專利名稱：含氣體和固體顆粒的液體混合液的四相分離方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液——氣-固-液-液混合物(其連續(xù)相為液相，分散相為氣相、固相和另一種液相)進行四相分離的工藝及設(shè)備。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的氣-固-液-液混合物分離，如煉油廠焦化過程中的冷焦水(含有硫化氫等氣體、焦粉和分散油，會對閥門、管道、換熱器、高壓泵、切焦噴嘴造成堵塞或磨損)，通常用敞開式循環(huán)處理工藝，即敞開式排放、平流式隔油工藝，污水中大量揮發(fā)性有機物(帶有刺激性惡臭)進入廠區(qū)環(huán)境空氣中，對周邊環(huán)境造成嚴重影響。
在國外，Krebs公司(Kelton G P，Torres D L，Rawlins H，Use hydrocyclones toimprove delayed coker operations，Hydrocarbon Processing(ISSN 0018-8190)V77N.3 111-12，114，116)只是用旋液分離器來分離冷焦水中的焦粉，聲稱能除去40-50微米以上的焦粉，但沒有報道能同時去油、脫氣。
專利CN02216056.6在空冷器前加了旋流除油器，在含油量2000-3000ppm、含焦粉3000ppm以下的穩(wěn)定工況下能起到一定的除粉除油作用，起到使冷焦水密閉循環(huán)處理的作用。但是，當工況變動，如含油量、含焦粉量有沖擊時，其旋流除油器容易被堵塞而不能正常工作，而且，在這種密閉處理過程中，惡臭氣體沒有出路，始終在循環(huán)系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決氣-固-液-液混合物分離過程中設(shè)備的堵塞問題和氣體的分離，提出一種含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液的四相分離方法及裝置。本發(fā)明可用于但并不限于煉油廠焦化過程沖焦水或冷焦水的脫氣除粉除油。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是來自焦化塔的含氣、油和焦粉的冷焦水首先進入緩沖罐，然后從四相分離器柱錐形腔體中進入，從四相分離器上部分離出氣體、較大油滴或油團與焦粉聚集體，進入污油罐。在污油罐內(nèi)，氣體從污油罐頂部溢出，水從污油罐底部切出，污油可以回到焦化塔或常減壓裝置回煉；從四相分離器底部排出較大顆粒的焦粉到焦粉池；從四相分離器的另一個出口排出水，進入旋流除油器進一步除油除粉。這樣，可以避免旋流除油器的堵塞。
本發(fā)明所述的緩沖罐和污油罐的高徑比為1.02-1.10，進水口為切向入口。切向入口的位置在罐體高度的75-85％；四相分離器，其特征在于在其內(nèi)部設(shè)有多個四相分離管，四相分離管的柱錐形腔體上一端有一個切向入口和三個分別位于相應(yīng)的出料腔中的軸向出口，其中一個軸向出口即底流口在入口端的另一端，用于較大焦粉顆粒的排出；其余兩個軸向出口即溢流口為同軸的套筒式結(jié)構(gòu)，位于入口端，位于內(nèi)筒的中心溢流口用于較大油滴或油團與焦粉的聚集體和氣體的排出，兩筒之間的環(huán)形溢流口用于水相的排出。
本發(fā)明的有益效果是氣-固-液-液混合液經(jīng)過四相分離管，大焦粉顆粒從四相分離器底流口排出；小焦粉顆粒與大部分分散油或油團發(fā)生油浮，形成含粉輕液柱隨同氣體從中心溢流口排出；達到一定純度要求的水——重液從環(huán)形溢流口排出，進入旋流除油器，使旋流除油器得到保護，避免堵塞。此外，水中的惡臭氣體也被分離掉。


圖1是本發(fā)明用于含固粒的互不相溶液體混合物分離流程圖。
圖2是本發(fā)明四相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2所示的四相分離管的結(jié)構(gòu)示意圖。
1緩沖罐 2四相分離器 3除油器 4污油罐 5進料口 6進料腔 7環(huán)形溢流腔 8中心溢流腔 9氣粉油出口 10上隔板 11中隔板 12出水口 13分離管 14下隔板 15底流腔 16出粉口 17中心溢流口 18環(huán)形溢流口19入口 20旋流發(fā)生腔 21旋流加速腔 22底流口
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖介紹本發(fā)明的實施例。
本實施例給出的含氣體和固粒的互不相溶液體混合液分離裝置組成如圖1所示。該分離裝置由緩沖罐、四相分離器、旋流除油器和污油罐組成。
如圖2所示，四相分離器包括多個四相分離管13、進料腔6、中心溢流腔8、環(huán)形溢流腔7、底流腔15、進料口5、氣粉油出口9、水出口12和粉出口16。其中中心溢流腔8、環(huán)形溢流腔7、進料腔6和底流腔15自上往下依次排列，由上隔板10、中隔板11和下隔板14分開。底流腔15為倒錐形，錐角60°～120°。進料口5和水出口12位于側(cè)面。氣粉油出口9位于頂部。粉出口16位于底部。四相分離器殼體由上下兩部分組成。中心溢流腔8、環(huán)形溢流腔7、氣粉油出口9和水出口12為一體，進料腔6、進料口5、底流腔15和粉出口16為一體。兩部分通過法蘭連接。
如圖3所示，四相分離管13包括柱錐形旋流發(fā)生腔20和旋流加速腔21，腔體上有一個切向入口19和三個軸向出口。切向入口在腔體的一端，一個軸向出口——底流口22在入口端的另一端，用于較大焦粉顆粒的排出，其余兩個軸向出口——溢流口為同軸的套筒式結(jié)構(gòu)，位于入口端，其內(nèi)筒為中心溢流口17，用于較大油滴或油團與焦粉聚集體和氣體的排出，兩筒之間的環(huán)形溢流口18用于水相的排出。
四相分離管13平行于四相分離器軸線安裝，入口19位于四相分離器進料腔6內(nèi)，中心溢流口17與四相分離器中心溢流腔8相通，環(huán)形溢流口18與四相分離器環(huán)形溢流腔7相通，底流口22與四相分離器底流腔15相通。四相分離管13與上隔板10的密封用O形圈，與中隔板11和下隔板14的密封用墊片。
其中四相分離管13的旋流發(fā)生腔20和旋流加速腔21的總長與四相分離管13的主體直徑之比為4～6。
從焦化塔出來的氣-固-液-液混合液首先進入緩沖罐，再進入四相分離器，然后分配進入各個四相分離管。在四相分離管內(nèi)，混合液高速旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，大焦粉顆粒被甩到壁面，最后從四相分離管底流口排出，至焦粉池。小焦粉顆粒與大部分分散油或油團在四相分離管內(nèi)發(fā)生油浮，形成比較粗的空心帶粉油柱——輕液柱攜帶氣體從中心溢流口排出，至污油罐。達到一定純度要求的水——重液從環(huán)形溢流口排出，進入旋流除油器。在旋流除油管內(nèi)，剩余的少量的分散油及細焦粉進一步聚集、沉降，形成比較細的油芯，從旋流除油管的溢流口排出，最后從旋流除油器的排油口排出，到污油罐。在污油罐內(nèi)，氣體、油、水在重力作用下將很快分層。氣體從污油罐頂部溢出。水從污油罐底部切出。污油可以回到焦化塔回煉。從旋流除油管底流口排出的水匯合后從旋流除油器排水口排出。由于四相分離器去除了大部分油及焦粉或大的油-粉聚集體，避免了旋流除油器的堵塞。此外，水中的惡臭氣體也被分離掉。
權(quán)利要求
1.含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液的四相分離方法，其特征在于由緩沖罐、四相分離器、旋流除油器和污油罐順序地連接，來自焦化塔的冷焦水首先進入緩沖罐，再從四相分離器柱錐形腔體中進入，從四相分離器上部分離出氣體、較大油滴或油團與焦粉的聚集體，進入污油罐；從四相分離器底部排出較大顆粒的焦粉到焦粉池；從四相分離器的另一個出口排出水，進入旋流除油器進一步除油除粉，除出的含粉油也排到污油罐；在污油罐內(nèi)，在重力作用下，氣體從污油罐頂部溢出，水從污油罐底部切出，污油回到焦化塔或常減壓裝置回煉。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液的四相分離方法的裝置，其特征在于所述的緩沖罐和污油罐的高徑比為1.02-1.10，進水口為切向入口，切向入口的位置在罐體高度的75-85％；所述的四相分離器包括多個四相分離管(13)、進料腔(6)、中心溢流腔(8)、環(huán)形溢流腔(7)、底流腔(15)、進料口(5)、氣粉油出口(9)、水出口(12)和粉出口(16)，其中中心溢流腔(8)、環(huán)形溢流腔(7)、進料腔(6)和底流腔(15)自上往下依次排列，由上隔板(10)、中隔板(11)和下隔板(14)分開；底流腔(15)為倒錐形，錐角60°～120°；進料口(5)和出水口(12)位于側(cè)面；氣粉油出口(9)位于頂部；粉出口(16)位于底部；四相分離管(13)平行于四相分離器軸線安裝，入口(19)位于四相分離器進料腔(6)內(nèi)，中心溢流口(17)與四相分離器中心溢流腔(8)相通，環(huán)形溢流口(18)與四相分離器環(huán)形溢流腔(7)相通，底流口(22)與四相分離器底流腔(15)相通；且殼體由上下兩部分組成，中心溢流腔(5)、環(huán)形溢流腔(7)、氣粉油出口(9)和水出口(12)為一體，進料腔(6)、進料口(5)、底流腔(15)和粉出口(16)為一體，兩部分通過法蘭連接；其中四相分離管包括柱錐形旋流發(fā)生腔(20)和旋流加速腔(21)，且兩者的總長與四相分離管(13)的主體直徑之比為4～6。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求2所述的含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液的四相分離方法的裝置，其特征是四相分離器內(nèi)四相分離管的柱錐形腔體上一端有一個切向入口(19)和三個分別位于相應(yīng)的出料腔的軸向出口，其中一個軸向出口即底流口(22)在入口端的另一端，用于較大焦粉顆粒的排出，其余兩個軸向出口即溢流口為同軸的套筒式結(jié)構(gòu)，位于入口端，另一個位于內(nèi)筒的中心溢流口(17)，兩筒之間形成環(huán)形溢流口(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含氣體和固體顆粒的互不相溶液體混合液的四相分離裝置，其特征在于四相分離管(13)與上隔板(10)的密封用O形圈，與中隔板(11)和下隔板(14)的密封用墊片。
全文摘要
本發(fā)明涉及進行四相分離的工藝及設(shè)備，其由緩沖罐、四相分離器、旋流除油器和污油罐順序地連接。其中四相分離器包括若干個四相分離管、進料腔、中心溢流腔、環(huán)形溢流腔、底流腔、進料口、氣粉油出口、水出口和粉出口。其特征在于中心溢流腔、環(huán)形溢流腔、進料腔和底流腔自上往下依次排列。四相分離管有一個切向入口和三個軸向出口。即底流口在入口端的另一端，其余兩個軸向出口位于入口端，為同軸套筒式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)筒為中心溢流口，兩筒之間為環(huán)形溢流口。來自焦化塔的含氣、油和焦粉的冷焦水首先進入緩沖罐，再經(jīng)過四相分離器，在去除較大焦粉顆粒的同時，較大油滴與焦粉的聚集體可從中心溢流口排出，有效地避免旋流除油器的堵塞。
文檔編號B01D19/00GK1792409SQ20051012265
公開日2006年6月28日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者袁惠新 申請人:江蘇工業(yè)學(xué)院