接触器和分离设备及其使用方法技术

在经改进纤维膜型接触器/分离器中，通过连接到含有一束高表面积垂直悬挂纤维的围筒的脱离装置的存在而提供增强聚结区，其中所述增强聚结区使不混溶液体混合物的一部分转向以在不平行于所述悬挂纤维的垂直轴的路径上径向流动，由此液体的所述经转向部分接触聚结表面以使所述液体中的至少一者聚结成液滴。容许所述不混溶液体沉降成独立相层，且第一和第二出口从较低密度液体选择性移除较高密度液体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在非分散工艺中利用多个含于围筒中的垂直悬挂纤维来接触并分离至少两种具有不同密度的液体的混合物的方法和设备，所述围筒端接有提供增强聚结区(ECR)的脱离装置。具体来说，本专利技术可在液体具有相对较低的界面张力(IFT)时使用。ECR消除或显着减少可导致遗留(carry-over)和差分离效率的分散液体混合物的积聚。所述设备可用于处理液体烃以将诸如硫醇等酸性杂质转化成气味较小的硫化合物。
技术介绍
在大多数烃处理工艺中，通常需要在工艺中的某一点使两种或更多种液体接触，然后基于密度差异将其彼此分离。一种方式是使用美利凯(Merichem)公司的FIBER 接触器技术与水平沉降容器的组合。这些纤维膜型分离器/接触器描述于美国专利第3,758,404号、第3,977,829号和第3,992,156号中，所述专利全部以引用方式并入本文中。纤维膜型接触器/分离器的基本设计包含多个全部或部分含于立式围筒内的垂直悬挂纤维，所述立式围筒经配置以在液体平行于纤维和围筒的轴向下流动时将液体维持在围筒内部且与悬挂纤维接触。一旦液体离开围筒，其即进入分离区段(通常为水平沉降器)，其中重力分离各相，密度较低的液体形成上层且密度较高的液体形成下层。然后可从所述设备的分离区段选择性移除各层。分离效率随要分离液体的界面张力而变化；然而，分离装置的滞留时间和表面积还是重要变量。混合物中液体的低界面张力(IFT)使得形成乳液和高分散液，这表现在不存>在非常清晰界定的相边界界面。术语“分散液”应理解为意指容器中在数秒至数分钟时段内的分离过程中的两相液体混合物，而不是一相存于另一相中的个别液滴。差分离仅可容忍，然而，然后将需要迫使流出物通过独立机械分离装置，例如填充床、离心机、离心液体分离器、水力旋涡机或诸如此类。这些解决方案具有高资金成本和额外能量输入的缺点。除机械试图解决所述问题之外，有时利用化学品的添加来试图促进液相分离(以与用于拆分气体-液体混合物的消泡剂类似的方式)。这会产生额外费用且通常并不十分有效，这是因为在系统的界面张力较低时添加表面活性化学品可能使问题变得更糟。这个分散液问题发生于烃处理工艺中，例如使用催化剂水溶液经由氧化反应使煤油脱硫。在所述工艺中，产生两个液相，因为所述两个液相的低界面张力而在下游可极难分离。在使用纤维膜型接触器/分离器时，两相混合物并不排他性地向下行进到纤维尾部，而是往往呈松散分散的液体混合物扩散开。混合物保持在一起且具有泡沫视觉外观，形成所谓的“分散带”。如果终止任一液体的流动，那么分散带可能最终随时间而崩散。即时在不终止液体流动时，分散液也可能以一定速率自身崩散，所述速率根据容器系统和液体的性质、尤其其界面张力而定。然而，如果这种分散液的产生速率高于崩散速率，那么分散带的体积将增加，从而在容器中堆积。这之后将导致高遗留的重质液体进入顶部轻产物中。尽管在此
内已使用聚结器进行液体/液体服务，但其通常设计为仅处置少量分散液体。一个实例是由适宜疏水或亲水介质或二者制造的烛形滤器，所述滤器迫使两相混合物粘着到一个或另一个表面并形成较大液滴，然后所述液滴易于因重力而分离。遗憾的是，所述装置具有以下缺点：其增加总体工艺的额外压力降和泵送成本。此外，较大量或较大团(slug)的所述分散液可容易地毁坏(overcome)这些已知聚结器。分散液体混合物的这种积聚的另一问题在于，在分离容器下部区段中的液相之间缺乏清晰界面。这可能导致难以通过传统仪器(例如电容探针、导波雷达仪、浮球液位开关和诸如此类)来检测界面。稳健液面检测的缺乏使得极难控制液体界面液面。此外，明确界面的这种缺乏可导致真正的纯液面下降到使泵空化或将轻质液体吸入泵吸头中的点，从而造成严重的操作问题。形成两相分散液的问题在如使用界面张力计通过标准方法测量的界面张力(IFT)小于10达因/cm时尤其严重。直到本专利技术为止，拆分所述两相分散液的解决方案是使用极大卧式容器使分散液经相对长滞留时间脱离或崩散。容器中的大水平表面积容许分散液形成具有足够滞留时间来崩散的相对窄的分散带或“残片层(rag layer)”。例如，如弗兰克，T.C.(Frank，T.C.)等人“液体-液体分散液基础(Liquid-liquid dispersion fundamentals)”，佩里化学工程师手册(Perry′s Chemical Engineers′ Handbook)，第8版，2008，第15章，第98页中所描述的所述卧式大容器具有高资金成本并且需要占据优质地产的较大占地面积(foot print)。本专利技术通过使用增强聚结区来解决这些问题，所述增强聚结区含有悬挂纤维且容许液体的一部分流出脱离装置，在所述脱离装置中所述液体的一部分以与悬挂纤维的垂直轴不平行的路径接触聚结表面。
技术实现思路
本专利技术涉及用于将至少两种不混溶液体分离成独立相的经改进设备和工艺。所述设备包含具有内部容积的容器，所述容器含有定位于内部容积内的围筒。所述容器优选为立式容器，意指所述容器的顶部与底部具有大致相同的直径，较稠液体在底部移除。换句话说，从上部垂直定向的圆形区段到下部水平区段没有突然转变。当然，在要根据本专利技术改装现有设备的情形下，所述容器可能会具有垂直区段，所述垂直区段含有连接到较大水平区段以提供辅助分离不混溶液体所需的表面积和滞留时间的围筒。在围筒的顶部(其可延伸到容器上方和外部)有与围筒内部流体连通、优选连接到位于围筒最顶端区段内的液体分配器的入口。在围筒内悬挂有一或多束界定垂直轴的长条带或纤维，所述长条带或纤维经配置用于接触包含较高密度液体和较低密度液体的至少两种不混溶液体的混合物。在围筒底部有界定增强聚结区(ECZ)的脱离装置，所述脱离装置经配置以容许液体混合物的一部分径向流出ECZ并接触与脱离装置缔合的聚结表面。围筒的最上或顶部部分可延伸到容器顶部的上方且界定上部接触区。围筒的上部接触区部分可含于在容器顶部上向上延伸的另一结构内。围筒中在容器内部内且定位于ECZ上方的区段界定下部接触区。脱离装置可以是围筒底部区段的延伸且界定ECZ。悬挂纤维相对于地平面垂直定位于围筒内和脱离装置内，从而界定与容器轴相同的垂直轴。在下部接触区的围筒内的纤维可以是含于上部接触区内的单独独立束或纤维束的延伸，所述上部接触区定位于容器顶部上的下部接触区的上方。同样，在ECZ内并且含于脱离装置内的纤维可为含于下部接触区内的单独独立束或纤维束的延伸，所述下部接触区定位于ECZ的上方。优选地，所述纤维包含由选自(但不限于)由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使至少两种不混溶液体接触并将其分离成独立相的设备，其以组合形式包含a)容器，其具有内部空间；b)围筒，其垂直定位于所述内部空间内，所述围筒具有顶部和底部部分以及围绕向下流体流动路径的外壁；c)多个垂直悬挂纤维，其界定垂直轴且含于所述向下流体流动路径中，所述纤维经配置以容许至少两种不混溶液体的混合物接触所述悬挂纤维并在平行于所述垂直轴的向下方向上流动；c)脱离装置，其连接到所述围筒的所述底部部分且界定增强聚结区，其中所述脱离装置具有一或多个开口，所述一或多个开口经配置以容许所述液体混合物的一部分沿不平行于所述垂直轴的流动路径离开所述脱离装置；以及c)重力沉降区，其位于容器的所述内部空间中，但不包括所述向下流体流动路径，其中所述重力沉降区经配置以容许形成包含较高密度液体的下层和形成包含较低密度液体的上层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.11 US 13/546,6341.一种用于使至少两种不混溶液体接触并将其分离成独立相的设备，其以组合形
式包含
a)容器，其具有内部空间；
b)围筒，其垂直定位于所述内部空间内，所述围筒具有顶部和底部部分以及围绕向
下流体流动路径的外壁；
c)多个垂直悬挂纤维，其界定垂直轴且含于所述向下流体流动路径中，所述纤维经
配置以容许至少两种不混溶液体的混合物接触所述悬挂纤维并在平行于所述垂直轴的
向下方向上流动；
c)脱离装置，其连接到所述围筒的所述底部部分且界定增强聚结区，其中所述脱离
装置具有一或多个开口，所述一或多个开口经配置以容许所述液体混合物的一部分沿不
平行于所述垂直轴的流动路径离开所述脱离装置；以及
c)重力沉降区，其位于容器的所述内部空间中，但不包括所述向下流体流动路径，
其中所述重力沉降区经配置以容许形成包含较高密度液体的下层和形成包含较低密度
液体的上层。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述脱离装置包含定位于所述一或多个开口
中或与其毗邻的聚结表面。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述聚结表面围裹具有一或多个开口的支撑
结构或插入所述支撑结构内。
4.根据权利要求2所述的设备，其中所述脱离装置包含环形物，所述环形物具有
各自具有一或多个开口的内壁和外壁以及毗邻所述一或多个开口定位于所述内壁与外
壁之间的所述聚结表面。
5.根据权利要求2所述的设备，其中所述聚结表面选自由以下组成的群组：线栅、
多孔金属壁、开孔海绵、编织线筛网、针织线网、金属、聚合物树脂或金属与聚合物的
组合的编织或非编织纤维材料。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述聚结表面具有约15lb/ft3到约30lb/ft3的
安装密度
7.根据权利要求5所述的设备，其中所述聚结表面具有约90％到约99％的体积空
隙率。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述围筒的所述外壁不含有开口且所述围筒
的一部分延伸到所述容器的外部。
9.根据权利要求3所述的设备，其中所述一或多个开口占所述脱离装置的所述支
撑结构的至少50％开口面积。
10.根据权利要求4所述的设备，其中所述一或多个开口占所述环形物的所述壁中
的至少50％开口面积。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述容器具有定位于第一出口下方的第二聚
结表面，所述第一出口经配置以容许从所述容器移除所述较低密度液体。
12.一种用于将至少两种不混溶液体分离成独立相的方法，其以组合形式包含
a)将包含较高密度液体和较低密度液体的至少两种不混溶液体的混合物进给到含
于围筒内的一束悬挂纤维，其中所述悬挂纤维界定垂直轴且其中所述液体混合物接触所
述纤维并平行于所述垂直轴向下流动；
b)使所述液体混合物含于所述围筒内，使得所述液体混合物平行于所述悬挂纤维的
所述垂直轴持续向下流动；
c)容许所述液体混合物进入连接到所述围筒的界定增强聚结区的脱离装置，其中所
述液体混合物的一部分经由所述脱离装置中的一或多个开口沿不平行于所述垂直轴的
流动路径离开所述增强聚结区；
d)使所述不混溶液体中的一者的一部分在其离开所述脱离装置时聚结以形成聚结
液体；以及
e)在重力沉降区内通过容许形成包含所述较高密度液体的下层和形成包含所述较<...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·F·麦吉，张铁军，
申请(专利权)人：摩瑞奇曼公司，
类型：发明
国别省市：美国;US