[发明专利]一种焦化塔顶气脱固用旋风分离器除焦装置与方法

权利要求书

1.一种焦化塔顶气脱固用旋风分离器除焦装置，其特征在于，包括旋风分离单元和气液二次分离单元；

所述旋风分离单元包括第一外壳体和旋风分离器，所述旋风分离器包括油气双入口管、排料管、排气管，所述旋风分离器位于所述第一外壳体内部，两者之间构成冷却室，所述冷却室的上端由第一隔板封闭、下端由第二隔板封闭，所述冷却室包括冷却水入口管、冷却水出口管，所述冷却水入口管和冷却水出口管分别布置在冷却室的下部和上部的侧面，并相间180°分布，所述旋风分离器主体由柱段和锥段组成，所述柱段上端与所述第一隔板固定连接，所述锥段下端与所述第二隔板固定连接；所述油气双入口管穿过所述第一外壳体切向式连接在所述柱段上，所述排料管连接在所述锥段底端且向下延伸，所述排气管与所述柱段同轴的设置在柱段内且向上穿出所述柱段，所述第一隔板的内侧面连接在排气管的外侧面上；

所述气液二次分离单元通过排气管与旋风分离单元连接，所述气液二次分离单元包括第三外壳体、环形挡板、旋式排气栅、倒置圆锥、导流锥面和排液管，所述第三外壳体与所述第一外壳体固定连接，其内部构成二次分离室，所述二次分离室的顶端设置有油气出口管；所述排气管向上延伸入所述二次分离室内，所述环形挡板同轴的环绕布置在排气管外侧，所述环形挡板顶端以及排气管顶端均由顶盖封闭，所述倒置圆锥固定在顶盖内侧且锥顶点朝向排气管内部，所述旋式排气栅为开设在排气管上部侧壁面上的条形通孔，供流体通过旋式排气栅从排气管内流动入排气管与环形挡板之间的环形空间内，所述导流锥面为设置在第一隔板上方且从排气管外壁面径向向外倾斜形成的中间高周围低的环形锥面；所述排液管设置在二次分离室底部。

2.根据权利要求1所述的除焦装置，其特征还在于，所述旋风分离单元还包括螺旋翅片，所述螺旋翅片为所述柱段的壁面向内凹陷形成的螺旋异型结构。

3.根据权利要求2所述的除焦装置，其特征还在于，所述螺旋翅片的螺旋方向与旋风分离单元内流体的涡旋运动方向保持一致，所述螺旋翅片的截面是以矩形为基底，三角形为尖端的螺旋异形结构，该结构凸起的三角形尖端朝向旋风分离单元的轴线方向。

4.根据权利要求1所述的除焦装置，其特征还在于，所述第一外壳体下方连接第二外壳体，所述第二外壳体与第二隔板构成焦粉仓，所述排料管向下延伸至焦粉仓内，所述焦粉仓的底端设置有下料口。

5.根据权利要求1-4任一项所述的除焦装置，其特征还在于，所述旋式排气栅为等间隔分别在排气管上部侧壁上的条形通孔，每个条形通孔均呈螺旋式穿透排气管壁面，将排气管侧壁均匀分割为多个旋转流道。

6.根据权利要求5所述的除焦装置，其特征还在于，所述倒置圆锥的锥顶点的轴向高度不小于旋式排气栅最下端对应的轴向高度。

7.根据权利要求6所述的除焦装置，其特征还在于，所述环形挡板的下缘呈尖端竖直向下的倒三角形，并且环形挡板的下端面高度低于旋式排气栅开口下端高度。

8.根据权利要求4所述的除焦装置，其特征还在于，所述第一外壳体、第二外壳体和第三外壳体一体式构成，或由三段直径不同的壳体固定连接而成。

9.一种焦化塔顶气除焦方法，其采用权利要求2中所述的焦化塔顶气脱固用旋风分离器除焦装置，具体包括如下步骤：

(1)待处理的高温焦化塔顶气由油气双入口管引入旋风分离单元，在旋风分离单元的冷却条件下，使待处理油气快速冷却，抑制生焦反应的继续进行；而且经油气双入口管的切向导向作用形成旋流，然后经螺旋翅片中的螺旋流道强化离心力进行离心分离，分离后的重相介质沿排料管至焦粉仓内，最终由下料口间歇排出；轻相介质由内旋流上升进入排气管内；

(2)上升的轻相介质由排气管进入二次分离单元，轻相介质在倒置圆锥的强制作用下，逐步由旋式排气栅排出并进行二次分离，轻相介质中的液滴及微细焦粉颗粒在离心作用下碰撞依附至环形挡板上，轻相介质继续向下运动，最终绕过环形挡板上行；

(3)吸附在环形挡板上的液滴及细微焦粉颗粒混合物在重力作用下沿环形挡板内壁面向下滑动，移动至环形挡板内壁面下缘后滴落，在导流锥面的作用下，分离后的液相由排液管快速排出；

(4)二次分离后的净化油气上行穿过二次分离室，最终由油气出口管回输至延迟焦化装置大油气管线内，进行下游精加工操作。