CN209317221U - 气液分离装置及化工塔设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气液分离装置及化工塔设备，涉及化工设备领域，该气液分离装置，包括：壳体，气液分布器，折流板，密封套和集液套管，其中，壳体上设有通气孔，通气孔位于集液套管的上端与下端之间。利用该气液分离装置能够缓解现有的气液分离器易堵塞，适用工况范围窄的技术问题，具有气液分离效果好和适用工况范围宽的优点。

Description

气液分离装置及化工塔设备

技术领域

本实用新型涉及化工设备领域，尤其是涉及一种气液分离装置及化工塔设备。

背景技术

在化工技术领域，垂直气流的气液分离技术应用广泛，分离方式方法多式多样，分离效果差异明显。尤其在化工生产过程中，对于气液相垂直气流工作的塔器通常都需要在塔体上段考虑气液分离。而目前应用较多的气液分离方式有丝网式、异形板式、管式、屋脊式等结构除沫器以及旋流板式除雾器。

应用频率较高的丝网式或各种异形板式结构除沫器的气液分离器是通过改变或扰乱气流方向阻隔液滴杂质而达到分离作用，分离效果明显，但由于丝网式或各种异形板式结构除沫器中，气液流通空间小，阻力较大、易堵塞、对介质特性要求高、适用工况窄、必须配备定期清洗装置；不适合应用在有杂质、易结晶、粘度高、腐蚀性强的介质工况下，否则极易导致堵塞流通通道、构件损坏而明显降低气液分离效果。

而旋流板式除雾器是通过改变气液流向并利用气液密度差和离心力进行气液分离，与丝网式或异形板式除沫器比较，虽然不易堵塞、阻力小，但是旋流板式除雾器随设备直径增大分离效果明显降低，且旋流板的安装要求及精度高，通常超过2米直径的塔器不使用旋流板式除雾器。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种气液分离装置，以缓解至少一个上述所提及的技术问题。

本实用新型的第二目的在于提供一种化工塔设备，该化工塔设备至少能够缓解上述所提及的技术问题中的一个。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种气液分离装置，包括：

壳体，竖直且顶部密封设置，

气液分布器，位于所述壳体内的下部，

折流板，位于所述壳体内，且位于所述气液分布器的上部，

密封套，位于所述壳体上部，密封套设于所述壳体的外部并与所述壳体外壁之间形成一容纳腔体，上部设有出气口，下部设有出液口，

集液套管，位于所述容纳腔体内，上端密封套设于所述壳体的外部，下端与所述壳体分离；其中，

所述壳体上设有通气孔，所述通气孔位于所述集液套管的上端与下端之间。

进一步的技术方案，所述通气孔靠近所述集液套管的上端设置；

优选地，沿所述壳体的轴向，所述通气孔距离所述密封套上部与所述壳体的连接处50-200mm；

优选地，所述通气孔沿所述壳体的周向均匀设置；

优选地，所述通气孔的数量为8-15个。

进一步的技术方案，所述集液套管的下端设有集液锯齿，所述集液锯齿的形状为三角形或梯形；

优选地，每个集液锯齿的两斜边的夹角为30-90°；

优选地，集液锯齿间的最大距离为50-200mm。

进一步的技术方案，所述密封套与所述壳体的最大距离为所述集液套管与所述壳体的最大距离的2-3倍；

优选地，所述出气口距离所述密封套与所述壳体的连接处100-150mm；

优选地，所述出液口距离所述密封套与所述壳体的连接处50-100mm。

进一步的技术方案，所述气液分离装置包括换热器，所述换热器位于所述壳体内，所述折流板套设于所述换热器上；

优选地，所述换热器为U型管束换热器，包括管板和多个U型换热管，所述管板与所述壳体的顶端密封连接；

优选地，所述U型管束换热器包括管箱，所述管箱为两程分隔管箱，所述管箱与所述U型换热管的管程入口对应侧设有换热介质入口，所述管箱与所述U型换热管的管程出口对应侧设有换热介质出口；

优选地，所述壳体与所述U型换热管的高度差为500-1000mm；

优选地，所述多个U型换热管的排列方式为正三角形排列、转角正三角形排列、正方形排列或转角正方形排列；

优选地，所述U型换热管的管径为15-25mm。

进一步的技术方案，所述折流板包括交替设置的环形折流板和圆形折流板，圆形折流板的直径大于环形折流板的内径；

优选地，所述环形折流板的外径比所述壳体的内径小4-8mm。

进一步的技术方案，所述壳体上设有回液口，所述回液口位于所述气液分布器与所述换热器之间；所述出液口与所述回液口之间用回液管连接，所述回液管的最低点低于所述气液分布器的最低点；

优选地，所述回液管的最低点低于所述气液分布器的最低点500-2000mm。

进一步的技术方案，所述回液口位于所述气液分布器的持液板上方30-100mm。

进一步的技术方案，所述气液分布器为盘槽式气液分布器。

一种化工塔设备，包括上述气液分离装置。

与已有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的气液分离装置，气液混合物从壳体底部流入，经气液分布器后进入壳体内部并撞击在折流板上，气液混合物中的液滴以及杂质在折流板上汇集后滴落至气液分布器中，此时，气液混合物完成了一级气液分离；完后一级气液分离后的气液混合物继续向上流动，之后从通气孔中以一定气流速度流出并撞击在集液套管上，此时，气液混合物中的液滴以及杂质沉积在集液套管上，经汇流后从集液套管的侧壁上留下，并从密封套的出液口流出；而气体从通气孔流出后则沿集液套管下流然后再从集液套管下端反向上流至出气口，从出气口排出，从而完成气液分离，能够得到纯净的工艺气体。

本实用新型提供的气液分离装置，利用的元部件均为大孔径元部件，增加了气液混合物的流通通道，不易堵塞，无需配备专门的清洗设备。同时，该气液分离装置，结构紧凑，利用折流板、集液套管和密封套的巧妙配合实现了气液混合物的有效分离，能够适用于工况介质的分离，对于有杂质、易结晶、粘度高、腐蚀性强的介质也有较好的分离效果。

综上，本实用新型提供的气液分离装置，结构简单紧凑，分离效率高，气液分离操作弹性大，处理量大，介质的性质要求不高，设备使用寿命长，检修方便，应用场合广泛，性能稳定，安全系数高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施方式的气液分离装置的结构示意图；

图2为图1中A-A处的剖面结构俯视图；

图3为本实用新型一种实施方式中的折流板的结构示意图；

(a)环形折流板的结构示意图；

(b)圆形折流板的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施方式中的集液套管的结构示意图；

图5为本实用新型另一种实施方式的气液分离装置的结构示意图；

图6为图5中B-B处的剖面结构俯视图。

图标：10-壳体；101-通气孔；102-回液口；103-回液管；20-气液分布器；201-持液板；30-折流板；301-环形折流板；302-圆形折流板；40-密封套；401-出气口；402-出液口；50-集液套管；501-集液套管的顶部；502-集液套筒的侧壁；503-集液锯齿；60-换热器；601-管板；602-U型换热管；603-管箱；604-换热介质入口；605-换热介质出口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

本实用新型一种实施方式的气液分离装置，如图1和2所示，包括：

壳体10，竖直且顶部密封设置，

气液分布器20，位于壳体10内的下部，

折流板30，位于壳体10内，且位于气液分布器20的上部，

密封套40，位于壳体10上部，密封套设于壳体10的外部并与壳体10外壁之间形成一容纳腔体，上部设有出气口401，下部设有出液口402，

集液套管50，位于容纳腔体内，上端密封套设于壳体10的外部，下端与壳体10分离；其中，

壳体10上设有通气孔101，通气孔101位于集液套管50的上端与下端之间。

该实施方式中的气液分离装置，气液混合物从壳体10底部流入，经气液分布器20后进入壳体10内部并撞击在折流板30上，气液混合物中的液滴以及杂质在折流板30上汇集后滴落至气液分布器20中，此时，气液混合物完成了一级气液分离；完后一级气液分离后的气液混合物继续向上流动，之后从通气孔101中以一定气流速度流出并撞击在集液套管50上，此时，气液混合物中的液滴以及杂质沉积在集液套管50上，经汇流后从集液套管50的侧壁上留下，并从密封套40的出液口402流出；而气体从通气孔101流出后则沿集液套管50下流然后再从集液套管50下端反向上流至出气口401，从出气口401排出，从而完成气液分离，能够得到纯净的工艺气体。

该气液分离装置中，壳体10竖直设置是指基本竖直方向设置，并非理想的绝对竖直设置，例如，倾斜角度控制的5°以内，均属于本实用新型所限定的竖直设置范围内。其中，该壳体10为中空结构，底部为开口结构，用于与其他装置连接。气液混合物从壳体10的底部进入；壳体10的顶部为密封结构，以使气液混合物从集液套管50处流出，从而防止净化后的气体从顶部排出。

气液分布器20设置在壳体10内的下部，折流板30设置在壳体10内且位于气液分布器20的上部，当气液混合物从壳体10的底部进入后，会撞击在折流板30上，气液混合物中的液滴撞击折流板30后会有一部分液滴吸附在折流板30上，液滴汇集后从折流板30上滴落在气液分布器20内。气液分布器20例如为盘槽式气液分布器，液滴汇集后从折流板30上滴落在气液分布器20的持液板上，其中，持液板的持液高度根据装置内的压力及装置内的气流速度而定。

本实施方式中，折流板30的数量不做具体限定，可以根据具体处理的气液混合物的工况做具体的设置。例如，当需要分离的气液混合物为较为纯净的气体时，可以只设置1个或2个折流板30；当需要分离的气液混合物含液量较高且有较多杂质时，可以设置多个折流板30，折流板30之间交错设置。如图3所示，本实施方式中的气液分离装置中的折流板30包括交替设置的环形折流板301和圆形折流板302。环形折流板301与圆形折流板302定距交错设置，环形折流板301外径比壳体10内径小4-8mm，环形折流板301内径根据处理气量确定，圆形折流板302直径大于环形折流板301内径，圆形折流板302直径以及环形折流板301内径根据处理气量确定。例如，环形折流板301的流通面积可以为壳体10横截面的40％-60％。

密封套40密封套设于壳体10的外部是指密封套40与壳体10之间的连接方式为密封连接，在连接处，无漏气问题。通过上述密封连接，密封套40与壳体10之间形成一容纳空间，在该容纳空间内设有集液套管50，集液套管50的结构如图4所示。集液套管50所对应的壳体10上设有通气孔101，通气孔101位于集液套管50的上端与下端之间，具体如图1所示。经过折流板30的气液混合物流经至此时，气液混合物从通气孔101处以一定的气体流速流出，撞击在集液套管50上，液滴和杂质在此处汇集后向下流动，滴落在密封套40内，并从密封套40下部的出液口402流出；而气体则顺着集液套管50先向下流动，再向上流动后从密封套40上部的出气口401处流出。该气液分离装置中，通过设置集液套管50和密封套40，实现了气液的分离。

在密封套40与壳体10之间形成的容纳空间内，密封套40与壳体10的最大距离例如为集液套管50与壳体10的最大距离的2-3倍。其中，出气口401距离密封套40与壳体10的连接处100-150mm；出液口402距离密封套40与壳体10的连接处50-100mm。上述距离可以满足一般工况气体的要求，但是上述数据仅为举例说明，具体的设置位置可以根据所处理的气体的具体工况再进行调整。

在本实用新型进一步的实施方式中，通气孔101靠近集液套管50的上端设置。例如，沿壳体10的轴向，通气孔101距离密封套40上部与壳体10的连接处50-200mm。通气孔101靠近集液套管50的上端设置，可以增加气液混合物与集液套管50的接触面积，增大接触的行程，提高分离效率和分离效果。其中，通气孔101的数量为8-15个，沿壳体10的周向均匀设置。设置多个通气孔101且沿壳体10的周向均匀设置可以使气液混合物与集液套管50均匀接触。

继续参照图4，集液套管的顶部501为圆环结构，用于与壳体10固定连接，集液套管的侧壁502为圆筒状结构。其中，集液套管50的下端设有集液锯齿503，集液锯齿503的形状为三角形或梯形。其中，每个集液锯齿503的两斜边的夹角为30-90°；集液锯齿503间的最大距离为50-200mm。通过限定集液锯齿503的形状，可以增加汇流效果。

如图5和图6所示，本实用新型的另一种实施方式的气液分离装置，该气液分离装置包括：

壳体10，竖直且顶部密封设置，

气液分布器20，位于壳体10内的下部，

换热器60，位于壳体10内，且位于气液分布器20的上部，

折流板30，位于壳体10内，套设于换热器60的外部，

密封套40，位于壳体10上部，密封套设于壳体10的外部并与壳体10外壁之间形成一容纳腔体，上部设有出气口401，下部设有出液口402，

集液套管50，位于容纳腔体内，上端密封套设于壳体10的外部，下端与壳体10分离；其中，

壳体10上设有通气孔101，通气孔101位于集液套管50的上端与下端之间。

该实施方式中的气液分离装置与图1所示的气液分离装置的不同之处在于，本实施方式中的气液分离装置还包括换热器60。通过设置换热器60，可以控制调整分离后气体的温度。另外，增加换热器60，气液混合物从气液分布器20进入后，除了会撞击在折流板30上，还可以撞击在换热器60上，撞击后气液混合物中的液滴和杂质会聚集在换热器60表面并沿着换热器60向下流动，最后滴落在气液分布器20的持液板上。由此可见，通过增加换热器60，既可以实现有效控制分离气体的温度，还可以进一步提高气液分离效果。

该气液分离装置，所使用的元部件均为大孔径元部件，增加了气液混合物的流通通道，不易堵塞，无需配备专门的清洗设备。同时，该气液分离装置，结构紧凑，利用折流板30、换热器60、集液套管50和密封套40的巧妙配合实现了气液混合物的有效分离，能够适用于工况介质的分离，对于有杂质、易结晶、粘度高、腐蚀性强的介质也有较好的分离效果。

在进一步的实施方式中，换热器60为U型管束换热器，包括管板601和多个U型换热管602，管板601与壳体101的顶端密封连接。其中，U型管束换热器包括管箱603，管箱603为两程分隔管箱，管箱603与U型换热管的管程入口对应侧设有换热介质入口604，管箱与U型换热管的管程出口对应侧设有换热介质出口605。

该气液分离装置中，壳体10与U型换热管的高度差为500-1000mm，以提供检修空间，方便检修。

其中，多个U型换热管的排列方式为正三角形排列、转角正三角形排列、正方形排列或转角正方形排列。U型换热管的管径例如可以为15-25mm。采用对称排列方式，方便安装的同时，能够均化气流。

继续参照图5，壳体10上设有回液口102，回液口102位于气液分布器20与换热器60之间；出液口402与回液口102之间用回液管103连接，回液管103的最低点低于气液分布器20的最低点。

密封套40内汇流得到的液体从密封套40上的出液口402经回液管103和回液口102再回流至壳体10内的气液分布器20上一起回收处理，可以省略在出液口402处再连接回收设备。而回液管103的最低点必须要低于气液分布器20的最低点，例如，回液管103的最低点低于气液分布器20的最低点500-2000mm。该结构可以对壳体10内的气体做液封处理，以防止壳体10内的气体从回液管103进入密封套40内。回液口102可以设置在气液分布器20的持液板上方30-100mm处，以使回液管103内的液体滴落在持液板上。

综上，本实用新型提供的气液分离装置具有以下优点：

1)适用于垂直气流的气液分离，介质特性及工况无明确限制，只需根据介质特性和工况相对调整结构设计参数就能满足工艺要求的气液分离设备；

2)长周期运行无障碍，无堵塞情况发生，减少运行成本的气液分离设备；

3)可以根据工艺要求实现分离气体的升温及降温作用，气液分离效果好，效率高。

本实用新型提供的化工塔设备包括图1或图4所述的气液分离装置，其中，化工塔设备例如可以为解析塔、蒸馏塔或精分塔等等。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气液分离装置，其特征在于，包括：

壳体，竖直且顶部密封设置，

气液分布器，位于所述壳体内的下部，

折流板，位于所述壳体内，且位于所述气液分布器的上部，

密封套，位于所述壳体上部，密封套设于所述壳体的外部并与所述壳体外壁之间形成一容纳腔体，上部设有出气口，下部设有出液口，

集液套管，位于所述容纳腔体内，上端密封套设于所述壳体的外部，下端与所述壳体分离；其中，

所述壳体上设有通气孔，所述通气孔位于所述集液套管的上端与下端之间。

2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述通气孔靠近所述集液套管的上端设置；

优选地，沿所述壳体的轴向，所述通气孔距离所述密封套上部与所述壳体的连接处50-200mm；

优选地，所述通气孔沿所述壳体的周向均匀设置；

优选地，所述通气孔的数量为8-15个。

3.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述集液套管的下端设有集液锯齿，所述集液锯齿的形状为三角形或梯形；

优选地，每个集液锯齿的两斜边的夹角为30-90°；

优选地，集液锯齿间的最大距离为50-200mm。

4.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于，所述密封套与所述壳体的最大距离为所述集液套管与所述壳体的最大距离的2-3倍；

优选地，所述出气口距离所述密封套与所述壳体的连接处100-150mm；

优选地，所述出液口距离所述密封套与所述壳体的连接处50-100mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分离装置包括换热器，所述换热器位于所述壳体内，所述折流板套设于所述换热器上；

优选地，所述换热器为U型管束换热器，包括管板和多个U型换热管，所述管板与所述壳体的顶端密封连接；

优选地，所述U型管束换热器包括管箱，所述管箱为两程分隔管箱，所述管箱与所述U型换热管的管程入口对应侧设有换热介质入口，所述管箱与所述U型换热管的管程出口对应侧设有换热介质出口；

优选地，所述壳体与所述U型换热管的高度差为500-1000mm；

优选地，所述多个U型换热管的排列方式为正三角形排列、转角正三角形排列、正方形排列或转角正方形排列；

优选地，所述U型换热管的管径为15-25mm。

6.根据权利要求1-4任一项所述的气液分离装置，其特征在于，所述折流板包括交替设置的环形折流板和圆形折流板，圆形折流板的直径大于环形折流板的内径；

优选地，所述环形折流板的外径比所述壳体的内径小4-8mm。

7.根据权利要求1-4任一项所述的气液分离装置，其特征在于，所述壳体上设有回液口，所述回液口位于所述气液分布器与所述换热器之间；所述出液口与所述回液口之间用回液管连接，所述回液管的最低点低于所述气液分布器的最低点；

优选地，所述回液管的最低点低于所述气液分布器的最低点500-2000mm。

8.根据权利要求7所述的气液分离装置，其特征在于，所述回液口位于所述气液分布器的持液板上方30-100mm。

9.根据权利要求1-4任一项所述的气液分离装置，其特征在于，所述气液分布器为盘槽式气液分布器。

10.一种化工塔设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的气液分离装置。