專利名稱：酸性水脫氣的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酸性水脫氣的方法與裝置，尤其涉及一種利用閃蒸-離心耦合技術(shù)進(jìn)行酸性水脫氣的方法與裝置。
背景技術(shù)：
在原油加工過程中，原油中的部分硫、氮以硫化氫、氨的形式進(jìn)入到原油加工裝置排出的酸性水中。隨后，酸性水汽提裝置將來自常減壓蒸餾、催化裂化、延遲焦化、加氫裂化、加氫精制以及硫回收等裝置的酸性水進(jìn)行預(yù)處理，使處理后的凈化水可以回用于上游工藝裝置，或滿足進(jìn)污水處 理場的進(jìn)水水質(zhì)要求，酸性水中的硫化氫、氨通過汽提的方式脫除并加以回收，這樣不但凈化了酸性水，也降低了企業(yè)的加工損失。因此，酸性水汽提是煉油廠不可缺少的環(huán)保裝置。而來自煉油廠各裝置的酸性水，在一定壓力下會夾帶或者溶解一部分烴類氣體、H2S與NH3等氣體進(jìn)入酸性水汽提裝置，隨著酸性水向罐區(qū)流動，物料的壓力逐漸降低，原來處于液體狀態(tài)的部分低碳烴汽化，變成氣體，在酸性水進(jìn)人罐區(qū)時釋放進(jìn)入氣相，因此在酸性水進(jìn)入酸性水罐前會設(shè)置酸性水脫氣罐對氣體進(jìn)行分離回收，罐頂脫出的氣體進(jìn)入低壓瓦斯管網(wǎng)或焚燒。目前酸性水脫氣罐通常采用臥式、高架放置，采用的原理是閃蒸-重力沉降分離技術(shù)，由于對在該脫氣罐操作壓力下溶解的氣體靠閃蒸方法無法有效去除、對閃蒸分離出的水中分散的微小氣泡靠重力沉降也無法有效去除，該部分氣體在進(jìn)入下游酸性水凈化罐后由于壓力降低與沉降時間延長也會在罐頂析出，造成了安全隱患及資源流失，因此需采用更高效的酸性水脫氣技術(shù)進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種利用閃蒸脫氣與離心脫氣耦合技術(shù)對帶壓酸性水所攜帶氣及該分壓下溶解氣進(jìn)行高效分離的方法與設(shè)備。本發(fā)明技術(shù)采用閃蒸分離與離心分離相結(jié)合的方法對酸性水進(jìn)行處理，在閃蒸罐出口前設(shè)置旋流液氣分離設(shè)施，依靠旋流液氣分離的壓力梯度場(徑向截面自外向內(nèi)壓力逐漸降低)將閃蒸罐操作壓力下溶解的氣體進(jìn)一步分離、依靠旋流液氣分離的離心場對微小氣泡進(jìn)行有效去除，在氣相出口前設(shè)置了氣液分離器，對氣體中夾帶液體進(jìn)行有效去除，彌補(bǔ)了目前酸性水脫氣罐的不足。具體的技術(shù)方案為:一種酸性水脫氣的方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1:采用降壓處理對含氣酸性水進(jìn)行液氣分離，含氣酸性水的壓力為0.2 20MPa，壓力降為0.01 19.99MPa，處理溫度為5 99°C ;步驟2:采用離心脫氣法依靠旋流液氣分離的壓力梯度場對酸性水進(jìn)行液氣分離，該壓力梯度場內(nèi)壓力差為0.01 lOMPa，處理溫度為5 99°C ；步驟3:采用離心或者聚結(jié)分離的方法對氣相出口中氣體夾帶液體進(jìn)行分離，該分離過程壓力降為0.0OOl 0.05MPa。進(jìn)一步，所述步驟I中的降壓處理為閃蒸。一種實現(xiàn)前述脫氣裝置，包括一降壓設(shè)備和一與之連接的旋流離心脫氣設(shè)備，該旋流離心脫氣設(shè)備包括外殼，設(shè)置于外殼內(nèi)的多個并聯(lián)旋流離心脫氣芯管，設(shè)置于外殼上的入口、液相出口和氣相出口，該旋流離心脫氣芯管包括一腔體，該腔體上設(shè)有芯管液氣進(jìn)口、芯管氣相出口和芯管液相出口，該芯管氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內(nèi)，插入深度為該腔體最大直徑的0.1 3倍。進(jìn)一步，該降壓設(shè)備為一設(shè)有入口、氣相出口和液相出口的閃蒸罐，所述旋流離心脫氣設(shè)備外殼內(nèi)部同該閃蒸罐連通，置于脫氣裝置入口和氣相出口之間，同該閃蒸罐形成一個完整腔體，該旋流離心脫氣設(shè)備的液相出口為該脫氣裝置的液相出口。進(jìn)一步，該降壓設(shè)備為一冷低壓分離器，其出口同旋流離心脫氣設(shè)備入口相連接。進(jìn)一步，所述閃蒸罐的入口液體進(jìn)料形式采用多管文丘里噴射形式。進(jìn)一步，所述脫氣裝置上部還設(shè)有液位計。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用的脫氣方法首先利用降低閃蒸壓力，將溶于酸性水的烴類氣體、H2S與NH3等氣體釋放出來，在重力場作用下首先對酸性水?dāng)y帶氣及壓降釋放的溶解氣進(jìn)行分離，其后對在該脫氣罐操作壓力下溶解的氣體靠閃蒸方法無法有效去除、對閃蒸分離出的水中分散的微小氣泡靠重力沉降也無法有效去除利用離心脫氣方法進(jìn)行二次分離，該分壓下的溶解 氣體依靠旋流液氣分離的壓力梯度場(徑向截面自外向內(nèi)壓力逐漸降低)進(jìn)行分離、酸性水中夾帶的微小氣泡依靠離心場有效去除。本發(fā)明所述方法中，如工藝中酸性水進(jìn)行閃蒸脫氣后還需用泵對脫氣后酸性水進(jìn)行增壓外輸?shù)脑?，可直接采用離心脫氣方法對進(jìn)口酸性水?dāng)y帶氣及溶解氣進(jìn)行分離，這樣可進(jìn)一步有效減少降壓后再增壓的能耗。本發(fā)明采用的設(shè)備具有操作簡單、占地面積小、脫氣效率高等優(yōu)點，克服了目前酸性水經(jīng)脫氣罐后下游管道、設(shè)備中局部壓降造成氣體釋放而引起的局部腐蝕(H2S)、氣阻及資源流失(烴類氣體)問題，可廣泛應(yīng)用于石油化工過程的酸性水處理過程。


圖1為本發(fā)明第一實施例酸性脫氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第一實施例工藝流程圖。圖3為本發(fā)明第二實施例酸性脫氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明第二實施例工藝流程圖。圖5為旋流脫氣芯管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為旋流離心脫氣芯管壓力梯度分布示意圖，包括圖6-1旋流離心脫氣芯管結(jié)構(gòu)示意圖，圖6-2旋流離心脫氣芯管沿A-A剖線的剖視圖的徑向壓力示意圖，圖6-3旋流離心脫氣芯管徑向截面壓力梯度分布仿真圖。符號說明:I為閃蒸罐，11為入口，12為罐體，13為氣相出口，2為旋流離心脫氣設(shè)備，21為旋流離心脫氣芯管，21-1-1為芯管液氣軸流式進(jìn)口 ；21-1-2為芯管液氣切向進(jìn)口 ；21-2為芯管柱腔；21_3為芯管錐腔；21-4為芯管液相出口 ；21-5為芯管內(nèi)錐體；21_6為芯管溢流管倒錐厚壁；21-7為芯管二次液出口 ；21-8為芯管環(huán)形槽隙，21-9為芯管噴射二次分離溢流管，21-9-1為喇叭口，21-9-2為芯管第一溢流管柱腔，21-9-3為芯管倒錐形連接腔，21-9-4為芯管第二溢流管柱腔，21-9-5為芯管筒體，22為外殼，23為液相出口，24為酸性水入口，25為液面計，26為氣相出口。
具體實施例方式工藝上，帶氣酸性水第一步通過降壓方法對酸性水中溶解的氣體進(jìn)行分離，分離出的氣體依靠重力沉降的方法分為氣相及液相；在該壓力下依然溶解于酸性水的氣體及部分微小氣泡通過第二步的旋流離心脫氣方法進(jìn)行分離，依靠旋流離心脫氣設(shè)備的壓力梯度及離心場，溶解于酸性水的氣體由于壓力梯度場分壓的降低而析出，該部分析出氣體及微小氣泡在離心場下得到進(jìn)一步的分離；氣相部分通過旋流分離或聚結(jié)分離將攜帶的液滴脫除干凈后出裝置。

本發(fā)明所涉及的旋流離心脫氣芯管包括設(shè)有一腔體，該腔體上設(shè)有液氣進(jìn)口、氣相出口和液相出口，該氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內(nèi)，插入深度為該腔體最大直徑的0.1 3倍。該插入深度為氣相出口末端、即位于腔體內(nèi)的氣相出口最低端至腔體上表面的深度。進(jìn)一步，所述腔體包括一柱腔，和一設(shè)置于柱腔之下、最大直徑相同并與之連通的錐腔或柱腔。進(jìn)一步所述氣相出口通過一溢流管實現(xiàn)，該溢流管的流道為直徑由腔下至上逐漸變大的噴射腔。進(jìn)一步，所述噴射溢流管末端設(shè)有環(huán)隙開槽。進(jìn)一步，該裝置還設(shè)有一筒體包圍所述溢流管以形成一封閉的腔體，該封閉腔體下端開設(shè)有二次液相出口。進(jìn)一步，所述溢流管深入腔體部分末端還設(shè)置有一喇叭口。進(jìn)一步，所述溢流管深入所述腔體部分末端周壁上還設(shè)有一倒錐厚壁，所述液氣進(jìn)口聞于該倒維厚壁的底邊。進(jìn)一步，該錐腔底部設(shè)有一內(nèi)椎體，該內(nèi)錐體底面面積大于氣相出口深入腔體部分末端的底面面積。進(jìn)一步，所述液相出口采用切向出口，出口底部與內(nèi)錐體底部平齊。進(jìn)一步，所述液氣進(jìn)口可采用軸流式、切向、螺旋線或漸開線形式。請參閱圖6，本專利發(fā)明者通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，在柱腔高度為柱腔直徑的0.5 3倍位置，旋流芯管內(nèi)徑向截面存在顯著的壓力梯度，即徑向位置從外到內(nèi)壓力逐漸減小。依據(jù)亨利定律，在該截面高度附近，旋流器芯管邊壁液體壓力高、中心壓力低，外邊壁在該分壓下溶解氣體可遷移到中心位置，將溢流氣相出口設(shè)在該位置可將一定進(jìn)口壓力下液體中溶解的氣體進(jìn)一步進(jìn)行脫除，將目前旋流離心脫氣技術(shù)利用離心場脫除夾帶液體拓寬到利用離心場與壓力梯度場結(jié)合，脫除夾帶液體與進(jìn)口液體一定分壓下的溶解氣體。請參閱圖5，為本發(fā)明所涉及的旋流離心脫氣芯管21的具體實施例，該旋流離心脫氣芯管包括一設(shè)于底部的芯管錐腔21-3 (也可為柱腔)，設(shè)于芯管錐腔21-3之上、最大直徑相同并與之連通的芯管柱腔21-2，該芯管錐腔21-3和芯管柱腔21-2形成一封閉腔體，封閉腔體底部設(shè)有一芯管液相出口 21-4，封閉腔體上部設(shè)有液氣進(jìn)口，封閉腔體上部設(shè)有一氣相出口，該氣相出口從上表面插入封閉腔體，插入的深度為腔體最大直徑的0.1 3倍，并設(shè)置于腔體中心，氣相出口為一倒喇叭口，其末端截面正對徑向截面壓力梯度場壓力最小的中心位置，以便盡可能的利用壓力梯度收集因中心壓力較小而溢出的氣相。該氣相出口具體通過一芯管噴射二次分離溢流管21-9實現(xiàn)，如圖所示，該芯管噴射二次分離溢流管21-9設(shè)置于芯管柱腔21-2中心軸上,包括一芯管喇叭口 21-9-1,芯管第一溢流管柱腔21-9-2及一芯管倒錐形連接腔21-9-3，和芯管第二溢流管柱腔21_9_4，形成半徑先減小后增大的噴射形溢流腔體，可在加大氣體收集面積，提高氣體收集率的同時提高氣相出口壓力。該芯管第二溢流管柱腔21-9-4周側(cè)開設(shè)有環(huán)隙開槽21-8，芯管環(huán)隙開槽21-8外設(shè)有一芯管筒體21-9-5包圍所述溢流管以形成一封閉的腔體，該芯管筒體21-9-5底端開設(shè)有二次液出口 21-7，在芯管第二溢流管柱腔21-9-4內(nèi)，以便利用氣體旋轉(zhuǎn)離心力將氣體夾帶的液體進(jìn)行有效脫除，實現(xiàn)氣體中夾帶液體的有效分離，可消除因出口氣體夾帶液體而二次分離的問題。芯管第一溢流管柱腔21-9-2的下端還設(shè)有一喇叭口 21-9-1，以盡可能大的捕獲溢出氣體。該喇叭口 21-9-1周側(cè)設(shè)有一芯管溢流管倒錐厚壁21-6，該芯管溢流管倒錐厚壁21-6從該喇叭口 21-9-1 —直至芯管柱腔21-2的上表面，以便引導(dǎo)從設(shè)置于腔體上部或頂部的液氣進(jìn)口進(jìn)入的液氣由于空間逐漸增大盡快進(jìn)入壓力梯度顯著的區(qū)域進(jìn)行液氣分離。上述液氣進(jìn)口可采用軸流式、切向、螺旋線或漸開線形式。該芯管錐腔21-2底部設(shè)有一芯管內(nèi)椎體21-5，該芯管內(nèi)錐體21-5底面面積大于氣相出口深入腔體部分末端喇叭口 21-9-1的底面面積，以降低出口液體中氣體攜帶。為了便于觀察，其余附圖中的旋流離心脫氣芯管不再作細(xì)節(jié)標(biāo)識。實施例1:請參閱圖1，為本發(fā)明的第一實施例酸性脫氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置包括閃蒸罐I和與之連通的旋流離心脫氣設(shè)備2，閃蒸罐I包括一外殼12、一酸性水入口 11，和氣相出口 13，旋流離心脫氣設(shè)備2包括一外殼22，設(shè)置于外殼22內(nèi)的多個前述旋流離心脫氣芯管21，旋流離心脫氣設(shè)備2底部設(shè)置有一液相出口 23。閃蒸罐I和旋流離心脫氣設(shè)備2內(nèi)部連通形成一封閉腔 體，該封閉腔體上設(shè)有一酸性水入口 11，液相出口 23和氣相出口 13。煉油廠酸性水汽提的工藝流程通常通過以下步驟實現(xiàn):攜氣的帶壓酸性水通過閃蒸進(jìn)行脫氣，分離出的液相進(jìn)一步通過水除油裝置進(jìn)行油相回收，液相繼續(xù)進(jìn)入凈化酸性水儲罐，最后由泵輸送至汽提塔進(jìn)行處理。相較現(xiàn)有的工藝流程，本發(fā)明進(jìn)一步采用了前述裝置如虛框所示。請參閱圖2，為本發(fā)明第一實施例工藝流程圖:首先，酸性水在閃蒸罐中進(jìn)行低壓閃蒸，在重力場作用下，酸性水?dāng)y帶氣及壓降釋放的溶解氣進(jìn)行分離，其后，在旋流離心脫氣設(shè)備2對在閃蒸罐操作壓力下溶解的氣體靠閃蒸方法無法有效去除、對閃蒸分離出的水中分散的微小氣泡靠重力沉降也無法有效去除利用離心脫氣方法進(jìn)行二次分離，具體而言，該分壓下的溶解氣體依靠旋流液氣分離的壓力梯度場(徑向截面自外向內(nèi)壓力逐漸降低)進(jìn)行分離、酸性水中夾帶的微小氣泡依靠離心場有效去除。在氣相出口前設(shè)置旋流或聚結(jié)氣液分離器，對氣體夾帶的液體進(jìn)行有效去除。表I為某煉油廠酸性水汽提裝置進(jìn)料酸性水的性質(zhì)及操作參數(shù)，進(jìn)該汽提裝置的有焦化酸性水、催化酸性水及部分常減壓酸性水。
權(quán)利要求
1.一種酸性水脫氣的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:采用降壓處理對含氣酸性水進(jìn)行液氣分離，含氣酸性水的壓力為0.2 20MPa，壓力降為0.0l 19.99MPa，處理溫度為5 99°C ; 步驟2:采用離心脫氣法依靠旋流液氣分離的壓力梯度場對酸性水進(jìn)行液氣分離，該壓力梯度場內(nèi)壓力差為0.01 lOMPa，處理溫度為5 99°C ； 步驟3:采用離心或者聚結(jié)分離的方法對氣相出口中氣體夾帶液體進(jìn)行分離，該分離過程壓力降為0.0001 0.05MPa。
2.如權(quán)利要求1所述酸性水脫氣的方法，其特征在于，所述步驟I中的降壓處理為閃蒸。
3.一種實現(xiàn)如權(quán)利要求1方法所述的脫氣裝置，包括一降壓設(shè)備和一與之連接的旋流離心脫氣設(shè)備，其特征在于，該旋流離心脫氣設(shè)備包括外殼，設(shè)置于外殼內(nèi)的多個并聯(lián)旋流離心脫氣芯管，設(shè)置于外殼上的入口、液相出口和氣相出口，該旋流離心脫氣芯管包括一腔體，該腔體上設(shè)有芯管液氣進(jìn)口、芯管氣相出口和芯管液相出口，該芯管氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內(nèi)，插入深度為該腔體最大直徑的0.1 3倍。
4.如權(quán)利要求3所述脫氣裝置，其特征在于，該降壓設(shè)備為一設(shè)有入口、氣相出口和液相出口的閃蒸罐，所述旋流離心脫氣設(shè)備外殼內(nèi)部同該閃蒸罐連通，置于脫氣裝置入口和氣相出口之間，同該閃蒸罐形成一個完整腔體，該旋流離心脫氣設(shè)備的液相出口為該脫氣裝置的液相出口。
5.如權(quán)利要求3所述脫氣裝置，其特征在于，該降壓設(shè)備為一冷低壓分離器，其出口同旋流離心脫氣設(shè)備入口相連接。
6.如權(quán)利要求 所述脫氣裝置，其特征在于，所述閃蒸罐的入口液體進(jìn)料形式采用多管文丘里噴射形式。
7.如權(quán)利要求3所述脫氣裝置，其特征在于，所述脫氣裝置上部還設(shè)有液位計。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種酸性水脫氣的方法與裝置。帶氣酸性水第一步通過降壓方法對酸性水中溶解的氣體進(jìn)行分離，分離出的氣體依靠重力沉降的方法分為氣相及液相；在該壓力下依然溶解于酸性水的氣體及部分微小氣泡通過第二步的旋流離心脫氣方法進(jìn)行分離，依靠旋流離心脫氣設(shè)備的壓力梯度及離心場，溶解于酸性水的氣體由于壓力梯度場分壓的降低而析出，該部分析出氣體及微小氣泡在離心場下得到進(jìn)一步的分離；氣相部分通過旋流分離或聚結(jié)分離將攜帶的液滴脫除干凈后出裝置。本發(fā)明實現(xiàn)了對氣體中夾帶液體進(jìn)行有效去除，彌補(bǔ)了目前酸性水脫氣罐的不足。
文檔編號C02F1/38GK103112982SQ201310036308
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者楊強(qiáng), 呂文杰, 許蕭, 閻超, 汪華林, 馬良, 吳瑞豪 申請人:華東理工大學(xué)