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1、第五章：三相闪蒸罐设计5.1概述在甲苯甲醇烷基化过程中，需要将氢气分离出去和把反应产物提纯，这需要用三相闪蒸罐对原料进行预处理。常规工艺先采用气液分离器进行气液两相闪蒸，闪蒸后的油相再利用沉降罐进行热化学重力闪蒸，或采用电热化学脱水。这种工艺存在工艺复杂、设备多、投资大，管理和维护工作量大的问题。三相闪蒸器将产物的脱气、脱水结合。工艺简单，投资少，管理和维护简单，有利于实现产品处理工艺的密闭。5.1.1闪蒸器的类型工业上常用的分离器,按其外形分主要有立式和卧式两种;按功能分有气液两相闪蒸器和油、气、水三相闪蒸器等；按操作压
2、力可分为负压(<0.1MPa)、低压(<1.5MPa)、中压(1.5～6.0MPa)和高压(>6.0MPa)分离器等。立式闪蒸器5-1立式闪蒸器的简单结构示意图立式闪蒸器一般用于处理高气液比的油气混合物,如用作气体洗涤器、分液罐等,以便除去大量气体中所含少量液体。立式闪蒸器的内部结构如图所示，混合物由侧面进入闪蒸器,经入口分流器使油气得到初步分离,液体向下沉降至闪蒸器的集液部分,析出所携带的气泡后经液控阀流入管线；经入口分流后的气体向上流向气体出口,气体所携带的较重油滴在重力作用下沉降至集液部分;较小的液滴经出口捕雾器碰撞
3、聚集后进一步脱除,然后气体流出闪蒸器。卧式闪蒸器卧式闪蒸器多用于液气比较高的情况,像原油分离器、缓冲罐等。闪蒸器的内部结构如图5-2所示图5-2一般三相闪蒸器的简单结构示意图1—三相流体入口；2—挡板；3—气相整流件；4—填料或防浪板；5—捕雾器；6—气出口；7—下液管；8—溢流堰板；9—防涡器；10—水出口；11—油出口流体进入闪蒸器，经过入口分流器后气、液的流向和流速突然改变,使气液得以初步分离。气体水平地通过液面上方的重力沉降部分,被气流携带的液滴在此部分靠重力沉降至气液界面,未沉降至液面的粒径更小的液滴在出口捕雾器
4、碰撞聚集成大液滴,在重力作用下沉降至集液部分。经过初步分离的液体在重力作用下流入闪蒸器的集液部分,集液部分需要有一定的空间,使液体流出前有足够的停留时间；对于两相闪蒸器,足够的停留时间可以使原油中气泡升至液面并进入气相；对于三相闪蒸器,足够的停留时间除使油中气泡析出至气相外,还可以使油中水滴沉降至水层,水层的油滴升至油层,然后再通过控制阀流出闪蒸器。油气界面的高度一般控制在(1/2～3/4)D之间。为了提高脱水效果，容器内部一般加设填料。填料的形式有斜板、波纹板，或填料和斜板合一等。油水混合液流过这些填料时，可使水滴吸附其
5、表面，在液体的剪力作用下破坏水滴表面张力，使水滴易于聚结；同时，顺着填料下沉，缩短沉降时间。有的闪蒸器气相也设置填料。由于气相主要是分出液体，填料可能与油水分离段的填料不同。填料段一般设置1~2段，如果太多，不经济，且占去较大的闪蒸空间。根据填料和波纹板的功用，它们应满足以下要求：a.具有良好的润湿性，混合物流经其表面时，水滴（或油滴）易于吸附；b.能长期使用，不易破碎，并不与油、水发生化学变化；c.来源广，价格低廉。对于用于浮式生产储油设施上的闪蒸器，由于波动原因必须考虑增加内部防浪设施稳定界（液）面。比较简单的办法是采
6、用防浪板，如图所示，有时填料兼作防浪板。防浪板的多少根据闪蒸器闪蒸段的长度来定。我们采用的是卧式闪蒸罐。5.1.2闪蒸器结构卧式三相闪蒸罐包括入口分流区、集液区、重力沉降区和除雾器区四个部分：1)入口分流区入口分流区也正是利用了混合液较高的动能，通过突然改变混合液的方向吸收其动能，达到气液的初步分离。2)集液区集液区位十二相闪蒸器的底部，主要为液体中气体的析出及油水的沉降闪蒸提供充足的停留时间。需要指出的是油与水的闪蒸时间要明显高于气液的闪蒸时间。3)重力沉降区重力沉降区一般是对于气体而言，即进入该区域后气体的速度下降，气
7、体中携带的较大的液滴由于重力的作用落到气液交界面，而更小的液滴则需要依靠后面的除雾器除去，以保证闪蒸所得气体中不含液体或含量很少。4)除雾器区气体在经过重力沉降区后，较大的液滴已经沉降至液体中，但气体中仍含有大量的小液滴(通常为小于100μm液滴)，这些液滴将在气体通过除雾器时得以去除，去除的液滴在聚并成为较大液滴后落入集液区。5.1.3闪蒸器工作原理5-3卧式三相闪蒸器结构示意图5-3是典型的卧式三相闪蒸器结构示意图，产物进入闪蒸器后首先进入入口分流区，并撞击到入口挡板上，使混合液的方向和速度发生很大变化，这种液流动量的
8、突然改变，造成了气液的预分离。预分离后的液体落入集液区，在集液区闪蒸器提供充足的时间使油能聚集到上层而水沉降到底层，在大多数设计中，入口分流区往往装有液相导管，将预分离后的液体引入油水界面以下，这样可以促进水珠的聚沉。在经过集液区后，上层的油液溢过堰板进入其后的油室，通过液位控制阀实时排出油液控制油室的
