CN206315573U - 多组分尾气在线分离纯化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制胶尾气处理，公开了一种多组分尾气在线分离纯化装置。该分离纯化装置包括气液分离器和收集器，该纯化装置在气液分离器和收集器中通过媒介在分离器与收集器中流向和温度的调控，使尾气中一种和几种组分在分离器中凝结并流集于收集器中，同时在适当的温度下，控制媒介在分离器中相对于所分离气流热交换，所获能量进入收集器中逆向换热结构促使凝结液夹带的少量溶剂气体通过二次蒸发重新进入气相并向下一级处理单元传质，达到在线纯化凝结液和节能的目的。

Description

多组分尾气在线分离纯化装置

技术领域

本实用新型涉及制胶尾气处理，尤其是一种多组分尾气在线分离纯化装置。

背景技术

在水性粘合剂生产工艺中，废气中夹带有大量液态水汽并含有大量的水蒸气和有机残单，通常的处理方式是首先将液态水汽分离出来，再通过真空深冷将有机残单冷凝回收。

现有技术中通常采用如图1所示的旋风式气液分离器对废气中的水分进行分离，旋风式气液分离器通常包括外壳体和内筒体，在外壳体和内筒体之间形成旋风分离通道，内筒体内部形成内部气流通道，内部气流通道底部与外部的旋风分离通道的底部相连通，在上部两侧分设气体入口和气体出口，底部设置液体出口，在旋风分离通道顶部设置换向隔板，将气体入口和气体出口分割开来。高速流动的废气从气体入口进入分离器，在碰到换向隔板后，在旋风分离通道中产生旋转，由于废气中夹带的液态水汽质量较大，在离心力的作用下撞向外壳体的内壁，累积形成大液滴下流至液体出口排出。废气首先从旋风分离通道沿外壳体内壁下降，再从内筒体中自下而上进入外壳体顶部空间，最终从气体出口排出，分离出的液态水下落至底部的液体出口排出，排入设置于分离器下方的收集器中，而去除液态水汽后的废气则从分离器的气体出口排出。

此种冷却分离装置主要通过离心作用将液态的水汽分离，基本不具备冷却作用，处理后的废气中实际还含有大量水蒸气，导致后续深冷条件下水气结霜堵塞管道，影响有机残单的回收甚至造成机组损坏。此外，分离出的液态水中会夹带少量的有机残单，直接排放会造成环境污染，必须再次对其进行分离处理。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以有效纯化分离液的多组分尾气在线分离纯化装置。

本实用新型公开的多组分尾气在线分离纯化装置，包括气液分离器和设置于气液分离器下方的收集器，所述气液分离器包括气体入口、气体出口和位于底部的液体出口，所述收集器顶部设置有分离液入口，所述收集器的分离液入口与气液分离器的液体出口相连接，包括有制冷系统，所述气液分离器内布置有冷却换热结构，所述冷却换热结构连接有媒介入口管和媒介出口管，所述收集器内部设置有二次换热结构，所述二次换热结构的入口与气液分离器的媒介出口管相连通，所述制冷系统的入口与二次换热结构的出口相连通，所述制冷系统的出口与气液分离器的媒介入口管相连接。

优选地，所述气液分离器和收集器之间设置有疏水阀，所述收集器上部连接有恒压管，所述恒压管与气液分离器的底部相连通，所述恒压管上设置有通向气液分离器的单向阀。

优选地，所述二次换热结构为竖直设置的换热盘管，所述气液分离器的媒介出口管与换热盘管的顶端相连接，所述制冷系统的入口与换热盘管的底端相连接。

优选地，所述二次换热结构上方设置有将分离液引导至二次换热结构上的引流板。

优选地，所述气液分离器包括圆筒形的外壳体和内筒体，所述内筒体设置于外壳体内，所述内筒体与外壳体之间形成旋风分离通道，所述内筒体内部中空形成内部气流通道，所述内部气流通道顶部与旋风分离通道顶部相隔离，所述内部气流通道底部与旋风分离通道底部相连通，所述气体入口与旋风分离通道的顶部相连通，所述气体出口与内部气流通道的顶部相连通，所述液体出口设置于外壳体底部，所述冷却换热结构包括外冷媒换热结构和内冷媒换热结构，所述外冷媒换热结构布置于外壳体的内侧壁上，所述外冷媒换热结构包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道相连通的外壳冷媒入口和外壳冷媒出口，所述气体入口设置于外壳体顶部中心位置，所述气体出口通过密闭弯管与内筒体顶端相连接，所述外冷媒换热结构朝向旋风分离通道的侧面上设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板，所述内冷媒换热结构设置于内筒体外侧壁上，所述内冷媒换热结构包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道连通的内筒冷媒入口和内筒冷媒出口，所述内筒冷媒出口与外壳冷媒入口通过管道相连接，所述媒介入口管与内筒冷媒入口相连通，所述媒介出口管与外壳冷媒出口相连通。

本实用新型的有益效果是：该多组分尾气在线分离纯化装置在气液分离器和收集器中通过媒介在分离器与收集器中流向和温度的调控，使尾气中一种和几种组分在分离器中凝结并流集于收集器中。同时在适当的温度下，控制媒介在分离器中相对于所分离气流热交换，所获能量进入收集器中二次换热结构促使凝结液夹带的少量溶剂气体通过二次蒸发重新进入气相并向下一级处理单元传质，达到在线纯化凝结液和节能的目的。

附图说明

图1是现有技术中旋风式气液分离器的结构图；

图2是本实用新型的多组分尾气在线分离纯化装置的示意图；

图3是本实用新型优选采用的气液分离器的示意图。

附图标记：气液分离器1，气体入口101，气体出口102，液体出口103，冷却换热结构104，媒介入口管105，媒介出口管106，外壳体107，内筒体108，旋风分离通道109，内部气流通道110，外冷媒换热结构111，内冷媒换热结构112，外壳冷媒入口113，外壳冷媒出口114，内筒冷媒入口115，内筒冷媒出口116，密闭弯管117，收集器2，分离液入口201，二次换热结构202，引流板203，制冷系统3，疏水阀4，恒压管5，单向阀501。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图2所示，本实用新型的多组分尾气在线分离纯化装置，包括气液分离器1和设置于气液分离器1下方的收集器2，所述气液分离器1包括气体入口101、气体出口102和位于底部的液体出口103，所述收集器2顶部设置有分离液入口201，所述收集器2的分离液入口201与气液分离器1的液体出口103相连接，该多组分尾气在线分离纯化装置还包括有制冷系统3，所述气液分离器1内布置有用于调控温度的冷却换热结构104，所述冷却换热结构104连接有媒介入口管105和媒介出口管106，所述收集器2内部设置有二次换热结构202，所述二次换热结构202与气液分离器1的媒介出口管106相连通，所述制冷系统3的入口与二次换热结构202的出口相连通，所述制冷系统3的出口与气液分离器1的媒介入口管105相连接。

在气液分离器1中设置有冷却换热结构104，用以对气体进行冷却，通过控制媒介的温度和流速将某一种或者多种组分冷凝成液态，从液体出口103排出进入收集器2中，在冷凝出的液体中还夹杂了部分在该温度下呈气态的组分，这些组分不利于分离液的后续处理。为此，将获得了热量温度升高后的媒介通入分离器的二次换热结构202内，使其与凝结液换热，促使凝结液夹带的少量溶剂气体通过二次蒸发重新进入气相并向下一级处理单元传质，达到在线纯化凝结液和节能的目的。

利用该多组分尾气在线分离纯化装置可以组成水性粘合剂的制胶尾气处理系统，具体方式是将两套所述的多组分尾气在线分离纯化装置串联使用，其中前置的多组分尾气在线分离纯化装置的气体出口102与后置的多组分尾气在线分离纯化装置的气体入口101相连通，所述前置的多组分尾气在线分离纯化装置的媒介入口管105内的媒介温度为40℃，气液分离器1通常连通水循环真空泵，使分离器内压力保持10kPa～16kPa，对应水的沸点为46℃～55℃，媒介温度40℃，可以使真空尾气中的水份和有机残单分别保持凝结态和气态两种相态，实现水份和残单的有效分离，同时通过二次换热结构202对所分离凝结水进行纯化，去除里面的溶剂，使得纯化后的水可以直接排放或者二次利用，有利于环境保护，并能节省后续处理费用。所述后置的多组分尾气在线分离纯化装置的媒介入口管105内的媒介温度为－20℃，可使残单充分凝结、降低残单在真空下二次挥发的能力并与不凝性气体实现有效分离，达到残单在线分离回收并保护真空机组的目的。

若气液分离器1与收集器2之间直接连通，气液分离器1和收集器2气压能够保持一致，收集器2中二次蒸发的气体可以直接从液体通道返回至分离器中。但是，为防止气液分离器1中气体进入收集器2，通常所述气液分离器1和收集器2之间会设置有疏水阀4，收集器中气体无法直接回到分离器中，收集器2气压高过气液分离器1，气液分离器1内的凝结液无法流入收集器2中，为此，所述收集器2上部连接有恒压管5，所述恒压管5与气液分离器1的底部相连通，所述恒压管5上设置有通向气液分离器1的单向阀501，平衡气液分离器1与收集器2气压的同时，以便于二次蒸发的气体回到气液分离器1中并防止气液分离器1中气体进入收集器2。

为方便对流入收集器2的液体进行加热，所述二次换热结构202为竖直设置的换热盘管，所述气液分离器1的媒介出口管106与换热盘管的顶端相连接，所述制冷系统3的入口与换热盘管的底端相连接。换热盘管相对具有更大的换热表面积，更有利于换热，刚从媒介出口管106流入换热盘管的媒介温度最高，使其从换热盘管顶端流入，可以加大刚进入收集器2的液体与换热盘管的温度差，更有利于溶剂的二次蒸发。

液体向下掉落的速度较快，若不能直接与二次换热结构202接触，其无法有足够的时间进行换热，所述二次换热结构202上方设置有将分离液引导至二次换热结构202上的引流板203，以保证液体可以与二次换热结构202接触并充分换热，换热后的液体沿着二次换热结构202下流至收集器2底部被收集起来。

气液分离器1的分离冷却效果直接影响整个尾气处理系统的效果，本实用新型优选采用如图3所示的气液分离器1，其包括圆筒形的外壳体107和内筒体108，所述内筒体108设置于外壳体107内，所述内筒体108与外壳体107之间形成旋风分离通道109，所述内筒体108内部中空形成内部气流通道110，所述内部气流通道110顶部与旋风分离通道109顶部相隔离，所述内部气流通道110底部与旋风分离通道109底部相连通，所述气体入口与旋风分离通道109的顶部相连通，所述气体出口与内部气流通道110的顶部相连通，所述液体出口设置于外壳体107底部，所述冷却换热结构104包括外冷媒换热结构111和内冷媒换热结构112，所述外冷媒换热结构111布置于外壳体107的内侧壁上，所述外冷媒换热结构111包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道相连通的外壳冷媒入口113和外壳冷媒出口114，所述气体入口设置于外壳体107顶部中心位置，所述气体出口通过密闭弯管117与内筒体108顶端相连接，所述外冷媒换热结构111朝向旋风分离通道109的侧面上设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板，所述内冷媒换热结构112设置于内筒体108外侧壁上，所述内冷媒换热结构112包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道连通的内筒冷媒入口115和内筒冷媒出口116，所述内筒冷媒出口116与外壳冷媒入口113通过管道相连接，所述媒介入口管105与内筒冷媒入口115相连通，所述媒介出口管106与外壳冷媒出口114相连通。

在现有的旋风分离器中，主要靠离心力将气体夹带的液体分离出来，因此，需要气体高速从切向进入分离器，从而在分离器内形成旋风运动，若气体进入速度不足，则无法形成旋风运动。但是本实用新型中由于设置有冷却换热结构104对气体进行换热降低气体温度，因而要求进入的气体速度不能过大，否则无法到达冷却效果。对此，本实用新型将气体入口设置于外壳体107顶部中心位置，并在外冷媒换热结构111朝向旋风分离通道109的侧面上设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板。气体以相对较低的速度从顶部进入分离器，分离器内中心位置设置有内筒体108，迫使气体向四周运动至外冷媒换热结构111侧面上并继续向下运动，而外冷媒换热结构111上设置有螺旋板，使得气体以相对较低的速度螺旋向下运动，如此不但能够达到气液分离的目的，还能使气体与外冷媒换热结构111有充足的接触时间进行换热。而由于气体入口设置在了顶部中心，因此无法采用与现有技术相似的换向隔板将气体入口与气体出口相隔离，为此，本实用新型在内筒体108顶端连接密闭弯管117，通过密闭弯管117将内筒体108顶端与气体出口连通，并使得气体入口与气体出口相分隔。

气体经外部旋风分离通道109冷却并分离液体后，再从内筒体108底部进入内部气流通道110，在流通至密闭弯管117时，由于新进入分离器的气体温度较高，弯管温度较高，对内部废气起到二次加热的作用，可以有效防止气体在进入下一处理单元之前的管道内由于温度降低而冷凝出液态水，同时有利于下一工序能够有较宽泛的温度调节幅度。而冷却分离形成的液态水下落至底部液体出口排出，在液体出口通常可设置疏水阀在自动排水的同时防止气体泄漏。

该气液分离器可以通过调控冷媒的温度及流速来实现对于冷却温度的调控，进而更彻底地去除废气中的水蒸气并最大程度的减少冷凝水中的有机残单的含量，而为了在内部气流通道110同样实现温度控制，分离器内设置有内冷媒换热结构112，所述内冷媒换热结构112设置于内筒体108外侧壁上，如此，气体在沿旋风分离通道109下降和沿内部气流通道110上升过程中，均能与内冷媒换热结构112相接触换热，温度降低的同时，在内冷媒换热结构112的侧壁上冷凝出液态水，液态水聚集以后并下流至分离器内。

Claims (5)

1.多组分尾气在线分离纯化装置，包括气液分离器(1)和设置于气液分离器(1)下方的收集器(2)，所述气液分离器(1)包括气体入口(101)、气体出口(102)和位于底部的液体出口(103)，所述收集器(2)顶部设置有分离液入口(201)，所述收集器(2)的分离液入口(201)与气液分离器(1)的液体出口(103)相连接，其特征在于：包括有制冷系统(3)，所述气液分离器(1)内布置有冷却换热结构(104)，所述冷却换热结构(104)连接有媒介入口管(105)和媒介出口管(106)，所述收集器(2)内部设置有二次换热结构(202)，所述二次换热结构(202)的入口与气液分离器(1)的媒介出口管(106)相连通，所述制冷系统(3)的入口与二次换热结构(202)的出口相连通，所述制冷系统(3)的出口与气液分离器(1)的媒介入口管(105)相连接。

2.如权利要求1所述的多组分尾气在线分离纯化装置，其特征在于：所述气液分离器(1)和收集器(2)之间设置有疏水阀(4)，所述收集器(2)上部连接有恒压管(5)，所述恒压管(5)与气液分离器(1)的底部相连通，所述恒压管(5)上设置有通向气液分离器(1)的单向阀(501)。

3.如权利要求1所述的多组分尾气在线分离纯化装置，其特征在于：所述二次换热结构(202)为竖直设置的换热盘管，所述气液分离器(1)的媒介出口管(106)与换热盘管的顶端相连接，所述制冷系统(3)的入口与换热盘管的底端相连接。

4.如权利要求1所述的多组分尾气在线分离纯化装置，其特征在于：所述二次换热结构(202)上方设置有将分离液引导至二次换热结构(202)上的引流板(203)。

5.如权利要求1、2、3或4所述的多组分尾气在线分离纯化装置，其特征在于：所述气液分离器(1)包括圆筒形的外壳体(107)和内筒体(108)，所述内筒体(108)设置于外壳体(107)内，所述内筒体(108)与外壳体(107)之间形成旋风分离通道(109)，所述内筒体(108)内部中空形成内部气流通道(110)，所述内部气流通道(110)顶部与旋风分离通道(109)顶部相隔离，所述内部气流通道(110)底部与旋风分离通道(109)底部相连通，所述气体入口与旋风分离通道(109)的顶部相连通，所述气体出口与内部气流通道(110)的顶部相连通，所述液体出口设置于外壳体(107)底部，所述冷却换热结构(104)包括外冷媒换热结构(111)和内冷媒换热结构(112)，所述外冷媒换热结构(111)布置于外壳体(107)的内侧壁上，所述外冷媒换热结构(111)包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道相连通的外壳冷媒入口(113)和外壳冷媒出口(114)，所述气体入口设置于外壳体(107)顶部中心位置，所述气体出口通过密闭弯管(117)与内筒体(108)顶端相连接，所述外冷媒换热结构(111)朝向旋风分离通道(109)的侧面上设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板，所述内冷媒换热结构(112)设置于内筒体(108)外侧壁上，所述内冷媒换热结构(112)包括设置于其内部的冷媒通道以及与该冷媒通道连通的内筒冷媒入口(115)和内筒冷媒出口(116)，所述内筒冷媒出口(116)与外壳冷媒入口(113)通过管道相连接，所述媒介入口管(105)与内筒冷媒入口(115)相连通，所述媒介出口管(106)与外壳冷媒出口(114)相连通。