一种高压分离装置的制作方法

本实用新型涉及石油加工技术领域，具体涉及一种加氢反应工艺过程中分离循环氢、油、水和微细固体颗粒等物质的高压分离装置。

背景技术：

近年来，原油质量和产量都在急剧下降，而人们对轻质油的需求越来越多，因此重油加氢技术、煤直接液化技术和油煤混炼技术等加氢工艺越来越受到重视，这些工艺技术将重质原油、煤等烃原料在催化剂和高温下与氢气反应，将重质油或煤进行加氢反应，得到轻质油。这些工艺中都需要使用高压分离装置，将反应器出口的油-气-水三相产物进行气相和液相分离，气相中的循环氢循环使用，尾气进入气体处理装置，液相进入分馏系统进行分馏。

在实际运行中，由于高压分离装置多为惯性塔板结构，分离效率低，阻力损失大。造成分离所得气相仍然带液，即循环氢气体中夹带液态烃、柴油、含硫污水等微粒，对下游关键设备的长周期运行带来很大的危害；阻力损失大则后续流程中需要另外设置加压装置补偿压力损失。

高分装置的下部作为储液罐使用，液面的位置对系统的运行性能有很大的影响：液面过高，会造成气体带液而对循环压缩机产生损坏；液面过低，容易发生高压系统中的气体窜入低压系统而发生爆炸事故，加大高分装置的操作难度。

现有技术中，存在将旋风分离器或微型旋风分离器应用于高压分离装置中以提高分离效率的实例。微型旋风分离器是指外管上部的直径在几十—几百毫米的旋风分离器。微型旋风分离器一般包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入外管的上部，内管顶部为旋风分离器气体出口，外管顶部与内管外壁密封连接，所述外管包括上部的直管部分和下部的锥管部分或中部的锥管部分和下部较小直径的直管部分。使用的旋风分离器均采用单口侧向进气，进气口位于外管的直管部分的上部单侧。需要分离的介质一般从进气口进入进行分离，被分离出的液体或液固混合物从外管底部出口排出，气体从内管顶部排出。这种微型旋风分离器在使用过程中存在分离效率低和阻力损失偏大的问题。

因此，现有技术的微型旋风分离器的这些问题严重影响了其在高压分离装置中的应用，造成高压分离装置存在分离效率低下、装置体积大，导致材料消耗量和占地面积偏大、阻力损失也偏大、能耗高、连续运转时间有限等缺陷。

技术实现要素：

基于现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高压风分离装置，内部采用一种强化微型旋风分离器，能够大大提高分离效率，减少阻力损失。因此高压分离装置体积、阻力损失以及占地面积小，分离效率高、能耗低、大大提高连续运转时间。

本实用新型的技术方案：

一种高压分离装置，包括塔体、位于所述塔体侧壁中部的塔体入口、位于所述塔体顶部的塔体气体出口和位于所述塔体底部的塔体液固出口，其特征在于所述塔体内部包括三组强化微型旋风分离器，每组所述强化微型旋风分离器包括三个旋风分离器，均匀分布于所述塔体入口和塔体气体出口之间的塔体圆周内、固定在塔体侧壁上，每个所述旋风分离器包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入所述外管的上部，所述外管的顶部与所述内管之间的开口为所述旋风分离器入口，所述内管的顶部为所述旋风分离器气体出口，所述内管与外管之间设置有八个导流叶片，每个所述导流叶片沿所述内管外壁同向、均匀分布。

包括隔板，位于所述塔体气体出口下方，所述隔板为圆形板结构，圆周与塔体内壁密封连接，所述隔板上具有多个与所述旋风分离器气体出口对应的隔板气体出口，每个所述旋风分离器气体出口穿过所述隔板气体出口位于所述隔板与所述塔体气体出口之间的集气室。

包括破沫网隔板，所述破沫网隔板位于所述隔板下方、塔体入口上方，外周与塔体内壁连接，每个所述外管的下部分别穿过所述破沫网上的开孔，所述旋风分离器入口位于所述隔板和所述破沫网之间。

包括多块耳板，固定在所述塔体入口上方的塔体内壁上，同一组的每个所述外管的下端固定在所述耳板上。

所述塔体底部为储液区，所述塔体入口高于所述塔体底部液面，每个所述外管的底部具有底流管，所述底流管具有液封装置。

所述隔板的中心设有人孔。

所述导流叶片为螺旋线形式。

所述旋风分离器的内管为Φ85×4.5mm的不锈钢管，外管为Φ100×6.5mm的不锈钢管，所述内管进入外管的长度为60mm～150mm。

本实用新型的技术效果：

本实用新型的一种高压分离装置通过在内部设置了三组共九个旋风分离器，共同作用于待分离的物质，增加分离密度。每个旋风分离器入口为外管与内管之间的轴向开口，从塔体入口进入的介质沿轴向入口进入旋风分离器。所述旋风分离器的内外管之间的轴向开口面积远大于侧向单口进气的入口面积，旋风分离器的有效进气面积显著增加。接着混合气体在八个导流叶片共同作用、强化引流下螺旋旋转，并在导流叶片尾部形成多个涡流，多个涡流耦合后增强了混合气体的流动强度，增强了旋风分离器的分离效果，分离为液体和气体。液体沿外管内壁重力向下流动进入塔体底部，从塔体液固出口流出，气体则向上运动沿内管顶部开口离开旋风分离器进入塔体顶部，最终从塔体气体出口而出完成介质的分离。由于导流叶片数量的限定使得高压分离器塔体内使用九个旋风分离器就可实现高效的分离，因此具有上述旋风分离器的高压分离装置具有体积较小、分离效率高、阻力损失较小(约6～10kPa)、占地面积小、连续运转周期长，且产生的阻力损失，远小于常规高分系统的允许压降值(50kPa)，可以实现大幅度的节能。

从旋风分离器分离出的气体产物进入集气室，与塔体内未分离气体隔开，获得较为纯净的气体产品。

待分离的介质从塔体入口进入后首先经过所述破沫网隔板初步过滤，除去其中的大粒径的液滴和固体颗粒。

耳板在下部固定旋风分离器，同时所述隔板和破沫网隔板在上部限定旋风分离器的位置，共同作用固定所述旋风分离器位置。

塔体入口在液面以上，避免未分离的气体混合物与底部液体混合，污染底部液体；底流管的液封结构防止由塔体混合物入口进入的气体由储液区串入旋风分离器。

隔板中心的人孔方便人进入进行设备检修。

所述导流叶片为螺旋线形式，沿螺旋线流动方式引导介质，增强流动强度，提高介质分离效率。

优选的，内管尺寸为Φ85×4.5mm，外管尺寸为Φ100×6.0mm，内管进入外管的长度为60mm～150mm，可进一步的减小阻力，提高分离的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的旋风分离器的纵向局部剖视图；

图2为本实用新型实施例的旋风分离器的俯视图；

图3为本实用新型实施例的旋风分离器的局部三维视图；

图4为采用本实用新型实施例的具有强化微型旋风分离器的高压分离装置的纵向剖视图；

图5为采用本实用新型实施例的具有强化微型旋风分离器的高压分离装置的局部三维视图；

图6为采用本实用新型实施例的具有强化微型旋风分离器的高压分离装置的上部横向剖视图。

图中各标号列示如下：

1-内管，2-外管，3-导流叶片，4-进气口，5-旋风分离器气体出口，6-旋风分离器，7-高压分离装置，8-塔体，9-破沫网隔板，10-隔板，11-塔体气体出口，12-塔体混合物入口，13-塔体液固出口，14-耳板，15-集气室。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的解释。

本实用新型提供了一种具有强化微型旋风分离器的高压分离装置，用于处理加氢裂化工艺中的加氢产物，分离出氢气、油、水和微细固体颗粒等物质。

如图1-2所示，一种旋风分离器6包括外管2与内管1。所述内管1为直通管；外管2包括上部直管部分、中部锥形部分以及下部较小直径直管部分，所述内管1下部的一部分进入外管2的上部。外管2与内管1之间的轴向开口为旋风分离器进气口4；内管1的顶部开口为旋风分离器气体出口5。内管1和外管2之间设置有导流叶片3。导流叶片3的数量为八个且沿内管1外壁周向同向设置、轴向延伸、均匀分布。导流叶片3长度7mm，螺旋线恒定螺距400mm，圈数0.12。轴向的进气口4使得旋风分离器6进气方式为轴向，不仅增大了进气面积，而且压降和阻力损失减小，进一步的结合八个导流叶片3的强化引流，在导流叶片3尾部形成多个涡流且多个涡流能够形成流动强度增强的耦合，进一步增强介质的流动强度从而提高分离效率，实现气体与液体或液固混合物的高效分离效果。

如图3所示，所述导流叶片3可以位于所述内管1外壁圆周上，同时内外管之间通过所述导流叶片3连接，导流叶片3即作为引流装置也作为连接装置，简化了结构。具体实现方式为导流叶片3焊接在内管1外壁或通过厚壁管加工成型为带有导流叶片3的内管1，外管1留有贯通的导流叶片放置槽，安装时将内管1旋入外管2的导板叶片放置槽，旋入后在外管2外侧进行焊接，实现内管1和外管2的连接。或者，导流叶片3也可以焊接固定设置在外管2内壁上。另外，内外管之间也可采用其它连接结构连接而导流叶片3仅作为导流装置固定在内管1上或外管2上。

如图3所示，优选的，所述导流叶片3为沿内管轴向延伸的螺旋线形式导流片，使得进入内外管之间的介质形成螺旋线流动方式，介质的流动强度进一步被增强。

导流叶片3的长度尺寸可根据对提高分离效率和减小压降损失的具体要求的综合考虑而设置。优选的，导流叶片3的长度为7-10mm。增加导流叶片的长度会使导流叶片3对气固或气固液介质的引流长度增加而使分离效率进一步增强，但同时会增加气体的压力损失，后续生产的能耗高。

优选的，所述内管1进入外管2长度为60mm～150mm，如图3所示，所述内管1的下部的100mm进入外管2的上部。内管1尺寸为Φ85×4.5mm，外管2尺寸为Φ100×6.0mm，使每个强化微型旋风分离器6的入口速度大于15m/s。

如图4-6所示，本实施例的一种高压分离装置7的主体为塔体8，包括塔体混合物入口12、塔体气体出口11、塔体液固出口13、破沫网隔板9、隔板10、耳板14。塔体气体出口11位于塔体8顶部，塔体液固出口13位于塔体8底部，塔体混合物入口12位于塔体8中部的侧壁上、高于底部液体。所述隔板10为圆形板结构，位于塔体8的上部、圆周与塔体8内壁密封连接。隔板10的圆周上设有九个隔板气体出口。破沫网隔板9位于塔体混合物入口12的上方、隔板10的下方，外周与塔体8内壁固定连接。耳板14为三个，均匀分布塔体混合物入口12高度塔壁上的圆周上。塔体8内并联布置了三组强化微型旋风分离器，共九个旋风分离器6，每组的三个旋风分离器6均匀的分布在位于隔板10下方塔体的圆周上。其中每个旋风分离器气体出口5对应穿过一个隔板气体出口位于集气室15，外管2底部穿过且低于所述破沫网隔板9，进气口4位于隔板10和破沫网隔板9之间，同组的每一个外管2下端固定在一块耳板14上。每个旋风分离器6的外管2底部的底流管具有液封装置(图中未示出)。

另外，所述隔板10的中心设有人孔，方便人进入进行装置内检修。所述破沫网隔板9可以替换为复合层脱液器。

采用上述具有强化微型旋风分离器的高压分离装置7对加氢工艺过程中的加氢产物进行分离，过程如下：

含油、水两组分的混合气从中部的塔体混合物入口12进入高压分离装置7内，穿过破沫网隔板9后除去大粒径的液滴和固体颗粒，依靠重力作用不断向下沉降，进入到塔体底部的储液区。脱液后的混合气沿轴向的分离器进气口4进入内外管之间，受导流叶片3的强化引流而形成强烈旋转并沿外管2内壁旋转向下进入外管2中部，密度小的净气进入到内管1内，从旋风分离器气体出口5离开进入隔板10上方的集气室15，获得较为纯净的气体产品，最后从塔体气体出口11流出高压分离装置7，进入后续脱硫装置。密度大的油和固体颗粒在离心力作用下被甩向外管2内壁，并在重力作用下，沿外管2下部快速流出旋风分离器6，储存在高压分离装置7底部的储液区中，达到高压分离器液位控制口的液封高度后，最终从塔体液固出口13流出所述高压分离装置7。

布置九个上述旋风分离器6产生的阻力损失估计有4～8kPa，不会超过20kPa(考虑不确定因素后的估计值)，远小于常规高分系统的允许压降值(50kPa)，可以实现大幅度的节能。

本实施例的分离效果如下：

在使用更少的旋风分离器的情况下实现以下分离效果：

1、对液滴的脱除情况：对液滴的分离精度为2-10μm及以上粒径液滴的脱除率>99％；

2、对固体颗粒的脱除情况：对固体颗粒的分离精度为3μm，5μm及以上粒径固体颗粒的脱除率不低于95％；

3、高压分离装置的总阻力损失小于0.01MPa，压降小；

4、在强度校核符合压力容器规范时，本实施例的实现了长期稳定运行。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面的理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，例如各结构的固定方式、旋风分离器的数量、尺寸、布置方式、导流叶片的数量及安装方式等其均应涵盖在本实用新型专利的保护范围当中。