[发明专利]一种适用于三相分离的组合方法与装置

说明书

技术领域

本发明是属于能源化工过程气液液三相分离技术领域，涉及一种油脱水脱气或者水脱气除油的方法，具体地说，涉及采用气液惯性分离分布、旋转流喷射脱气、重力沉降和组合聚结技术的优化组合，实现三相的高效、迅速分离，适合于各种工艺包括原油开采提纯、污水处理、石油炼制过程的烃类的脱水脱气、化工过程烃类脱水脱气等过程。本发明还涉及一种上述三相分离过程中使用的装置。背景技术

在石油开采、石油炼制及化工生产过程中，部分液态水和气体残留在油中，严重影响安全，降低产品质量，增加加工能耗；或者加工生产后的水中含油且会夹带部分烃类气体或者酸性气，造成了较大的资源流失并带来环保问题。例如原油开采中，大多采用注水式开采，原油采出液中会夹带大量的水以及天然气等杂质，而分离出的水中油会夹带油及烃类气体或酸性气体；润滑油和液压系统中含水含气会导致腐蚀、油氧化、化学腐蚀、轴承疲劳寿命降低和润滑性能损失；在加氢工艺中，由于原油中含有水分，出装置时柴油也会携带少量水分，而且会带有参加反应的氢气，不可避免的遇到油脱水脱气的过程；在烷基化装置中，原料中的含水量对反应效率有着重要影响，一般要求含水量小于20ppm，乙烯的存在也会增加催化剂的消耗量，因此，急需高效实用的油脱水脱气或者水脱气除油的气液液三相分离器。

以油中脱气脱水为例：油中的水一般以游离态、分散态、乳化态和溶解态的形式存在。游离态的水是已经聚结的水相，是比较容易分离的水相；分散态的水由于处于微米级颗粒尺度，一般小于100微米，而且开始出现油包水的情况；乳化态水是油中存在的水包油或者油包水的状态，一般乳化态的水滴粒径为3-50微粒。油中的气体一般以夹带气和微气泡的形态存在，由于液相表面张力大，增大气体上浮阻力，微气泡几乎很难单纯依靠浮力作用而分离。同时，小水滴凝聚在气泡周围，在气泡垂直浮力的作用下，气泡周围的水滴很难在油中沉降，气泡也很难上浮，进一步增加了气液液分离难度；另外一方面，在该操作压力下，油中也会存在部分溶解态的气体，到下游装置后会带来资源流失及其它问题，因此，采用高效的脱气脱水技术尤为重要。

石油化工行业常见的油水分离技术有离心法、吸附法、膜分离法、重力沉降法和聚结法。离心法的适应性不强，造价高，处理量小，操作条件要求苛刻，中国专利101397506A公开了一种柴油脱水方法及装置，主要对加氢裂化工艺的柴油进行旋流分离，将柴油中的水含量降至40mg/kg以下，但是油包水和溶解水等很难得到有效分离，分离出的水中夹带柴油，造成了资源浪费；吸附过滤和膜分离等精细方法能够吸收油中的水分，但是对于从油中除去乳化的或者溶解的水的情况效果有限，另外，它们的处理量不理想，一旦吸收饱和，就必须更换，成本非常高。

重力分离法是利用油水气的密度差及相互不溶性，在静止或者流动条件下实现三相分离，从实用角度看，重力分离过程无需外加运动力，不消耗药剂，运行维护费用低，是最经济的一种方法。传统重力沉降罐只能去除游离态的水和夹带的气体，对油中的油包水（分散水）、溶解水和微气泡难以去除，中国专利CN1204948C公开了一种三相分离器，包括一个水平罐槽，设置有一个进料口和三相物质的单独出口。还包括一个气体区域的初级分离器，一个气体区域的斜面回流盘，回流盘下端位于入口断面附近，两者之间形成一个通道，降低了液相中的紊流，强化了液液相沉降分离效率。

聚结又称粗粒化，是使夹带水分的烃类通过装有聚结填充物的装置时，水滴由小变大的过程。中国专利CN101857286A公开了一种折板聚结除油填料，使用不同表面粗糙度的材料并且开设了沉泥孔、除油孔和固定孔，增大了聚结油滴的效果。

石油化工行业常见的气液分离技术有加热法、负压法、吸附法和重力分离法。加热法和负压法的能耗高，而且难以满足大处理量的要求。吸附法成本高，难以长周期运行。重力分离难以对微气泡进行有效分离。中国专利103071318A公开了一种利用旋流或者离心场与压力梯度场耦合进行液体脱气的装置，为液体脱气提供了新的思路，但是这种装置不涉及三相分离领域。

目前在石油加工和化工领域，液气分离和液液分离通常在不同的设备中进行，往往都在带压容器中进行。多个压力容器不仅增加了制造成本，而且增大了占地面积，提高了操作难度，而且使用寿命不统一，加大整改难度。既进行液气分离，又进行液液分离的气液液三相分离器解决了上述问题，亟待高效的、长周期使用的烃类脱水脱气三相分离的方法与装置。

发明内容

为了解决上述能源化工中三相分离的难题，提供一种适用于三相分离的组合方法和该组合方法中使用的装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：