CN1084104A - 旋液环流式液固分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由同心的内外筒体将器内分为 一次分离区、环流通道和二次分离区的旋液环流式液 固分离器，外筒体上端长于内筒体且制有法兰或封 头，中心溢流管穿过法兰或封头伸入外筒体，进口管 穿过外筒体切向接入内筒体，外筒体下端制有锥筒 体，其下部制有底流排放管和底流调节环。本分离器 除对固液分离外，还对液液、气固态有分离作用，其结 构新颖，液流路线短，分离效率高，处理量大，压降低， 操作使用方便，稳定性好。

Description

本发明专利涉及一种用金属材料经机械加工方法制成由内外筒体将器内分为一次分离区、环流通道和二次分离区三部分且依靠流体旋转所产生的离心力使密度不同的液固两相得以分离的旋液环流式液固分离器。

现有常规型旋流器为圆筒圆锥形结构，顶部为直筒段，下接锥度为9-20°的锥体。旋流器顶部中心设有一端伸入旋流器内若干距离的溢流管。操作时，含固体颗粒（重分散相）的料液从分离器顶部切向进入直筒体。由于切向进入的流体流动速度较快，在旋流器内形成高速的旋转流动，并沿壁面旋转向下进入锥体。流体旋转所产生的离心作用，把料液中的固体颗粒甩向器壁，然后汇于锥体底部而排出。液固混合物进入锥体后，只有少量液体与固体颗粒一起从底流排出，大多数液体由于流动截面不断减小而汇于轴心，然后沿分离器轴线旋转向上，从顶部溢流管排出，从而使液固两相得以分离。由于在常规型旋流器中形成了沿边壁自上而下和沿轴心自下而上的两个旋涡，流体流动路线长，速度梯度大，因而压降大，能耗高。旋流器直径过大，器内流体的流动情况发生显著变化，不能保证分离时所需要的流体旋转速度，且易产生上升与下降旋涡之间的短路，使分离效率大幅度下降，故其直径一般不超过500mm，所以处理量大时需要多台并联操作。由于流体在器内的流动形式及速度取决于进口流体的速度，进口流速的波动或流速较低时，分离效率急剧下降，而流速增大时，操作压降急剧上升，所以常规型旋流器还存在操作稳定性差、弹性小以及放大效应显著等缺点。

本发明专利的发明目的在于克服现有常规型旋流器流体压降大，能耗高，操作弹性及处理量小，放大效应显著及操作稳定性差的缺点，寻求设计制做一种结构新颖简单，操作使用方便，流体剪应力和压降小，能耗低，稳定性强并具有较大操作弹性的旋液环流式液固分离器。

为了实现上述发明目的，本发明专利主体采用金属材料制成套筒锥体结构，处于同轴心的内外筒体中间留有一定距离的环隙，内外筒体靠内筒支撑架固连为同心一体，内外筒体的上端不在同一平面，即内筒体低于外筒体一定距离，外筒体上端制有法兰或封头，在法兰或封头中心制有中心溢流管，中心溢流管伸入外筒体内一定距离但不插入内筒体，在外筒体一侧制有清洗管，另一侧下端部穿过外筒体切向接入内筒体制有进口管;在外筒体下端制接同径锥筒体，其下部制有底流排放管和同锥度的底流调节环。分离操作时，料液自内筒体下部进口管以切向方式进入内筒体且做旋转上升运动，料液进入内筒体后，由于截面突然扩大，向上流动的轴向速度降低，进料中所含较大的固体颗粒在重力作用下直接沉入锥筒体底部;中等直径的固体颗粒在随液体做旋转上升运动时，由于离心作用而被甩向内筒体壁，然后沿内筒体壁沉降进入锥筒体;较小的固体颗粒随液体旋出内筒体上端后，被甩向内外筒体间的环隙，连同部分液体环流而下进入锥筒体。流体在锥筒体内作旋转下降运动，使环流而下的较小固体颗粒和液体在锥筒体内得到二次分离，被分离出来的液体沿锥筒体轴线旋转返回内筒体，最终固体颗粒在锥筒体底部富集，并由底流排放管排出，从而使液固两相得以分离。

本发明专利与现有技术相比具有结构新颖，流动路线短，流速梯度小，流体内剪应力小，压降小效率高，能耗低，放大效应小，处理量大，操作稳定性强和弹性大等突出优点。

图1为本发明专利之截面结构示意图。

本发明专利实施时采用金属材料经机械加工方法完成，其主体上部为内外套筒结构，下部为锥体结构，内筒体3将整个器内分为一次分离区、环流通道和二次分离区三部分，中心溢流管1、外筒体2、内筒体3、锥筒体5、底流排放管6和底流调节环7共处于同一轴心。内筒体3和外筒体2中间留有一定间距的环隙构成环流通道，两筒体靠支撑架8固连为一体，支撑架8采用多点扁钢焊接，在进口管4轴线所处截面上均布2～5个支撑架8，再在距内筒体3的上端面10～100mm平面上均布3-6个支撑架8，采用扁钢的支撑架8与两筒体焊接时应有一定角度以免影响环隙内液体的流型。内筒体3和外筒体2的上端不在同一平面内，即内筒体3短于外筒体2一定距离，外筒体2的直径为内筒体3的直径的1.1～1.5倍，内筒体3是旋流器的主要分离区，即一次分离区，内筒体采用圆筒结构，也可采用锥体结构。内筒体3的上部四周可开制多个切向排放槽12，使在内筒体3中被分离的重分散体在旋转上升到顶端前沿排放槽12流向环隙，从而减少旋流器顶部重分散相的浓度，有利于压降的降低和效率的提高。在外筒体2上端用紧固螺丝制有平头法兰11或封头10，在法兰11或封头10的中心制有圆筒状中心溢流管1，其下端口伸入外筒体2内但不低于内筒体3上端面平面。中心溢流管1的直径为内筒体3直径的0.2～0.5倍;由于对粘稠或易结垢物系进行分离时，设备长期运行或操作不当会产生环隙的减小或堵塞，因而在外筒体2的上部侧面制有清洗管9，以便于清洗物垢，清洗管9与外筒体2相切且有向下10°～30°的倾角，其直径为内筒体3直径的0.05～0.5倍;在外筒体2的下部另一侧穿过外筒体2水平或向上倾斜而切向接入内筒体3制有进口管4，其直径为内筒体3直径的0.2～0.5倍，进口管4除采用圆形外，也可采用长宽比为3∶1的矩形截面管。

在外筒体2下端采用焊接方式连接制有锥筒体5，由于锥筒体5是第二分离区，为提高锥筒体5内流体的旋转速度，内筒体3的下端可以插入锥筒体5内一定长度，但插入端的筒壁应有一定的倒角，锥筒体5的锥角为5°～45°内，其下部制有底流排放管6，底流排放管6与锥筒体5采用法兰联接，并可在两者联接间增设翻边锥体结构的底流调节环7，底流排放管6的直径与底流调节环7的上口直径相同，一般为内筒体3的直径的0.05～0.5倍。采用特殊耐磨金属材料制做的底流调节环7可以增加设备的操作弹性和满足底流中固相浓度的要求并调节底流排放量，而且便于磨损后更换。

实验结果表明，本发明专利采用垂直或倾斜一定角度按装均有相同分离效果，且串联使用可提高总的分离效果;除了对液固两相分离外，其对液液分离和气固分离均有相仿机理和效果。

Claims (5)

1、一种用金属材料经机械加工制成的主要有内筒体、外筒体、锥筒体、底流排放管、底流调节环和进口管、中心溢流管等部件组成用于液固两相分离的旋液环流式液固分离器，其特征在于同轴心且中间留有间距的内外筒体将整个器内分为一次分离区、环流通道和二次分离区，内外两筒体靠支撑架固连为同心体；在外筒体下端制接同径锥筒体，其下部采用法兰联接制有底流排放管和同锥度的底流调节环。

2、根据权利要求1所述的旋液环流式液固分离器，其特征在于穿过外筒体下端一侧切向接入内筒体制有进口管，中心溢流管从顶端伸入外筒体组不插入内筒体;可以在内筒体上部四周开制多个切向排放槽，以便于重分散体在旋转上升到顶端前流向环隙。

3、根据权利要求1所述的旋液环流式液固分离器，其特征在于外筒体上端用紧固螺丝制有平头法兰或封头，外筒体上部侧面以10-30°倾角向下切向接于外筒体制有清洗管，以便于及时清洗环隙中的污垢。

4、根据权利要求1所述的旋液环流式液固分离器，其特征在于中心溢流管、内筒体、外筒体、锥筒体、底流排放管和底流调节环共处于同一轴心，其各部件直径比例为：外筒体为内筒体直径的1.1-1.5倍;中心溢流管和进口管为内筒体直径的0.2-0.5倍;清洗管和底流排放管及底流调节环的上口径为内筒体直径的0.05-0.5倍。

5、根据权利要求1所述的旋液环流式液固分离器，其特征在于还可用于液液分离和气体固体两相的分离。

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