CN110124453A - 一种甲醇气水洗设备 - Google Patents

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王文昊
郭维军
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Abstract

本发明公开了一种甲醇气水洗设备，包括卧式罐体，卧式罐体顶部设有净化气出口，底部设有甲醇气进口，一侧封头上设有水洗水进口，另一侧封头上设有溢流水出口，卧式罐体内腔中上部设有上部缓冲腔隔板，中下部设有下部缓冲腔隔板，上部缓冲腔隔板上方为顶部缓冲腔，上部缓冲腔隔板和下部缓冲腔隔板之间为水洗空间，下部缓冲腔隔板下方为底部缓冲腔，上部缓冲腔隔板和下部缓冲腔隔板之间竖直设置甲醇气上升管，上部缓冲腔隔板下方设置甲醇气下降管，甲醇气上升管连通底部缓冲腔和顶部缓冲腔，甲醇气下降管连通顶部缓冲腔和水洗空间。使用本发明的甲醇气水洗设备，能促进甲醇气与水洗水的高效接触，使甲醇气的水洗达到流动平稳、吸收效果好。

Description

一种甲醇气水洗设备
技术领域
本发明属于气体净化技术领域中的甲醇气处理技术，特别涉及一种甲醇气水洗设备。
背景技术
甲醇在石油化工行业具有广泛的应用，不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。随着煤化工的兴起，甲醇作为中间原料更突显其重要价值。甲醇具有毒性，甲醇的毒性对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。在有甲醇气的现场工作须戴防毒面具。
石油化工行业用于储存甲醇的储罐经常采用氮气密封，储罐在超压排放时会排放出有害的含甲醇气(甲醇气与氮气的混合气体)，必须经过净化处理才能排入大气。目前，常利用甲醇与水完全互溶的特点用水洗的方法来处理含甲醇气(以及甲醇气)。中国专利CN104275073A公开了一种甲醇气吸收方法及装置，所用的卧式水洗罐内水平设置了带有筛孔的甲醇气管和带有筛孔的新鲜水管。带有筛孔的甲醇气管位于水洗罐内水浴水的表面之下，带有筛孔的新鲜水管设置在水浴水表面上方。带有筛孔的新鲜水管长度大于带有筛孔的甲醇气管的长度，带有筛孔的新鲜水管筛孔喷淋的辐射区域包络甲醇气筛孔区域。正常情况下，甲醇气通过水浴吸收；当甲醇水溶液达到饱和状态需要置换时对甲醇气进行淋洗水洗。水浴吸收时，甲醇气由带有筛孔的甲醇气管进入水浴水中被吸收。但该技术存在如下问题：(1)含甲醇气进入带有筛孔的甲醇气管后没有足够的空间进行缓冲，管内各处的压力波动较大；(2)当含甲醇气从筛孔流出时气流不平稳、不均匀，容易从近处的筛孔处逃逸而远处的筛孔无气流，流动紊乱，与水洗水的接触状况较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲醇气水洗设备，以解决现有技术中气液接触不均匀、波动剧烈、水洗效果较差等问题。使用本发明的甲醇气水洗设备，可以对来流甲醇气充分缓冲，利用浴洗与淋洗相互结合的方式，促进甲醇气与水洗水的高效接触，使甲醇气的水洗达到流动平稳、吸收效果好。
本发明具体的技术方案如下：
本发明提供一种甲醇气水洗设备，包括卧式罐体，卧式罐体由卧式圆筒形筒体和位于其两端的封头组成，其特征在于：卧式罐体顶部设有净化气出口，底部设有甲醇气进口，一侧封头上设有水洗水进口，另一侧封头上设有溢流水出口，卧式罐体内腔中上部设有上部缓冲腔隔板，中下部设有下部缓冲腔隔板，上部缓冲腔隔板和下部缓冲腔隔板均为水平设置的平板，边缘与卧式罐体的内壁相连，上部缓冲腔隔板上方为顶部缓冲腔，上部缓冲腔隔板和下部缓冲腔隔板之间为水洗空间，下部缓冲腔隔板下方为底部缓冲腔，水洗空间的液位以上为净化气空间，液位以下为水洗水空间，上部缓冲腔隔板和下部缓冲腔隔板之间竖直设置甲醇气上升管，上部缓冲腔隔板下方竖直设置甲醇气下降管，甲醇气进口连通底部缓冲腔，甲醇气上升管连通底部缓冲腔和顶部缓冲腔，甲醇气下降管连通顶部缓冲腔和水洗空间的水洗水空间，水洗空间内的净化气空间连通净化气出口。
本发明进一步技术特征在于：所述下部缓冲腔隔板下表面距离卧式罐体底部的距离为卧式罐体直径的0.1～0.3倍，上部缓冲腔隔板上表面距离卧式罐体顶部的距离为卧式罐体直径的0.1～0.3倍。
本发明进一步技术特征在于：所述液位处于卧式罐体长度方向上的中轴线以上200～300mm。
本发明进一步技术特征在于：所述水洗水进口位于卧式罐体一侧封头之上，在水洗水液位下方，竖向位置处于水洗水液位下方300～500mm。
本发明进一步技术特征在于：所述净化气出口位于卧式罐体顶部竖直向下直达上部缓冲腔隔板的中心位置，设置在卧式罐体顶部中心位置。
本发明进一步技术特征在于：所述溢流水出口位于卧式罐体远离水洗水进口的一侧封头之上水平安装，在水洗水液位下方，竖向位置处于水洗水液位下方50～100mm。
本发明进一步技术特征在于：所述甲醇气进口位于卧式罐体底部中心竖直向上安装。
本发明进一步技术特征在于：所述顶部缓冲腔和底部缓冲腔要有足够大的容积，使甲醇气有足够的停留时间得到充分缓冲，在两个空间内的停留时间之和控制在5～8分钟。
本发明进一步技术特征在于：所述甲醇气下降管为直管结构，入口安装于上部缓冲腔隔板上呈正方形布置，出口伸入水封水液位以下50～100mm，甲醇气下降管设置几十至几百根，内直径均为10～30毫米；甲醇气上升管为长直管结构，入口安装于下部缓冲腔隔板上呈正方形布置，出口安装于上部缓冲腔隔板上呈正方形布置，甲醇气上升管设置几十至几百根，甲醇气上升管的内直径均为10～30毫米。
本发明进一步技术特征在于：所述一列甲醇气下降管与一列甲醇气上升管间隔布置布满整个上部缓冲腔隔板与下部缓冲腔隔板之间的空间，每一列甲醇气下降管或者甲醇气上升管的个数在4～10支，各管之间的间距为0.5～1.5倍的甲醇气下降管或者甲醇气上升管的直径，在下部缓冲腔隔板中间位置甲醇气进口正对的区域在卧式罐体长度方向上400～600mm的矩形范围内不进行甲醇气上升管的布置。
本发明一种甲醇气水洗设备主要用于对石油化工等行业的含甲醇气进行水洗，同样适用于液氨储罐排放气(氨气含量在20％以下)等的水洗处理。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：(1)甲醇气在专门设置的两个缓冲空间经过足够的空间和停留时间进行缓冲，经过缓冲之后甲醇气流动平稳、分布均匀、各处的压力波动不大，能够以一定的速度从甲醇气下降管平稳、均匀地进入浴洗空间内的水洗水中进行水洗，与水洗水的接触状况较好，不会使水浴水出现较大的不规则波动，达到提高水洗效果的目的。(2)甲醇气回流弯管呈正三角形或者正方型密集均匀伸入水洗水液面以下，是一种高效平稳的甲醇气入水方式，促进了甲醇气的吸收效率与吸收率。(3)本发明的入口位于卧式罐体的底部，对甲醇气来流管线靠近甲醇气水洗罐底部的工况来讲是一种更好地选择。使用本发明可以实现平稳操作、增加单位体积的含甲醇气与水洗水的接触面积、提高水洗水对甲醇气的吸收率，对含甲醇气的水洗效果好、净化程度高。本发明主要用于对石油化工等行业的含甲醇气进行水洗。
下面用附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不限制本发明的范围。
附图说明
图1是本发明一种甲醇气水洗设备的简单结构视图。
图2是本发明图1中A-A截面视图。
图3是本发明图1中B-B截面视图。
图1～3中，相同附图标记表示相同的技术特征。
其中，图1～3中：1-卧式筒体，2-净化气出口，3-水洗水进口，4-甲醇气进口，5-溢流水出口，6-上部缓冲腔隔板，7-下部缓冲腔隔板,8-甲醇气下降管， 9-甲醇气上升管，10-底部缓冲腔，11-水洗空间，12-顶部缓冲腔，13-封头， 14-液位。
具体实施方式
参见图1～3。本发明一种甲醇气水洗设备，包括卧式罐体1，卧式罐体1 由卧式圆筒形筒体和位于其两端的封头13组成，卧式罐体1顶部设有净化气出口2，底部设有甲醇气进口4，一侧封头上设有水洗水进口3，另一侧封头上设有溢流水出口5，卧式罐体1内腔中上部设有上部缓冲腔隔板6，卧式罐体1内腔中下部设有下部缓冲腔隔板7，上部缓冲腔隔板6和下部缓冲腔隔板7均为水平设置的平板，边缘与卧式罐体1的内壁相连，上部缓冲腔隔板6上方为顶部缓冲腔12，上部缓冲腔隔板6和下部缓冲腔隔板7之间为水洗空间11，下部缓冲腔隔板7下方为底部缓冲腔10，水洗空间11的液位14以上为净化气空间，液位14以下为水洗水空间，上部缓冲腔隔板6和下部缓冲腔隔板7之间竖直设置甲醇气上升管9，上部缓冲腔隔板6下方竖直设置甲醇气下降管8，甲醇气进口4连通底部缓冲腔10，甲醇气上升管9连通底部缓冲腔10和顶部缓冲腔12，甲醇气下降管8连通顶部缓冲腔12和水洗空间11的水洗水空间，水洗空间11 内的净化气空间连通净化气出口2。
所述下部缓冲腔隔板7下表面距离卧式罐体1底部的距离为卧式罐体1直径的0.1～0.3倍，上部缓冲腔隔板6上表面距离卧式罐体1顶部的距离为卧式罐体1直径的0.1～0.3倍。
所述液位14处于卧式罐体1长度方向上的中轴线以上200～300mm。
水洗水进口3一般位于卧式罐体1一侧封头之上，在水洗水液位14下方，竖向位置处于水洗水液位14下方约300～500mm。
净化气出口2位于卧式罐体1顶部竖直向下直达上部缓冲腔隔板6的中心位置，一般设置在卧式罐体1顶部中心位置。
溢流水出口5位于卧式罐体1远离水洗水进口3的一侧封头13之上水平安装，在水洗水液位14下方，竖向位置处于水洗水液位14下方50～100mm，溢流水出口5安装控制水洗罐液位的小水封(图中未示出)。
甲醇气进口4与底部缓冲腔10连通，一般位于卧式罐体1底部中心竖直向上安装。
顶部缓冲腔12和底部缓冲腔10要有足够大的容积，使甲醇气有足够的停留时间得到充分缓冲，在两个空间内的停留时间之和一般应控制在5～8分钟。尤其是，甲醇气在经过顶部缓冲腔12与底部缓冲腔10缓冲后，应当流动平稳、分布均匀、各处的压力波动不大，能够平稳地进入甲醇气下降管8并平稳地进入水洗空间内的水洗水中，不使水洗水出现较大的不规则波动，达到提高水洗效果的目的。
甲醇气下降管8为直管结构，入口安装于上部缓冲腔隔板6上呈正方形布置，出口伸入水封水液位14以下约50～100mm。一般应控制甲醇气下降管8内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，以免对水洗水造成大的冲击且保证甲醇气与水洗水的接触时间。甲醇气下降管8根据需要可以设置几十至几百根。甲醇气下降管8内直径一般均为10～30毫米。
甲醇气上升管9为长直管结构，入口安装于下部缓冲腔隔板7上呈正方形布置，出口安装于上部缓冲腔隔板6上呈正方形布置，连通底部缓冲腔10与顶部缓冲腔12。一般应控制甲醇气上升管9内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，避免过高流速造成不必要的扰动。甲醇气上升管9根据需要可以设置几十至几百根。甲醇气上升管9的内直径一般均为10～30毫米。
一列甲醇气下降管8与一列甲醇气上升管9间隔布置布满整个上部缓冲腔隔板6与下部缓冲腔隔板7之间的空间，每一列甲醇气下降管8的个数在4～10 支左右，各管之间的间距一般为0.5～1.5倍的甲醇气下降管8的直径；每一列甲醇气上升管9的个数在4～10支左右，各管之间的间距一般为0.5～1.5倍的甲醇气上升管9的直径。在下部缓冲腔隔板7中间位置甲醇气进口4正对的区域在卧式罐体1长度方向上400～600mm的矩形范围内不进行甲醇气上升管8的布置。
本发明各部件的材料一般为不锈钢(例如304不锈钢)，部件之间的连接一般采用焊接。
本发明一种甲醇气水洗设备的简单工作过程是：
首先甲醇气(含量在20％以下，其余为氮气等惰性气体)自甲醇气进口4竖直向上进入下部缓冲腔隔板7下方的底部缓冲腔10；经过一次缓冲之后，甲醇气沿甲醇气上升管9向上流动进入上部缓冲腔隔板6上方的顶部缓冲腔12进行第二次的缓冲，之后经甲醇气下降管8向下进入水洗空间11，在水洗水液位14 以下进行水洗作业；经过水洗之后的净化气浮升至水洗空间11的液位14上方，净化气经净化气出口2排入大气。水洗水经水洗水进口3进入水洗空间11，溢流水经溢流水出口5流出卧式罐体1，溢流水出口5安装控制水洗罐液位的小水封(图中未示出)。

Claims (10)

1.一种甲醇气水洗设备，包括卧式罐体（1），卧式罐体（1）由卧式圆筒形筒体和位于其两端的封头（13）组成，其特征在于：卧式罐体（1）顶部设有净化气出口（2），底部设有甲醇气进口（4），一侧封头上设有水洗水进口（3），另一侧封头上设有溢流水出口（5），卧式罐体（1）内腔中上部设有上部缓冲腔隔板（6），中下部设有下部缓冲腔隔板（7），上部缓冲腔隔板（6）和下部缓冲腔隔板（7）均为水平设置的平板，边缘与卧式罐体（1）的内壁相连，上部缓冲腔隔板（6）上方为顶部缓冲腔（12），上部缓冲腔隔板（6）和下部缓冲腔隔板（7）之间为水洗空间（11），下部缓冲腔隔板（7）下方为底部缓冲腔（10），水洗空间（11）的液位（14）以上为净化气空间，液位（14）以下为水洗水空间，上部缓冲腔隔板（6）和下部缓冲腔隔板（7）之间竖直设置甲醇气上升管（9），上部缓冲腔隔板（6）下方竖直设置甲醇气下降管（8），甲醇气进口（4）连通底部缓冲腔（10），甲醇气上升管（9）连通底部缓冲腔（10）和顶部缓冲腔（12），甲醇气下降管（8）连通顶部缓冲腔（12）和水洗空间（11）的水洗水空间，水洗空间（11）内的净化气空间连通净化气出口（2）。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述下部缓冲腔隔板（7）下表面距离卧式罐体（1）底部的距离为卧式罐体（1）直径的0.1～0.3倍，上部缓冲腔隔板（6）上表面距离卧式罐体（1）顶部的距离为卧式罐体（1）直径的0.1～0.3倍。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述液位（14）处于卧式罐体（1）长度方向上的中轴线以上200～300mm。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述水洗水进口（3）位于卧式罐体（1）一侧封头之上，在水洗水液位（14）下方，竖向位置处于水洗水液位（14）下方300～500mm。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述净化气出口（2）位于卧式罐体（1）顶部竖直向下直达上部缓冲腔隔板（6）的中心位置，设置在卧式罐体（1）顶部中心位置。
6.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述溢流水出口（5）位于卧式罐体（1）远离水洗水进口（3）的一侧封头（13）之上水平安装，在水洗水液位（14）下方，竖向位置处于水洗水液位（14）下方50～100mm。
7.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述甲醇气进口（4）位于卧式罐体（1）底部中心竖直向上安装。
8.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述顶部缓冲腔（12）和底部缓冲腔（10）要有足够大的容积，使甲醇气有足够的停留时间得到充分缓冲，在两个空间内的停留时间之和控制在5～8分钟。
9.根据权利要求1所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述甲醇气下降管（8）为直管结构，入口安装于上部缓冲腔隔板（6）上呈正方形布置，出口伸入水封水液位（14）以下50～100mm，甲醇气下降管（8）设置几十至几百根，内直径均为10～30毫米；甲醇气上升管（9）为长直管结构，入口安装于下部缓冲腔隔板（7）上呈正方形布置，出口安装于上部缓冲腔隔板（6）上呈正方形布置，甲醇气上升管（9）设置几十至几百根，甲醇气上升管（9）的内直径均为10～30毫米。
10.根据权利要求1或9所述的一种甲醇气水洗设备，其特征在于：所述一列甲醇气下降管（8）与一列甲醇气上升管（9）间隔布置布满整个上部缓冲腔隔板（6）与下部缓冲腔隔板（7）之间的空间，每一列甲醇气下降管（8）或者甲醇气上升管（9）的个数在4～10支，各管之间的间距为0.5～1.5倍的甲醇气下降管（8）或者甲醇气上升管（9）的直径，在下部缓冲腔隔板（7）中间位置甲醇气进口（4）正对的区域在卧式罐体（1）长度方向上400～600mm的矩形范围内不进行甲醇气上升管（9）的布置。
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