CN111715145A - 减少固相喷料的超压泄放装置及多相反应系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化工设备安全技术领域，公开了一种减少固相喷料的超压泄放装置及多相反应系统。所述超压泄放装置包括分离罐(1)、进料管(2)、排气管(3)、排料管(4)以及分离板(5)，进料管、排气管、排料管分别连接在分离罐的侧壁、顶壁、底壁上，分离板设置在分离罐的内部并与侧壁间隔设置，分离板的板面与进料管的管口相对，在顶壁上还设置有防挡件(8)，该防挡件至少挡住来自进料管的物料，并且分离罐的侧壁上还连接有应急管(7)，该应急管设置于进料管的下方。多相混合物从进料管进入分离罐内部之后被分离板阻挡，物料混合物中的气体和物料分离，大幅降低多相反应器超压泄放过程中的物料喷溅现象，降低物料喷溅对环境的污染和人员伤害的危险。

Description

减少固相喷料的超压泄放装置及多相反应系统

技术领域

本发明涉及化工设备安全技术领域，具体地涉及一种减少固相喷料的超压泄放装置及多相反应系统。

背景技术

在化工生产过程中，由于工艺条件的波动、操作或控制失误等原因，造成物料或能量在反应器内的累积，容易引发设备超压破坏，甚至引发火灾、爆炸等严重事故。因此，反应器内部超压后，需要通过安全泄放手段来及时排出反应器内的物料。

目前，针对气相的单相泄放过程的研究与设计已相对成熟，而针对复杂多相反应器的泄放过程研究仍存在不足，特别是对于含有固体催化剂或固体产物的反应器来说，固相喷料的现象时有发生，固相一旦喷出不仅造成物料损失，还存在人员伤害、着火等事故隐患和环境污染风险。

由于国际上尚无完备的规范或标准对含有固相的多相泄放计算做出规定，多相泄放设计大多采用均相泄放模型进行近似计算，即认为各相处于均匀混合状态。然而，实际泄放过程中，相间作用复杂，颗粒分布、压力、速度等波动非常大，传统计算方法存在较大误差，安全泄放装置大多不具备实现将固体分离的能力，容易产生安全隐患。

目前，需要解决多相反应器超压泄放过程中固体伴随及喷料的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的多相反应器超压泄放过程中固体伴随及喷料的问题，提供一种能够有效降低设备泄放过程的气相夹带固体颗粒现象的超压泄放装置。

本发明的目的在于提供一种能够安全进行多相反应器泄放过程的超压泄放装置。

本发明的目的在于提供一种能够安全进行多相反应器泄放过程的多相反应系统。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种超压泄放装置，所述超压泄放装置包括分离罐、进料管、排气管、排料管以及分离板，所述进料管、所述排气管、所述排料管分别连接在所述分离罐的侧壁、顶壁、底壁上，所述分离板设置在所述分离罐的内部并与所述侧壁间隔设置，所述分离板的板面与所述进料管的管口相对，在所述顶壁上还设置有防挡件，该防挡件至少挡住来自所述进料管的物料，并且所述分离罐的侧壁上还连接有应急管，该应急管设置于所述进料管的下方。

优选地，所述进料管沿水平方向设置，所述分离板的板面倾斜向下设置。

优选地，所述分离板的板面为直平面。

优选地，所述分离罐内部设置有用于导流物料的导流件，该导流件设置于所述分离板的下方。

优选地，所述导流件的通道从上至下逐渐变小。

优选地，所述导流件的导流面为直平面。

优选地，所述导流件沿水平方向设置有3至10个。

优选地，所述排料管上设置有排料阀。

本发明的另一方面提供一种多相反应系统，该多相反应系统包括多相反应器，该多相反应器包括泄压结构，所述多相反应系统还包括本发明提供的超压泄放装置，所述超压泄放装置的进料管与所述多相反应器的所述泄压结构连接。

优选地，所述超压泄放装置的所述进料管、所述排气管以及所述排料管的管径大于等于所述泄压结构的出料口的尺寸。

通过上述技术方案，多相混合物从进料管进入分离罐内部之后被分离板阻挡，在与分离板碰撞过程中，物料混合物中的气体和物料分离，气体向上流动并通过排气管排出，物料向下掉落并通过排料管排出，在分离罐中能够有效进行相间分离，并且又能够在分离罐中释放多相物料中的高压，大幅降低多相反应器超压泄放过程中的物料喷溅现象，有效降低物料喷溅对环境的污染和人员伤害的危险，保障化工设备安全运行。在下面具体实施方式中，将更加详细地说明本发明所具有的优点。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的超压泄放装置的结构示意图。

附图标记说明

1分离罐 2进料管

3排气管 4排料管

41排料阀 5分离板

51气流间隙 6导流件

7应急管 8防挡件

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的优选实施方式如下。另外，在说明本发明时，在判断出针对相关的公知功能或结构的说明可能会不必要地混淆本发明的主旨的情况下，将省略对其的具体说明。

另外，在未做相反说明的情况下，“纵向”是指沿重力方向掉落的方向，在图1中为上下方向：“水平方向”是指与“纵向”垂直的方向，在图1中为左右方向。

参照图1，本发明提供一种超压泄放装置。所述超压泄放装置包括分离罐1、进料管2、排气管3、排料管4、分离板5、应急管7以及防挡件8。

分离罐1为金属筒状物，能够承受一定压力，且在一定压力下气密性良好，同时内部容积设计为较大，能够缓冲泄放物料压力。

进料管2、排气管3、排料管4分别连接在分离罐1的侧壁、顶壁、底壁上。多相混合物从进料管2进入分离罐1的内部，通过后述的分离板5进行相间分离，气体向上流动并通过排气管3排出外部，物料(液体或固体)向下掉落并通过排料管4排出外部。通过将进料、排气、排料的位置区分开来，防止物料之间相互影响，相间分离效果优异。另外，排气管3和排料管4可以根据物质种类，可以选择排空或者连接到火炬、收集装置等后续工艺装置中。

分离板5设置在分离罐1的内部并与连接有进料管2的侧壁间隔设置，以在分离板5和侧壁之间形成气流间隙51，并且分离板5的板面与进料管2的管口相对。分离板5可以通过固定组件(未示出)固定在分离罐1上，该分离板5用于阻挡多相混合物，改变多相混合物的流动方向、减少流动速度，多相混合物与分离板5碰撞之后，气体和物料(液体或固体)分离，气体向上流动，物料向下掉落，从而实现相间分离。

应急管7连接在分离罐1的侧壁上，优选地，具体连接位置与进料管2的连接位置相对设置。应急管7顾名思义，是在底壁上的排料管4发生堵塞或者物料量太大而排料不畅时使用的结构，但不限于此，也可以在多相混合物包括气相、液相、固相物质时，用于排出液相。应急管7上可以设置有排料阀，以导通或关断应急管7，应急管7可以连接在物料收集装置或物料处理装置。

在压力很大的情况下，从进料管2进入分离罐1时，分离板5能够挡住大部分物料，但一些物料也有可能通过分离板5和侧壁之间的气流间隙51溅到排气管3处，与气体一起通过排气管3，喷溅量多时有可能堵塞排气管3的排气口。为了防止这种现象的发生，防挡件8设置在分离罐1的顶壁上，用于至少挡住来自进料管2的物料。防挡件8可以是挡板结构，也可以是管状结构，也可以是挡住排气口的结构，只要能够挡住物料并让气体进入排气管3的结构即可。

另外，为了提高上述相间分离的效果，优选地，如图1所示，进料管2沿水平方向设置，分离板5的板面倾斜向下设置。多相混合物进入分离罐1中之后，碰撞到分离板5上，由于分离板5的板面倾斜向下设置，分离后的气体会沿着分离板5和侧壁之间的气流间隙51向上流动，而固体或液体的物料会掉落到分离罐1底部，这种结构有利于防止物料随着气流向上喷溅，从而通过排气管3与气体一同排出。

在此基础上，分离板5的板面可以是弧形面，或者特别是针对固体物料，可以是图1中示出的直平面，直平面的分离板5制造容易。

在物料向下掉落的过程中，为了再一次缓冲物料，避免在分离罐1内部发生喷溅现象，分离罐1内部还可以设置有用于导流物料的导流件6，该导流件6设置于分离板5的下方。导流件可以通过支撑构件(未示出)支撑，同时与分离罐1的侧壁进行固定。

导流件6引导物料沿导流件6所设定的方向移动，导流件6包括使物料通过的通道，该通道有入口和出口，优选是入口的尺寸比出口的尺寸大。并且，为了降低通过导流件6之后的物料掉落至分离罐1底面时，再向上喷溅，作为优选实施方式，导流件6的通道从上至下逐渐变小。但本发明不限于此。

具体地，如图1所示地，导流件6的纵向截面为漏斗形，可以是一个完整的漏斗形状，也可以是两个导流板配合构成为纵向截面为漏斗形，此时导流板可以是弧形面，也可以是直平面，直平面的导流板制造容易。

为了增加导流效果，可以在分离罐1内部设置多个导流件6，多个导流件6沿水平方向依次并排连接，分离板5正下方的导流件6主要接收从分离板5掉下来的物料，其他导流件可以接收在分离罐1内部喷溅的物料，使得能够全面导流物料。在此基础上，优选地，导流件6沿水平方向设置有3至10个，但本发明不限于此。

另外，排料管4上可以设置有排料阀41，以控制物料的排放。排料阀41优选为电磁阀。在本发明中，根据多相混合物的物料量来控制排料阀41的开启和关闭，具体地，如果物料量很大时，可以常开排料阀41，及时排出物料，如果物料量不大，则可以间断开启排料阀41，排料阀41的开关根据实际工况进行调节即可。当然，排气管3上也可以设置排气阀。

另外，本发明的另一方面又提供一种多相反应系统，该多相反应系统包括多相反应器，该多相反应器包括泄压结构。多相反应系统还包括如上所述的本发明提供的超压泄放装置，超压泄放装置的进料管2与多相反应器的泄压结构连接。

具体地，多相反应器的泄压结构可以是安全阀、爆破片等，泄压结构的出料口与超压泄放装置的进料管2连接，以将多相反应器中超压泄放的多相混合物泄放到分离罐1中，进行相间分离之后，单独分别排出气相物料和其他物相(液相或固相)物料，从而能够避免以往的物料喷溅导致的物料损失、人员伤害、燃爆等事故隐患以及环境污染风险，能够安全进行多相反应器泄放过程。

在此基础上，超压泄放装置的进料管2、排气管3以及排料管4的管径大于等于泄压结构的出料口的尺寸，从而及时排出物料，避免憋压现象的发生。

以下，通过实施例对本发明进行进一步的说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

实施例1

如图1所示，本发明的超压泄放装置包括分离罐1、进料管2、排气管3、排料管4、分离板5、应急管7以及防挡件8。进料管2、排气管3、排料管4分别连接在分离罐1的侧壁、顶壁、底壁上，弧形面的分离板5设置在分离罐1的内部并与连接有进料管2的侧壁间隔设置，并且分离板5的板面与进料管2的管口相对。分离板5的下方沿水平方向设置有四对导流板以形成4个导流件6。排料管4上设置有排料阀41。在分离罐1的与进料管2的连接位置相对的侧壁上连接有应急管7，在分离罐1的顶壁上还设置有防挡件8。

针对某钼系橡胶聚合反应超压泄放过程，通过实验考察本发明的装置在泄放过程中的实际效果，具体实施方法如下：

采用容积为110mL的实验样品池，其中包含聚合物单体溶液30mL，分别加入助催化剂(铝剂)与主催化剂(钼剂)各0.5mL，为研究泄放过程固体颗粒的夹带情况，加入内径为2mm的球型有机玻璃珠10g(玻璃珠不参加反应)。在60℃条件下聚合反应开始后关闭移热措施，导致反应器超温超压泄放。

在排气管3和排料管4上分别连接各自的收集装置。通过收集到的气相与液相出口的物料发现，气相出口无玻璃珠喷出，而底部出口收集得到约0.5g固体颗粒。

结果表明，使用本发明的超压泄放装置，能够有效进行气-固分离，有效降低固相从气相出口喷溅等现象。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超压泄放装置，其特征在于，所述超压泄放装置包括分离罐(1)、进料管(2)、排气管(3)、排料管(4)以及分离板(5)，所述进料管(2)、所述排气管(3)、所述排料管(4)分别连接在所述分离罐(1)的侧壁、顶壁、底壁上，所述分离板(5)设置在所述分离罐(1)的内部并与所述侧壁间隔设置，所述分离板(5)的板面与所述进料管(2)的管口相对，

在所述顶壁上还设置有防挡件(8)，该防挡件(8)至少挡住来自所述进料管(2)的物料，并且所述分离罐(1)的侧壁上还连接有应急管(7)，该应急管(7)设置于所述进料管(2)的下方。

2.根据权利要求1所述的超压泄放装置，其特征在于，所述进料管(2)沿水平方向设置，所述分离板(5)的板面倾斜向下设置。

3.根据权利要求1或2所述的超压泄放装置，其特征在于，所述分离板(5)的板面为直平面。

4.根据权利要求1所述的超压泄放装置，其特征在于，所述分离罐(1)内部设置有用于导流物料的导流件(6)，该导流件(6)设置于所述分离板(5)的下方。

5.根据权利要求4所述的超压泄放装置，其特征在于，所述导流件(6)的通道从上至下逐渐变小。

6.根据权利要求4所述的超压泄放装置，其特征在于，所述导流件(6)的导流面为直平面。

7.根据权利要求4所述的超压泄放装置，其特征在于，所述导流件(6)沿水平方向设置有3至10个。

8.根据权利要求1所述的超压泄放装置，其特征在于，所述排料管(4)上设置有排料阀(41)。

9.一种多相反应系统，该多相反应系统包括多相反应器，该多相反应器包括泄压结构，其特征在于，所述多相反应系统还包括根据权利要求1至8中任意一项所述的超压泄放装置，所述超压泄放装置的进料管(2)与所述多相反应器的所述泄压结构连接。

10.根据权利要求9所述的多相反应系统，其特征在于，所述超压泄放装置的所述进料管(2)、所述排气管(3)以及所述排料管(4)的管径大于等于所述泄压结构的出料口的尺寸。

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