專利名稱:一種組合式氣-液-固三相分離的方法和裝置的制作方法
一種組合式氣-液-固三相分離的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體地說(shuō),是一種組合式氣-液-固三相分離
的方法和裝置,尤其是一種適用于淤漿床類反應(yīng)器上氣相中液-固夾帶物的分離方法和裝置。
背景技術(shù):
眾所周知,在化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,凡涉及氣_液_固三相的化工單元操作均 會(huì)產(chǎn)生霧沫夾帶的問(wèn)題,因此,在這類單元操作的設(shè)備上部,或是設(shè)備外圍均附設(shè)有除沫裝 置,所以一提起除沫裝置,人們一般都以為是化工領(lǐng)域中比較成熟的技術(shù)。正因?yàn)槿绱?,?早期的淤漿床這種"氣_液_固"三相物系化工單元操作反應(yīng)器的上部亦借助現(xiàn)有技術(shù)所 說(shuō)的除沫裝置,如折流板式、離心式、絲網(wǎng)式除沫裝置(參見(jiàn)《化工原理》296 297頁(yè)"除 沫器",化工工業(yè)出版社)來(lái)回收夾帶的液體微粒,也收到了一定的效果。至于流失的部分 還可通過(guò)反應(yīng)器外的氣-液分離裝置予以進(jìn)一步回收,這是由于早期的淤漿床中固體催化 劑顆粒粒徑在2 4毫米,不存在催化劑的夾帶流失,仍然是一種液體的霧沫夾帶問(wèn)題。
但是,隨著催化研究的深入和催化工藝的發(fā)展,催化劑趨向于微?;呋瘎┑牧?徑只有40 60微米(參見(jiàn)《化學(xué)反應(yīng)工程(第三版)》311頁(yè),化學(xué)工業(yè)出版社)。發(fā)展的 淤漿床反應(yīng)器對(duì)氣-液-固三相分離方法提出了新的要求,即不僅能完全捕捉回收被氣相 夾帶的微粒,尤其是固體催化劑微粒,而且同時(shí)能將這些回收的"液_固微粒"返回到反應(yīng) 床層中。如果任隨催化劑不斷流失,就意味著催化過(guò)程的工況將不斷惡化,最終導(dǎo)致催化反 應(yīng)過(guò)程被迫中斷;對(duì)此要求,現(xiàn)有的除沫器已顯然做不到。 此外,經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有的除沫器的除沫效率不高,在一定條件下,折流板式除沫 器平均的除沫效率在70%左右,離心式除沫器平均的除沫效率在75%左右,絲網(wǎng)式除沫器 的除沫效率最高,平均也只有80%左右。這種除沫效率以及不能分離粒徑在40 60微米 的固體催化劑使現(xiàn)有的除沫器無(wú)法滿足現(xiàn)代淤漿床反應(yīng)器持續(xù)操作的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,為符合現(xiàn)代淤漿床反應(yīng)器的要求,提供 一種組合式氣_液_固三相分離的方法;本發(fā)明的另一 目的是,根據(jù)上述方法,提供一種 氣_液_固三相分離的裝置,其分離效率可達(dá)到99%以上,能滿足現(xiàn)代淤漿床類反應(yīng)器持續(xù) 運(yùn)作的要求,至少能保證淤漿床反應(yīng)器可持續(xù)運(yùn)作半年以上。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為 —種組合式氣-液-固三相分離的方法,采用集縮擴(kuò)式、離心式、折流板式、絲網(wǎng)式 除沫器主要結(jié)構(gòu)于一體的組合式氣_液_固三相分離裝置,在縮擴(kuò)式除沫器的基礎(chǔ)上,在導(dǎo) 流筒的外端設(shè)置螺旋式導(dǎo)流板,在兩個(gè)錐形殼體構(gòu)成的環(huán)隙中設(shè)置螺旋式導(dǎo)流罩,使夾帶 液_固微粒的氣相在環(huán)隙中增速的同時(shí),作旋流運(yùn)動(dòng),提高分離效率,經(jīng)縮擴(kuò)_旋流后的氣 相再折流進(jìn)入下一個(gè)旋流通道,之后經(jīng)再次折流,最后通過(guò)絲網(wǎng)式除沫層繼續(xù)分離,通過(guò)組合式氣_液_固三相分離裝置,氣相中的液_固夾帶物被回收,并返回反應(yīng)器的液化層中。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為 —種組合式氣-液-固三相分離的裝置,含有反應(yīng)器殼體、筒式折流罩、絲網(wǎng)層、導(dǎo)流筒和若干根肋,反應(yīng)器殼體的上端設(shè)有筒式折流罩,筒式折流罩外側(cè)的上部設(shè)置有數(shù)個(gè)支撐肋,支撐肋的外圓弧線則與反應(yīng)器殼體內(nèi)表面的弧線相固接;在支撐肋的上部,在筒式折流罩與反應(yīng)器殼體形成的環(huán)形通道的頂端設(shè)有絲網(wǎng)層;在筒式折流罩下端出口處設(shè)有數(shù)個(gè)支撐肋,通過(guò)支撐肋將筒式折流罩與其下方的導(dǎo)流筒連接成一體,其特征是,導(dǎo)流筒的下端面通過(guò)數(shù)個(gè)第二肋與上錐殼體的上端面固接,承載于上錐殼體上;導(dǎo)流筒的外端設(shè)有螺旋式導(dǎo)流板,導(dǎo)流筒通過(guò)螺旋式導(dǎo)流板與筒式折流罩的內(nèi)表面連接;上錐殼體的下端面與環(huán)形擋板固接,環(huán)形擋板的外周與反應(yīng)器殼體的內(nèi)表面密封固接;在與環(huán)形擋板同一水平面上設(shè)有數(shù)根第三肋,第三肋與下錐殼體的上部固接,下錐殼體的下端通過(guò)第四肋固接在反應(yīng)器殼體的內(nèi)表面和回流管的內(nèi)壁上;上錐殼體與下錐殼體的幾何尺寸相同,下端面和錐角相等,但是,上錐殼體的上端面是開(kāi)放式的,下錐殼體的上端面是封閉式的,下錐殼體的上半部置于上錐殼體下端的空腔中,由上錐殼體和下錐殼體的斜面構(gòu)成具有環(huán)隙空間的增速構(gòu)件。 所述下錐殼體的錐體高度大于上錐殼體的錐體高度,因此,下錐殼體的上端面小于上錐殼體的上端面。 所述具有環(huán)隙空間的增速構(gòu)件為一個(gè)錐環(huán)形通道,錐環(huán)形通道的截面積由下至上逐漸縮小。 所述具有環(huán)隙空間的增速構(gòu)件,其由下錐殼體的外側(cè)錐面與上錐殼體的內(nèi)側(cè)錐面構(gòu)成環(huán)隙空間的垂直距離為5 9mm。 所述的下錐殼體通過(guò)第三肋與上錐殼體固接在一起,承載于上錐殼體下端面附近的反應(yīng)器殼體上。 所述下錐殼體的外側(cè)設(shè)有螺旋式導(dǎo)流罩,使氣流通過(guò)錐環(huán)形通道增速的同時(shí),轉(zhuǎn)
變成旋流,使進(jìn)入導(dǎo)流筒中的數(shù)股氣流進(jìn)行旋流碰撞、凝并、以及擴(kuò)放減速。 本發(fā)明一種組合式氣_液_固三相分離的裝置的積極效果是 (1)提供了一種氣-液-固三相分離的裝置,其分離效率可達(dá)到99%以上,能滿足
現(xiàn)代淤漿床類反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作的要求; (2)運(yùn)行可靠,至少能保證淤漿床反應(yīng)器可持續(xù)運(yùn)作半年以上; (3)本發(fā)明的方法可以滿足其它反應(yīng)過(guò)程中需要高效回收夾帶物的要求。
附圖1為本發(fā)明一種組合式氣-液-固三相分離的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖; 附圖2為下錐殼體的正視結(jié)構(gòu)圖; 附圖3為下錐殼體的俯視結(jié)構(gòu)圖。 圖中的標(biāo)號(hào)分別為 1、筒式折流罩, 2、絲網(wǎng)層, 3、支撐肋, 4、螺旋式導(dǎo)流板, 5、導(dǎo)流筒, 6、反應(yīng)器殼體, 7、第二肋, 8、上錐殼體, 9、第三肋,
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10、環(huán)形擋板, 11、下錐殼體, 111、下錐殼體的下端面, 112、下錐殼體的上端面,113、螺旋式導(dǎo)流罩, 12、第四肋,
13、回流管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容,并介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式
,但是,本發(fā)明不限于以下的實(shí)施方式。 依據(jù)本發(fā)明的方法采用集縮擴(kuò)式、離心式、折流板式、絲網(wǎng)式除沫器主要結(jié)構(gòu)于一體的組合式氣_液_固三相分離裝置,在縮擴(kuò)式除沫器的基礎(chǔ)上,在兩個(gè)錐形殼體構(gòu)成的環(huán)隙中設(shè)置數(shù)個(gè)螺旋式導(dǎo)流板,使夾帶液-固微粒的氣相(或稱氣流)在環(huán)隙中增速的同時(shí),作旋流(或稱離心)運(yùn)動(dòng),提高分離效率,經(jīng)縮擴(kuò)-旋流后的氣相再折流進(jìn)入下一個(gè)旋流通道,之后經(jīng)再次折流,最后通過(guò)絲網(wǎng)式除沫層繼續(xù)分離,通過(guò)組合式氣_液_固三相分離裝置,氣相中的液_固夾帶物99%以上被回收,并返回反應(yīng)器的液化層中。
參見(jiàn)附圖l。 —種組合式氣-液-固三相分離的裝置,含有筒式折流罩l、絲網(wǎng)層2、螺旋式導(dǎo)流板4、導(dǎo)流筒5、上錐殼體8、環(huán)形擋板10、下錐殼體11和回流管13 ;在反應(yīng)器殼體6的上端設(shè)有筒式折流罩l,筒式折流罩1的內(nèi)徑為d3 = (0. 63 0. 70)D,其中D為反應(yīng)器殼體6內(nèi)徑,筒式折流罩1通過(guò)支撐肋3與導(dǎo)流筒5相固接,在筒式折流罩1的外側(cè)離上端面10厘米處沿周向設(shè)置4 6根支撐肋3,支撐肋3是徑相外周圓弧與反應(yīng)器殼體6內(nèi)表面的弧線相固接;在支撐肋3的上部,在筒式折流罩1與反應(yīng)器殼體6形成的環(huán)形通道的頂端設(shè)有絲網(wǎng)層2,絲網(wǎng)層2為分離裝置的一個(gè)組成部分,其作用是可再一次被除去氣相中殘留的液_固微粒,通過(guò)絲網(wǎng)層2的氣相中基本上已不再夾帶有"液-固"微粒。
在筒式折流罩1下端出口處設(shè)有數(shù)個(gè)支撐肋3,通過(guò)支撐肋3將筒式折流罩1與其下方的導(dǎo)流筒5連接成一體,導(dǎo)流筒5的下端面通過(guò)2 4根第二肋7與上錐殼體8開(kāi)放式的上端面固接,承載于上錐殼體8上;導(dǎo)流筒5的外端圓柱面上設(shè)有螺旋式導(dǎo)流板4,螺旋式導(dǎo)流板4有兩個(gè)功用其一是能使氣相通過(guò)旋流運(yùn)動(dòng)以進(jìn)一步提高分離效率,其二是保持導(dǎo)流筒5的徑向穩(wěn)定;螺旋式導(dǎo)流板4的外圓弧線與筒式折流罩1相配合,導(dǎo)流筒5通過(guò)螺旋式導(dǎo)流板4與筒式折流罩1的內(nèi)表面連接;上錐殼體8的下端面與環(huán)形擋板10固接,環(huán)形擋板10的外周與反應(yīng)器殼體6的內(nèi)表面密封固接;在與環(huán)形擋板10同一水平面上設(shè)有3 6根第三肋9,第三肋9的一端固接在下錐殼體11同一截面的錐面外側(cè),另一端固接在上錐殼體8靠近下端的錐殼內(nèi)側(cè),使下錐殼體11與上錐殼體8連成一體。
下錐殼體11與上錐殼體8的幾何尺寸相同,下端面和錐角相等,但是,上錐殼體8的上端面是開(kāi)放式的,下錐殼體的上端面112為封閉式的面板,其直徑為d,等于d?;虻扔赿2 ;下錐殼體11的上半部置于上錐殼體8下端的空腔中,由上錐殼體8和下錐殼體11的斜面構(gòu)成具有錐形環(huán)隙的增速構(gòu)件,這是一個(gè)錐環(huán)形通道,錐環(huán)形通道的截面積由下至上逐漸縮小,當(dāng)氣相通過(guò)"錐環(huán)形通道"時(shí),氣速在不斷的自動(dòng)增速;下錐殼體11的外側(cè)錐面與上錐殼體8的內(nèi)側(cè)錐面之間保持t二5 9mm的間距(垂直距離);在下錐殼體ll外側(cè)面、上錐殼體8與下錐殼體11形成的錐形環(huán)隙中設(shè)有2 8個(gè)螺旋式導(dǎo)流罩113,螺旋式導(dǎo)流罩113可全部左旋或全部右旋,螺旋式導(dǎo)流罩113外側(cè)弧線的錐角a與上錐殼體8和下錐殼體11的錐角a保持一致,因此,螺旋式導(dǎo)流罩113的外側(cè)與上錐殼體8的內(nèi)側(cè)面完全吻合,并借助它使上錐殼體8和下錐殼體11保持良好的同心度;螺旋式導(dǎo)流罩113能使上升氣流通過(guò)錐環(huán)形通道增速的同時(shí),轉(zhuǎn)變成旋流,使進(jìn)入導(dǎo)流筒5中的數(shù)股氣流進(jìn)行旋流碰撞、凝并、以及擴(kuò)放減速,這種將縮擴(kuò)、旋流集于一體的方式能有效地提高分離效率(參見(jiàn)附圖2禾口 3)。 下錐殼體的下端面111直徑為(12,通過(guò)至少3個(gè)第四肋12固接在反應(yīng)器殼體6的內(nèi)表面和回流管13的內(nèi)壁上;下錐殼體11的錐體高度大于上錐殼體8的錐體高度,因此,下錐殼體11的上端面112小于上錐殼體8的上端面。下錐殼體11通過(guò)第三肋9可與上錐殼體8固接在一起,承載于上錐殼體8下端面附近的反應(yīng)器殼體6上。所述的回流管13至少設(shè)有一根回流管,其上端開(kāi)口連接在環(huán)形擋板10的開(kāi)口處,側(cè)面固接在反應(yīng)器殼體6的內(nèi)表面。 當(dāng)反應(yīng)器殼體6的內(nèi)徑為D時(shí),下錐殼體下端面111開(kāi)放的直徑為d2 = (0. 77 0. 85)D,下錐殼體上端面112封閉的直徑為4,它等于導(dǎo)流筒5內(nèi)徑4,或略小于導(dǎo)流筒5的直徑等于d。,所說(shuō)的d。是指下錐殼體11延伸至上錐殼體8的上端面的同一水平位置上時(shí)的上端面直徑,此時(shí)4 = (0.42 0.47)D,d。 = d「2tcos(a/2),其中t為上錐殼體8與下錐殼體11之間垂直間距,通常t在5 9mm范圍內(nèi)選取,一般不宜小于5mm ; a為上錐殼體8和下錐殼體11的錐角,a = 60 90度,當(dāng)a = 90度、t = 5mm時(shí),則d。 = d「3力2t=[(0. 42 0. 47) D-8. 7]毫米。 上錐殼體8開(kāi)放的下端面直徑為4,與下錐殼體的下端面111直徑保持一致,上錐殼體8的上端面與導(dǎo)流筒5固接,導(dǎo)流筒5的內(nèi)直徑為& = (0. 42 0. 47)D,導(dǎo)流筒5的軸相長(zhǎng)度^宜為直徑&的2倍左右,即^ " 2c^ ;筒式折流罩1的直徑為d3 = (0. 63 0. 70)D,軸向長(zhǎng)度h3 = (1.5 2.0)d3。 以下提供本發(fā)明一種組合式氣_液_固三相分離的裝置的兩個(gè)具體實(shí)施例及兩個(gè)對(duì)比例。 實(shí)施例1 —種如上所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,采用結(jié)構(gòu)尺寸完全一致的上錐殼體8和下錐殼體11,當(dāng)反應(yīng)器殼體的內(nèi)徑D = 475mm,其中d2 = 375mm, = d = 200mm,錐角a = 45度時(shí),下椎殼體11的上部套入上錐殼體8內(nèi),兩錐面之間的垂直距離為5mm,借助4個(gè)均布設(shè)置在同一截面上的第三肋9定位固定,形成一個(gè)錐環(huán)形通道,在錐環(huán)形通道內(nèi)均布設(shè)置4個(gè)螺旋式導(dǎo)流罩113,使進(jìn)入錐環(huán)形通道內(nèi)的氣相在前進(jìn)中連續(xù)增速的同時(shí)形成4股旋流進(jìn)入導(dǎo)流筒5內(nèi),使氣相中夾帶的液_固微粒相互間進(jìn)行不斷的碰撞、黏附、凝并、長(zhǎng)大;導(dǎo)流筒5的直徑= 200mm,導(dǎo)流筒5的軸向長(zhǎng)度^ " 2c^ = 400mm ;筒式折流罩1的內(nèi)徑d3 = 300mm,筒式折流罩1的軸向長(zhǎng)度為1. 5d3 = 450mm ;筒式折流罩1的上端面高于導(dǎo)流筒5的上端口 100mm左右,并借助6根均布的支撐肋3固接在導(dǎo)流筒5外圓柱面的同一截面上,構(gòu)成本發(fā)明的裝置的一個(gè)折流構(gòu)件,在筒式折流罩1與導(dǎo)流筒5之間形成的環(huán)形空間通道中設(shè)有螺距為100mm的螺旋式導(dǎo)流板4,使氣相進(jìn)入環(huán)形空間通道中在進(jìn)行折流的同時(shí),進(jìn)行高速旋流運(yùn)動(dòng),從而進(jìn)一步提高氣相中液、固微粒去除率,即進(jìn)一步提高分離效率,離開(kāi)筒式折流罩1下端口的氣流又突然擴(kuò)放減速,但仍然旋流的余威將其中凝并長(zhǎng)大的液_固微粒甩向反應(yīng)器殼體6與上錐殼體8的表面,聚集成大滴或液_固流后,自動(dòng)流向回流管13,經(jīng)回流管13返回反應(yīng)器中,而氣相則折流返身向上,通過(guò)絲網(wǎng)層2進(jìn)一步除去殘留的微量夾帶物后,繼續(xù)上升至反應(yīng)器頂部,經(jīng)物料出口 (圖中未示),進(jìn)入后續(xù)的數(shù)個(gè)旋風(fēng)分離器中。 整個(gè)分離裝置通過(guò)上錐殼體8的下端面密封固接在環(huán)形擋板10上,環(huán)形擋板10的外圓又與反應(yīng)器殼體6的內(nèi)徑面密封固接,環(huán)形擋板10能穩(wěn)定的承載整個(gè)分離裝置的重 在溫度22(TC 26(TC,壓力0.2MPa,氣速(以空速計(jì)算)3 5cm/s的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),催化床層中催化劑的裝填量為25Kg,工業(yè)石蠟油加入量亦為25Kg,催化劑的粒徑為50 ii m,反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作96個(gè)小時(shí)后停車,收集旋風(fēng)分離器捕集到的A1203微粒,干燥后稱重為85g,每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為0. 885g。
實(shí)施例2 —種組合式氣_液_固三相分離的裝置,除了下錐殼體11延伸使下錐殼體的上端面112與上錐殼體8的上端面持平外,其余結(jié)構(gòu)均同實(shí)施例l,并在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作96小時(shí)后停車,收集旋風(fēng)分離器中捕獲的A1203微粒,干燥后稱重為78g,略少于實(shí)施例l,這或許是由錐形縮擴(kuò)旋流組合件的變化產(chǎn)生的效果,但從工程學(xué)的角度來(lái)看,也屬于實(shí)驗(yàn)許可的誤差范圍,每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為0. 813g。
對(duì)比例1 將本發(fā)明的組合式氣_液_固三相分離的裝置去除絲網(wǎng)層2、螺旋式導(dǎo)流板4和螺旋式導(dǎo)流罩113,其余結(jié)構(gòu)均同實(shí)施例1,并在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作72小時(shí)后停車,收集旋風(fēng)分離器中捕獲的A1^3微粒,干燥后稱重為4. 85Kg,相當(dāng)于反應(yīng)器中催化劑總量的19. 4%,已處于淤漿床反應(yīng)器失效的邊緣,每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為67. 4g,這樣的流失量相當(dāng)于淤漿床反應(yīng)器可持續(xù)運(yùn)作數(shù)天。
對(duì)比例2 在淤漿床反應(yīng)器中不設(shè)置任何分離裝置,其操作條件同實(shí)施例l,持續(xù)運(yùn)作8小時(shí)后停車,收集旋風(fēng)分離器中捕獲的A1203微粒,干燥后稱重為5410g ;流失量已超過(guò)催化劑總量的20% ,每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為676g。 如果界定催化劑量流失達(dá)到總量的20%為影響催化床穩(wěn)定操作的必要條件,那么在無(wú)分離裝置的工況下,淤漿床僅能持續(xù)運(yùn)作不足8個(gè)小時(shí)就要停車整修,這就是人們常說(shuō)的淤漿床運(yùn)作數(shù)個(gè)小時(shí)就要被迫終止操作的原因。
將對(duì)比例1與對(duì)比例2進(jìn)行比較 對(duì)比例1每小時(shí)"催化劑"的平均流失量?jī)H為對(duì)比例2每小時(shí)流失量的9. 9% ,換句話說(shuō),對(duì)比例1中的分離裝置將90. 1% "催化劑"截留了下來(lái),亦可以理解為對(duì)比例1的分離裝置(由縮擴(kuò)和折流結(jié)構(gòu)相結(jié)合)的分離效率達(dá)到90. 1%。
將實(shí)施例1與對(duì)比例2進(jìn)行比較 實(shí)施例1每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為僅為對(duì)比例2每小時(shí)流失量的0. 0013倍,換句話說(shuō),實(shí)施例1所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置的分離效率達(dá)到99. 9%以上。將這樣的分離裝置設(shè)在淤漿床反應(yīng)器上可持續(xù)運(yùn)作5650個(gè)小時(shí),即能持續(xù)運(yùn)作235天,完全能滿足現(xiàn)代淤漿床反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作180天以上的要求。
將實(shí)施例2與對(duì)比例2進(jìn)行比較
實(shí)施例2每小時(shí)"催化劑"的平均流失量為僅為對(duì)比例2每小時(shí)流失量的0. 0012倍,換句話說(shuō),實(shí)施例2所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置的分離效率達(dá)到99. 9%以上。這樣的分離裝置設(shè)在淤漿床反應(yīng)器上可持續(xù)運(yùn)作6150個(gè)小時(shí)以上,即可持續(xù)運(yùn)作256天以上,完全能滿足現(xiàn)代淤漿床反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作180天以上的要求。 綜上所述,本發(fā)明完全達(dá)到了發(fā)明的目的,提供了一種分離效率可達(dá)到99 %以上、能滿足現(xiàn)代淤漿床類反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作的要求、至少能保證淤漿床反應(yīng)器可持續(xù)運(yùn)作半年以上的氣_液_固三相分離的裝置。
權(quán)利要求
一種組合式氣-液-固三相分離的方法,其特征在于,采用集縮擴(kuò)式、離心式、折流板式、絲網(wǎng)式除沫器主要結(jié)構(gòu)于一體的組合式氣-液-固三相分離裝置,在縮擴(kuò)式除沫器的基礎(chǔ)上,在導(dǎo)流筒的外端設(shè)置螺旋式導(dǎo)流板,在兩個(gè)錐形殼體構(gòu)成的環(huán)隙中設(shè)置螺旋式導(dǎo)流罩,使夾帶液-固微粒的氣相在環(huán)隙中增速的同時(shí),作旋流運(yùn)動(dòng),提高分離效率,經(jīng)縮擴(kuò)-旋流后的氣相再折流進(jìn)入下一個(gè)旋流通道,之后經(jīng)再次折流,最后通過(guò)絲網(wǎng)式除沫層繼續(xù)分離,通過(guò)組合式氣-液-固三相分離裝置,氣相中的液-固夾帶物被回收,并返回反應(yīng)器的液化層中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法設(shè)計(jì)的一種組合式氣_液_固三相分離的裝置,含有反 應(yīng)器殼體(6)、筒式折流罩(1)、絲網(wǎng)層(2)、導(dǎo)流筒(5)和若干根肋,反應(yīng)器殼體(6)的上端 設(shè)有筒式折流罩(l),筒式折流罩(1)外側(cè)的上部設(shè)置有數(shù)個(gè)支撐肋(3),支撐肋(3)的外 圓弧線則與反應(yīng)器殼體(6)內(nèi)表面的弧線相固接;在支撐肋(3)的上部,在筒式折流罩(1) 與反應(yīng)器殼體(6)形成的環(huán)形通道的頂端設(shè)有絲網(wǎng)層(2);在筒式折流罩(1)下端出口處 設(shè)有數(shù)個(gè)支撐肋(3),通過(guò)支撐肋(3)將筒式折流罩(1)與其下方的導(dǎo)流筒(5)連接成一 體,其特征在于導(dǎo)流筒(5)的下端面通過(guò)數(shù)個(gè)第二肋(7)與上錐殼體(8)的上端面固接, 承載于上錐殼體(8)上;導(dǎo)流筒(5)的外端設(shè)有螺旋式導(dǎo)流板(4),導(dǎo)流筒(5)通過(guò)螺旋式 導(dǎo)流板(4)與筒式折流罩(1)的內(nèi)表面連接;上錐殼體(8)的下端面與環(huán)形擋板(10)固接, 環(huán)形擋板(10)的外周與反應(yīng)器殼體(6)的內(nèi)表面密封固接;在與環(huán)形擋板(10)同一水平 面上設(shè)有第三肋(9),第三肋(9)與下錐殼體(11)的上部固接,下錐殼體的下端(111)通過(guò) 第四肋(12)固接在反應(yīng)器殼體(6)的內(nèi)表面和回流管(13)的內(nèi)壁上;上錐殼體(8)與下 錐殼體(11)的幾何尺寸相同,下端面和錐角相等,但,上錐殼體(8)的上端面是開(kāi)放式的, 下錐殼體的上端面(112)是封閉式的,下錐殼體(11)的上半部置于上錐殼體(8)下端的空 腔中,由上錐殼體(8)和下錐殼體(11)的斜面構(gòu)成具有環(huán)隙空間的增速構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,其特征在于,所述下錐殼 體(11)的錐體高度大于上錐殼體(8)的錐體高度,因此,下錐殼體的上端面(112)小于上 錐殼體(8)的上端面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,其特征在于,所述具有環(huán) 隙空間的增速構(gòu)件為一個(gè)錐環(huán)形通道,錐環(huán)形通道的截面積由下至上逐漸縮小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,其特征在于,所述具 有環(huán)隙空間的增速構(gòu)件,其由下錐殼體(11)的外側(cè)錐面與上錐殼體(8)的內(nèi)側(cè)錐面構(gòu)成環(huán) 隙空間的垂直距離為5 9mm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,其特征在于,所述的下錐 殼體(11)通過(guò)第三肋(9)與上錐殼體(8)固接在一起,承載于上錐殼體(8)下端面附近的 反應(yīng)器殼體(6)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式氣_液_固三相分離的裝置,其特征在于,所述下錐殼 體(11)的外側(cè)設(shè)有螺旋式導(dǎo)流罩(113),使氣流通過(guò)錐環(huán)形通道增速的同時(shí),轉(zhuǎn)變成旋流, 使進(jìn)入導(dǎo)流筒5中的數(shù)股氣流進(jìn)行旋流碰撞、凝并、以及擴(kuò)放減速。
全文摘要
一種組合式氣-液-固三相分離的方法,集縮擴(kuò)式、離心式、折流板式、絲網(wǎng)式除沫器的主要結(jié)構(gòu)于一體,在縮擴(kuò)式的基礎(chǔ)上,在導(dǎo)流筒的外端設(shè)置螺旋式導(dǎo)流板,在兩個(gè)錐形殼體構(gòu)成的環(huán)隙中設(shè)置螺旋式導(dǎo)流罩,使夾帶液-固微粒的氣相在環(huán)隙中增速的同時(shí),作旋流運(yùn)動(dòng),提高分離效率,經(jīng)縮擴(kuò)-旋流后的氣相再折流進(jìn)入下一個(gè)旋流通道,之后經(jīng)再次折流,最后通過(guò)絲網(wǎng)式除沫層繼續(xù)分離,通過(guò)組合式氣-液-固三相分離裝置,氣相中的液-固夾帶物被回收,并返回反應(yīng)器的液化層中;根據(jù)該方法設(shè)計(jì)的裝置分離效率可達(dá)到99%以上,能滿足現(xiàn)代淤漿床類反應(yīng)器持續(xù)運(yùn)作180天以上的要求;本發(fā)明的方法甚至可以滿足其它反應(yīng)過(guò)程中需要高效回收夾帶物的要求。
文檔編號(hào)B01J8/22GK101766935SQ20091004493
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者孫豪義, 應(yīng)衛(wèi)勇, 張麗娟, 張海濤, 房鼎業(yè), 李濤, 陳振, 魯豐樂(lè) 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司;中海油新能源投資有限責(zé)任公司;華東理工大學(xué)