技术领域 本发明涉及用氢精制烃油领域， 尤其涉及一种利用惯性分离分布技术、喷射闪 蒸 及离心脱气组合技术提高加氢装置氢气利用率 的的方法及装置。 发明背景 随着原油资源的日益短缺和重质化、劣质化发 展， 馏分油加氢工艺在清洁燃料生 产中获得了广泛应用。 另外,在目前页岩气、 天然气及煤化工中， 也广泛采用馏分油 加氢工艺， 以得到清洁的燃料。

传统烃油加氢过程反应系统需要大量的氢气保 证一定的氢分压，其中小部分氢气 通过加氢化学反应消耗掉， 大部分由循环氢压缩机升压后循环使用。 常规渣油加氢、 加氢裂化、加氢处理、加氢改质、加氢精制等 中高压加氢工艺反应产物的分离流程通 常有冷高分流程和热高分流程。通常全部反应 产物经过空冷器后进行气液分离的流程 称为冷高分流程； 而全部反应产物在某温度下先进行一次气液分 离， 闪蒸出的油气再 经换热和空冷后进行二次分离的流程， 称为热高分流程。冷高分和热高分流程已经被 广泛地应用于国内外加氢装置中。冷高分和热 高分流程的选择的核心问题是如何对两 种流程进行经济性比较。 热高分流程的优点是： 降低装置能耗， 减少冷换面积； 对 于高寒地区可以减少空冷器凝冻现象的发生； 对于全循环流程， 有利于防止稠环芳烃 的积累而堵塞高压空冷器。但其缺点是：增加 高温油气分离系统，并且氢气损失较大， 循环氢的浓度也略低于冷高分流程， 造成整个反应系统的压力略有增加。采用热高 分 流程的前提条件就是低分气中含有的氢气必须 得到有效地回收，溶解在冷低分油和热 低分油中的氢气通常认为是氢气损失的一部分 。

目前热高分流程中，氢气与加氢后馏分油在热 高压分离器特定温度和压力下进行 气液相分离， 该分离釆用重力沉降分离； 热高压分离器气相经循环氢压缩机升压返回 反应系统，热髙压分离器液相经减压闪蒸后在 热低压分离器特定温度和压力下释放出 低分气，低分气中的氢含量一般约为 70%，通过重力沉降分离后一般将这部分低分气 作为富氢气体送至 PSA装置回收其中的氢气。一般中高压加氢装置 热低压分离器压力 设计在 1. 2〜3. 0 MPa (G)， 以保证分离出的低分油靠压力进入到分馏塔中 ， 进入分馏 塔分离出来的氢气因含量较低不能回收通常作 为燃料气使用， 氢气的利用效率较低。 因目前加氢热高分流程中热高压分离器、热低 压分离器气液两相通常都采用自然的重 力沉降， 如附图 1所示，因此不可避免的部分气体（主要为氢� �） 以微小气泡存在于 液相中， 随之送往后续装置， 造成了部分氢气的损失； 另外， 热低压分离器采用传统 的闪蒸-重力沉降分离方法， 因停留时间一定的操作条件下液气相接触表面 较小造成

确认本 闪蒸效率低， 造成了部分氢气损失； 最后因热低压分离器压力设计在 1. 2〜3. 0 MPa (G)， 在此分压下液相中还会溶解部分氢气， 也造成了部分氢气的损失。 因此需采用 更高效的方法对该部分氢气进行回收利用， 这对企业高效、 经济的运行将带来好处。 发明内容 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了 一种提高加氢热高分流程中氢气利 用率的方法及装置。 加氢后馏分油、气体产物与氢气首先在高压下 通过热高压分离器进口设置的惯性 分离分布器进行初步的气液分离，强化气体分 离效率， 气相经冷高压及后续设施后经 循环氢压缩机返回反应系统;液相第一步经喷� �闪蒸技术进行初步分离释放出一部分 低分气 （主要为氢气）， 分离出的气相依靠重力沉降方法分为气相及液 相； 在该压力 下依然溶解于镏分油的气体及部分微小气泡通 过第二步的离心脱气方法进行分离，依 靠离心脱气设备的压力梯度（径向截面自外向 内压力逐渐降低）及离心场， 溶解于馏 分油的气体由于压力梯度场分压的降低而析出 ，该部分析出气体及微小气泡在离心场 下得到进一步的分离；气相部分通过旋流分离 或聚结分离将携带的液滴脱除干净后出 装置， 馏分油去后续设施。 该方法装置弥补了现有技术的不足， 提高了氢气的回收利 用率。 具体的技术方案为： 一种提高加氢热高分流程中氢气利用率的方法 ， 包括以下步骤：

步骤 1 : 热高压分离器入口设置惯性分离分布器对加氢 处理后的馏分油与氢气混 合物进行初步分离， 惯性分离分布器的压降为 0. 0001~0. OlMPa; 其次通过重力沉降 进行二次分离，分离后的气相经旋流或者聚结 分离去后续装置，液相去热低压分离器， 热高压分离器内操作压力为 2-30MPa， 操作温度为 200-270Ό ; 步骤 2: 进入热低压分离器的馏分油首先通过喷射闪蒸 技术对馏分油中溶解的气 相进行分离， 该过程的压降不大于 0. OlMPa; 其次通过重力沉降对闪蒸分离出的气液 两相进行分离，分离出的液相采用离心脱气法 依靠旋流或离心的压力梯度场对熘分油 进行二次脱气， 该压力梯度场内压力差为 0. 01~10 MPa， 分离出的气相从上部经旋流 或者聚结分离后出热低压分离器， 分离出的液相从下部出热低压分离器， 热低压分离 器的操作压力为 0. 6-5MPa, 操作温度为 170-240°C ; 一种实现前述的提高加氢热高分流程中氢气利 用率的装置,包括一设置有入口、 液相出口和气相出口的热高压分离器和一设置 有入口、液相出口和气相出口的热低压 分离器， 该热高压分离器的液相出口同热低压分离器的 入口相连通， 该热低压分离器 入口处设置有一喷射闪蒸分离器， 该喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管； 该热 低压分离器设置于液相出口前设置有至少一离 心脱气芯管，该离心脱气芯管包括一腔 体， 该腔体上设有液气进口、气相出口和液相出口 ， 该气相出口从该腔体上表面中心 插入该腔体内， 插入深度为该腔体最大直径的 0. 1~3倍。 进一步， 该热高压分离器的入口处设置有至少一惯性分 离分布器， 该惯性分离分 布器包括设置于两侧的多个惯性分离分布叶片 、上盖板和下盖板， 该惯性导流叶片包 括导流直线段、 叶片转角半圆和分布直线段组成， 导流直线段为近箱体一端； 该多个 惯性分离分布叶片可采用一层或者上下多层布 置。 进一步，所述惯性分离分布器的上盖板或下盖 板采用自进料中心线到边缘倾斜设 置方式， 倾斜角度为 3~60度。 进一步， 所述热高压分离器气相出口或 /和热低压分离器气相出口处设置有一气 液分离器。 进一步， 所述气液分离器为气液旋流或聚结分离器。 进一步， 所述热低压分离器包括多个喷射闪蒸芯管， 该多个喷射闪蒸芯管并联在 热低压分离器径向截面均布安装形式，通过该 喷射闪蒸芯管液体流速可增大 1-20倍。 进一步， 所述喷射闪蒸分离器出口处设置对应的伞状布 液器，伞状布液器表面积 为喷射闪蒸芯管出口面积的 1-30倍。 进一步， 所述热低压分离器包括多个所述离心脱气芯管 ， 该多个离心脱气芯管并 联且在热低压分离器径向截面均布设置。 进一步， 所述热低压分离器还包括一将热低压分离器分 为两个腔室的分隔板， 该 分隔板设置高度同所述离心脱气芯管设置高度 相适应，以将离心脱气芯管的进口及液 相出口分隔置于前述两个腔室内。 本发明的有益效果在于： 本发明首先采用惯性分离分布的方法强化气液 分离，提 高热高压分离器的氢气分离效率； 其次采用喷射闪蒸、液体伞状均布技术提高馏 分油 闪蒸脱气效率， 在重力场作用下首先对馏分油携带气及压降释 放的溶解气进行分离， 其后对在该热低压分离器操作压力下溶解的气 体靠闪蒸方法无法有效去除、对闪蒸分 离出的馏分油中分散的微小气泡靠重力沉降也 无法有效去除利用离心脱气方法进行 二次分离， 该分压下的溶解气体依靠离心液气分离的压力 梯度场（径向截面自外向内 压力逐渐降低）进行分离、 馏分油中夹带的微小气泡依靠离心场有效去除 。 本发明所述方法中， 如经热低压分离器出来的馏分油还需进行闪蒸 回收氢气的 话， 可直接采用离心脱气方法对馏分油携带气及溶 解气进行分离， 这样可进一步有效 减少液相降压后再增压的能耗。 本发明采用的设备具有操作简单、 占地面积小、 脱气效率高等优点， 克服了目前 热高分流程氢气损耗大的问题， 可广泛应用于馏分油加氢处理过程。 附图说明 图 1-1为现有工艺流程示意图。 图 1-2为现有装置流程示意图。

图 2为本发明工艺流程示意图。 图 3为本发明第一实施例装置流程示意图。

图 4为本发明第二实施例装置流程示意图。 图 5-1为热高压分离器入口惯性分离分布器俯视图 。 图 5-2为热高压分离器入口惯性分离分布器左视图 。 图 6-1为离心脱气芯管结构示意图。

图 6-2为离心脱气芯管沿 A-A剖线的剖视图的径向压力示意图。 图 6-3为离心脱气芯管径向截面压力梯度分布仿真 图。 图 7为离心脱气芯管结构细节图。 符号说明：

1为热高压分离器； 1-1为热高压入口； 1-2为惯性分离分布器； 1-3为热高压 气相出口； 1-4为出口气液分离器； 1-5热高压液相出口； 2为热低压分离器； 2-1 为喷射闪蒸分离器； 2-1-1为喷射闪蒸芯管； 2-2为伞状布液器； 2-3为离心脱气设 备； 2-3-1为离心脱气芯管； 2-4为分隔板； 2- 5为气液分离器； 2-6为热低压气相 出口； 2-7 为热低压入口； 2- 8为热低压液相出口； 1-1- 1为热高压入口管道； 1-2-1 为惯性分离分布叶片； 1-2-2为上盖板； 1-2- 3为下盖板； 3为第二热低压分离器。

2-3-1-1-1为 液气轴流式进口； 2- 3- 1-1-2为液气切向进口；2-3- 1-2 为 柱腔； 2- 3- 1-3 为 锥腔； 2-3-1-4为 离心脱气芯管液相出口； 2- 3-1- 5内锥体； 2-3-1-6 为 溢流管倒锥厚壁； 2-3-1-7 为 二次液出口； 2-3-1-8 为环形槽隙， 2- 3- 1-9为 喷射二次分离溢流管， 2-3-1-9-1 为 喇叭口， 2-3-1-9-2 为 第一溢流管柱腔， 2-3-1-9-3为 倒锥形连接腔， 2-3-1-9-4为 第二溢流管柱腔， 2-3-1-9-5为筒体。

具体实施方式 本发明提高加氢装置氢气回收的装置， 包括一设置有入口、液相出口和气相出口 的热高压分离器和一设置有入口、液相出口和 气相出口的热低压分离器， 该热高压分 离器的液相出口同热低压分离器的入口相连通 ，该热低压分离器入口处设置有一喷射 闪蒸分离器， 该喷射闪蒸分离器包括至少一喷射闪蒸芯管； 该热低压分离器设置于液 相出口前设置有至少一离心脱气芯管， 该离心脱气芯管包括一腔体， 该腔体上设有液 气进口、气相出口和液相出口， 该气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内 ， 插入 深度为该腔体最大直径的 0. 1-3倍。 本发明提高加氢装置氢气回收的工艺流程如下 ： 加氢后馏分油、气体产物与氢气 首先采用热髙压分离器入口设置的惯性分离分 布器进行初步分离，惯性分离分布器的 压降为 0. 0001~0. OlMPa; 其次通过重力沉降进行二次分离， 经热高压分离器内惯性 分离分布器及腔体沉降分离后，气相（循环氢 及部分轻馏分油）去后续装置，液相（馏 分油及溶解气）进入热低压分离器； 进入热低压分离器的馏分油首先通过喷射闪蒸 技 术对馏分油中溶解的气相进行分离， 该过程的压降不大于 0. OlMPa; 其次通过重力沉 降对闪蒸分离出的气液两相进行分离，分离出 的液相采用离心脱气法依靠旋流或离心 的压力梯度场对馏分油进行二次脱气， 该压力梯度场内压力差为 0. 01~10 MPa, 经喷 射闪蒸器闪蒸分离后， 气相（低分气， 主要为氢气）去 PSA回收， 液相及溶解气以及 携带的微小气泡去离心脱气器进行二次脱气分 离，之后液体（馏分油）从下部出设备， 分离出的气相从上部气相出口去 PSA回收。

通过该发明的实施， 可显著克服目前加氢热高分流程中热高压分离 器、热低压分 离器气液两相自然的重力沉降分离效率低的问 题， 解决部分气体（主要为氢气）以微 小气泡存在于液相中， 随之送往后续装置， 造成的部分氢气的损失； 另外， 克服了目 前热低压分离器采用传统的闪蒸-重力沉降分� �方法， 因停留时间一定的操作条件下 液气相接触表面较小造成闪蒸效率低，造成了 部分氢气损失的问题； 最后克服了热低 压分离器压力设计在 1. 2〜3. 0 MPa (G) 时液相中溶解部分氢气， 造成部分氢气损失 的问题。 该发明的实施提高了氢气的回收利用率， 对企业生产装置的高效、 经济运行 将带来好处。 实施例 1： 某石化加氢装置采用热高分流程， 热高压分离器进料参数如下:

水相 kg/h 操作温度 -最高 /正常 /最低 /210/ 。C

操作压力 -最高 /正常 /最低 8. 4/8. 3/ MPa(g) 真空或负压 -最高 /最低 全真空 MPa(abs) 介质密度 -操作温度下

气相 18. 3969 kg/m ³ 油相 733. 4492 kg/m ³ 注： 操作初期： 气相中 H2浓度为 73. 8946% (v) , H2S浓度为 1. 8413% (v)， 液相中 H2S浓度为 0. 177% (wt) ; 操作末期： 气相中 H2浓度为 73. 7534% (v)， H2S浓度为 1. 3705% (V) , 液相中 H2S浓度为 0. 132% (wt)。

请参阅图 1-广图 1-2， 现有加氢热高压分离流程通过以下步骤实现， 加氢后馏分 油、 气体产物与氢气首先进入热高压分离器 1在一定的温度和压力下进行气液分离， 分离采用重力沉降方式， 分离出的气相去后续装置， 液相进入热低压分离器 2进行闪 蒸， 闪蒸出的气液两相再通过重力沉降方式分离， 分离出的气相（低分气）去 PSA进 行氢气回收， 液相去后续脱硫及分馏装置。在当前分离过程 中， 气液两相通常都采用 自然的重力沉降，因此不可避免的部分气体（ 主要为氢气）以微小气泡存在于液相中， 随之送往后续装置， 造成了部分氢气的损失； 另外， 热低压分离器采用传统的闪蒸- 重力沉降分离方法，因停留时间一定的操作条 件下液气相接触表面较小造成闪蒸效率 低， 造成了部分氢气损失； 最后因热低压分离器压力设计在 1. 2〜3. 0 MPa (G)， 在此 分压下液相中还会溶解部分氢气， 也造成了部分氢气的损失。 因此需采用更高效的方 法对该部分氢气进行回收利用， 这对企业高效、 经济的运行将带来好处。 相较现有的工艺流程及装置， 本实施例进一步采用了前述发明的方法与装置 。请 参阅图 1〜图 2， 为本发明第一实施例装置及其流程示意图， 该装置包括一设置有入 口 1-1、 液相 1-5出口和气相出口 1-3的热高压分离器 1和一设置有入口 2-7、 液相 出口 2-8和气相出口 2-6的热低压分离器 2， 该热高压分离器 1的液相出口 1-5同热 低压分离器的入口 2-7相连通，该热低压分离器入口 2-7处设置有一喷射闪蒸分离器 2-1，该喷射闪蒸分离器 2-1包括多个喷射闪蒸芯管 2-1-1，该多个喷射闪蒸芯管 2-1-1 并联并在热低压分离器 2径向截面均布安装， 通过该喷射闪蒸芯管液体流速可增大 1 - 20倍。， 每个喷射闪蒸芯管 2-1-1喷射口处均设有对应的伞状布液器 2-2， 伞状布 液器 2-2表面积为喷射闪蒸芯管出口面积的 1-30倍。 该热低压分离器 2于液相出口 前设置有多个离心脱气芯管 2-3， 该多个离心脱气芯管 2-3并联且在热低压分离器径 向截面均布设置。 热高压分离器 1气相出口处设置有一气液分离器 1-4， 热低压分离 器 2气相出口处设置有一气液分离器 2-5，该气液分离器 1-4、 2-5为气液旋流或聚结 分离器。 热低压分离器 2还包括一将热低压分离器 2分为两个腔室的分隔板 2-4， 该 分隔板 2-4设置高度同所述离心脱气芯管 2-3设置高度相适应，以将离心脱气芯管 2-3 的进口及液相出口分隔置于前述两个腔室内。 加氢后馏分油、气体产物与氢气首先采用热高 压分离器入口设置的惯性分离分布 器进行初步分离，热高压分离器的操作压力为 8. 3MPa (G)，惯性分离分布器的压降为

0、 0004MPa; 其次通过重力沉降进行二次分离， 分离后的气相经旋流分离去后续装置， 该过程的压降为 0. 005MPa,液相去热低压分离器；进入热低压分离� �的馏分油首先通 过喷射闪蒸技术对馏分油中溶解的气相进行闪 蒸分离，该过程的压降为 O. OOlMPa,热 低压分离器内操作压力为 2. 9MPa (G);其次通过重力沉降对闪蒸分离出的气液两� �进 行分离，分离出的液相采用离心脱气法依靠旋 流或离心的压力梯度场对馏分油进行二 次脱气， 该压力梯度场内压力自外壁到中心的压力差为 1. 2 MPa, 分离出的气相从上 部经旋流分离后出热低压分离器， 分离出的液相从下部出热低压分离器。其中， 热高 压分离器的操作温度为 225-235'C， 热低压分离器操作温度为 205-215°C。 实施效果： 与原工艺流程（即热高压分离器中气液釆用重 力沉降进行分离， 热低 压分离器中首先通过闪蒸将热高压出来的液相 中所含气相进行分离，其次通过重力沉 降进行气液两相分离）相比， 存在以下有益效果：

1、 在热高压分离器中通过内置入口惯性分离分布 器， 气液两相分离效果更好， 部分 以前难以分离的重烃组分得到了分离， 提高了热高压分离器的效率；

2、 在热低压分离器中通过内置入口喷射闪蒸分离 器， 强化了闪蒸分离效果， 提高了 氢气的回收率；

3、 在热低压分离器液相出口前通过离心脱气技术 提高了氢气回收率。

实施例 2:

请参阅图 4，为本发明的第二实施例。与第一实施例不� �的是本实施例在热低压分 离器 2的气相出口 2-6处通过一换热器进一步串联了一同样结构第 二热低压分离器 3， 以在热低压分离 2气相出口之后， 对低分气进行了换热， 部分烃变成液相， 再通第二 热低压分离器 3对低分气中所含氢气进行进一步提纯。与实� �例 1相比， 本流程进一 步对氢气进行了提纯， 更有利于氢气的回收利用。

上述实施例中的离心脱气芯管， 包括设有一腔体， 该腔体上设有液气进口、 气 相出口和液相出口， 该气相出口从该腔体上表面中心插入该腔体内 ， 插入深度为该腔 体最大直径的 0. 1~3倍。该插入深度为气相出口末端、即位于腔 体内的气相出口最低 端至腔体上表面的深度。 其原理请参阅图 6-1〜图 6-3， 本专利发明者通过实验研究 发现，在柱腔高度为柱腔直径的 0. 5~3倍位置，旋流器内径向截面存在显著的压力 梯 度， 即径向位置从外到内压力逐渐减小。 依据亨利定律， 在该截面高度附近， 旋流器 外边壁液体压力高、 中心压力低， 外边壁在该分压下溶解气体可迁移到中心位置 ， 将 溢流气相出口设在该位置可将一定进口压力下 液体中溶解的气体进一步进行脱除，将 目前旋流脱气技术利用离心场脱除夹带液体拓 宽到利用离心场与压力梯度场结合，脱 除夹带液体与进口液体一定分压下的溶解气体 。

具体实现可以如以下示例， 请参阅图 7， 包括一设于底部的锥腔 2-3- 1-3 (也可 为柱腔）， 设于锥腔之上、最大直径相同并与之连通的柱 腔 2- 3-1-2, 该锥腔 2- 3- 1-3 和柱腔 2-3-1- 2形成一封闭腔体， 封闭腔体底部设有一液相出口 2-3-1-4， 封闭腔体 上部设有液气进口， 封闭腔体上部设有一气相出口， 该气相出口从上表面插入封闭腔 体， 插入的深度为腔体最大直径的 0. 1~3倍，并设置于腔体中心， 气相出口为一倒喇 叭口， 其末端截面正对径向截面压力梯度场压力最小 的中心位置， 以便尽可能的利用 压力梯度收集因中心压力较小而溢出的气相。 该气相出口具体通过一喷射二次分离溢 流管 2-3-1- 9实现， 如图所示， 该喷射二次分离溢流管 2-3-1-9设置于柱腔 2-3-1 - 2 中心轴上， 包括一喇叭口 2-3-1-9-1， 第一溢流管柱腔 2-3- 1-9-2及一倒锥形连接腔 2-3- 1-9-3，和第二溢流管柱腔 2-3-1-9-4，形成半径先减小后增大的喷射形溢流 腔体， 可在加大气体收集面积， 提高气体收集率的同时提高气相出口压力。该 第二溢流管柱 腔 2-3-1-9-4 周侧开设有环隙开槽 2-3-1-8， 环隙开槽 2-3_1_8 外设有一筒体 2 - 3-1-9-5包围所述溢流管以形成一封闭的腔体， 该筒体 2-3-1-9-5底端开设有二次 液出口 2-3-1-7， 在第二溢流管柱腔 2-3-1-9- 4内， 以便利用气体旋转离心力将气体 夹带的液体进行有效脱除， 实现气体中夹带液体的有效分离， 可消除因出口气体夹带 液体而二次分离的问题。 第一溢流管柱腔 2-3-1-9-2 的下端还设有一喇叭口 2-3-1-9-1， 以尽可能大的捕获溢出气体。 该喇叭口 2-3-1-9-1周侧设有一溢流管倒 锥厚壁 2-3-1-6， 该溢流管倒锥厚壁 2-3-1-6 从该喇叭口 2-3-1-9-1 —直至柱腔 2-3-1-2的上表面， 以便引导从设置于腔体上部或顶部的液气进口 进入的液气由于空 间逐渐增大尽快进入压力梯度显著的区域进行 液气分离。 上述液气进口可采用轴流 式、 切向、 螺旋线或渐开线形式。 该锥腔 2-3-1-2底部设有一内椎体 2-3-1-5， 该内 锥体 2-3-1-5底面面积大于气相出口深入腔体部分末� �喇叭口 2-3-1-9-1 的底面面 积， 以降低出口液体中气体携带。

上述实施例中的惯性分离分布器， 请参阅图 5-1〜图 5-2， 包括设置于两侧的多 个惯性分离分布叶片 1-2-1、 及覆盖于多个惯性分离分布叶片 1-2-1 之上的上盖板 1-2-2、 设置于多个惯性分离分布叶片 1-2-1之下的下盖板 1-2-3， 该惯性导流叶片 1-2-1由导流直线段、 叶片转角半圆和分布直线段组成， 导流直线段为近箱体一端， 设于两侧的多个惯性分离分布叶片 1-2-1对于热高压分离器 1的横截面中心线对称分 布。多个惯性分布叶片 1-2-1的上下设置有上盖板或下盖板， 该上下盖板采用自中心 到边缘倾斜设置方式， 倾斜角度为 3~60度。

上述闪蒸喷射芯管可通过喷射器实现， 如文丘里喷射器。

综上所述仅为发明的较佳实施例而已， 并非用来限定本发明的实施范围。 即凡依 本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与 修饰， 都应为本发明的技术范畴。