專利名稱：一種氣液固三相分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣、液、固混合物的分離裝置。
背景技術：
在石油煉制行業(yè)中，沸騰床加氫工藝是一種高轉化率的加工過程。烴類液體進料與氫氣混合后從反應器的下部進入反應器，流經(jīng)分布板后向上通過催化劑床層，進行反應；催化劑被流化，處于具有返混的沸騰狀態(tài)。在該過程中，反應生成的液相產(chǎn)品和油氣同參與反應的催化劑和氫氣相混合、形成氣液固三相混合物；需在反應器內(nèi)設置分離器，進行氣液固三相分離。美國專利US 4753721公開了一種用于沸騰床加氫反應器的氣液固三相分離器，主要由下降管和位于其頂部的循環(huán)杯、流出產(chǎn)物管線和循環(huán)泵組成。催化劑、液相和氣相在下降管外混合沸騰，由于密度不同使得催化劑沉積分離。循環(huán)杯進行氣液分離；分離出的液相油進入下降管，由循環(huán)泵抽出，部分進行再循環(huán)；分離出的油氣和氫氣經(jīng)流出產(chǎn)物管線由反應器抽出。這種分離器的氣液固分離效率較好，但存在如下問題占據(jù)反應器的容積較大(主要是下降管、循環(huán)杯和流出產(chǎn)物管線占據(jù))，使催化劑裝填量一般只有反應器容積的35%，并使反應器內(nèi)預留沸騰反應空間較少，降低了生產(chǎn)效率。另外，分離器的結構復雜、檢修困難，循環(huán)泵的維修費用較高。中國專利CN 1185047C公開的沸騰床反應器中所用的氣液固三相分離器主要由內(nèi)筒和外筒組成，能夠解決US 4753721存在的問題。但這種結構的分離器，氣液固三相的分離效果有限，主要是氣-液、液-固的分離效果不太好。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種氣液固三相分離器，以解決現(xiàn)有的氣液固三相分離器分別存在的占據(jù)反應器的容積較大、結構復雜或氣液固三相的分離效果有限等問題。[0004] 為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是一種氣液固三相分離器，設于圓筒型反應器殼體內(nèi)的上部，包括外套筒、內(nèi)套筒，外套筒與內(nèi)套筒之間形成環(huán)形通道，其特征在于外套筒自上而下依次由外套筒上錐段、外套筒直筒段和外套筒下錐段組成，外套筒上錐段的頂部設有升氣管，內(nèi)套筒自上而下依次由內(nèi)套筒上錐段、內(nèi)套筒直筒段和內(nèi)套筒下錐段組成，外套筒上錐段、外套筒下錐段和內(nèi)套筒下錐段為截頭圓錐面形，內(nèi)套筒上錐段為倒置截頭圓錐面形，外套筒直筒段、內(nèi)套筒直筒段和升氣管為圓筒形，外套筒上錐段的上部設有開孔，內(nèi)套筒上錐段上設有條形孔，內(nèi)套筒上錐段的頂部位于外套筒上錐段上部所設開孔與外套筒上錐段的底部之間，內(nèi)套筒直筒段的頂部位于外套筒直筒段的頂部與底部之間，外套筒下錐段的底部位于內(nèi)套筒下錐段的頂部與底部之間，內(nèi)套筒下錐段的底部圓孔直徑大于外套筒下錐段的底部圓孔直徑。 采用本實用新型，具有如下的有益效果(l)本實用新型氣液固三相分離器所占據(jù)的反應器容積較小(一般占5% 20%)，所以反應器內(nèi)催化劑的裝填量和預留沸騰反應空間較大、反應器空間利用率較高，可以提高生產(chǎn)效率。催化劑裝填量一般可以達到反應器容積的50% 70%。 (2)結構簡單、易于檢修，維修費用低。(3)能有效地將氣相、液相、固
3相分離，分離效果較好。具體的分離過程，詳見本說明書具體實施方式
部分的說明。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。附圖和具體實
施方式并不限制本實用新型要求保護的范圍。

圖1是設于反應器殼體內(nèi)的本實用新型氣液固三相分離器的結構示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的氣液固三相分離器設于圓筒型反應器殼體9內(nèi)的上部，反應器為沸騰床加氫反應器。反應器殼體9的頂部設有催化劑裝填管14、氣相出口管12，上側部設有液相出口管13，底部設有入口管11和催化劑卸出管15。反應器殼體9內(nèi)的下部設有分布板IO。這些結構都是常規(guī)的。本實用新型的氣液固三相分離器(簡稱為分離器)，包括外套筒2、內(nèi)套筒3，外套筒2與內(nèi)套筒3之間形成環(huán)形通道7。外套筒2自上而下依次由外套筒上錐段21、外套筒直筒段22和外套筒下錐段23組成，外套筒上錐段21的頂部設有升氣管l。內(nèi)套筒3自上而下依次由內(nèi)套筒上錐段31、內(nèi)套筒直筒段32和內(nèi)套筒下錐段33組成。外套筒上錐段21、外套筒下錐段23和內(nèi)套筒下錐段33為截頭圓錐面形，內(nèi)套筒上錐段31為倒置截頭圓錐面形，外套筒直筒段22、內(nèi)套筒直筒段32和升氣管1為圓筒形。[0009] 外套筒上錐段21的上部設有開孔4，開孔率根據(jù)通過開孔4的氣相流速確定。開孔4一般為圓形孔、正方形孔或條形孔等。開孔4具有降低進入外套筒上錐段21中的氣相的流速、促使氣相中部分反應生成油氣冷凝的作用。內(nèi)套筒上錐段31上設有條形孔5，開孔率根據(jù)沸騰層6中的液相通過條形孔5的流速確定。條形孔5的寬度要求小于催化劑顆粒的尺寸，以阻擋催化劑顆粒。 內(nèi)套筒上錐段31的頂部位于外套筒上錐段21上部所設開孔4與外套筒上錐段21的底部之間，內(nèi)套筒直筒段32的頂部位于外套筒直筒段22的頂部與底部之間，外套筒下錐段23的底部位于內(nèi)套筒下錐段33的頂部與底部之間，內(nèi)套筒下錐段33的底部圓孔直徑大于外套筒下錐段23的底部圓孔直徑。外套筒下錐段23的底部邊緣與內(nèi)套筒下錐段33外表面之間留有環(huán)形間隙，為環(huán)形通道7的底部出口 。 本實用新型氣液固三相分離器的主要結構參數(shù)一般如下氣液固三相分離器的總高度H占反應器殼體9高度的5 % 30 % ，升氣管1頂部至反應器殼體9頂部所設氣相出口管12底部的距離a為氣液固三相分離器總高度H的10% 50%，升氣管1的高度占氣液固三相分離器總高度H的5% 30%。外套筒上錐段21頂部圓孔直徑為內(nèi)套筒直筒段32直徑的50% 120%。外套筒直筒段22的直徑為反應器殼體9內(nèi)直徑D的35% 75%，高度占氣液固三相分離器總高度H的15% 30% 。外套筒下錐段23底部圓孔直徑為反應器殼體9內(nèi)直徑D的50% 80% 。內(nèi)套筒上錐段31頂部圓孔直徑為外套筒直筒段22直徑的60% 90%。內(nèi)套筒直筒段32的直徑為外套筒直筒段22直徑的50% 80%，高度占氣液固三相分離器總高度H的15% 30% 。內(nèi)套筒下錐段33底部圓孔直徑為反應器殼體9內(nèi)直徑D的55% 95%。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算，分離器一般占據(jù)5% 20%的反應器容積(實際上是反應器殼體9的容積)。[0013] 升氣管1的直徑、外套筒上錐段21頂部圓孔的直徑相等，外套筒直筒段22的直徑、外套筒上錐段21底部圓孔的直徑、外套筒下錐段23頂部圓孔的直徑相等，內(nèi)套筒直筒段32的直徑、內(nèi)套筒上錐段31底部圓孔的直徑、內(nèi)套筒下錐段33頂部圓孔的直徑相等。各構件的板厚一般為幾毫米到十幾毫米；對于分離器結構參數(shù)的計量，板厚可以忽略不計。[0014] 本實用新型的氣液固三相分離器，一般采用不銹鋼、抗氫腐蝕鋼制造，各構件一般是焊接連接。可以參照石油煉制行業(yè)中固定床加氫反應器內(nèi)構件常用的固定方法，將本實用新型分離器固定在沸騰床加氫反應器殼體內(nèi)。 下面以本實用新型分離器用于沸騰床加氫反應器(簡稱為反應器)為例，說明其分離氣液固三相的過程。參見圖1，烴類液體進料與氫氣混合后從入口管11進入反應器，流經(jīng)分布板IO后向上通過催化劑床層，進行反應。反應生成的液相產(chǎn)品和油氣同參與反應的催化劑和氫氣相混合、形成氣液固三相混合物，向上隨機運動進入分離器的內(nèi)套筒下錐段33、內(nèi)套筒直筒段32，在內(nèi)套筒直筒段32中加速。之后進入內(nèi)套筒上錐段31并減速，形成氣液固三相的沸騰層6(沸騰層6基本上是在內(nèi)套筒上錐段31中)。沸騰層6中的催化劑顆粒被條形孔5阻擋，大部分向下回落(如圖1中的空心箭頭所示)，與向上運動的氣液固三相混合物處于返混狀態(tài)。沸騰層6中的大部分液相流經(jīng)條形孔5，進入外套筒2與內(nèi)套筒3之間的環(huán)形通道7。沸騰層6中少量的催化劑和液相經(jīng)內(nèi)套筒上錐段31的頂部也進入環(huán)形通道7。沸騰層6中的氣相(包括反應生成油氣和氫氣)基本上全部與液固相分離，向上流動至外套筒上錐段21中。 在環(huán)形通道7內(nèi)，催化劑和液相向下流動，由環(huán)形通道7的底部出口加速流出。一部分液相向上流動，進入外套筒2與反應器殼體9之間所形成的液相產(chǎn)品區(qū)8 ;另一部分液相和全部催化劑向下流動，經(jīng)內(nèi)套筒下錐段33的底部與反應器殼體9之間所形成的環(huán)形間隙返回反應區(qū)。液相產(chǎn)品區(qū)8的上部為澄清液體層，進一步分離出少量氣體后(進入氣相空間16)，澄清的液相產(chǎn)品經(jīng)液相出口管13導出反應器。氣相空間16位于反應器殼體9內(nèi)的上部、液相產(chǎn)品區(qū)8的上方。 進入外套筒上錐段21中的氣相，在外套筒上錐段21的上部所設開孔4的作用下減速；氣相中的一部分反應生成油氣冷凝成液相，與未冷凝的反應生成油氣及氫氣分離。冷凝油氣(液相) 一部分沿外套筒上錐段21的內(nèi)表面向下流動，進入環(huán)形通道7，參與環(huán)形通道7中已有的液相和催化劑的流動及后續(xù)分離過程；另一部分冷凝油氣經(jīng)開孔4流至外套筒上錐段21的外表面，并沿該外表面向下流動，進入液相產(chǎn)品區(qū)8。外套筒上錐段21中與冷凝油氣分離的未冷凝油氣(氣相)及氫氣向上流動進入升氣管l，在升氣管1中加速后進入氣相空間16，最后經(jīng)氣相出口管12導出反應器。升氣管l可以強化氣相的分離。[0018] 通過上述的過程，能有效地將氣相、液相、固相分離。沸騰床加氫反應器基本上仍按常規(guī)方式操作，詳細說明從略。 本實用新型的氣液固三相分離器，不僅可以用于上述的沸騰床加氫過程，而且還可以用于化工行業(yè)中的干燥、粉煤氣化、廢塑料熱裂解等過程，以及污水處理過程，對多種氣相、液相、固相的三相混合物進行分離。當然，設計分離器時必須要考慮實際的使用場合、工藝操作條件等因素，以達到較好的分離效果。
權利要求一種氣液固三相分離器，設于圓筒型反應器殼體(9)內(nèi)的上部，包括外套筒(2)、內(nèi)套筒(3)，外套筒(2)與內(nèi)套筒(3)之間形成環(huán)形通道(7)，其特征在于外套筒(2)自上而下依次由外套筒上錐段(21)、外套筒直筒段(22)和外套筒下錐段(23)組成，外套筒上錐段(21)的頂部設有升氣管(1)，內(nèi)套筒(3)自上而下依次由內(nèi)套筒上錐段(31)、內(nèi)套筒直筒段(32)和內(nèi)套筒下錐段(33)組成，外套筒上錐段(21)、外套筒下錐段(23)和內(nèi)套筒下錐段(33)為截頭圓錐面形，內(nèi)套筒上錐段(31)為倒置截頭圓錐面形，外套筒直筒段(22)、內(nèi)套筒直筒段(32)和升氣管(1)為圓筒形，外套筒上錐段(21)的上部設有開孔(4)，內(nèi)套筒上錐段(31)上設有條形孔(5)，內(nèi)套筒上錐段(31)的頂部位于外套筒上錐段(21)上部所設開孔(4)與外套筒上錐段(21)的底部之間，內(nèi)套筒直筒段(32)的頂部位于外套筒直筒段(22)的頂部與底部之間，外套筒下錐段(23)的底部位于內(nèi)套筒下錐段(33)的頂部與底部之間，內(nèi)套筒下錐段(33)的底部圓孔直徑大于外套筒下錐段(23)的底部圓孔直徑。
2. 根據(jù)權利要求l所述的氣液固三相分離器，其特征在于外套筒上錐段(21)的上部 所設的開孔(4)為圓形孔、正方形孔或條形孔。
3. 根據(jù)權利要求1所述的氣液固三相分離器，其特征在于氣液固三相分離器的總高 度H占反應器殼體(9)高度的5% 30%，升氣管(1)頂部至反應器殼體(9)頂部所設氣 相出口管(12)底部的距離a為氣液固三相分離器總高度H的10% 50%，升氣管(1)的 高度占氣液固三相分離器總高度H的5X 30X，外套筒上錐段(21)頂部圓孔直徑為內(nèi)套 筒直筒段(32)直徑的50% 120%，外套筒直筒段(22)的直徑為反應器殼體(9)內(nèi)直徑D 的35% 75%，高度占氣液固三相分離器總高度11的15% 30%，外套筒下錐段(23)底 部圓孔直徑為反應器殼體(9)內(nèi)直徑D的50% 80%，內(nèi)套筒上錐段(31)頂部圓孔直徑 為外套筒直筒段(22)直徑的60% 90%，內(nèi)套筒直筒段(32)的直徑為外套筒直筒段(22) 直徑的50 % 80 % ，高度占氣液固三相分離器總高度H的15 % 30 % ，內(nèi)套筒下錐段(33) 底部圓孔直徑為反應器殼體(9)內(nèi)直徑D的55% 95%。
專利摘要本實用新型公開了一種氣液固三相分離器，以解決現(xiàn)有的氣液固三相分離器分別存在的占據(jù)反應器的容積較大、結構復雜或氣液固三相的分離效果有限等問題。本實用新型包括外套筒(2)、內(nèi)套筒(3)，兩者之間形成環(huán)形通道(7)。外套筒自上而下依次由外套筒上錐段(21)、外套簡直筒段(22)和外套筒下錐段(23)組成；外套筒上錐段的頂部設有升氣管(1)。內(nèi)套筒自上而下依次由內(nèi)套筒上錐段(31)、內(nèi)套簡直筒段(32)和內(nèi)套筒下錐段(33)組成。外套筒上錐段的上部設有開孔(4)，內(nèi)套筒上錐段上設有條形孔(5)。本實用新型可用于石油煉制行業(yè)中的沸騰床加氫過程，也可用于多種其它的過程，進行氣液固三相的分離。
文檔編號B01J8/22GK201505526SQ20092022339
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月7日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者馮勇, 李群生, 王冕, 胡慶均, 蔡連波, 趙勇, 陳崇剛 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團洛陽石油化工工程公司