CN110124455A - 一种甲醇气下进式水洗罐 - Google Patents

一种甲醇气下进式水洗罐 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种甲醇气下进式水洗罐，包括卧式罐体，卧式罐体底部设有甲醇气入口，顶部一侧设有水洗水进口，另一侧设有净化气出口，设有净化气出口的该侧封头上设有溢流水出口，卧式罐体内腔的中下部设置有缓冲隔板，缓冲隔板下方为底部缓冲腔，卧式罐体内腔中上部于液位上方设有上部缓冲腔，上部缓冲腔底部设有甲醇气上升管和甲醇气下降管，甲醇气上升管连通底部缓冲腔和上部缓冲腔。使用本发明的甲醇气下进式水洗罐，可以充分利用缓冲与气流均布相结合的方式，使甲醇气的水洗达到流动平稳、吸收效果好。

Description

一种甲醇气下进式水洗罐
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下进式水洗罐。
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。但该技术存在下述问题：(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下进式水洗罐，以解决现有技术中波动剧烈、水洗效果较差等问题。使用本发明的甲醇气下进式水洗罐，可以充分利用缓冲与气流均布相结合的方式，使甲醇气的水洗达到流动平稳、吸收效果好。
本发明提供一种甲醇气下进式水洗罐，具体的技术方案如下：
一种甲醇气下进式水洗罐，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：所述卧式罐体底部设有甲醇气入口，顶部一侧设有水洗水进口，另一侧设有净化气出口，设有净化气出口的该侧封头上设有溢流水出口，卧式罐体内腔的中下部设置有缓冲隔板，缓冲隔板为水平设置的平板，边缘与卧式罐体的内壁相连，缓冲隔板下方为底部缓冲腔，介于缓冲隔板上方和液位下方的空间为水洗空间，液位上方的空间为净化气空间，卧式罐体内腔的中上部于液位上方设有上部缓冲腔，上部缓冲腔包括底板和顶板，底板和顶板均为水平设置的长方形平板结构，长边边缘与卧式罐体的侧壁相连，底板与顶板两端平齐并利用竖直平板密封从而形成上部缓冲腔的缓冲空间，上部缓冲腔底部设有甲醇气上升管和甲醇气下降管，甲醇气上升管连通底部缓冲腔和上部缓冲腔, 甲醇气下降管连通上部缓冲腔和水洗空间。
本发明进一步技术特征在于：所述上部缓冲腔的底板和顶板之间的间距为卧式罐体内直径的0.1～0.2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100～150mm，上部缓冲腔的底板与水洗水液位的距离为200～300mm。
本发明进一步技术特征在于：所述水洗水进口竖直向下安装，在卧式罐体长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，水洗水进口竖直向下穿过净化气空间伸入水洗空间，水洗水进口的底端距离缓冲隔板的上表面100～150mm。
本发明进一步技术特征在于：所述净化气出口竖直向上安装，在卧式罐体长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，和水洗水进口位于相对的一侧。
本发明进一步技术特征在于：所述溢流水出口水平安装，竖向位置处于水洗水液位以下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，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。
本发明进一步技术特征在于：所述上部缓冲腔与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。
所述甲醇气下降管为短直管结构，入口安装于上部缓冲腔底板上呈正方形布置，出口伸入水封水液位以下约50～100mm，应控制甲醇气下降管内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，甲醇气下降管设置几十至几百根，内内直径均为10～30毫米；所述甲醇气上升管为长直管结构，入口安装于缓冲隔板上表面上呈正方形布置，出口安装于上部缓冲腔底板上呈正方形布置，连通底部缓冲腔与上部缓冲腔，应控制甲醇气上升管内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，甲醇气上升管设置几十至几百根，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底板与缓冲隔板之间的空间，每一列甲醇气下降管或者甲醇气上升管的个数在4～10支左右，各管之间的间距是甲醇气下降管或者甲醇气上升管内内直径的0.5～1.5倍。
采用本发明所述的一种甲醇气下进式水洗罐对甲醇气进行水洗的方法，其步骤：首先甲醇气（含量在20%以下，其余为氮气等惰性气体）自甲醇气进口竖直向上进入缓冲隔板下方的底部缓冲腔；经过一次缓冲之后，甲醇气沿甲醇气上升管向上流动进入上部缓冲腔进行第二次的缓冲之后经甲醇气下降管进入水洗水液位以下进行水洗作业；经过水洗之后的净化气浮升至上方净化气空间，净化气经净化气出口排入大气。水洗水经水洗水进口竖直向下伸入水洗水液位以下，溢流水经溢流水出口流出水洗罐，溢流水出口安装控制水洗罐液位的小水封。
本发明主要用于对石油化工等行业的含甲醇气进行水洗。也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）甲醇气下降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）本发明的甲醇气进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的选择。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，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下进式水洗罐的主向结构视图。
图2是本发明一种下进式甲醇水洗罐内部结构三维视图。
图3是图1中的A-A向截面视图。
图4是图1中的B-B向截面视图。
图1～4中，相同附图标记表示相同的技术特征。
其中，图1～4中：1-卧式筒体，2-水洗水进口，3-净化气出口，4-甲醇气进口，5-溢流水出口，6-上部缓冲腔，7-缓冲隔板,8-甲醇气上升管，9-甲醇气下降管，10-底部缓冲腔，11-封头，12-水洗空间，13-净化气空间，14-液位。
具体实施方式
参见图1～4，一种甲醇气下进式水洗罐，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11组成，卧式罐体1底部设有甲醇气入口4、顶部一侧设有水洗水进口2，另一侧设有净化气出口3，设有净化气出口3的该侧封头上设有溢流水出口5，卧式罐体1的内腔中下部设置有缓冲隔板7，缓冲隔板7为水平设置的平板，边缘与卧式罐体1的内壁相连，缓冲隔板7下方为底部缓冲腔10，介于缓冲隔板7上方和液位14下方的空间为水洗空间12，液位14上方的空间为净化气空间13，卧式罐体1内腔中上部于液位上方设有上部缓冲腔6，上部缓冲腔6包括底板和顶板，底板和顶板均为水平设置的长方形平板结构，长边边缘与卧式罐体1的侧壁相连，底板与顶板两端平齐并利用竖直平板密封从而形成上部缓冲腔6的缓冲空间，上部缓冲腔6底部设有甲醇气上升管8和甲醇气下降管9，甲醇气上升管8连通底部缓冲腔10和上部缓冲腔6, 甲醇气下降管9连通上部缓冲腔6和水洗空间12。
所述上部缓冲腔6的底板和顶板之间的间距为卧式罐体1内直径的0.1～0.2倍。一般情况下，液位14处于卧式罐体1长度方向上的中轴线以上100～150mm，上部缓冲腔6的底板与水洗水液位14的距离为200～300mm。
缓冲隔板7下表面距离卧式罐体1底部约0.1～0.2倍的卧式罐体1内直径。
水洗水进口2一般位于卧式罐体1顶部竖直向下安装，在卧式罐体1长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，（如图1所示，水洗水进口2设置在卧式罐体1的左侧，距离左侧封头的切线100～200mm），水洗水进口2竖直向下穿过净化气空间13伸入水洗空间12，水洗水进口2的底端距离缓冲隔板7的上表面100～150mm。
净化气出口3位于卧式罐体1顶部竖直向上安装，在卧式罐体1长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，和水洗水进口2位于相对的一侧，（如图1所示，净化气出口3设置在卧式罐体1的右侧，距离右侧封头的切线100～200mm）。
溢流水出口5水平安装，（如图1所示，溢流水出口5设置在卧式罐体1的右侧），竖向位置处于水洗水液位以下50～100mm，溢流水出口5安装控制水洗罐液位的小水封。
甲醇气进口4一般位于卧式罐体1底部中心竖直向上安装。
上部缓冲腔6与底部缓冲腔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，甲醇气在经过上部缓冲腔6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9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9为短直管结构，入口安装于上部缓冲腔6底板上呈正方形布置的安装孔，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9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9根据需要可以设置几十至几百根。甲醇气下降管9的内内直径一般均为10～30毫米。
甲醇气上升管8为长直管结构，入口安装于缓冲隔板7上表面上呈正方形布置的安装孔，出口安装于上部缓冲腔6底板上呈正方形布置的安装孔，连通底部缓冲腔10与上部缓冲腔6。一般应控制甲醇气上升管8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8根据需要可以设置几十至几百根。甲醇气上升管8的内直径一般均为10～30毫米。
一列甲醇气下降管9与一列甲醇气上升管8间隔布置布满整个上部缓冲腔6底板与缓冲隔板7之间的空间，每一列甲醇气下降管9或者甲醇气上升管8的个数在4～10支左右。各管之间的间距一般是甲醇气下降管9或者甲醇气上升管8内直径的0.5～1.5倍。即甲醇气下降管9各管之间的间距一般是甲醇气下降管9内直径的0.5～1.5倍，甲醇气上升管8各管之间的间距一般是甲醇气上升管8内直径的0.5～1.5倍。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。
本发明一种甲醇气下进式水洗罐的简单工作过程是：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竖直向上进入缓冲隔板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8向上流动进入上部缓冲腔6进行第二次的缓冲，之后经甲醇气下降管9进入水洗水液位14以下的水洗空间12进行水洗作业；经过水洗之后的净化气浮升至上方净化气空间13，然后经净化气出口3排入大气。水洗水经水洗水进口2竖直向下伸入水洗水液位14以下，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)

1.一种甲醇气下进式水洗罐，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（11）组成，其特征在于：所述卧式罐体（1）底部设有甲醇气入口（4），顶部一侧设有水洗水进口（2），另一侧设有净化气出口（3），设有净化气出口（3）的该侧封头上设有溢流水出口（5），卧式罐体（1）内腔的中下部设置有缓冲隔板（7），缓冲隔板（7）为水平设置的平板，边缘与卧式罐体（1）的内壁相连，缓冲隔板（7）下方为底部缓冲腔（10），介于缓冲隔板（7）上方和液位（14）下方的空间为水洗空间（12），液位（14）上方的空间为净化气空间（13），卧式罐体（1）内腔的中上部于液位（14）上方设有上部缓冲腔（6），上部缓冲腔（6）包括底板和顶板，底板和顶板均为水平设置的长方形平板结构，长边边缘与卧式罐体（1）的侧壁相连，底板与顶板两端平齐并利用竖直平板密封从而形成上部缓冲腔（6）的缓冲空间，上部缓冲腔（6）底部设有甲醇气上升管（8）和甲醇气下降管（9），甲醇气上升管（8）连通底部缓冲腔（10）和上部缓冲腔（6）, 甲醇气下降管（9）连通上部缓冲腔（6）和水洗空间（12）。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述上部缓冲腔（6）的底板和顶板之间的间距为卧式罐体（1）内直径的0.1～0.2倍。
3.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，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100～150mm，上部缓冲腔（6）的底板与水洗水液位（14）的距离为200～300mm。
4.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述水洗水进口（2）竖直向下安装，在卧式罐体（1）长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，水洗水进口（2）竖直向下穿过净化气空间（13）伸入水洗空间（12），水洗水进口（2）的底端距离缓冲隔板（7）的上表面100～150mm。
5.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述净化气出口（3）竖直向上安装，在卧式罐体（1）长度方向上距离邻近一侧封头的切线100～200mm，和水洗水进口（2）位于相对的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述溢流水出口（5）水平安装，竖向位置处于水洗水液位（14）以下50～100mm。
7.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，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，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。
8.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述上部缓冲腔（6）与底部缓冲腔（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所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述甲醇气下降管（9）为短直管结构，入口安装于上部缓冲腔（6）底板上呈正方形布置，出口伸入水封水液位（14）以下50～100mm，控制甲醇气下降管（9）内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，甲醇气下降管（9）设置几十至几百根，内直径均为10～30毫米；所述甲醇气上升管（8）为长直管结构，入口安装于缓冲隔板（7）上表面上呈正方形布置，出口安装于上部缓冲腔（6）底板上呈正方形布置，连通底部缓冲腔（10）与上部缓冲腔（6），控制甲醇气上升管（8）内的气流速度在0.2～0.5m/s的范围内，甲醇气上升管（8）设置几十至几百根，内内直径均为10～30毫米。
10.根据权利要求1所述的一种甲醇气下进式水洗罐，其特征在于：所述一列甲醇气下降管（9）与一列甲醇气上升管（8）间隔布置布满整个上部缓冲腔（6）底板与缓冲隔板（7）之间的空间，每一列甲醇气下降管（9）或者甲醇气上升管（8）的个数在4～10支左右，各管之间的间距是甲醇气下降管（9）或者甲醇气上升管（8）内直径的0.5～1.5倍。
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