CN109603316A - 具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工装置中的气液分离设备的技术领域，具体涉及具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器。由上至下依次包括椭圆封头、旋风筒体和旋风锥体；所述椭圆封头、旋风筒体、旋风锥体、排液管和位于椭圆封头外的排气管均套设有保温套，形成保温腔体，且相邻保温腔体之间设有连接圆管；旋风筒体的筒体一侧设有切向进气管道，所述切向进气管道包括进气圆管、锥管和矩形管，所述锥管的四个侧面上分别设有锥管保温腔，矩形管的四个侧面上分别设有矩管保温腔；导热油从进气管导热油进口进入，分别经过锥管的四个侧面的保温腔、圆管保温腔和矩形管的四个侧面的保温腔，最后从进气管导热油出口流出。

Description

具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器

技术领域

本发明涉及化工装置中的气液分离设备的技术领域，具体涉及具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器。

背景技术

目前，在化工装置中普遍存在气液分离设备，气液混合物通过切向进气管道进入设备内部，在设备内部通过形成的旋风离心力实现气体和液体的分离目的。但是目前气液分离设备主要存在高凝固点介质在进气过程中容易冷固，粘接、堵塞在设备和进气管道内部的问题，造成设备功能失效，因此高凝固点介质需要在气液分离进料之前预热，预热一般采用在气液分离器前设置专门的换热器设备对高凝固点介质进行预热，这样既增加设备投资又增大设备布置的空间。同时目前高凝固点介质气液分离器的进气管保温套大多采用整体连续套管的方式，该方式不易发现内管使用过程中在焊缝处的泄漏情况，造成安全隐患，而且在进气管道较短的情况下，整体连续套管的方式也不利于进气管保温套内保温介质的流动。

发明内容

本发明解决上述问题，提供具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，利用迷宫式进气管保温装置对高凝固点介质气液分离器进行优化，解决传统气液分离器进气过程中容易冷固，粘接、堵塞管道和设备内部的问题。

具体技术方案为，具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，由上至下依次包括椭圆封头10、旋风筒体20和旋风锥体30，所述椭圆封头10的顶部设有排气管50，所述排气管50下端延伸至旋风筒体20内，所述排气管50上端为分离气出口N2；所述旋风锥体30的下端设有圆柱状的排液管40，且排液管40的下端为分离液出口N3 ；所述椭圆封头10、旋风筒体20、旋风锥体30、排液管40和位于旋风筒体外的排气管50均套设有保温套，形成保温腔体，且相邻保温腔体之间设有连接圆管80；位于旋风筒体外的排气管50的保温腔体通过管道连通分离器导热油进口N4，所述排液管40的保温腔体通过管道连通分离器导热油出口N5；

所述旋风筒体20的筒体一侧设有切向进气管道60，所述切向进气管道60包括依次连接的进气圆管61、锥管63和矩形管62，进气圆管61的进气端口为高凝固点介质进口N1，矩形管62的出气端口和旋风筒体20内腔切向贯通连接；所述锥管63的一端为圆形端口，另一端为矩形端口，中间光滑过渡；锥管63的圆形端口连接进气圆管61，锥管63的矩形端口连接矩形管62。

矩形管62的四个侧面上分别设有矩管保温腔，每个矩管保温腔内设有迷宫式流道；所述锥管63的四个侧面上分别设有锥管保温腔；所述进气圆管61上套设有保温套管，形成圆管保温腔611；所述每个矩管保温腔、每个锥管保温腔和圆管保温腔611之间分别连通；

所述一个矩管保温腔上设有进气管导热油进口N6，另一个矩管保温腔上设有进气管导热油出口N7；导热油从进气管导热油进口N6加压进入，分别经过每个锥管保温腔、圆管保温腔611和每个矩管保温腔，最后从进气管导热油出口N7流出。

进一步，位于矩形管62顶部侧面的矩管保温腔为矩管顶保温腔621，位于矩形管62右侧面上的矩管保温腔为矩管右保温腔622，位于矩形管62左侧面上的矩管保温腔为矩管左保温腔623，位于矩形管62底部侧面上的矩管保温腔为矩管底保温腔624；位于锥管63顶部侧面上的锥管保温腔为锥管顶保温腔631，位于锥管63右侧面上的锥管保温腔为锥管右保温腔632，位于锥管63左侧面上的锥管保温腔为锥管左保温腔633，位于锥管63底部侧面上的锥管保温腔为锥管底保温腔634；所述矩管底保温腔624上设有进气管导热油进口N6，矩管顶保温腔621上设有进气管导热油出口N7；所述矩管底保温腔624、锥管底保温腔634、圆管保温腔611、锥管右保温腔632、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、锥管左保温腔633、锥管顶保温腔631和矩管顶保温腔621通过连接圆管80依次连通；导热油从进气管导热油进口N6加压进入，依次经过所述矩管底保温腔624、锥管底保温腔634、圆管保温腔611、锥管右保温腔632、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、锥管左保温腔633、锥管顶保温腔631和矩管顶保温腔621，最后从进气管导热油出口N7流出。

进一步，所述每个矩管保温腔的横截面均呈扁平状的矩形，每个矩管保温腔内的顶部沿液体流动方向均布设有直立的若干块上挡流板70，底部沿液体流动方向均布设有直立的若干块下挡流板71，且若干块上挡流板70和若干块下挡流板71交错布置，形成迷宫式流道。

进一步，所述每块上挡流板70和每块下挡流板71均呈条状的矩形，且矩形的高度为所在腔体高度的60%。

进一步，所述排气管50的下部设有伞形的出口挡板51，所述出口挡板51的下端口和排气管50的管口在同一水平面上。

进一步，所述旋风锥体30的下部设有挡液机构，挡液机构包括锥帽32和钢管31；所述锥帽32是一端封闭的圆锥帽，锥帽32扣设于钢管31的上端，钢管31的下端对应着排液管40的入口，钢管31的下部通过2根以上支撑筋33和排液管40的内壁固定连接，使钢管31直立位于旋风锥体30的排液管40的上方，且钢管31的中心轴与旋风锥体30的中心轴同轴。

进一步，所述锥帽32的下端口直径和排液管40的内径相等，所述钢管31的长度为排液管40内径的2~3倍。

本发明的有益效果包括：

1、本发明具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其中矩形管四个侧面分别设有矩管保温腔，锥管的四个侧面分别设有锥管保温腔，用于保温的导热油分别经过每个矩管保温腔、每个锥管保温腔和圆管保温腔，各保温腔之间的连接处均采用保温套断开式设计，这样有利于检查发现设备使用过程中管道内部介质在连接焊缝处的泄漏情况，有利于设备的检查和维修，而且增强保温介质的流动性；其中每个矩管保温腔的腔体内设有迷宫式流道，增强了切向进气管的外层保温腔的保温效果，解决了高凝固点介质在进气过程中容易冷固，粘接、堵塞管道和设备内部的问题。

2、本发明每个矩形管保温腔内上挡流板和下挡流板交错布置形成迷宫式流道，可以显著提高保温腔内介质流动的流速，避免高凝固介质在气液分离过程中冷固为固体堵塞管道系统，造成整个系统装置失效，增强换热效果。

3、本发明在切向进气管道较短的情况下，增加的上挡流板和下挡流板可以强化传热，显著提高换热效率，依据实例中尺寸数据计算值，矩管保温腔内不设有迷宫式流道时，传热系数为72.6 kcal/（h·㎡·℃），每个矩管保温腔内增加7块上挡流板和7块下挡流板形成迷宫式流道，传热系数为155.6kcal/（h·㎡·℃），换热效率提高2.14倍。

4、本发明矩管保温腔、锥管保温腔、圆管保温腔以及连接圆管形成的进气管保温装置可以在较短距离和较短时间内将物料进行加热，在保温的同时起到预热进料介质的效果，可以节省一台换热器的投资和布置空间，实现保温和加热高凝固点介质的双重功能，起到很好的经济效果。

5、本发明气液分离器的底部设置的挡液机构，能够有效防止设备底部积液区液体被旋风旋起或抽起；上部气体出口设置伞状挡板，能够有效防止设备顶部气体出口中的液体夹带；所以挡液机构和伞状挡板均能增强气液分离器的旋风分离效果和分离效率，而且使得分离效率从85%提高到90%。

6、本发明采用导热油代替水蒸气作为保温腔内的保温介质，导热油的化学成分为改性氢化三联苯，导热油化学性质温度，室温下不会相变，温差变化小；高温下粘度更低，如237℃时粘度仅为0.7cP，是水的0.7倍，比水和水蒸气的流动性更好，同时导热油可以作为热媒，可是实现部分的热量回收。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明切向进气管的主视图。

图3为本发明切向进气管的俯视图。

图4为图2的A-A剖视图。

图5为图2的B-B剖视图。

图6为图2的C-C剖视图。

图7为本发明迷宫式进气管保温装置的展开图。

其中：10-椭圆封头；20-旋风筒体；30-旋风锥体；31-钢管；32-锥帽；33-支撑筋；40-排液管；50-排气管；51-出口挡板；60-切向进气管道；61-进气圆管；62-矩形管；63-锥管；611-圆管保温腔；621-矩管顶保温腔；622-矩管右保温腔；623-矩管左保温腔；624-矩管底保温腔；631-锥管顶保温腔；632-锥管右保温腔；633-锥管左保温腔；634-锥管底保温腔；70-上挡流板；71-下挡流板；80-连接圆管；N1-高凝固点介质进口；N2-分离气出口；N3-分离液出口；N4-分离器导热油进口；N5-分离器导热油出口；N6-进气管导热油进口；N7-进气管导热油出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，由上至下依次包括椭圆封头10、旋风筒体20和旋风锥体30，所述椭圆封头10的顶部设有排气管50，所述排气管50下端延伸至旋风筒体20内，所述排气管50上端为分离气出口N2，所述排气管50的下部设有伞形的出口挡板51，出口挡板51下端的圆形端口的直径为旋风筒体20内径的50%，且圆形端口和排气管50的管口在同一水平面上，能够有效防止设备上部气体中的液体被夹带进入排气管50，影响了气液分离器的分离效果和分离效率。

所述旋风锥体30的下端设有圆柱状的排液管40，且排液管40的下端为分离液出口N3 ，旋风锥体30的下部设有挡液机构，挡液机构包括锥帽32、钢管31和3根支撑筋33，所述锥帽32为上端封闭的圆锥帽，且扣设在钢管31的上端，钢管31的下端对应着排液管40的入口，所述钢管31的下端侧壁和支撑筋33的上端固定连接，支撑筋33的下端和排液管40的内壁固定连接；所述锥帽32的下端口直径和排液管40内径相等，所述钢管31的长度为排液管40内径的2.5倍；挡液机构可以防止旋风锥体30的下部积液区的液体被旋风旋起或抽起。

所述椭圆封头10、旋风筒体20、旋风锥体30、排液管40和位于椭圆封头10外的排气管50均套设有保温套，形成保温腔体，且相邻保温腔体之间设有连接圆管80；位于椭圆封头10外的排气管50的保温腔上设有分离器导热油进口N4，所述排液管40的保温腔上设有分离器导热油出口N5。

所述旋风筒体20的筒体一侧设有切向进气管道60，所述切向进气管道60包括依次连接的进气圆管61、锥管63和矩形管62，所述锥管63的一端为圆形端口，且和进气圆管61连接；所述锥管63的另一端为矩形端口，且和矩形管62连接；中间光滑过渡；进气圆管61的进气端为高凝固点介质进口N1，矩形管62的出气端和旋风筒体20内腔切向贯通连接。

所述矩形管62的四个侧面上分别设有矩管保温腔，形成矩管顶保温腔621、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、矩管底保温腔624，每个矩管保温腔的横截面呈扁平状的矩形，每个矩管保温腔内均设有7块条状矩形的上挡流板70和7块条状矩形的下挡流板71；7块下挡流板71在矩管保温腔的腔体底部沿导热油流动方向均布且直立设置，上挡流板70在矩管保温腔的腔体顶部沿导热油流动方向均布且直立设置。每块上挡流板70和每块下挡流板71的高度（即宽度）为所在矩管保温腔的腔体高度的60%；每块上挡流板70和每块下挡流板71的长度和所在矩管保温腔的腔体宽度相等；上挡流板70和下挡流板71交错布置，形成迷宫式流道。

所述锥管63的四个侧面上分别设有锥管保温腔，形成锥管顶保温腔631、锥管右保温腔632、锥管左保温腔633、锥管底保温腔634；所述进气进气圆管61外套设有保温套，形成圆管保温腔611。

所述矩管底保温腔624、锥管底保温腔634、圆管保温腔611、锥管右保温腔632、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、锥管左保温腔633、锥管顶保温腔631和矩管顶保温腔621通过连接圆管80依次连通。所述矩管底保温腔624设有进气管导热油进口N6，矩管顶部保温腔621设有进气管导热油出口N7；导热油从进气管导热油进口N6加压进入，分别经过所述矩管底保温腔624、锥管底保温腔634、圆管保温腔611、锥管右保温腔632、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、锥管左保温腔633、锥管顶保温腔631和矩管顶保温腔621，最后从进气管导热油出口N7流出。

工作时，温度为200℃表压力为0.1MPa的苯酚和水蒸气混合物从高凝固点介质进口N1通过切向进气管道60进入由椭圆封头10、旋风筒体20和旋风锥体30构成的设备内部，由于液滴所受的离心力远远大于重力和惯性力，故由于高速旋转时所产生的离心力作用将苯酚液滴从气流中分离出来，苯酚液滴通过旋风锥体30从分离液出口N3排出，水蒸气通过椭圆封头10顶部的排气管50从顶部蒸汽出口N2排出。

由于苯酚的凝固点为40~42℃，在常温下为固体，易冷固，粘接、堵塞在管道和设备内部，造成设备功能失效，在分离器导热油进口N4和进气管导热油进口N6分别通入导热油（改性氢化三联苯），使设备内部持续保持在较高温度状态，避免苯酚冷固；导热油的具体流程是：第一股从分离器导热油进口N4通入的导热油进入排气管50保温腔依次经过椭圆封头10保温腔、旋风筒体20保温腔、旋风锥体30保温腔和排液管40保温腔，最后从分离器导热油出口N5排出，进入导热油回收系统；第二股导热油从进气管导热油进口N6通入的导热油，依次经过矩管底保温腔624、锥管底保温腔634、圆管保温腔611、锥管右保温腔632、矩管右保温腔622、矩管左保温腔623、锥管左保温腔633、锥管顶保温腔631和矩管顶保温腔621，最后从进气管导热油出口N7排出，进入导热油回收系统。

本发明适用的高凝固点介质包括凝固点明显高于室温的晶体物质；如苯酚、对苯二酚、萘酚等。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，由上至下依次包括椭圆封头（10）、旋风筒体（20）和旋风锥体（30），所述椭圆封头（10）的顶部设有排气管（50），所述排气管（50）下端延伸至旋风筒体（20）内，所述排气管（50）上端为分离气出口N2；所述旋风锥体（30）的下端设有圆柱状的排液管（40），且排液管（40）的下端为分离液出口N3 ；所述椭圆封头（10）、旋风筒体（20）、旋风锥体（30）、排液管（40）和位于椭圆封头（10）外的排气管（50）均套设有保温套，形成保温腔体，且相邻保温腔体之间设有连接圆管（80）；位于椭圆封头（10）外的排气管（50）的保温腔体上设有分离器导热油进口N4，所述排液管（40）的保温腔体上设有分离器导热油出口N5；所述旋风筒体（20）的筒体一侧设有切向进气管道（60），所述切向进气管道（60）包括依次连接的进气圆管（61）、锥管（63）和矩形管（62），进气圆管（61）的进气端口为高凝固点介质进口N1，矩形管（62）的出气端口和旋风筒体（20）内腔切向贯通连接；所述锥管（63）的一端为圆形端口，另一端为矩形端口，中间光滑过渡；锥管（63）的圆形端口连接进气圆管（61），锥管（63）的矩形端口连接矩形管（62），其特征在于：

矩形管（62）的四个侧面上分别设有矩管保温腔，每个矩管保温腔内设有迷宫式流道；所述锥管（63）的四个侧面上分别设有锥管保温腔；所述进气圆管（61）上套设有保温套管，形成圆管保温腔（611）；所述每个矩管保温腔、每个锥管保温腔和圆管保温腔（611）之间分别连通；

所述一个矩管保温腔上设有进气管导热油进口N6，另一个矩管保温腔上设有进气管导热油出口N7；导热油从进气管导热油进口N6加压进入，分别经过每个锥管保温腔、圆管保温腔（611）和每个矩管保温腔，最后从进气管导热油出口N7流出。

2.根据权利要求1所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：位于矩形管（62）顶部侧面的矩管保温腔为矩管顶保温腔（621），位于矩形管（62）右侧面上的矩管保温腔为矩管右保温腔（622），位于矩形管（62）左侧面上的矩管保温腔为矩管左保温腔（623），位于矩形管（62）底部侧面上的矩管保温腔为矩管底保温腔（624）；位于锥管（63）顶部侧面上的锥管保温腔为锥管顶保温腔（631），位于锥管（63）右侧面上的锥管保温腔为锥管右保温腔（632），位于锥管（63）左侧面上的锥管保温腔为锥管左保温腔（633），位于锥管（63）底部侧面上的锥管保温腔为锥管底保温腔（634）；所述矩管底保温腔（624）上设有进气管导热油进口N6，矩管顶保温腔（621）上设有进气管导热油出口N7；所述矩管底保温腔（624）、锥管底保温腔（634）、圆管保温腔（611）、锥管右保温腔（632）、矩管右保温腔（622）、矩管左保温腔（623）、锥管左保温腔（633）、锥管顶保温腔（631）和矩管顶保温腔（621）通过连接圆管（80）依次连通；导热油从进气管导热油进口N6加压进入，依次经过所述矩管底保温腔（624）、锥管底保温腔（634）、圆管保温腔（611）、锥管右保温腔（632）、矩管右保温腔（622）、矩管左保温腔（623）、锥管左保温腔（633）、锥管顶保温腔（631）和矩管顶保温腔（621），最后从进气管导热油出口N7流出。

3.根据权利要求1所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：所述每个矩管保温腔的横截面均呈扁平状的矩形，每个矩管保温腔内的顶部沿液体流动方向均布设有直立的若干块上挡流板（70），底部沿液体流动方向均布设有直立的若干块下挡流板（71），且若干块上挡流板（70）和若干块下挡流板（71）交错布置，形成迷宫式流道。

4.根据权利要求3所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：所述每块上挡流板（70）和每块下挡流板（71）均呈条状的矩形，矩形高度为对应矩管保温腔的腔体高度的60%。

5.根据权利要求1所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：所述排气管（50）的下部设有伞形的出口挡板（51），所述出口挡板（51）的下端口和排气管（50）的管口在同一水平面上。

6.根据权利要求1所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：所述旋风锥体（30）的下部设有挡液机构，挡液机构包括锥帽（32）和钢管（31）；所述锥帽（32）是一端封闭的圆锥帽，锥帽（32）扣设于钢管（31）的上端，钢管（31）的下端对应着排液管（40）的入口，钢管（31）的下部通过2根以上支撑筋（33）和排液管（40）的内壁固定连接，使钢管（31）直立位于旋风锥体（30）的排液管（40）的上方，且钢管（31）的中心轴与旋风锥体（30）的中心轴同轴。

7.根据权利要求6所述具有迷宫式进气管保温装置的高凝固点介质气液分离器，其特征在于：所述锥帽（32）的下端口直径和排液管（40）的内径相等，所述钢管（31）的长度为排液管（40）内径的2~3倍。