[发明专利]除雾器及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及除雾领域，特别涉及一种除雾器及其设计方法。

背景技术

在气液传质传热单元操作或化学反应过程中，要求气液两相充分接触促进相间组分的传递，以达到强化分离或反应的目的。当传质或反应过程完成后，通常需要将汽相产物与液相原料进行机械分离。在有限的汽液接触空间和两相接触停留时间下，在气相中不可避免地存在着一些来不及分离的小液滴，液滴被气体携带称为雾沫夹带。雾沫夹带造成的返混会使传质过程或反应过程的推动力降低，造成传质效率或反应转化率的降低，过量雾沫夹带使液体不能正常下流，会限制处理能力，严重时会引发喷射液泛，造成生产安全事故。在实际工业操作中，绝大多数传质过程或反应过程都伴有雾沫夹带返混。这是由于为了保证充分传质或加快反应，气液两相需要有足够大的相界面积，气泡与液滴分散得越细小，获得的表面能就越大，传质速率或反应速率越快，但是机械分离就越困难。

因此，除雾器是塔设备、罐式容器或反应釜中常用的除雾设备。除雾可以精制产品，保证处理量；控制排放，减少大气中的有害物质排放量，改善环境质量；减少操作过程中的物料损失，尽可能地回收有用组分，降低生产成本；还可以保护设备，防止雾沫夹带对容器壁、管口造成机械冲击，以及对管线、管件、输送设备、测量仪表等产生种种危害。

现有的除雾器一般都采用卧式，而卧式除雾器的截面积小于塔径，捕雾面积几乎没有可调节的余地，根据斯托克斯定理，气速较高时可完全脱除的颗粒粒径也会比较大，其结果是导致高处理量下的除雾效率降低，特别是对微粒径液滴的捕集，受此限制，空塔设计气速偏低。为了尽量避免出口管线中夹带液体，除雾器通常安装在容器出口附近，该处的气体流通截面积比塔径小很多，气速会远高于空塔气速，在此处不容易捕集液体，而且在分离器上已经捕集到的液体还可能会被高速气体重新吹走，形成严重的二次夹带，严重影响系统的正常运行。

波纹板除雾器因其结构简单、运行可靠而使用较多，但是其雾沫脱除率不高，特别是对微粒径液滴的捕集。丝网除雾器因能分离直径小于3～5微米的颗粒，且压降不大而被广泛使用，但它只适用于洁净气体，气液中不能含有粘结物，否则易堵塞，机械强度也比较差。旋风除雾器中要求的气流速度较大，波纹板除雾器和旋流板除雾器的最佳风速为5～9米每秒，低风速下其分离能力会受到一定限制，而容器的空塔气速一般不超过1～2米每秒，而且高风速下压力损失偏高，这类分离器的操作弹性比较小。静电除雾器虽然可以解决压力损失过大的问题，但设备庞大、需高压荷电、不适用于易燃易爆体系，这种方法技术要求高、成本高，应用较少。此外，分离器的表面未经处理，容易结垢堵塞，造成其他设备的损坏，有的造价成本比较高。

以常减压蒸馏装置为例，作为炼油工业的“龙头”，原油蒸馏是原油深度加工的基础，其拔出率提高的效益不仅在本装置上体现出来，更重要的是体现在下游的二次、三次加工产品的调和及整个石化企业的效益上。常减压油品分馏塔由于采用一次汽化进料，在常压塔和减压塔的进料段的气液相负荷大、再加上气体分布不均匀，因而雾沫夹带极为严重，严重影响侧线产品的胶质、沥青质含量以及馏分油馏程宽度，造成产品馏分重叠，色值不合格等问题。

为捕集常减压蒸馏塔内夹带于油气中的液滴，保证传质效果，安装了大量的金属填料与破沫网，但是由于原油中重组分胶质沥青含量较高并且还夹带少量泥土，丝网除雾器极易被生焦物“搭桥”堵住网孔，造成装置非正常停车清洗。由于油气在塔内分布不均，使得除雾器部分处于流动死区，降低了除雾器的除雾效率，而且除雾器的安装位置一直存在缺陷，往往被安装在塔出口缩颈处，此处气速较高容易形成捕集下的液滴二次夹带造成除雾效率降低，因此，除雾器的除雾效率较低。

发明内容

为了解决除雾效率较低的问题，本发明提供了一种除雾器及其设计方法。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种除雾器，所述除雾器设置在容器内，所述容器为圆筒状，所述除雾器由多级除雾元件组成，所述除雾元件包括多个管排和集液挡板，

多级所述除雾元件沿所述容器的高度方向依次排布，所述多级所述除雾元件中除最上端或最下端的除雾元件外，其他除雾元件的集液挡板中心均设置有开口；

在所述集液挡板的下方或上方，设置有多个所述管排，多个所述管排互不接触，多个所述管排之间以所述容器的轴线为中心采用错排方式呈辐射状排布，每个所述管排由轴线平行且互不接触的除雾管组成，每个所述管排的除雾管以所述容器的轴线为轴呈圆周排列，所述除雾管为圆管，所述除雾管的轴线与所述容器的底面之间的夹角的范围为60～90°。