[發(fā)明專利]一種冷高壓分離器的微旋流強化分離裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110265426.6
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102430294A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李劍平;汪華林;沈玲;張艷紅;黃淵;馬良;許德建;吳文峰;汪華奎
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華暢環(huán)保設(shè)備發(fā)展有限公司
• 主分類號: B01D45/16
• 分類號: B01D45/16
• 代理公司: 上海天翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油加工技術(shù)領(lǐng)域，其涉及一種高壓氣體中夾帶液滴或顆粒的多相混合物微旋流強化分離裝置和方法，更具體地說，涉及一種加氫反應(yīng)工藝過程中冷高壓分離器的微旋流強化分離裝置和方法。

背景技術(shù)

在石油煉制工業(yè)中，加氫裂化反應(yīng)產(chǎn)物的分離流程通常有冷高分流程和熱高分流程。通常全部反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過冷高壓分離器后進行氣液分離的流程稱為冷高分流程。冷高壓分離器對加氫反應(yīng)流出物完成氣液分離，分離所得的氣相作為循環(huán)氫返回至反應(yīng)器，分離所得的液相進入低壓分離器。

在實際運行中，由于冷高壓分離器分離能力不足，常常造成分離所得氣相仍然帶液，即循環(huán)氫氣體夾帶重?zé)N、胺、水、油等微粒。當循環(huán)氫氣體夾帶重?zé)N、胺、水、油等微粒，尤其是夾帶大量重?zé)N油滴時，會給下游關(guān)鍵設(shè)備的長周期運轉(zhuǎn)帶來了很大的危害，高壓分離器分離能力不足造成分離所得氣相仍然帶液是高壓分離器裝置存在的共性問題。

目前，在冷高壓分離器中，氣液分離的主要技術(shù)手段是常見的重力沉降和絲網(wǎng)除沫器。重力沉降具有可靠的優(yōu)點，可以用于對高含液量的氣體進行氣液分離，但是不適合分離直徑比較細的液滴，其分離液滴的極限值為100μm，主要適用于液滴直徑大于200μm的氣液分離場合。如果液滴在重力分離器內(nèi)停留時間足夠長，可以得到比較好的分離效果，但是氣體停留的時間越長，也就意味著重力分離器的體積也就越大。而在加氫工藝中，循環(huán)氫的處理量非常大，所以重力分離器的分離能力往往不足，且重力分離器的體積尺寸較大。絲網(wǎng)除沫器的優(yōu)點是其壓降比較低(只有250-500Pa)，而且可以捕集10～30μm以上的細微液滴，但是絲網(wǎng)除沫器不適合用于分離像兩相段塞流這種高含液量的場合。

綜上所述，目前的氣液分離技術(shù)手段針對加氫反應(yīng)工藝過程中冷高壓分離器的分離效果并不理想，其并不能有效脫除粒徑在10μm以下的液體微粒，這也是目前在冷高壓分離器的設(shè)計中急需要解決的問題。

此外，對于含有液體微粒和氣體的高壓多相混合物的分離能力的不足不僅僅是存在于加氫反應(yīng)工藝過程中的高壓分離器，同時也存在于諸多高壓氣體夾帶液體微粒需分離的場合，如煤直接液化裝置中的循環(huán)氫系統(tǒng)的操作壓力達18MPa，需對夾帶重?zé)N液滴的循環(huán)氫氣體進行凈化等。

氣-液物系沒有形態(tài)差異，但氣液相的密度差較大，通過利用旋風(fēng)分離器進行離心分離，可大大強化氣液非均相物系的分離，提高分離的精度。但是在加氫反應(yīng)工藝過程中的冷高壓分離器中，常規(guī)旋風(fēng)分離器的使用受到高壓、超高壓操作條件的限制。常規(guī)旋風(fēng)分離器在標準狀態(tài)下、處理空氣介質(zhì)的壓力降是60～100mmH₂O，相應(yīng)的液腿高度是60～100mmH₂O。根據(jù)壓力降公式：壓力降其中，ε為裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)、ρ為處理介質(zhì)密度、v_in為旋風(fēng)分離器進口氣速，可以發(fā)現(xiàn)壓力降與處理量和介質(zhì)密度成正比。以中石油股份有限公司長嶺煉化分公司170萬噸/年渣油加氫處理裝置中冷高壓分離器為例，循環(huán)氫處理量為43776kg/h，氣相密度為27.76kg/m3，操作溫度50℃，操作壓力為15.1MPa；實際中以重力沉降為基本氣液分離手段設(shè)計的冷高壓分離器內(nèi)部分為氣相高度和液相高度，其容器切線高度為5800mm。如果采用常規(guī)旋風(fēng)分離器在該冷高壓分離器中進行旋流強化分離，其操作工況下的相應(yīng)操作壓力降為1288.167～2146.945mmH₂O，也就意味著液腿中需維持相應(yīng)的1288.167～2146.945mmH₂O的壓力差，將此壓力差折算為系統(tǒng)中油介質(zhì)的高度，即液腿高度需為1492.661～2487.769mm。過長的液腿長度和較長的常規(guī)旋風(fēng)分離器本體長度，意味著常規(guī)旋風(fēng)分離器無法合理地應(yīng)用于冷高壓分離器的強化分離中。因此，必須采用低能耗型微旋流管，以降低工況下的操作壓力降，才可能將微旋流分離技術(shù)應(yīng)用于加氫反應(yīng)工藝過程中冷高壓分離器的強化分離中。

華東理工大學(xué)獨立研發(fā)的低能耗型微旋流管，在標準狀況下、空氣介質(zhì)中的額定操作壓力降是15～25mmH₂O，相應(yīng)的液腿中液封柱高度是15～25mmH₂O，液腿長度需要達到15～25mm；如運用于上述中石油股份有限公司長嶺煉化分公司170萬噸/年渣油加氫處理裝置中冷高壓分離器中，操作工況下，相應(yīng)的液腿高度應(yīng)是373～621.942mm。基于該低能耗型微旋流管的低壓力降和微旋流管本體結(jié)構(gòu)緊湊的特點，可以實現(xiàn)將微旋流分離技術(shù)應(yīng)用于冷高壓分離器中的微旋流分離強化，并可以有效降低現(xiàn)有高壓分離器的高度，從而降低冷高壓分離器的制造成本。