[發明專利]一種加氫產物脫除微細氣泡的裝置和方法

有效

• 申請號: 202110493776.1
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113069795B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 許蕭;楊強;陳正軍;龔淳鎧;王磊;王寧
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D19/00
• 分類號: B01D19/00
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明;許營營

本發明提供一種加氫產物脫除微細氣泡的裝置和方法，其中裝置包括進料裝置和氣泡聚并器；進料裝置包括加氫產物進料管、切向分配管和大氣泡分離腔；加氫產物進料管的底部連通切向分配管，切向分配管的外側端部連通大氣泡分離腔；氣泡聚并器包括主管、副管；主管的頂部設有起旋葉片，主管向上連接有主管進口，大氣泡分離腔的底部連通主管進口；主管和副管之間連通有切向進口，副管的底部開有副管液相出口，副管的頂部為密封狀或者敞開狀；氣泡聚并器下方為熱高分液相空間，熱高分液相空間上方為熱高分氣相空間。本發明的加氫產物脫除微細氣泡的裝置和方法分離效率和脫氣效率高。

技術領域

本發明涉及一種加氫產物脫除微細氣泡的裝置和方法，尤其涉及一種基于離心流場調控的多尺度氣泡聚并和分離方法，適用于高溫高壓加氫產物體系脫氣過程。

背景技術

石油加氫生產過程中，氫氣與油品在反應器中接觸、傳質和反應，反應產物通常在反應器的出料口排出，排料既包括液相加氫產物，也包括氣相加氫產物，氣相加氫產物除了輕質烴類物質，還包括大量的氫氣、硫化氫、氨氣等。

這些氣相加氫產物與液相加氫產物的分離，通常在熱高壓分離器中進行。在熱高壓分離器中這些加氫產物還在繼續發生部分副反應，降低目標加氫產物收率。因此，氣相加氫產物與液相加氫產物的分離過程需要盡可能短的停留時間，以避免繼續發生不利反應。

隨著氣液強化傳質技術的發展，目前石油加氫反應器中的氣泡尺度越來越微細化。微細化的氫氣氣泡有利于提供極大的傳質面積，在催化劑周圍提供了較高的氫濃度，有利于加氫反應深度進行，并且可以延長催化劑連續運轉周期，提高原料適應性。

但是微細氣泡的出現，對氣相加氫產物與液相加氫產物的分離提出了新的挑戰。比如對于390攝氏度的加氫產物體系，18微米直徑的氣泡在重力場下的上升速度為3mm/s，傳統重力沉降分離方法通常需要幾十分鐘的最小停留時間，并且隨著液相向下流動，經常出現微細氣泡被夾帶的現象。

微細氣泡夾帶在液相中，首先導致液相增壓泵的汽蝕、振動、腐蝕等安全問題，還會降低增泵的揚程和能效。其次，對于夾帶的微細氣泡處于高溫高壓狀態，極易產生脹縮、潰滅、段塞等動態演變，影響管道輸送平穩性，增加了生產裝置危險源。微細氣泡分離不夠徹底還引起資源損耗、影響循環液相反應等問題。

石油加氫裝置最惡劣的物性條件出現在反應器和熱高壓分離器，這兩個設備通常承受著最高溫、最高壓的物料條件，溫度在300～500攝氏度范圍，壓強在4～20Mpa范圍。為了保證生產裝置的安全和穩定，熱高壓分離器無法安裝微濾、膜組件、離心機等更加精細化的氣液分離部件，因此，高溫高壓條件下的高效脫除微細氣泡的方法和裝置，成為石油加氫行業的瓶頸之一。

旋流場可以產生較大的離心加速度，氣相和液相之間存在密度差，密度更小的氣泡會遷移至旋流場中心區域，中心區域的排出口可以把氣泡排出，液相則沿著邊壁區域流動，實現微細氣泡的快速分離。

CN202010254080.9公開了一種主副腔耦合式自適應旋流離心脫氣方法和裝置，CN201710661552.0公開了一種自適應變流量原油脫氣的方法和裝置，這兩種脫氣技術僅僅考慮了離心場作用下的氣泡滑移速度加快，把氣泡簡單視為顆粒，并沒有考慮氣泡的細碎化和聚并化的效應。可以存在的共識是，離心加速度的提高也提高了液相剪切應力，會加劇氣泡的破碎，讓氣泡尺度更加微細化，一味地提高離心加速度并不能對微細氣泡做到有效分離。

這是由于，旋流場產生較大離心加速度的同時，也會產生較大的切向應力，當然還有一部分軸向應力和徑向應力，但是三個方向的應力中，切向應力數值最大。在較大的切向應力作用下，氣泡容易發生破碎，破碎之后的氣泡尺度更加細小，與液相的滑移速度大大降低，更加難以分離。針對加氫產物中多尺度氣泡形態的特點，通過離心加速度和氣泡聚并效應的優化調控，在盡量避免氣泡破碎、提高聚并效應的條件下提高氣泡的分離性能成為脫氣技術發展的難點。

發明內容