CN112870858B - 气相-非气相分离器和分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气相‑非气相分离器和分离方法，所述分离器包括外壳、导流筒、弧形分流器、进料分布器、多根平行水平设置的角钢以及叶片式分离元件。本发明的分离器和方法能够实现极为高效的气相‑非气相物料分离，同时有效地实现了防堵塞、低压降、和高通量等优点。

Description

气相-非气相分离器和分离方法

技术领域

本发明属于机械设备领域，具体涉及一种用于对同时包含气相和非气相物料的混合物进行相分离的分离器和分离方法。通过特别的分离结构设计，本发明能够实现极为高效的气相-非气相物料分离，同时有效地实现了防堵塞、低压降、和高通量等优点。

背景技术

我国总的能源特征是“富煤、少油、有气”。石油资源的短缺促使煤制油成为我国能源战略的一个重要趋势。煤制油是以煤炭为原料，通过化学加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术。

例如费托合成单元是以合成气(CO和H₂的混合物)为原料合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程，是煤制油技术的一个重要环节。而循环换热分离器是费托合成单元的核心设备之一，确保循环换热分离器高效稳定运行至关重要。循环换热分离器为立式设备，上端部分为换热系统，下端部分为分离系统，换热、分离两个系统在同一个压力容器壳体内。循环换热分离器高效稳定运行包括换热系统有效换热，分离系统有效分离、限制压降等要求。

现有的循环换热分离器分离系统主要由高效TP板分离元件构成。但是现有的循环换热分离器分离系统存在以下问题：

(1)循环换热分离器分离系统阻塞。因分离系统没有介质均布—粗分离—精分离流程，导致固相介质滞留阻塞高效TP板分离元件；

(2)循环换热分离器压降偏大。因高效TP板分离元件阻塞，导致分离系统压降偏大；

(3)循环换热分离器分离效率降低。因高效TP板分离元件阻塞，分离元件有效面积减少，导致分离效率降低。

(4)循环换热分离器换热效率降低。循环换热分离器分离系统阻塞，导致介质流通不畅，影响换热效率。

为了解决上述问题，本申请的发明人进行了大量的研究，发现通过对分离器的结构进行特别的设计，显著地改善气相物质与液相物质和固相物质的分离，并且有效地克服了现有技术的上述缺陷。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一种气相-非气相分离器，所述分离器包括：

外壳(1)，所述外壳(1)具有位于其顶面中心的入口，位于其侧面上部的气相物料出口(9)，以及位于其底面中心的非气相物料出口(10)；

在所述外壳内部沿中心轴纵向设置的导流筒(2)，所述导流筒的顶部与所述入口相连，所述导流筒的底部设置有弧形分流器(4)，经由所述弧形分流器(4)与在水平面上径向设置的进料分布器(5)相连；

在所述外壳(1)内部的空间内，在所述进料分布器(5)上方有多根平行水平设置的角钢(7)；

在所述外壳(1)内部的空间内，在所述多根平行水平设置的角钢(7)上方设置有多片叶片式分离元件(8)。

根据本发明第一个方面的一个实施方式，所述导流筒(2)水平横截面的面积与所述入口水平横截面的面积之比为0.9至1.1。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述导流筒的底部设置有三个至十二个弧形分流器(4)，每个弧形分流器(4)的入口段沿纵向与导流筒(2)下部的一个开孔相连，弧形段发生从纵向到水平向的转变，出口段在水平面上与一个径向设置的进料分布器(5)相连。根据本发明第一个方面的另一个实施方式，导流筒(2)下部的一个开孔的面积为所述导流筒(2)水平横截面面积的0.001至0.6倍。根据本发明第一个方面的另一个实施方式，每个弧形段的截面直径为导流筒(2)水平横截面直径的0.01-0.6倍。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述进料分布器(5)包括顶板(12)、底板(13)、以及位于所述顶板(12)和底板(13)之间的多个弯折的导流板(11)。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述顶板(12)和底板(13)均为等腰梯形板，相互平行且在垂直方向对齐，顶板(12)和底板(13)各自的长底边分别与弧形分流器(4)相连，多个弯折的导流板(11)沿着等腰梯形的倾斜侧边成对设置，最靠外的一对导流板(11)在内侧相连接。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述角钢(7)是具有等腰直角三角形横截面形状的L形角钢。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，角钢(7)分两层等间距平行设置。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，每层角钢(7)的占空比≤1。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，两层角钢(7)之间的垂直间距与角钢纵向高度之比为1～2。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述叶片式分离元件包括N片彼此平行等间距设置的曲线形或折线形薄板，N为10至500的整数。

根据本发明第一个方面的另一个实施方式，所述曲线形或折线形薄板具有选自以下的截面形状：梯形、S形、锯齿形、梯形折线形、半圆形、弧形、正弦曲线形。

本发明的第二个方面提供了一种对包含气相物料和非气相物料的混合物进行分离的方法，该方法使用本发明的分离器，该方法包括以下步骤：

(i)从顶部中心的入口将所述混合物引入导流筒2，使得所述混合物沿着导流筒(2)向下流动；

(ii)使得所述混合物经由弧形分流器4流到进料分布器5；

(iii)所述混合物在所述进料分布器5发生第一次物相分离，然后再导流筒2和外壳1之间的空间内上升至角钢7处，在此处发生第二次物相分离；

(iv)所述混合物从角钢7处上升至叶片式分离元件8，在此处发生第三次物相分离，然后从气相物料出口9排出；

(v)所述混合物中的非气相物料在所述第一次物相分离、第二次物相分离和第三次物相中至少部分地分离，从非气相物料出口10排出。

在下文的具体实施方式部分中，结合附图对本申请开发的浆态床反应器的结构设计进行描述。

附图说明

附图中显示了本发明的一些实施方式。

图1显示了包括本发明分离器的费托合成系统的示意图；

图2显示了根据本发明一个实施方式的气相-非气相分离器的纵向截面图；

图3显示了图2的分离器在A-A高度上的横截面图，显示了进料分布器的结构；

图4显示了图2的分离器在B-B高度上的横截面图，显示了角钢的布置形式；

图5显示了图2的分离器在A-A高度上的横截面图，显示了叶片式分离元件的布置形式；

图6A至图6C显示了三种不同的叶片式分离元件的纵向截面图。

此处需要特别指出，在附图中为了突出强调的目的，对一个或多个部件的尺寸可能进行了放大或缩小，各部件的尺寸设计以本发明说明书中具体记载的数值或范围为准。

具体实施方式

本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。

在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。

在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。

在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，但是优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。

在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”可以表示还可以包含没有列出的其他组分，也可以仅包括列出的组分。

在本发明中，当描述特定部件或物体相对于其他部件或物体的空间关系时，所采用的术语“之内”、“之外”、“之上”、“之下”等等，表示前者位于后者的内部、外部、上方或下方，二者可以直接接触，也可以相隔一定的距离或者由第三个部件或物体所间隔。

在此需要强调的是，在附图中显示以及在下文所述的仅仅是本发明的一些具体实施方式，本发明的保护范围不仅限于这些具体实施方式。本发明的保护范围由本发明的权利要求所限定，可能包括权利要求书范围内的任意技术方案，包括但不限于对这些具体实施方式的进一步改进和替代。

在下文中主要基于费托反应对一些优选的分离器的结构进行了描述，但是此处需要强调的是，本发明的气相-非气相分离器的用途不仅限于这些用途，本发明的分离器可以用于对任意化学反应、生物工艺、物理操作产生的包含气相物质和非气相(液相、固相)物质的混合物进行分离操作，并且使得所述混合物的分离操作过程因为本申请的分离器而受益。例如本发明的分离器可以用于进行气-液-固三相体系的气相与液-固相分离，或者用于进行气-液两相体系的气相与液相的分离，或者用于气-固两相体系的气相与固相的分离。

这些工艺的例子包括物理吸附过程，例如工厂废气处理；处理各种化学反应的中间产物或者产物，例如氢化反应、氧化反应、氯化反应、磺化反应、烷基化反应、羰基化反应、酯化反应、酯交换反应、催化异构化反应等；用于生物工程，例如生物发酵、细菌培养等。

根据本发明的一些实施方式，本发明的分离器可以与工业领域中常用的其他装置一体化或者各自独立地使用。例如，本发明的分离器可以与换热器一体化，所述换热器可以设置在本发明分离器的上游或下游。根据本发明的一个实施方式，可以与本发明分离器一体化设计的装置包括以下的一种或多种：换热器、加热器、制冷器、加压泵、真空泵、收集器、回收器等。

在下文中基于费托反应以及费托反应系统对本申请的气相-非气相分离器进行描述，以便于更清楚地显示本发明的分离器的结构、作用原理以及其发挥的功能，但是如上文所述，该气相-非气相分离器适用的场合绝不仅限于费托反应系统。

图1显示了包括本发明一种实施方式的气相-非气相分离器的费托反应系统。如图1所示，本发明的分离器设置在费托反应系统中，用于将费托合成产生的气-液-固混合物中的气相物料与液相-固相物料分离。具体来说，在图1所示的费托反应系统中，包含氢气和一氧化碳的原料混合物在反应设备中发生反应，生成各种碳数的烃类产物，从反应设备导出的粗产物流中包含气相、液相、固相的各种物质，例如气相物质可能包括未反应的原料氢气和一氧化碳，作为反应产物的气态低碳烃类(例如甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、乙炔等)，以及作为反应副产物的非烃类气态物质(例如二氧化碳等)；液相物质可以包括较长链长的液态烃类、费托反应中使用的溶剂和工艺助剂、以及反应生成的液态副产物；固相物质可以包括从反应体系流出的固态催化剂颗粒、反应器内物料分解或碳化生成的固态副产物、长链固态烃类产物等。所述粗产物流的全部或者一部分可以随后利用本发明的分离器进行分离操作。根据本发明的一个实施方式，所述粗产物流的全部或者一部分在输送至本发明的分离器之前可以进行其他的处理，例如调整温度(回收废热或废冷)，调节压力(加压或减压)，另外的分离步骤(首先分离掉该粗产物流中的部分物料)。

在图1所示的实施方式中，本发明的分离器与换热单元一体化，并且换热单元设置在分离器的上游。如上所述，本发明的分离器也可以独立于包括换热单元在内任意其他装置单独设置。

在该分离器中，将粗产物中的气相物质与液相-固相物质分离，分离出的液相和固相物质可以送至后续的进一步分离和纯化工艺，分离出所需产物、副产物、催化剂等各组分，根据需要进行收集、排放、处置或者循环利用；分离出的气相物质也可以送至后续的进一步分离和纯化工艺，分离出未反应原料、所需产物、副产物等各组分，根据需要进行收集、排放、处置或者循环利用。

图2显示了根据本发明一个实施方式的分离器沿着纵轴获得的截面图。该分离器包括外壳1，所述外壳1具有位于其顶面中心的入口，位于其侧面上部的气相物料出口9，以及位于其底面中心的非气相物料出口10。

根据本发明的一个实施方式，所述外壳1用来封闭围绕出用于进行分离操作的内部空间，例如可以是一个不锈钢壳体。在图1所示的分离器中，壳体横截面直径基本不变，但是本发明的范围不限于此，本申请的分离器外壳可以具有任意所需的形状和尺寸，例如从上至下具有变化的横截面直径的圆筒，也可以是横截面为正方形或矩形的形式。根据本发明一个优选的实施方式，所述分离器外壳的纵向(轴向)高度(优选等直径部分的纵向高度)为1-20米，例如2-18米，优选1.5-16米，更优选1.8-12米，或者5-10米，或者6-8米，或者1-3米，或者可以为上述任意两个端值相互组合得到的数值范围之内。根据本发明的一个优选的实施方式，分离器外壳沿着纵轴的至少一部分从上至下具有相同的横截面直径，例如分离器外壳的横截面直径可以为0.5-10米，例如1-8米，或者1.5-7米，或者2-6米，或者2.5-5米，或者4-5米，或者2.7-4米。根据一个优选的实施方式，所述分离器外壳的底部设置为半球形结构或锥形结构，以促进分离出的液相和固相物料收集到底部中心处并从非气相物料出口10排出。

根据本发明的一个实施方式，导流筒2沿着所述外壳1的中轴线竖直设置，导流筒2的上端与外壳顶部中心的入口相连，使得包含气相物质、液相物质和固相物质的混合物在换热单元中进行换热之后，通过所述入口进入该导流筒2中，并沿着导流筒2向下流动。在本发明中，将导流筒2内从入口至其底部的导流筒2的空间部分称为“进料区I”。根据本发明的一个实施方式，在所述外壳1围绕导流筒2设置一个或多个支撑梁3，该支撑梁3用来将所述导流筒2沿轴向保持固定，为导流筒2提供牢固的机械支撑作用。

在本发明的全文中，当描述外壳1、导流筒2、弧形分流器4等部件的时候，所采用的术语“截面直径”是指其截面的“直径”或“等效直径”。例如，当导流筒横截面为圆形的时候，导流筒直径即为圆形横截面的直径。而当导流筒横截面为正方形或其他正多边形的时候，导流筒直径表示等效直径，也即与该正多边形具有相同面积的圆形的直径，可以通过简单的计算来确定。对于外壳1、弧形分流器4等部件描述直径时也是如此。

在本发明的全文中，术语“水平”或“横向”可以互换使用，表示与本发明分离器纵轴垂直的方向(例如对于描述外壳1和导流筒2的情况)。根据本发明的一个实施方式，所述导流筒2水平横截面的面积与所述分离器顶部中心入口的横截面面积之比为0.9～1.1，例如可以为0.9、0.92、0.95、0.98、1.0、1.02、1.05、1.08、1.1。根据本发明的一个实施方式，所述导流筒2的水平横截面可以为圆形、正方形或者正M边形，其中M是≥5的整数，例如所述导流筒2的水平横截面可以为正五边形、正六边形、正七边形、正八边形、正九边形、正十边形、正十一边形、正十二边形。在以下的具体实施方式中，基于正方形导流筒2进行了描述。根据本发明的一个优选实施方式，所述导流筒2的水平横截面为正方形，该正方形的边长为0.5-3米，例如0.7-2米，或者0.75-1米。

所述导流筒2的底部设置有三个至十二个弧形分流器4，每个弧形分流器4的入口段沿纵向与导流筒2下部的一个开孔相连，弧形段发生从纵向到水平向的转变，出口段在水平面上与一个径向设置的进料分布器5相连。

根据本发明的一个实施方式，所述导流筒2下部的开孔数量与弧形分流器4的数量相对应。例如，所述导流筒2的下部可以设置有三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个或十二个开口，以及三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个或十二个弧形分流器4，每一个开口与一个弧形分流器4相连。根据本发明的一个实施方式，导流筒2下部的一个开孔的面积为所述导流筒2水平横截面面积的0.001至0.8倍，例如0.005至0.6倍，例如0.01-0.6倍，或者为以下任意两个数值相互组合得到的数值范围之内：0.001、0.05、0.08、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.22、0.25、0.28、0.3、0.32、0.35、0.38、0.4、0.42、0.45、0.5、0.52、0.55、0.58、0.6。根据本发明的一个实施方式，导流筒2下部的一个开孔的直径(对于圆形)或者等效直径(对于非圆形开孔)为所述导流筒2水平横截面面积的0.01至0.8倍，例如0.02至0.6倍，或者0.05-0.5倍，或者为以下任意两个数值相互组合得到的数值范围之内：0.01、0.02、0.04、0.05、0.08、0.1、0.12、0.15、0.18、0.2、0.22、0.25、0.28、0.3、0.32、0.35、0.38、0.4、0.42、0.45、0.5、0.52、0.55、0.58、0.6、0.62、0.65、0.7、0.75、0.8，最优选为0.1-0.3。

根据本发明的一个实施方式，所述弧形分流器4在入口段、弧形段和出口段的截面面积保持不变。根据本发明的一个优选的实施方式，所述导流筒2具有正方形或圆形的横截面形状，在下部设置有四个开孔和四个弧形分流器4。优选地，每个弧形分流器4的截面直径为导流筒2横截面直径的0.01-0.6倍，例如0.1-0.6倍，例如0.2-0.6倍，或者0.3-0.6倍，或者0.4-0.6倍，或者0.5-0.6倍，例如0.5倍，或者0.1-0.3倍。

每个弧形分流器4的出口段连接于一个进料分布器5，也即进料分布器5的数量与所述开孔和弧形分流器4的数量相等。根据一个优选的实施方式，每个进料分布器5用至少一个支撑件6固定。所述进料分布器5包括顶板12、底板13、以及位于所述顶板12和底板13之间的多个弯折的导流板11。所述顶板12和底板13均为等腰梯形板，相互平行且在垂直方向对齐，由此在沿着分离器纵轴观察的俯视图中，每一个进料分布器5中的顶板12和底板13完全重叠。图3显示了在图2的分离器沿着线A-A的横截面俯视图，显示了导流筒2以及进料分布器5。如图3所示，导流筒具有正方形的横截面形状，经由四个弧形分流器4与四个进料分布器5相连。顶板12和底板13分别为等腰梯形的形状，二者相互平行且对齐地设置，等腰梯形的长边朝向分离器中心处，而短边朝向分离器边缘处。在顶板12和底板13之间沿着梯形的两条边成对设置多个弯折的导流板11。根据一个优选的实施方式，每个导流板为圆弧倒角的L型等腰直角形状，其构成L形状的两条边中的一条边平行于所述等腰梯形的中轴，另一条边垂直于所述等腰梯形的中轴，背向所述等腰梯形的中轴向外延伸。根据本发明的一个实施方式，每一个进料分布器5中设置5对至20对，例如6-18对，或者8-16对，或者10-12对导流板11。根据本发明的一个实施方式，导流板11以等间距的方式沿顶板12和底板13的等腰梯形的两个斜边对称布置，最靠外的(即最靠近等腰梯形短顶边的)一对导流板11的两条边(平行于所述等腰梯形的中轴的边)相连接。在本发明中，将每一个进料分布器5中顶板12和底板13之间围出的空间的组合称为介质分布区II。包含气相和非气相物质的混合物在此介质分布区II内流动的过程中不断受到导流板11的作用，沿着各个导流板11之间的空隙向外从进料分布器5的两条斜边流出所述介质分布区II，由此完成混合物的分布，并在此过程中完成第一次气相-非气相分离。具体来说，该混合物被导出进料分布器5后，一部分非气相物质向下流动经非气相物料出口10排出，剩余的物料仍然包含气相和剩余的非气相物料(下文中仍称作混合物)向上流动至由多根角钢构成的粗分离区III。

根据本发明的一个优选的实施方式，每个进料分布器5中顶板12和底板13等腰梯形的短边(顶边)的长度可以为20-200mm，例如50-150mm，长边(底边)的长度可以为100-1000mm，例如可以为400-900mm，或者为500-800mm，等腰梯形的高可以为100-1000mm，例如200-800mm，或者300-700mm，或者400-600mm。根据本发明的一个实施方式，每个进料分布器5中顶板12和底板13等腰梯形的底角可以为50-80度，例如为60-70度。根据本发明的一个实施方式，每个导流板一条边的边长可以为50-200mm，例如90-100mm。根据本发明的另一个实施方式，两个相邻的导流板之间的最短间距可以为20-120mm，例如50-110mm。根据本发明的另一个实施方式，在横截面图上，每个导流板的转角点(对于转角圆化的情况，则表示导流板两条侧边的虚拟线延伸交点，即假设转角未圆化情况下原本应存在的顶点)与顶板12和底板13的等腰梯形侧边之间的最短距离可以为10-50mm，例如20-30mm。根据本发明的另一个实施方式，所述顶板12和底板13之间的间距为400-1500毫米，例如500-1200毫米，例如600-900毫米，或者700-800毫米。根据本发明的另一个方式，所述导流板11同时与所述顶板12和底板13接触并相互结合。由此在各个导流板11之间的间隔构成了供混合物流过的弯曲路径。

图4显示了图2的分离器沿着线B-B的横截面俯视图，显示了导流筒2以及一层角钢7构成的粗分离区III。根据本发明的一个实施方式，所述粗分离区III包括两层平行等间距均匀设置的角钢7。这两层中的角钢7彼此错开。例如根据一个优选的实施方式，从俯视图来观察，两个层中的角钢7没有任意两根角钢7彼此部分或完全重叠，最优选两层中的角钢7在纵向上没有任何重叠。根据另一个实施方式，两层中的角钢7在纵向上彼此重叠程度≤50％，例如≤40％，或者≤30％，或者≤20％，或者≤10％，或者≤5％。

根据本发明的一个优选的实施方式，每一个层包括多根角钢7，每根角钢7的横截面优选是等腰直角三角形，该等腰直角三角形的底边沿着水平方向，两条边各自的长度分别为20-200mm，例如50-150mm，或者为80-120mm，或者为100mm。角钢纵向延伸穿过外壳内的空间，但是没有角钢7延伸进入导流筒2内部。根据一个优选的实施方式，在图4所示的截面图(即本发明分离器的横截面)中，每一个层中角钢占据的面积与角钢未占据的面积之比(下文称作“占空比”)≤50％，例如为30-50％，或者为30-45％，或者为35-40％。根据本发明的一个实施方式中，每一个层中角钢7的数量可以为10-100根，例如12-80根，或者为14-50根，或者为20-30根。根据本发明的一个实施方式，两层角钢7之间的垂直距离为角钢一条直角边长的0.5-5倍，例如0.8-3倍，或者为1-2倍。

从进料分布器5上升的混合物(其中包含气相物料，而液相和固相物料已经在进料分布器5中部分地除去)向上流动进入该粗分离区III后不规则碰撞角钢7表面，致使部分非气相物质滞留于角钢7表面，并向下流动，经非气相介质出口10排出。剩余的物料仍然包含气相和剩余的非气相物料(下文中仍称作混合物)向上流动至由叶片式分离元件8构成的精分离区IV。

图5显示了图2的分离器沿着线C-C的横截面俯视图，显示了导流筒2以及一层叶片式分离元件8构成的精分离区IV。图6A至图6C显示了根据本发明的一个实施方式的精分离区IV中叶片式分离元件8的三种不同的设置方式。大量叶片式分离元件8以彼此平行的方式竖直设置，每一片叶片式分离元件8具有完全相同的尺寸和形状，图6所示的每一片叶片式分离元件8具有梯形折线形、S形或锯齿形的形状，但是也可以具有其他的形状，例如三角形、半圆形、弧形、正弦曲线形等等。根据本发明的一个优选的实施方式，一共采用30-500片，例如50-400片，或者60-300片叶片式分离元件8，例如70-250片，或者70-110片，或者100-250片。根据本发明的一个优选的实施方式，所有的叶片式分离元件8彼此等间距设置，间距可以为5-15mm，例如7-13mm，优选为7-10mm。根据本发明的另一个实施方式，每一片叶片式分离元件8具有均匀的厚度，其厚度为0.5-2mm，例如0.5-1mm，或者0.5-0.8mm。根据本发明的另一个实施方式，由叶片式分离元件8构成的精分离区IV的总厚度(即垂直高度)为100-1500mm，或者200-1400mm，或者700-1200mm，例如750-1100mm，或者为800-1000mm，或者150-300mm。

根据本发明的一个实施方式，从粗分离区III上升的混合物(其中包含气相物料，而液相和固相物料已经在进料分布器5和粗分离区III中部分地除去)向上流动进入该精分离区IV后进入叶片式分离元件8薄板之间的间隙内，在混合物向上流动时，经过折线形薄板时发生方向变化，致使气相物质与非气相物质产生速度差，非气相物质减速、停留、聚集在折线形薄板表面，并借助重力向下流动经非气相物料出口10排出。经历此精分离之后，气相物质中所夹带的非气相物质基本完全除去，经历此纯化之后的气相物质经气相物料出口9排出。

根据本发明的一个实施方式，所述进料分布器5的上表面(即进料分布器5顶板12的上表面)与粗分离区III下表面(即下层角钢层的下缘)之间的间距可以为100-500mm，例如可以为200-400mm，优选可以为250-400。根据本发明的另一个实施方式，粗分离区III上表面(即上层角钢层的上缘)与精分离层IV下缘之间的间距可以为100-500mm，例如可以为150-450mm，优选可以为200-350。根据本发明的另一个实施方式，精分离区IV上缘与气相物料出口9之间的竖直高度间距可以为100-500mm，例如可以为150-450mm，优选可以为200-350。

以上所述的所有的本发明实施方式中的任意两个以上可以任意地互相组合，这些组合也都包括在本发明总体技术构思之内。

实施例

在以下实施例中具体列举了本发明的优选实施方式，但是应当理解，本发明的保护范围不仅限于此。

实施例1

在该实施例中按照图2所示结构设置分离器，该分离器外壳横截面的直径为2700mm，等直径部分纵向高度为2000mm，下部为半球形部分。导流筒横截面是边长为780mm的正方形，顶部入口的直径为725mm，底部设置有非气相物质出口，上部侧面设置有气相物质出口。导流筒下部具有四个开孔，每个开孔的面积为5328mm²，导流筒下部具有四个弧形分流器，每个开孔与一个弧形分流器相连，弧形分流器的截面面积与开孔面积相同。四个进料分布器分别与一个弧形分流器相连，每一个进料分布器包括一个顶板和一个底板，二者具有相同的等腰梯形形状且彼此对齐，该等腰梯形的顶边为115mm，底边为520mm，等腰梯形的高为768mm。顶板和底板之间的间距为768mm，十对等腰直角形状(顶角圆化)的导流板设置在顶板之间，直接与顶板和底板接触，每个导流板一条边的长度为100mm，所有导流板等间距设置，相邻导流板之间的间距为65mm，每个导流板顶角(两条边虚拟线延伸相连获得的顶点)与等腰梯形斜边之间的最短距离为30mm。粗分离区III包括两层角钢，其中上层包括20根角钢，下层包括30根角钢，上层和下层之间的间距为120mm，下层与进料分布器之间的垂直间距为350mm，每一根角钢的截面是边长为60mm的等腰直角三角形。精分离区IV下缘与粗分离区III之间的垂直间距为300mm，精分离区IV由两百多片竖直放置的叶片式分离元件，每片叶片式分离元件是将厚度为1mm的矩形不锈钢薄片弯折成图6A所示的等腰梯形重复曲折形状(三个周期)获得的，所折叠出的每个梯形的上底尺寸为15mm，下底尺寸为50mm，高为20mm，每片叶片式分离元件之间的间距为10mm形成的精分离区的厚度(即垂直高度)为200mm，如图5所示，所述精分离区中的大量叶片式分离元件以及它们各自之间的间隙占据外壳和导流筒之间的整个空间。

在该实施例中进行分离的气相-非气相混合物是发明人进行费托合成反应得到的粗产物流，其中气相物质含量为97.4重量％，液相物质含量为2.5重量％，固相物质含量为0.1重量％。在室温下将上述混合物以20m/s的流速引入所述分离器顶部的入口中，测量结果为气相物料出口的气相流速18.4m/s，底部非气相物料出口处测得的液相物质回收量2.4重量％(相当于2.4/2.5*100％＝96％)，固相物质回收量0.08重量％(相当于0.08/0.1*100％＝80％)，气相中液相残留量0.1重量％，固相残留量0.02重量％。

比较例1

按照与实施例1相同的方式来实施该比较例1，区别仅在于省去了由两层角钢构成的粗分离区III，气相物料出口的气相流速18.8m/s，底部非气相物料出口处测得的液相物质回收量1.9重量％(相当于1.9/2.5*100％＝76％)，固相物质回收量0.05重量％(相当于0.05/0.1*100％＝50％)，气相中液相残留量0.6重量％，固相残留量0.05重量％。

比较例2

按照与实施例1相同的方式来实施该比较例1，区别仅在于将本发明的四个进料分布器替换为四个多孔板式分布器，每个多孔板式分布器也具有相同尺寸的等腰梯形顶板和底板，顶板和底板之间则没有设置导流板，而是使用板材在侧面直接连接顶板和底板，所述顶板、底板和侧面的板均为具有直径5mm的大量开孔的多孔板，并且总体开孔率为45％。结果表明气相物料出口的气相流速17.1m/s，底部非气相物料出口处测得的液相物质回收量2.2重量％(相当于2.2/2.5*100％＝88％)，固相物质回收量0.06％(相当于0.06/0.1*100％＝60％)，气相中液相残留量0.3重量％，固相残留量0.04重量％。

Claims (7)

1.一种气相-非气相分离器，所述分离器包括：

外壳(1)，所述外壳(1)具有位于其顶面中心的入口，位于其侧面上部的气相物料出口(9)，以及位于其底面中心的非气相物料出口(10)；

在所述外壳内部沿中心轴纵向设置的导流筒(2)，所述导流筒的顶部与所述入口相连，所述导流筒的底部设置有弧形分流器(4)，经由所述弧形分流器(4)与在水平面上径向设置的进料分布器(5)相连，所述进料分布器(5)包括顶板(12)、底板 (13)、以及位于所述顶板(12)和底板(13)之间的多个弯折的导流板(11)，所述顶板(12)和底板(13)均为等腰梯形板，相互平行且在垂直方向对齐，顶板(12)和底板(13)各自的长底边分别与弧形分流器(4)相连，多个弯折的导流板(11)沿着等腰梯形的倾斜侧边成对设置，最靠外的一对导流板(11)在内侧相连接；

在所述外壳(1)内部的空间内，在所述进料分布器(5)上方有多根平行水平设置的角钢(7)，所述角钢(7)是具有等腰直角三角形横截面形状的L形角钢，角钢(7)分两层等间距平行设置，每层角钢(7)的占空比≤1，两层角钢(7)之间的垂直间距与角钢纵向高度之比为1~2，两层中的角钢(7)在纵向上没有任何重叠；

在所述外壳(1)内部的空间内，在所述多根平行水平设置的角钢(7)上方设置有多片叶片式分离元件(8)。

2.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述导流筒(2)水平横截面的面积与所述入口水平横截面的面积之比为0.9至1.1。

3.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述导流筒的底部设置有三个至十二个弧形分流器(4)，每个弧形分流器(4)的入口段沿纵向与导流筒(2)下部的一个开孔相连，弧形段发生从纵向到水平向的转变，出口段在水平面上与一个径向设置的进料分布器(5)相连。

4.如权利要求3所述的分离器，其特征在于，每个弧形段的截面直径为导流筒(2)水平横截面直径的0.01-0.6倍。

5.如权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述叶片式分离元件包括N片彼此平行等间距设置的曲线形薄板，N为10至500的整数。

6.如权利要求5所述的分离器，其特征在于，所述曲线形薄板具有选自以下的截面形状：梯形、S形、锯齿形、梯形折线形、弧形。

7.一种对包含气相物料和非气相物料的混合物进行分离的方法，该方法使用如权利要求1-6中任一项所述的分离器，该方法包括以下步骤：

(i)从顶部中心的入口将所述混合物引入导流筒(2)，使得所述混合物沿着导流筒(2)向下流动；

(ii)使得所述混合物经由弧形分流器(4)流到进料分布器(5)；

(iii)所述混合物在所述进料分布器(5)发生第一次物相分离，然后再导流筒(2)和外壳(1)之间的空间内上升至角钢(7)处，在此处发生第二次物相分离；

(iv)所述混合物从角钢(7)处上升至叶片式分离元件(8)，在此处发生第三次物相分离，然后从气相物料出口(9)排出；

(v)所述混合物中的非气相物料在所述第一次物相分离、第二次物相分离和第三次物相中至少部分地分离，从非气相物料出口(10)排出。