一种气液-液固耦合分离装置的制作方法

本发明属于气液固混合物分离，具体涉及一种气液-液固耦合分离装置。

背景技术：

1、在石油化工领域，经常涉及到反应器内流出的气液固混合物的分离，在大部分情况下气液固混合物都处于高温或高温高压状态下，由此造成混合物内部的结焦非常严重。以悬浮床加氢工艺为例，悬浮床加氢反应器出口是未反应完的氢气、液态油品和焦粒的混合物，是典型的高温、高压、易结焦气液固混合物。目前的分离方法是将反应器出口的气液固混合物依次通过高温分离器和低温分离器，分别将气体、液体和固体分开，其中高温分离器为气液分离器，低温分离器为液固分离器。由于产物处于高温高压下，混合物中的焦粒极容易聚集成块。一方面，气液分离器分离出的液固混合物需要形成一个床层形成以免气体由液固混合物出口管泄漏出去，如专利zl 201510437377.8所述，液固混合物床层极易形成死区，造成严重的结焦并堵塞液固混合物出口管甚至腔体。另一方面，高温分离器和低温分离器之间的需要通过管线连接，管线内部也会形成结焦并频频堵塞，造成装置停工或降量生产。

2、专利zl200520108970.x提出了一种气液分离器，分离器壳体分为上壳体和下壳体，下壳体与上壳体的连接口处设有密封板，于该密封板上表面中部固接有柱形腔室，该柱形腔室顶面为均布若干固定孔的上孔板，柱形腔室的底面为均布有若干固定孔的下孔板:离心分离器出气管口朝上，进料管口朝下设置于下壳体内，出气管口延伸至密封板，并将下孔板罩于其中，同时出气管口内设有烧结滤芯，烧结滤芯悬挂固定于下孔板的固定孔上，气液聚结器设置于上壳体内，含聚结滤芯，其设于柱形腔室外，底端固定于上孔板的固定孔内。其目的在于首先通过离心分离实现气液间的粗分，然后通过气液聚结器进一步实现细分。该专利仅仅使用与气液系统的分离，对于气液固混合物则不适用，因为固体颗粒会快速将滤芯等堵塞造成分离器无法工作。

3、专利zl201420539202.9提出了一种用于浆态床重油加氢的浆液分离器，包括筒体和设置在筒体内的至少一块内挡板，内挡板倾斜放置，内挡板顶端与筒体顶部、内挡板底端与筒体底部均留有空隙，筒体上在内挡板一侧设置浆液入口，另一侧设置油品出口，筒体顶部设置气体出口，底部设置浆液出口。内挡板顶部高于分离器内液位，内挡板底部高于底部浆液出口，倾斜角度大于持分离浆液中固体颗粒的休止角。该专利只能从液相和固相中分离出气相，且无法解决液相雾沫夹带的问题。

4、专利zl201510437377.8提出了一种针对悬浮床加氢工艺的气液分离器，其主要思想是将两级串联的气液分离器置于一个腔体内，分离出的气体由引出管引出，液体则落入腔体底部并形成液固混合物床层。该专利中液固混合物床层极易形成死区，造成固体颗粒的结焦并堵塞液固混合物出口管甚至腔体。

5、专利zl201310226593.9提出了一种针对悬浮床加氢工艺的热高压分离器，其主要思想是在密闭腔体内底部设置管柱式分离器、上部设置多组微旋流管组，主要目的是实现气体和液固混合物的高效分离。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种气液-液固耦合分离装置，该耦合分离系统消除了高温、高压、易结焦气液固混合物分离系统中，气液分离器底部床层结焦、气液分离器和液固分离器连接管线内部结焦的问题，同时还强化了液固分离器的分离效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种气液-液固耦合分离装置，包括：

3、腔体，所述腔体上设有排气口；

4、气液分离器，所述气液分离器设于所述腔体内部，所述气液分离器包括入口管，所述入口管上部穿过腔体的顶部，所述入口管下部管壁上设有多个旋转空心悬臂，用于将气液固混合物甩出气液分离器，所述多个旋转空心悬臂倾斜向下且旋转方向一致；

5、液体收集器，所述液体收集器位于所述气液分离器下方，用于承接所述气液分离器甩出的液体物料；

6、液固分离器，所述液固分离器位于所述气液分离器下方，所述液固分离器为离心式旋液分离器，所述液固分离器上方为圆筒结构，所述圆筒结构侧壁上部沿圆周方向设有若干个进液口，所述若干个进液口的外侧壁与所述圆筒结构侧壁相切且若干个进液口的朝向一致，所述若干个进液口的朝向与所述多个旋转空心悬臂的旋转方向相反，所述若干个进液口位于所述液体收集器内部；所述固液分离器的下端出口穿过所述腔体下部；

7、引出管，所述引出管一端位于所述液固分离器内，另一端位于所述腔体外。

8、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述气液分离器外设有上下两端开口的封闭罩，所述腔体内横向设有隔板，所述隔板与所述封闭罩外壁和所述腔体内壁密封连接，将所述腔体的内部空间分隔为上部腔体和下部腔体，所述封闭罩的上端开口与所述上部腔体相连通，所述排气口位于所述上部腔体上。

9、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述气液分离器外设有封闭罩，所述封闭罩顶端与所述腔体顶部密封连接，所述封闭罩底端开口，所述排气口位于所述封闭罩外部的腔体上。

10、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述旋转空心悬臂倾斜向下设置，个数为3～8个，所述旋转空心悬臂的横截面为矩形，所述矩形的长度为宽度的1.5～3倍，所述旋转空心悬臂的总横截面积为入口管横截面积的0.7～1.5倍，所述旋转空心悬臂出口处的外侧壁和所述腔体内壁的水平距离小于等于300mm。

11、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述液固分离器上的进液口个数为1～6个。

12、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述液固分离器为多个，多个所述液固分离器沿同一圆的圆周设置。

13、本发明中，不对液固分离器的具体个数进行限定，如可以为2个、3个、4个、5个、6个或其他更多个数，本领域技术人员可根据分离装置直径的大小及分离装置的分离效率进行常规调整。

14、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述气液分离器的入口管与所述液固分离器的圆筒结构同轴设置。

15、本发明所述气液-液固耦合分离装置，所述腔体上设有循环管，所述循环管一端位于所述腔体内部且位于所述液体收集器上方，另一端位于所述腔体外部。

16、本发明有益效果是：

17、将气液分离器和液固分离器耦合在同一个设备内，消除了两个分离器之间的连接管线，消除了管线内结焦堵塞的瓶颈问题；利用气液分离器出口液体存在强旋流的特点，使下部液固分离器入口旋转方向与液固混合物循环方向相匹配，加强了液固分离器的分离效率；设置了液体循环管线，保证液固混合物能够始终浸没在液体中，避免气体由液固分离器窜气；气液分离器出口液体的旋转，可以消除下部液固混合物床层内的死区，避免液固混合物在同一位置停留时间过长，造成结焦；当固体颗粒粒径较小时，使用一个大的液固分离器效率较低，可以灵活采用多个小的液固分离器，通过液固分离器入口旋转方向与流场的匹配，达到高的分离效率。

技术特征：

1.一种气液-液固耦合分离装置，包括：

2.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述气液分离器外设有上下两端开口的封闭罩，所述腔体内横向设有隔板，所述隔板与所述封闭罩外壁和所述腔体内壁密封连接，将所述腔体的内部空间分隔为上部腔体和下部腔体，所述封闭罩的上端开口与所述上部腔体相连通，所述排气口位于所述上部腔体上。

3.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述气液分离器外设有封闭罩，所述封闭罩顶端与所述腔体顶部密封连接，所述封闭罩底端开口，所述排气口位于所述封闭罩外部的腔体上。

4.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述旋转空心悬臂倾斜向下设置，个数为3～8个，所述旋转空心悬臂的横截面为矩形，所述矩形的长度为宽度的1.5～3倍，所述旋转空心悬臂的总横截面积为入口管横截面积的0.7～1.5倍，所述旋转空心悬臂出口处的外侧壁和所述腔体内壁的水平距离小于等于300mm。

5.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述液固分离器上的进液口个数为1～6个。

6.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述液固分离器为多个，多个所述液固分离器沿同一圆的圆周设置。

7.根据权利要求6所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述圆的圆心位于所述腔体的垂直轴线上。

8.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述气液分离器的入口管与所述液固分离器的圆筒结构同轴设置。

9.根据权利要求1所述气液-液固耦合分离装置，其特征在于，所述腔体上设有循环管，所述循环管一端位于所述腔体内部且位于所述液体收集器上方，另一端位于所述腔体外部。

技术总结本发明涉及一种气液‑液固耦合分离装置，将气液分离器和液固分离器耦合在同一个设备内，消除了两个分离器之间的连接管线，消除了管线内结焦堵塞的瓶颈问题；利用气液分离器出口液体存在强旋流特点，使下部液固分离器入口旋转方向与液固混合物循环方向相匹配，加强了液固分离器的分离效率；设置了液体循环管线，保证液固混合物能够始终浸没在液体中，避免气体由液固分离器窜气；气液分离器出口液体的旋转，可消除下部液固混合物床层内的死区，避免液固混合物在同一位置停留时间过长，造成结焦；当固体颗粒粒径较小时，使用一个大的液固分离器效率较低，可灵活采用多个小的液固分离器，通过液固分离器入口旋转方向与流场的匹配，达到高的分离效率。技术研发人员：卢竟蔓,卢春喜,马树刚,刘梦溪,胡长禄,鄂承林,张馨月,姚秀颖,张博函,范怡平受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4