CN112642368A - 分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气液固三相分离设备技术领域，具体地涉及一种分离装置。该分离装置包括具有腔室的外壳以及设置在腔室内的隔板、连通管道和至少两个分离机构，隔板横跨腔室设置以将腔室分隔成两个分离区，连通管道设置在腔室外并且连通两个分离区，外壳包括供含杂气体流入的进气口和供干净气体排出的排气口，外壳的进气口和外壳的排气口分别位于两个分离区，至少两个分离机构分别设置在两个分离区并且能够对含杂气体进行分离处理以去除含杂气体中的固体杂质和液体杂质。该分离装置通过在不同的分离区分别设置分离机构，以对含杂气体进行多级分离处理，以去除含杂气体中的固液杂质，从而分离得到了干净气体。

Description

分离装置

技术领域

本发明涉及气液固三相分离设备技术领域，具体地涉及一种分离装置。

背景技术

浆态床反应器是费托合成工艺应用较广泛的反应器之一，与固定床反应器相比，浆态床反应器具有结构简单、分散效果好、传递性能好、操作方便等诸多优势，还可以实现催化剂在线更换、产能高、投资成本少、易于工业放大等，从而吸引了越来越多的研究者。近年来，浆态床反应器已经在天然气制合成油以及天然气合成甲醇工艺中实现了产业化应用，同时在石油化工、生物化工等领域具有巨大的发展潜力。一般而言，浆态床反应器的内部结构包括：换热列管、气体分布器和固液分离装置。使用时，合成气从浆态床反应器底部进料口进入，通过气体分布器以鼓泡的形式自下而上穿过浆料，扩散至液相中悬浮的催化剂颗粒表面进行反应，生成烃和水，其中，重质烃成为浆态床浆液的一部分，而轻质烃、未反应的合成气和水穿过床层到达顶端的气体出口排出反应器外。

在浆态床反应器内，催化剂固体颗粒悬浮在液相产物中，由于浆态液相和气泡之间的剧烈作用，使催化剂在鼓泡过程中发生磨损和破碎等现象，致使反应器内部的催化剂形成细小粉末而随着气相排出反应器；另外，在反应器工况波动时，特别是在气液波动造成的泡沫甚至发生液泛时，也会使大量的催化剂细粉随着气相排出反应器，造成后续系统的运行负荷加重，导致工艺管路堵塞和设备损坏等问题，严重时甚至造成后续系统发生瘫痪。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的浆态床反应器因气相产品中掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)而造成工艺管路堵塞和设备损坏等问题，提供一种分离装置，该分离装置通过在不同的分离区分别设置分离机构，以对含杂气体进行多级分离处理，以去除含杂气体中的固液杂质，从而分离得到了干净气体，解决了浆态床反应器产生的掺有固液杂质的气相产品直接排入后续系统而造成后续系统无法正常运行的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种分离装置，用于净化含杂气体以去除所述含杂气体中的固体杂质和液体杂质，所述分离装置包括具有腔室的外壳以及设置在所述腔室内的隔板、连通管道和至少两个分离机构，所述隔板横跨所述腔室设置以将所述腔室分隔成两个分离区，所述连通管道设置在所述腔室外并且连通两个所述分离区，所述外壳包括供所述含杂气体流入的进气口和供所述干净气体排出的排气口，所述外壳的进气口和所述外壳的排气口分别位于两个所述分离区，至少两个所述分离机构分别设置在两个所述分离区并且能够对所述含杂气体进行分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质。

可选的，所述连通管道设置为弧形结构。

可选的，所述隔板设置为自所述外壳的内侧壁倾斜向下延伸，以接收并且汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质。

可选的，所述隔板具有集液槽以汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质。

可选的，所述外壳包括位于上游侧的所述分离区并且供所述液体杂质和所述固体杂质排出的出料口，所述分离装置包括自所述集液槽向下延伸的降液管，以使得位于下游侧的所述分离区内的所述固体杂质和/或所述液体杂质能够经由所述外壳的出料口排出。

可选的，所述分离机构包括位于上游侧所述分离区的旋风分离器，所述旋风分离器包括供所述含杂气体流入的进气口、供所述固体杂质和所述液体杂质排出的出料口以及供初级净化气排出的排气口，所述旋风分离器的进气口与所述外壳的进气口连通并且设置为能够对所述含杂气体进行初级分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质，进而得到所述初级净化气。

可选的，所述分离机构包括绕所述外壳的周向分布的多个初级分离单元，所述初级分离单元包括呈多边形分布的多个所述旋风分离器。

可选的，所述分离机构包括位于下游侧所述分离区的分离组件，所述分离组件设置在所述连通管道的出气端和所述外壳的排气口之间，所述分离组件设置为能够允许所述初级净化气穿出并且对所述初级净化气进行气液分离处理，以得到干净气体和所述液体杂质。

可选的，所述分离组件包括间隔设置的多个网板以及分布在相邻两个所述网板之间的分离弯板，所述分离弯板设置为能够延长所述初级净化气的流动路径以对所述初级净化气进行气液分离处理。

可选的，所述网板横跨所述腔室设置以将位于下游侧的所述分离区分隔成两个空间，所述连通管道和所述外壳的排气口分别设置在两个所述空间。

通过上述技术方案，本发明提供一种分离装置，该分离装置通过设置至少两个分离机构，以便于对含杂气体进行至少两级分离处理，以去除含杂气体中的固液杂质，从而分离得到了干净气体；而且通过将至少两个分离机构分别设置在外壳的两个分离区中，含杂气体能够先经过上游侧的分离区内的分离机构进行初级分离处理，分离得到的固液杂质经由外壳的出料口排出，分离得到的较干净的气体经由外置式连通管道进入到下游侧的分离区内的分离机构进行二级分离处理，防止了上游侧分离区的固液杂质再次混入下游侧分离区的分离机构中，从而提高了分离装置的除杂效率。以含杂气体为浆态床反应器产生的气相产品为例，含杂气体为掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)的气相产品，通过分离机构的多级分离处理，气相产品中掺杂的液滴和细粉(即，固体颗粒)被顺利脱离，从而得到更为纯净的气相产品，防止了气相产品中掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)堵塞后续系统中的工艺管路，有利于后续系统的安全运行。

附图说明

图1是本发明提供的一种分离装置的结构示意图；

图2是图1所示的旋风分离器的结构示意图；

图3为图2所示的旋风分离器的俯视图；

图4为图1所示的分离装置中的多个旋风分离器的布置示意图；

图5为图1所示的分离组件在a-a处的剖视图。

附图标记说明

1、外壳；11、锥筒结构；12、进气口；13、出料口；14、排气口；2、旋风分离器；21、进气口；22、出料口；23、排气口；3、安装支架；4、隔板；5、连通管道；6、分离组件；61、网板；62、分离弯板；7、降液管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种分离装置，如图1-5所示，用于净化含杂气体以去除所述含杂气体中的固体杂质和液体杂质，所述分离装置包括具有腔室的外壳1以及设置在所述腔室内的隔板4、连通管道5和至少两个分离机构，所述隔板4横跨所述腔室设置以将所述腔室分隔成两个分离区，所述连通管道5设置在所述腔室外并且连通两个所述分离区，所述外壳1包括供所述含杂气体流入的进气口12和供所述干净气体排出的排气口14，所述外壳1的进气口12和所述外壳1的排气口14分别位于两个所述分离区，至少两个所述分离机构分别设置在两个所述分离区并且能够对所述含杂气体进行分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质。其中，含杂气体可以为各种形式的尾气，例如，可以为浆态床反应器产生的掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)的气相产品。

通过上述技术方案，本发明提供一种分离装置，该分离装置通过隔板4将外壳1的腔室分隔成至少两个分离机构，以便于对含杂气体进行至少两级分离处理，以去除含杂气体中的固液杂质，从而分离得到了干净气体；而且通过将至少两个分离机构分别设置在外壳的两个分离区中，含杂气体能够先经过上游侧的分离区内的分离机构进行初级分离处理，分离得到的固液杂质经由外壳的出料口排出，分离得到的较干净的气体经由外置式连通管道5进入到下游侧的分离区内的分离机构进行二级分离处理，防止了上游侧分离区的固液杂质再次混入下游侧分离区的分离机构中，从而提高了分离装置的除杂效率。以含杂气体为浆态床反应器产生的气相产品为例，含杂气体为掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)的气相产品，通过分离机构的多级分离处理，气相产品中掺杂的液滴和细粉(即，固体颗粒)被顺利脱离，从而得到更为纯净的气相产品，防止了气相产品中掺杂有液滴和细粉(即，固体颗粒)堵塞后续系统中的工艺管路，有利于后续系统的安全运行。

如图1所示，所述连通管道5设置为弧形结构，结构更为简单，便于制作与加工，有利于上游侧的分离区排出的较干净气体能够顺畅流通到下游侧的分离区，还能够缩短连通管道5的流通路径，降低了较为干净的气体的热量损失，从而保证了分离装置的高效、稳定运行。其中，连通管道5可以设置为如图1所示的圆弧结构，圆心角可以设置为150°-210°。

如图1所示，所述隔板4设置为自所述外壳1的内侧壁倾斜向下延伸，以接收并且汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质，结构更为简单，便于制作与加工，还能将所述固体杂质和/或所述液体杂质汇集到一起，防止了所述固体杂质和/或所述液体杂质四处流散。此外，隔板4可以焊接到外壳1的内侧壁，从而提高了隔板4的装配强度；隔板4可以为与水平方向呈45°夹角设置。

进一步的，所述隔板4具有集液槽以汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质，以便于将下游侧分离区内的固液杂质汇集到积液槽中，避免了固液杂质堆积到外壳1与隔板4之间的装配缝隙处而致使腐蚀外壳1等情况，延长了分离装置的使用寿命。

如图1所示，所述外壳1包括位于上游侧的所述分离区并且供所述液体杂质和所述固体杂质排出的出料口13，所述分离装置包括自所述集液槽向下延伸的降液管7，以使得位于下游侧的所述分离区内的所述固体杂质和/或所述液体杂质能够经由所述外壳1的出料口13排出，便于将固液杂质经由降液管7排出下游侧分离区，进而使得这部分固液杂质能够经由外壳1的出料口13排出，防止这部分固液杂质再次混入到下游侧分离区的气流中，从而提高了分离装置的分离效率。

如图1所示，所述外壳1的下部为向下逐渐变窄的锥筒结构11，所述锥筒结构11的底部设置有所述外壳1的出料口13，所述外壳1的中部设置有所述外壳1的进气口12，并且所述外壳1的进气口12设置在隔板4的下方，所述外壳1的顶部设置有所述外壳1的所述排气口14，这样，所述外壳1的出料口13位于上游侧分离区，所述外壳1的所述排气口14位于下游侧分离区，通过降液管7，使得下游侧分离区的固液杂质能够在自身重力作用下快速下落到下游侧分离区中，最终经由外壳1的出料口13排出。进一步的，降液管7的底部出液口延伸至锥筒结构11内并且低于旋风分离器2的出料口22，防止液体杂质随着降液管7滴落时二次溅入旋风分离器2。其中，降液管7可以设置任意数量，例如，设置为1-4个。

根据本发明中的一些具体实施方式，上游侧分离区可以包括单个分离机构，也可以包括多个分离机构。下面，以上游侧分离区包括单个分离机构进行具体说明，如图1-4所示，所述分离机构包括位于上游侧所述分离区的旋风分离器2，所述旋风分离器2包括供所述含杂气体流入的进气口22、供所述固体杂质和所述液体杂质排出的出料口23以及供初级净化气排出的排气口24，所述旋风分离器2的进气口22与所述外壳1的进气口12连通并且设置为能够对所述含杂气体进行初级分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质，进而得到所述初级净化气，结构更为简单，便于清除含杂气体中的固体杂质，同时还能去除含杂气体中的液体杂质，从而提高了含杂气体的洁净度。

其中，旋风分离器2可以为各种形式，例如，如图1-3所示，旋风分离器2可以为圆柱型筒体，该圆柱型筒体的下部为向下逐渐变窄的锥形筒体，所述进气口21设置在圆柱型筒体的上部并且沿该圆锥型筒体的切线方向延伸，所述出料口22设置在锥形筒体的底部并且向下延伸，所述排气口23设置在圆柱型筒体的顶部并且向上延伸。使用时，高速的含杂气流进入圆柱型筒体中进行初级分离处理，即离心分离处理，使得含杂气流中的固液杂质在离心作用下分离出去，然后，分离的固液杂质在自身重力作用下下落到锥形筒体内并且在锥形筒体的汇集作用下经出料口22排出，并且，分离的初级净化气上升至排气口23排出。

进一步的，如图4所示，所述分离机构包括绕所述外壳1的周向分布的多个初级分离单元，所述初级分离单元包括呈多边形分布的多个所述旋风分离器2。通过上述结构，多个旋风分离器2能够对含杂气体进行分流处理，有利于上游侧分离区内的分离机构更为彻底地对含杂气体进行初级分离处理，加强了含杂气体的净化效果，提高了含杂气体的净化效率，设计更为合理，提高了多个旋风分离器2的空间利用率，还保证了上游侧分离区内的分离机构的整体稳定性。值得一提的是，旋风分离器2的进气口21的流通面积小于外壳1的进气口12的流通面积，并且旋风分离器2竖直设置，使得含杂气流能够在进入旋风分离器2时能够增加流速，更有效地实现了含杂气体的净化效果，避免了固体颗粒堵塞旋风分离器2的出料口等故障情况；当然，多个旋风分离器还可以等高设置，并且多个旋风分离器的进气口21的高度也可以相等。其中，外壳1的进气口12通过管路分别与多个旋风分离器2的进气口21连接，具体的，管路的进口端包括一个进口并且出口端包括多个分支出口，外壳1的进气口12与管路的进口连通，多个旋风分离器2的进气口21分别与多个分支出口连通，以便于将含杂气流分流引入旋风分离器2中进行分离处理。此外，为了提高旋风分离器2的安装强度，多个旋风分离器2通过安装支架3装配到外壳1内；进一步地，为了使得多个初级分离单元能够绕外壳1的周向均匀分布，如图4所示，安装支架3包括圆环架，圆环架的轴线与外壳1的轴线处于同一条直线，这样，多个初级分离单元只要绕圆环架的圆周方向均匀分布即可；更进一步地，每个初级分离单元包括3个旋风分离器2，3个旋风分离器3呈正三角形分布，简化了多个旋风分离器2的整体布置，保证了多个旋风分离器3的装配强度，设计更为合理。

根据本发明中的一些具体实施方式，下游侧分离区可以包括单个分离机构，也可以包括多个分离机构。下面，以下游侧分离区包括单个分离机构进行具体说明，为了对初级净化气进行进一步分离处理，以提高含杂气体的净化效果，所述分离机构包括位于下游侧所述分离区的分离组件6，所述分离组件6设置在所述连通管道5的出气端和所述外壳1的排气口14之间，所述分离组件6设置为能够允许所述初级净化气穿出并且对所述初级净化气进行气液分离处理，以得到干净气体和所述液体杂质。使用时，初级净化气先经过连通管道5从上游侧分离区流到下游侧分离区，然后穿过分离组件6进行分离处理，其中，初级净化气中的液体杂质大多被分离组件6拦截下来，随着不断累积液体杂质形成大液滴滴落到隔板4上，穿过分离组件6的气体即为下游侧分离区分离得到干净气体，并且干净气体最终通过外壳1的排气口14排出，从而完成了分离装置对含杂气体的净化作业。其中，分离组件6可以设置为各种材质，例如，不锈钢材质等。

进一步的，如图1和5所示，所述分离组件6包括间隔设置的多个网板7以及分布在相邻两个所述网板7之间的分离弯板8，所述分离弯板8设置为能够延长所述初级净化气的流动路径以对所述初级净化气进行气液分离处理，通过多个分离弯板8接触和引导初级净化气并且去除初级净化气中掺杂的液体杂质，使得分离组件6能够对初级净化气进行气液分离处理，进而实现了含杂气体进行二级分离处理，从而提高了含杂气体的净化效果。

如图5所示，所述分离组件6包括沿所述网板7的高度方向间隔分布的多个所述分离弯板8，相邻两个所述分离弯板8之间形成为气流通道以流通所述初级净化气，便于对初级净化气进行分流净化，优化了初级净化气的净化效果。其中，分离弯板8可以设置为各种形式，例如，可以设置为自其中一个网板7弯曲延伸至与该网板7相邻的另一个网板7处，具体的，分离弯板8可以为如图5所示的V形折板，或者，向上拱起的弧形弯板，又或者，波浪形弯板；更进一步地，以分离弯板8设置为如图5所示的V形折板为例，分离弯板8的厚度为1.5～2.5mm，相邻两个分离弯板8的间距为30～50mm，优选为40mm，长度为500～1000mm(即，分离弯板8的长度方向为图5所示的上下方向)。值得一提的是，网板7可以为各种形式，例如，以分离组件6包括两个网板7为例，位于初级净化气的进气侧的网板7(即，图1所示的下侧网板，或者是，如图5所示的左侧网板)可以设置为钢板网或者冲孔网，开孔尺寸为1～5mm，优选为4mm；位于初级净化气的出气侧的网板7(即，图1所示的上侧网板，或者是，如图5所示的右侧网板)可以设置为丝网或多层复合网，优选地，为丝网，使得网板具有比表面积大、重量轻、空隙率大、结构简单以及安装、使用方便等特点。

其中，网板7可以设置为各种形式，例如，可以设置为折板、弧形板、波浪形板等；优选地，所述网板7横跨所述腔室设置以将位于下游侧的所述分离区分隔成两个空间，所述连通管道5和所述外壳1的排气口14分别设置在两个所述空间，结构更为简单，便于制作与加工。

下面以含杂气体为浆态床反应器产生的气相产品为例，含杂气体为掺杂有液滴(例如，重组分液滴和轻组分液滴)和细粉(即，固体颗粒，例如，催化剂颗粒等)的气相产品，首先，含杂气体在上游侧分离区通过旋风分离器2进行初级分离处理，具体的，含杂气体通过外壳1的进气口12进入到旋风分离器2内，含杂气体在旋风分离器2的腔室内高速旋转并且产生离心力，其中：一方面，含杂气体中的重组分液滴和细粉分离出来经旋风分离器2的出料口22排出，随后经外壳1的出料口13排出，另一方面，含杂气体中的轻组分液滴随着气相(即，初级净化气)经旋风分离器2的排气口23排出，随后通过连通管道5进入到下游侧分离区，此时，旋风分离器2的净化效率≥85％；然后，初级净化气在上游侧分离区通过分离组件6进行分离处理，具体的，初级净化气穿过分离组件6进行气液分离处理，其中：分离得到的气相(即为干净气体)上升至外壳1的排气口14排出；气相中夹带的轻组分液滴阻拦在分离弯板8处并且形成液滴后下落到隔板4的积液槽，随后通过降液管7回到外壳1下部的锥筒结构11，最终经外壳1的出料口13排出分离装置，最终轻组分液滴的脱除率达到99％以上，从而完成对含杂气体的成功分离。

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，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)

1.一种分离装置，其特征在于，用于净化含杂气体以去除所述含杂气体中的固体杂质和液体杂质，所述分离装置包括具有腔室的外壳(1)以及设置在所述腔室内的隔板(4)、连通管道(5)和至少两个分离机构，所述隔板(4)横跨所述腔室设置以将所述腔室分隔成两个分离区，所述连通管道(5)设置在所述腔室外并且连通两个所述分离区，所述外壳(1)包括供所述含杂气体流入的进气口(12)和供所述干净气体排出的排气口(14)，所述外壳(1)的进气口(12)和所述外壳(1)的排气口(14)分别位于两个所述分离区，至少两个所述分离机构分别设置在两个所述分离区并且能够对所述含杂气体进行分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述连通管道(5)设置为弧形结构。

3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述隔板(4)设置为自所述外壳(1)的内侧壁倾斜向下延伸，以接收并且汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质。

4.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述隔板(4)具有集液槽以汇集位于下游侧的所述分离区内的所述分离机构排出的所述固体杂质和/或所述液体杂质。

5.根据权利要求4所述的分离装置，其特征在于，所述外壳(1)包括位于上游侧的所述分离区并且供所述液体杂质和所述固体杂质排出的出料口(13)，所述分离装置包括自所述集液槽向下延伸的降液管(7)，以使得位于下游侧的所述分离区内的所述固体杂质和/或所述液体杂质能够经由所述外壳(1)的出料口(13)排出。

6.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离机构包括位于上游侧所述分离区的旋风分离器(2)，所述旋风分离器(2)包括供所述含杂气体流入的进气口(22)、供所述固体杂质和所述液体杂质排出的出料口(23)以及供初级净化气排出的排气口(24)，所述旋风分离器(2)的进气口(22)与所述外壳(1)的进气口(12)连通并且设置为能够对所述含杂气体进行初级分离处理以去除所述含杂气体中的所述固体杂质和所述液体杂质，进而得到所述初级净化气。

7.根据权利要求6所述的分离装置，其特征在于，所述分离机构包括绕所述外壳(1)的周向分布的多个初级分离单元，所述初级分离单元包括呈多边形分布的多个所述旋风分离器(2)。

8.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述分离机构包括位于下游侧所述分离区的分离组件(6)，所述分离组件(6)设置在所述连通管道(5)的出气端和所述外壳(1)的排气口(14)之间，所述分离组件(6)设置为能够允许所述初级净化气穿出并且对所述初级净化气进行气液分离处理，以得到干净气体和所述液体杂质。

9.根据权利要求8所述的分离装置，其特征在于，所述分离组件(6)包括间隔设置的多个网板(7)以及分布在相邻两个所述网板(7)之间的分离弯板(8)，所述分离弯板(8)设置为能够延长所述初级净化气的流动路径以对所述初级净化气进行气液分离处理。

10.根据权利要求9所述的分离装置，其特征在于，所述网板(7)横跨所述腔室设置以将位于下游侧的所述分离区分隔成两个空间，所述连通管道(5)和所述外壳(1)的排气口(14)分别设置在两个所述空间。

Images