一種超重力油氣回收裝置的製作方法
2023-06-11 15:50:06 1
本實用新型涉及一種超重力油氣回收裝置，屬於脫硫技術領域。
背景技術：
隨著社會的發展，能源消耗越來越大，社會對能源的需求已然提高到了一個重要的戰略高度。所以對於能源的利用已經從單純的使用上升到了回收再利用的高度。油氣是非常寶貴的能源之一，為了降低油氣的浪費，充分得利用油氣資源，一般都需要進行油氣的回收利用。諸如石油化工廠需要將排放到火炬系統的油氣進行回收；加氫裂化和柴油加氫等工藝在生產過程中也需要對排放的尾氣進行回收利用。
對於回收的油氣，可進燃料氣管網作燃料氣，也可進輕烴回收裝置回收重組分，還可進PSA回收氫氣。但是不管哪種用途，一般回收的油氣中都含有H2S、NH3和水，一方面，硫化氫易溶於水形成酸性水，從而腐蝕火炬管線；另一方面，硫化氫與氨反應生成硫酸銨，極易在管線結晶，堵塞火炬管線，造成安全事故，所以都需要將回收的油氣中的硫化氫等脫除。
目前，常見的油氣回收技術包括：
第一、吸收法，即利用油氣各組分在吸收劑中溶解度不同，將油氣和空氣分離。空氣由吸收塔頂排出，吸收液至解析罐，解析氣進吸收塔由成品油吸收，尾氣再返吸收塔重複吸收。該技術只能將尾氣中的油氣濃度降低到35g/m3。
第二、冷凝法，利用冷凍系統對混合油氣進行降溫，直接將油氣部分冷凝為液體的油氣回收。在此過程中可以逐級冷卻至-40℃和-73℃，能將油氣濃度降到35g/m3；冷卻到-184℃時，油氣濃度則可降到10g/m3。
第三、吸附法，利用油氣中各油氣組分與吸附劑分子間的吸附力不同，實現難吸附組分與易吸附組分的分離。
第四、膜分離法，利用高分子有機膜對油氣的優先透過性特點。相似相溶原理，混合油氣中的油氣與高分子膜材料性質相近，易在膜的表面吸附、凝聚、溶解、擴散、透過和解析，而空氣與膜材料性質相差較大，從而實現油氣組分和空氣的分離。
但是上述四種常見的技術均存在能耗高、設備投資大的問題。目前，在油氣的脫硫技術中沒有使用超重力進行脫硫的技術。
超重力是在比地球重力加速度大的多的環境下物質所受的力。在超重力環境下，不同大小分子間的分子擴散和相間傳質過程均比常規重力場下的要快得多。氣-液、液-液、液-固兩相和氣-液-固三相在超重力環境下，在多孔道的填料中產生流動接觸，極大的剪切力可將液體撕碎成微米至納米級的液膜、液滴和液絲，產生巨大的和快速更新的相界面。使相間的傳質速率比傳統的塔器中提高1-3個數量級，單位設備體積的生產效率提高1-2個數量級。
所以，設計高效的超重力機，並且實現對油氣的脫硫，是目前函待解決的問題。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種超重力油氣回收裝置，旨在使用超重力來實現對油氣的脫硫處理。
為解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：
一種超重力油氣回收裝置，設置有吸附液儲存罐和超重力機；
所述超重力機具有外殼，在外殼的中軸線上貫通外殼設置有動力驅動的中空轉軸，所述轉軸上設置有可密封的流體進口，在轉軸內具有流體通道；在轉軸外部，與所述轉軸同軸套設連接有套筒，從而在所述轉軸與所述套筒內壁之間成形氣體通道，在套筒上設置有多個氣孔和氣體出口；所述轉軸朝向所述套筒延伸設置有多個旋轉通道，在旋轉通道內設置有凸起或者凹入的螺旋通道；所述旋轉通道貫通所述套筒設置；
與所述轉軸、套筒同軸套設連接有填料筒，在所述填料筒內成形填料區；所述旋轉通道、所述氣孔均與所述填料區連通；
在外殼上設置有氣體進口和流體出口，所述氣體進口、流體出口均和填料區連通；
吸附液儲存罐的吸附液出口和超重力機的流體進口連接；
超重力機的流體出口與真空閃蒸罐連接，在所述真空閃蒸罐的底部設置有重質油輸出管線，在所述真空管閃蒸罐的頂部設置輕質油輸出管線，所述輕質油輸出管線與所述吸附液儲存罐連接。
所述旋轉通道垂直於所述轉軸設置。
多個所述旋轉通道的入口直徑之和等於或者小於中空轉軸的內徑。
多個所述氣孔的面積之和大於或者等於氣體進口的面積。
氣體進口的設置為氣體切線進入。
所述填料區設置有多層填料。
所述轉軸與電機連接。
吸附液儲存罐的吸附液出口和超重力機的流體進口通過動力泵連接。
本實用新型的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：
1、本實用新型所述的超重力油氣回收裝置，利用吸附液對油氣回收，並且提供了獨特的超重力機結構，該結構通過在外殼的中軸線上貫通外殼設置具有流體通道的中空轉軸，並且在中空轉軸外套設具有氣體通道功能的套筒，同時在此基礎上還成形了與填料區連通的具有螺旋通道的旋轉通道，實現了流體經中空轉軸後再經旋轉通道實現流體的自旋進入，並在進入填料區的一刻在旋轉作用力、剪切力和流體的自旋作用力下，周向速度增加，所產生的離心力將流體推向外緣，在這個過程中流體被填料區內的填料切割、破碎、分散，從而形成微米至納米級的液膜、液滴和液絲，產生巨大、快速更新的相界面，在眾多彎曲孔道的填料中產生流動接觸，進一步通過和氣體的破碎、撕裂混合提高了氣液接觸的充分度，使得油氣中的硫化氫和硫醇與吸附液發生傳質過程和化學反應，在非常短的時間將油氣中硫化氫脫除，獲得了很好的油氣回收效果。此外，本實用新型所述的超重力油氣回收裝置中超重力機的流體出口與真空閃蒸罐連接，並在真空閃蒸罐的底部設置重質油輸出管線，頂部設置輕質油輸出管線，所述輕質油輸出管線與所述吸附液儲存罐連接，從而進一步實現了經氣液交換後的吸附液經真空閃蒸後可以分離出可再次循環使用的吸附液。
2、本實用新型所述的超重力油氣回收裝置，進一步還設置了多個所述旋轉通道的入口直徑之和等於或者小於中空轉軸的內徑，從而保證旋轉通道的內徑在適宜的區間內，保證流體的自旋速度和自旋狀態，從而進一步提高填料區內液體和氣體的充分接觸；此外，設置多個所述氣孔的面積之和大於或者等於氣體進口的面積，是為了保證氣體經流體進口進入後通過足夠多的氣孔分布實現氣體進一步充分順暢得進入填料區內。
附圖說明
為了使本實用新型的內容更容易被清楚的理解，下面根據本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
圖1是本實用新型所述油氣回收裝置的結構示意圖；
圖中附圖標記表示為：1-外殼，2-轉軸，3-流體通道，4-套筒，5-氣體通道，6-旋轉通道，7-填料筒，8-填料區，9-流體進口，10-氣體出口，11-氣體進口，12-流體出口，13-氣孔，14-吸附液儲存罐，15-吸附液出口，16-真空閃蒸罐。
具體實施方式
本實用新型所述的超重力油氣回收裝置，包括依次連接的超重力機和吸附液儲存罐14。
其中，超重力機具有外殼1，在外殼1上設置有氣體進口11和流體出口12，所述外殼1用以固定超重力機內部的旋轉結構，並且和旋轉結構相配套。對於旋轉結構，即在外殼1的中軸線上貫通外殼1設置有動力驅動的中空轉軸2，對於動力的選擇，在本實施例中選擇通過中空轉軸2和電機連接來實現在電機啟動後對中空轉軸2的驅動旋轉。此外，在轉軸2上設置有流體進口9，並且與流體進口9配套設置有密封結構，轉軸2為中空結構從而在轉軸2內的中空部分實現了對流體通道3的成形。在本實施例中，對於氣體的通道設置，採用在轉軸2外部與轉軸2套設連接套筒4來實現，從而在轉軸2與套筒4內壁之間形成了氣體通道5，並在套筒4上設置有多個氣孔13；在所述套筒4上還設置有氣體出口10；與轉軸2內部連通並且朝向套筒4延伸設置有多個旋轉通道6，在旋轉通道6內設置有凸起或者凹入的螺旋通道，且旋轉通道6貫通所述套筒4設置。
在本實施方式中，優選多個旋轉通道6均垂直於所述轉軸2設置，從而更加利於流體的流動。
本實用新型所述的超重力油氣回收裝置中，超重力機還設置有與轉軸2、套筒4同軸套設連接的填料筒7，填料筒7設置在套筒4外，在填料筒7內成形填料區8，該填料區8和旋轉通道6、氣孔13均連通，同時填料區8還和氣體進口11、流體出口12均連通。在填料筒7內，根據實際需要設置填料，填料可以整體填充，也可以多層鋪設，從而將填料區8設置為多層填料區8，目的只要能夠保證在超重力機工作時，利用旋轉實現在填料區8作用下對氣體、液體的旋轉切割。
吸附液儲存罐14的吸附液出口15和超重力機的流體進口9連接。超重力機的流體出口12與真空閃蒸罐16連接，並在真空閃蒸罐16的底部設置重質油輸出管線，頂部設置輕質油輸出管線，所述輕質油輸出管線與吸附液儲存罐14連接。
作為優選的實施方式，優選多個所述旋轉通道6的入口直徑之和等於或者小於中空轉軸2的內徑。當然，在實際的工程實施中，需要根據處理物、處理效果要求的不同，設置不同的入口直徑和中空轉軸2的尺寸關係。同樣地，優選多個所述氣孔13的面積之和大於或者等於氣體進口11的面積。
此外，還優選氣體進口11的設置為氣體切線進入。
更優選，在上述實施例的基礎上，吸附液儲存罐14的吸附液出口15和超重力機的流體進口9通過動力泵連接，更順暢得實現吸附液經流體進口9進入超重力機內。
本實用新型所述的超重力油氣回收裝置，在工作時，超重力機開始在電機驅動下利用轉軸2、套筒4、填料筒7進行統一旋轉，油氣經超重力機的氣體進口11以切線形式經氣體進口11進入超重力機外殼1內並進一步進入填料區8內，吸附液經吸附液儲存罐14的吸附液出口15、超重力機的流體進口9進入中空轉軸2內的流體通道3內，並流動至旋轉通道6的入口，再次經旋轉通道6入口進入旋轉通道6內，在旋轉通道6內部的凸起或者凹入的螺旋通道的引流作用下，形成流體的旋轉流動，並在此作用下進入與通道連通的填料區8內，並在進入填料區8的一刻形成流體的自旋作用力和自旋流向。與此同時，氣體則通過氣體進口11進入套筒4內，經套筒4這個氣體通道5充滿整個套筒4，最後通過若油氣孔13進入填料區8內。氣體和流體均進入填料區8內，並在進入填料區8的一刻在旋轉作用力、剪切力和流體的自旋作用力下，周向速度增加，所產生的離心力將流體推向外緣，在這個過程中流體被填料區8內的填料切割、破碎、分散，從而形成微米至納米級的液膜、液滴和液絲，產生巨大、快速更新的相界面，在眾多彎曲孔道的填料中產生流動接觸，使得油氣中的硫化氫和硫醇與吸附液發生傳質過程和化學反應，在非常短的時間將油氣中硫化氫脫除。之後，流體匯集後經流體出口12離開超重力機，脫硫後的氣體自氣體出口10離開超重力機。超重力機的流體出口12與真空閃蒸罐16連接，並在真空閃蒸罐16的底部設置重質油輸出管線，頂部設置輕質油輸出管線，所述輕質油輸出管線與所述吸附液儲存罐14連接，從而實現了經氣液交換後的吸附液經真空閃蒸後可以分離出可再次循環使用的吸附液。
雖然本實用新型已經通過上述具體實施例對其進行了詳細闡述，但是，本專業普通技術人員應該明白，在此基礎上所做出的未超出權利要求保護範圍的任何形式和細節的變化，均屬於本實用新型所要保護的範圍。