气液液三相分离装置以及PTA溶剂脱水系统的制作方法

本实用新型属于化工装置技术领域，涉及三相分离设置，具体涉及气液液三相分离装置以及PTA溶剂脱水系统。

背景技术：

精对苯二甲酸(PTA)是重要的基本有机化工基础原料之一，主要用于生产聚酯纤维、聚酯薄膜等。PTA的主要生产工艺是以对二甲苯为原料，醋酸为溶剂，醋酸钴、锰为催化剂，氢溴酸为促进剂，在一定温度和压力下与空气中氧气反应生成粗对苯二甲酸，再经加氢精制即得到PTA。目前，PTA生产中溶剂脱水主要采用共沸精馏，共沸精馏比常规精馏的蒸汽消耗减少40％以上，由于水和共沸剂、酯类混合物的密度差比传统的油水两相密度如水和汽油、水和柴油等的密度更小，故水相和油相的分离更为困难。三相分离器的分离效果直接影响了共沸精馏整个系统的操作，如果水相和油相分离效果不好，将导致整个系统的能耗增加。

传统的三相分离器(例如油气水三相分离器)是从油水分离池逐渐改进而来，其是利用油相、气相、水相不同的物理性质，使其在分离器中沉降达到三相分离的目的。近年来，对于三相分离器的研究开发已取得了一些进展，分离器种类不断增多，分离效率也得到了一些改善。然而，现有的气液液三相分离器仍然存在一些问题，例如，一些卧式三相分离器仅依靠重力实现三相分离，当油相的黏度较大时需要较大的停留时间，只能依靠增加分离器的长度来实现，极大的增大了占地面积，设备投资大，成本高。此外，现有的三相分离器还存在使用效率低及分离效果差的问题，气液液分离不彻底，影响了油的质量以及气、水的回收率，同时不利于安全生产和环境保护。

鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种气液液三相分离装置，该三相分离装置，不仅能够增强分离效果，提高分离效率，还能减少设备尺寸，减少设备投资，降低成本，可以克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种PTA溶剂脱水系统，该PTA溶剂脱水系统包含上述气液液三相分离装置，因而至少具有与上述气液液三相分离装置相同的优势。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种气液液三相分离装置，包括倾析罐和设置在所述倾析罐上方的预分离器筒体；

所述预分离器筒体的顶部设置有进料口，所述预分离器筒体的内部自上而下依次设置有三相分布器、整流段和聚结段，所述聚结段的出口与所述倾析罐的内部连通；

所述倾析罐的内部设置有水相区、溢流挡板和油相区，所述溢流挡板将所述油相区和水相区分隔开，所述倾析罐的上部设置有气相出口，所述水相区的下部设置有水相出口，所述油相区的下部设置有油相出口。

作为进一步优选技术方案，所述倾析罐为卧式倾析罐；

和/或，所述预分离器筒体为立式预分离器筒体。

作为进一步优选技术方案，所述气相出口处设置有捕雾器。

作为进一步优选技术方案，所述气相出口位于所述溢流挡板的正上方。

作为进一步优选技术方案，所述溢流挡板的高度为所述倾析罐直径的1/2～4/5。

作为进一步优选技术方案，所述三相分布器为立式结构或卧式结构。

作为进一步优选技术方案，所述整流段内设置有整流板组，所述整流板组呈田字板式布置，或者呈平行板式布置。

作为进一步优选技术方案，所述聚结段内设置有聚结板组或聚结型填料，所述聚结板组包括多个开设有通孔的聚结板件，所述聚结板件呈波纹结构，所述聚结板件通过连接管串接配合；

和/或，所述聚结段的高度为所述预分离器筒体高度的1/2～4/5。

作为进一步优选技术方案，所述聚结板件相对于水平轴向的倾斜角度为45°；

和/或，相邻聚结板件的间距为10～40mm。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种PTA溶剂脱水系统，包括以上所述的气液液三相分离装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

(1)、本实用新型提供的气液液三相分离装置，包括倾析罐和设置在倾析罐上方的预分离器筒体，在预分离器筒体内设置有三相分布器、整流段和聚结段，气相、油相和水相三相的混合物自进料口进入筒体内后通过三相分布器均匀分布，然后进入整流段，在整流段内气相、油相、水相的流动趋于平稳，消除或减缓了沟流和紊流，此外，在整流段内由于流道变窄、流速变快，可加快三相的分离；进一步的，从整流段出来的混合物进入到聚结段中，在聚结段内小液滴逐渐聚结成大液滴，水相与油相初步分层后进入到倾析罐中，在倾析罐中经过一段时间的停留，水相聚集在水相区，水从水相出口采出，油相通过溢流档板溢流至油相区，油从油相出口采用，气相则从气相出口采出。这样，通过上述罐体、部件的配合设置，极大的增强了分离效果，使得气、液、液三相分离彻底，分离效率高，能够很好的满足生产要求。

(2)、上述三相分离装置结构简单，设计合理，操作方便，实用性强，提高了油水分离的速度，气、油、水分离效果好，能够长期、安全、稳定、高效的运行。

(3)、本实用新型的整流段和聚结段体积小，减少了设备体积，整体结构紧凑，占地面积小，设备投资少，运行成本低，能够满足工业生产的需要，易于推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的气液液三相分离装置结构示意图。

图标：1－进料口；2－三相分布器；3－整流段；4－聚结段；5－倾析罐；6－水相区；7－水相出口；8－油相出口；9－油相区；10－气相出口；11－捕雾器；12－溢流挡板。

具体实施方式

下面对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一方面，在至少一个实施例中提供一种气液液三相分离装置，包括倾析罐和设置在所述倾析罐上方的预分离器筒体；

所述预分离器筒体的顶部设置有进料口，所述预分离器筒体的内部自上而下依次设置有三相分布器、整流段和聚结段，所述聚结段的出口与所述倾析罐的内部连通；

所述倾析罐的内部设置有水相区、溢流挡板和油相区，所述溢流挡板将所述油相区和水相区分隔开，所述倾析罐的上部设置有气相出口，所述水相区的下部设置有水相出口，所述油相区的下部设置有油相出口。

上述气液液三相分离装置，包括倾析罐和设置在倾析罐上方的预分离器筒体，在预分离器筒体内设置有三相分布器、整流段和聚结段，气相、油相和水相三相的混合物自进料口进入筒体内后通过三相分布器均匀分布，然后进入整流段，在整流段内气相、油相、水相的流动趋于平稳，消除或减缓了沟流和紊流，此外，在整流段内由于流道变窄、流速变快，可加快三相的分离；进一步的，从整流段出来的混合物进入到聚结段中，在聚结段内小液滴逐渐聚结成大液滴，水相与油相初步分层后进入到倾析罐中，在倾析罐中经过一段时间的停留，水相聚集在水相区，水从水相出口采出，油相通过溢流档板溢流至油相区，油从油相出口采用，气相则从气相出口采出。这样，通过上述罐体、部件的配合设置，极大的增强了分离效果，使得气、液、液三相分离彻底，分离效率高，能够很好的满足生产要求。该装置结构简单，设计合理，操作方便，实用性强，提高了油水分离的速度，气、油、水分离效果好，能够长期、安全、稳定、高效的运行；并且，上述整流段和聚结段体积小，减少了设备体积，整体结构紧凑，占地面积小，设备投资少，运行成本低，能够满足工业生产的需要，易于推广应用。

应当理解的是，上述气液液三相分离装置主要用于分离气相、油相和水相三相的混合物。例如可用于分离PTA装置溶剂脱水共沸精馏系统中产生的油、气、水混合物，但并不限于此，对于石油化工领域其他工艺产生的类似的气液液混合物，该气液液三相分离装置同样适用。

需要说明的是，术语“整流”、“聚结”、“倾析”均为本领域技术人员熟知的，按照本领域的常规理解即可，例如倾析一般是指使悬浮液中含有的固相粒子或乳浊液中含有的液相粒子下沉而得到澄清液的操作，聚结可以用于气液分离，也可以用于液液分离，其能将液相中的另一微量分散相去除，也可以将气相中的微量液滴去除；本实用新型对此不再详细描述。

在一种优选的实施方式中，所述倾析罐为卧式倾析罐；

和/或，所述预分离器筒体为立式预分离器筒体。

优选地，所述预分离器筒体的下部分插入至所述倾析罐内部。

根据本实用新型，采用卧式的倾析罐和立式的预分离器筒体相配合，可以减少占地面积及建筑面积，节省基建投资，降低设备投资和生产成本。本实用新型对于倾析罐和预分离器筒体的具体结构尺寸不作特殊限制，其可以根据实际工艺需求相适宜的选择设置，例如预分离器筒体的直径可以为倾析罐直径的0.1～0.5倍；预分离器筒体进入倾析罐内的高度为预分离器筒体总高度的0.05～0.3倍。

在一种优选的实施方式中，所述气相出口处设置有捕雾器。

优选地，所述捕雾器包括丝网捕雾器、板式捕雾器或伞式捕雾器中的至少一种。

需要说明的是，本实用新型对于所采用的捕雾器的具体结构形式不作特殊限制，可以采用本领域熟知的各种形式的捕雾器，包括但不限于上述几种。例如可采用本领域常用的丝网式捕雾器，该丝网式捕雾器由不锈钢丝编织并叠成网垫组成。

捕雾器主要用于把气体中较小的液滴或大颗粒油滴去除，例如采用金属丝网式的捕雾器时，带液气体与金属丝网相碰时，气体穿网而过，气体所含液滴与金属丝相撞，聚集并往下流动，形成较大的液滴，并克服液滴表面张力和上升气体速度的限制而降落下来。

在一种优选的实施方式中，所述气相出口位于所述溢流挡板的正上方。

在一种优选的实施方式中，所述溢流挡板的高度为所述倾析罐直径的1/2～4/5。

优选地，所述溢流挡板焊接在倾析罐内部。

根据本实用新型，在倾析罐内设置溢流挡板，溢流挡板将水相区和油相区分隔开，溢流挡板的高度不宜过高或过低，适宜的溢流挡板的高度有助于提高油相和水相的分离效果。

优选地，所述油相出口处设置有调节阀；

和/或，所述水相出口处设置调节阀。

优选地，所述倾析罐的底部还设置有排污口和/或排污阀。

应当理解的是，本实用新型对于气相出口、液相出口、水相出口等的具体数量不作特殊限制，可以为一个也可以为多个；对于各出口处设置的阀门也不作特殊限制，可以由本领域技术人员根据实际情况进行选择设置。

在一种优选的实施方式中，所述三相分布器为立式结构或卧式结构。

可以理解的是，本实用新型中，气、液、液三相混合物进入三相分离器后，经整流器、聚结器等大部分液、液(油水两相)在聚结器中实现小液滴到大液滴的聚结，根据密度差在分离罐中实现油水分离，与现有的常用的三相分离装置不同的是，本实用新型的三相分离装置能实现更小密度差油水两相的分离。其中的三相分布器可以为卧式或立式结构。

进一步的，根据本实用新型，三相分布器设置在进料口的下方，三相分布器的作用是将进入至预分离器筒体内的混合物均匀的分布，以保证后续的整流、聚结能够正常高效工作。

本实用新型对于三相分布器的具体结构形式不作特殊限制，可以采用本领域熟知的各种形式的三相分布器；例如，选用槽盘式三相分布器、多孔管式三相分布器等。

在一种优选的实施方式中，所述整流段内设置有整流板组，所述整流板组呈田字板式布置，或者呈平行板式布置。

根据本实用新型，整流段设置在三相分布器和聚结段之间，从三相分布器出来的混合物进入整流段中，整流段的作用是对于混合物进行整流，可使油水流动区域平稳，消除或减缓沟流和紊流，并且利用微涡流的原理，加速油、水的分离，保证后续的聚结能够正常高效工作，极大的提高了三相分离的效率。

在整流段内设置整流板组或整流器，对于整流板组或整流器的具体结构形式不作特殊限制，可以采用本领域熟知的各种形式的整流板组或整流器。例如可采用田字板式布置的整流板组，并采用内密外疏的栅格形式，可减小同一截面中心流体与管壁流体的速度差，使流体动能更加趋于均匀化。

在一种优选的实施方式中，所述聚结段内设置有聚结板组或聚结型填料，所述聚结板组包括多个开设有通孔的聚结板件，所述聚结板件呈波纹结构，所述聚结板件通过连接管串接配合。聚结型填料也可采用上述结构，或者采用其他本领域常用的结构。

可选的，聚结板组或聚结型填料采用亲水基材料，这样可以加速气、液、液三相尤其是油水两相的分离。

在一种优选的实施方式中，所述聚结段的高度为所述预分离器筒体高度的1/2～4/5；

所述整流段的高度为所述预分离器筒体高度的1/10～1/5。可以理解的是，本实用新型对于聚结段或整流段的高度不作过多限制，其具体高度可由工艺处理规模和聚结段或整流段直径决定。

优选地，三相分离器与整流段之间的间距、整流段与聚结段之间的间距各自独立地为50～500mm。

本实用新型的预分离器筒体内的聚结段的安装高度大于整流段以及三相分布器的高度，对于各部件的具体高度、各部件之间的间距等不作特殊限制，可以根据实际的工艺需求及设备整体尺寸相适宜的设置。

在一种优选的实施方式中，所述聚结板件相对于水平轴向的倾斜角度为45°；

和/或，相邻聚结板件的间距为10～40mm。

根据本实用新型，在聚结段内设置聚结板组或聚结器，对于聚结板组或聚结器的具体结构形式不作特殊限制，可以采用本领域熟知的各种形式的聚结板组或聚结器。例如，聚结板组的波纹曲线可采用周期谐波，可以使得流体状态为层流与周期性谐波脉动流之间转换，有利于液滴的碰撞凝聚，可以增强液液分离效率。

本实用新型的三相分布器、整流段、聚结段的设置，能够保证设置内部空间充分利用，提高分离效率，增强分离效果。

上述气液液三相分离装置结构简单，设计合理，操作方便，实用性强，提高了分离效果和分离效率，使得气、液、液三相分离彻底，且占地面积小，投资少，易于推广应用。

第二方面，在一些实施例中提供一种PTA溶剂脱水系统，包括上述的气液液三相分离装置。

应当理解的是，上述PTA溶剂脱水系统还包括其他的装置例如常减压装置、煤油加氢装置等，本实用新型对于该PTA溶剂脱水系统所涉及的其他装置，以及各装置的连接设置关系不做过多的限定，其均可以采用本领域常用的装置。本实用新型提供的PTA溶剂脱水系统的核心在于包含了本实用新型的气液液三相分离装置。

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供一种气液液三相分离装置，包括倾析罐5和设置在倾析罐5上方的预分离器筒体；预分离器筒体的顶部设置有进料口1，预分离器筒体的内部自上而下依次设置有三相分布器2、整流段3和聚结段4，聚结段4的出口与倾析罐5的内部连通；倾析罐5的内部设置有水相区6、溢流挡板12和油相区9，溢流挡板12将油相区9和水相区6分隔开，倾析罐5的上部设置有气相出口10，水相区6的下部设置有水相出口7，油相区9的下部设置有油相出口8。

其中，倾析罐5为卧式倾析罐；预分离器筒体为立式预分离器筒体。气相出口10处设置有捕雾器11。气相出口10位于溢流挡板12的正上方。

本实施例中，气相、油相、水相三相混合物由预分离器筒体顶部的进料口1进入至筒体内，通过三相分布器2均匀分布后进入整流段3，在整流段3中气相、油相、水相流动趋于平稳，消除或减缓沟流和紊流，在整流段3中，由于流道变窄，流速变快，可加快三相的分离。从整流段3出来的混合物进入到聚结段4，在聚结段4中小液滴逐渐聚结成大液滴，水相与油相逐步分层后进入到倾析罐5，在倾析罐5中经过一段时间的停留，水相聚集在水相区6，水从水相出口7采出，油相通过溢流板挡板12溢流至油相区9，油相从油相出口8采出，气相通过捕雾器11除去夹带的液滴后，从气相出口10采出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。