴甩到外殼6邊壁，微小液滴碰撞聚結長大後受重力作用向下運動；而氣體利用面對稱兩維慣性導流葉片3實現氣體在筒體外殼徑向截面實現均勻分布，在筒體外殼內部由於流通截面積的增大，氣速降低，也可實現氣液的進一步分離。本發明將氣體分布與氣液分離集合於慣性導流葉片3，採用離心與重力相結合的氣液分離思路，有效實現了氣液分離及氣體分布功能。請參閱圖3，為本發明第二較佳實施例的結構示意圖，該分離器包括筒體外殼6、進料管5和多個分離與分布耦合單元，本實施例中為3個，進料管5出口處進一步設置有一進料分配器4以便將進料分配入3個耦合單元的箱體I內腔，進行氣液分離。前述耦合單元的數量由容器橫截面的大小與物料性質而定 ，若為兩個則採用與容器中心點對稱布置，若為多個則採用中心進料分配器4分配到每個分離與分布耦合單元。當設備只需強化分離時，分離與分布耦合單元可單獨採用分離直筒2與箱體I的組合形式，該形式不起到氣體分布作用；也可單獨採用慣性分離葉片3與箱體I的組合形式，還可採用分離直筒2、慣性葉片3與箱體I的組合形式，該兩種形式可起到分離與氣體分布的耦
八
口 o本發明中分離與分布耦合單元的分離直筒2隻起到氣液(固)分離作用，在分離直筒在氣體上升口設防渦器21，防止產生旋轉渦而夾帶微細液滴。本發明中單側多個慣性分離葉片導流直線段邊緣連接為一直線，兩側側葉片排布形式相對於箱體內腔中心線對稱。其中分離分布耦合單元可以為I個或者3個，具體根據進口的物料性質與進口處理量而定，本實施例應用於強化氣液分離過程。首先，利用氣液分離直筒2及慣性導流葉片3離心力的作用，分別將氣體夾帶的液滴甩到筒體6外殼邊壁，微小液滴碰撞聚結長大後受重力作用向下運動；而氣體利用面對稱兩維慣性導流葉片3實現氣體在筒體外殼6徑向截面實現均勻分布，在筒體外殼6內部由於流通截面積的增大，氣速降低，也可實現氣液的進一步分離。本實施例將氣體分布與氣液分離集合於慣性導流葉片3，採用離心與重力相結合的氣液分離思路，有效實現了氣液分離及氣體分布功能。請參閱圖4，為本發明的氣液分離應用示意圖，Fl為氣液固混合進料，F2為洗滌液，F3為分離後的氣相輸出，F4為分離後的固液混合沉澱，用於氣液洗滌、換熱過程。本實施例主要目的是在設備進口處，實現氣體夾帶的液滴及固體微粒的部分分離，未能通過進口慣性分離的液滴、固體微粒再通過上部洗滌過程進行去除，在洗滌的同時也能完成換熱過程。本實施例的一種應用場合操作參數為，塔經3000mm，進口管IOOOmm ;進料氣含微細固體顆粒(粒徑< 5 ym)，在進口處設I個分離分布耦合單元，該單元只設導流葉片3，通過導流葉片3將部分微粒甩到塔壁後進入底部漿液中，部分未分離出的微細顆粒與上升氣流均勻分布在塔的徑向截面，通過洗滌後實現氣體的精華及換熱。請參閱圖5，為本發明的氣液分離應用示意圖，Fl為氣液混合進料，F2為液相沉澱，F3為分離後的氣相輸出，本實施例應用於強化氣液分離過程，特別是高壓過程的氣液分離，如加氫裝置熱(冷)高壓分離器。表I為某加氫裝置熱高壓分離器的操作參數。該設備按常規重力沉降法算，設備外形尺寸為05000X5800 (切)mm，而採用本發明專利的高效熱高壓分離器設備外形尺寸僅為0 3800X5200 (切)_，大大減小了設備體積，節省了設備耗材、減小了設備佔地，且分離效果要優於重力沉降式的傳統熱高壓分離器。
表I加氫裝置熱高壓分離器的操作參數
權利要求
1.一種氣液慣性分離與分布耦合單元，包括箱體和設置於箱體兩側的多個慣性分離葉片，其特徵在於，所述慣性導流葉片由導流直線段、葉片轉角半圓和分布直線段組成，導流直線段為近箱體一端。
2.如權利要求I所述的氣液慣性分離與分布耦合單元，其特徵在於，所述箱體兩側設有多個同箱體內腔連通的分離直筒。
3.如權利要求2所述的氣液慣性分離與分布耦合單元，其特徵在於，所述分離直筒近箱體端內部設有防渦器，所述防渦器為一水平交錯隔板。
4.如權利要求I或2所述的氣液慣性分離與分布耦合單元，其特徵在於，所述多個慣性分離葉片的分布直線段末端成一直線。
5.如權利要求I或2所述的氣液慣性分離與分布耦合單元，其特徵在於，所述多個慣性分離葉片相對於箱體中心線對稱分布。
6.一種應用了如權利要求I或2所述耦合單元的分離器，其特徵在於，包括筒體外殼、進料管和設置於筒體外殼內部的氣液慣性分離與分布耦合單元，進料管同氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體內腔連通。
7.如權利要求5所述的分離器，其特徵在於，該分離器包括多個氣液慣性分離與分布耦合單元，進料管同各氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體間設有一進料分配器以連通同各氣液慣性分離與分布耦合單元的箱體內腔、導入進料。
8.如權利要求5所述的分離器，其特徵在於，所述多個氣液慣性分離與分布耦合單元相對於筒體外殼截面中心對稱分布。
全文摘要
本發明涉及一種氣液慣性分離與分布耦合單元及應用其的分離器。一種氣液慣性分離與分布耦合單元，包括箱體和設置於箱體兩側的多個慣性分離葉片，所述慣性導流葉片由導流直線段、葉片轉角半圓和分布直線段組成，導流直線段為近箱體一端。本發明通過對慣性導流葉片的形狀結構進行改進，將氣體分布與氣液分離集合於慣性導流葉片，採用離心與重力相結合的氣液分離思路，有效實現了氣液分離及氣體分布功能，結構簡單且安裝簡便，能有效減小目前氣液分離器的體積，節約設備投資，或強化氣液傳質、傳熱過程，可廣泛應用於氣液分離、傳質、傳熱、洗滌等多個過程。如應用於加氫等裝置的冷、熱高壓分離器；如分餾塔、洗滌塔、急(激)冷塔等，適用性強。
文檔編號B01D53/18GK102671502SQ20121016235
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月18日 優先權日2012年5月18日
發明者呂文杰, 吳瑞豪, 張劍, 楊強, 汪華林 申請人:華東理工大學