CN211133021U - 一种蒸发分离器及使用其的尿素生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于一种蒸发分离器及使用其的尿素生产装置;包括分离器壳体、分离器壳体设有蜗壳式尿素溶液进口管道、蜗壳式尿素溶液进口管道与尿素溶液进口相连通、分离器壳体底部设有尿素溶液出口,分离器壳体顶部设有气相出口,分离器壳体内部设有分离筒体,分离筒体上部与分离器壳体内壁相连,分离筒体下部为与气相出口相连通的气相进口;分离筒体与气相出口之间设有气相加速筒体,气相加速筒体与分离筒体之间设有蒸汽盘管,蒸汽盘管的下部设有喷头,喷头下部相对应的位置为分离筒体下部的内壁;具有结构简单、设计合理、无需使用冲洗水管、运行稳定、降低投资成本、避免产生缩合物、有效降低尿素生产过程中缩合物对主系统影响的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于尿素生产技术领域,具体涉及一种蒸发分离器及使用其的尿素生产装置。
背景技术
在尿素生产过程中,利用尿素溶液在蒸发过程中具有两个沸点的特性,因此通常无论是采用水溶液全循环法、二氧化碳汽提法还是氨气提工艺最终尿素液蒸发基本都是选择利用二段蒸发的方式对尿素溶液进行提浓,即通常所说的一段蒸发加热器和二段蒸发加热器。而缩合物是尿素生产过程中一个必然的产物,通常是由尿素的副反应所决定的;缩合物产生后通常是在冲洗水的作用下进行脱落,然后随着尿素溶液进入到最终造粒系统中,正常情况的缩合物对系统影响不大,但是较大的缩合物会导致尿素流量的急速变化,严重者会造成装置停车。目前通常解决此问题的方案主要集中在对分离器的改造以及增加新附属设备方面;例如:将加热器与分离装置直接合为一体,分离器的下液并非从底部流出,而是从侧面流出,这样避免了缩合物的脱落对系统稳定生产造成的影响,但是缩合物仍会停留在系统内;再如增加雾沫分离器对气相中的尿素进行分离、降低壳体的高度增加负压吸风设备以降低气相在壳体内的停留时间;上述方式不仅结构复杂,且无法保证蒸发分离器内不产生缩合物,只能够降低缩合物的产生量,无法从根本上解决缩合物产生的问题;具体地说,增加雾沫分离器对气相中的尿素进行分离能够降低气相中尿素的含量,但不能杜绝,因此缩合物产生的量会减少,但仍会产生;降低壳体的高度增加负压吸风设备,但壳体内不可避免的会产生盲区,另外,蒸发分离器运行时本身即为负压状态,增加新的负压设备在壳体自身结构的影响下也无法使气相达到理想的流速;因此缩合物的产生让无法避免。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷,而提供一种结构简单、设计合理、无需使用冲洗水管、运行稳定和在无需增加大型设备的同时能够杜绝缩合物产生的一种蒸发分离器及使用其的尿素生产装置。
本实用新型的目的是这样实现的:
一种蒸发分离器,该蒸发分离器包括分离器壳体、分离器壳体中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道、蜗壳式尿素溶液进口管道与设在分离器壳体上的尿素溶液进口相连通、分离器壳体的底部设有尿素溶液出口,所述分离器壳体的顶部设有气相出口,分离器壳体的内部设有漏斗状结构的分离筒体,分离筒体的上部与分离器壳体的内壁相连,分离筒体的下部为与气相出口相连通的气相进口;所述分离筒体与气相出口之间设有气相加速筒体,气相加速筒体与分离筒体之间的连接处设有蒸汽盘管,蒸汽盘管的下部设有喷头,喷头的下部相对应的位置为分离筒体下部的内壁。
进一步地,所述蒸汽盘管通过蒸汽管道与设置在分离器壳体外部的蒸汽管网相连。
进一步地,所述气相加速筒体的截面为长方形或上小下大的梯形之一。
进一步地,所述气相加速筒体的上部与气相出口的内壁相连。
进一步地,所述气相加速筒体的下部与蒸汽盘管的顶部相连。
进一步地,所述蒸汽盘管与分离筒体之间设有空隙。
本实用新型还提供了一种尿素生产装置,包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为上述的蒸发分离器。
本实用新型具有结构简单、设计合理、无需使用冲洗水管、运行稳定、降低投资成本、避免产生缩合物、有效降低尿素生产过程中缩合物对主系统影响的优点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中A部的局部放大图。
图3为本实用新型中气相加速筒体的结构示意图。
图4为本实用新型中气相加速筒体的另一结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本实用新型的具体实施方式,在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1-4所示,本实用新型为一种蒸发分离器及使用其的尿素生产装置,其中,该蒸发分离器包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;所述分离筒体4与气相出口5之间设有气相加速筒体3,气相加速筒体3与分离筒体4之间的连接处设有蒸汽盘管2,蒸汽盘管2的下部设有喷头8,喷头8的下部相对应的位置为分离筒体4下部的内壁。
进一步地,所述蒸汽盘管2通过蒸汽管道6与设置在分离器壳体1外部的蒸汽管网相连。
进一步地,所述气相加速筒体3的截面为长方形或上小下大的梯形之一。
进一步地,所述气相加速筒体3的上部与气相出口5的内壁相连。
进一步地,所述气相加速筒体3的下部与蒸汽盘管2的顶部相连。
进一步地,所述蒸汽盘管2与分离筒体4之间设有空隙11。
一种蒸发分离器的方法,包括如下步骤:
步骤1:蒸汽管网中的蒸汽通过蒸汽管道6进入蒸汽盘管2内,并通过喷头8对分离筒体4下部的内壁进行喷吹;
步骤2:在步骤1中喷头8喷吹蒸汽的同时使尿素溶液通过蜗壳式尿素溶液进口管道7以及尿素溶液进口10进入到分离器壳体1内进行气液分离,液相通过尿素溶液出口9进入下一工段;
步骤3:所述步骤2中进行气液分离的气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5排出进入下一工段中;
步骤4:所述的步骤3经过中的气相经过分离筒体4下部的内壁时,由于蒸汽不断喷吹,使气相无法在分离筒体4下部的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤5:所述的步骤3经过中的气相经过空隙11时,由于蒸汽不断喷吹,气相无法进入分离器壳体1和气相加速筒体3之间,无法形成缩合物;
步骤6:所述的步骤3经过中的气相经过气相加速筒体3时,气相中夹杂着蒸汽以及气相加速筒体3的空间小,在上述双重作用下,气相能够快速通过气相加速筒体3中,避免气相在气相加速筒体3的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤7:运行时,分离器壳体1的内部处于负压状态,设置空隙11能够使分离器壳体1内部的压力相同。
进一步地,所述步骤1中蒸汽管网中的蒸汽压力为0.3~0.5MPa,温度为140-160℃。
进一步地,所述步骤3中气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5的流速不低于7m/s。
本实用新型还提供了一种尿素生产装置,包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为所述的蒸发分离器。
通过研究发现,目前分离器的气相流速在3~4m/s之间,通过目前的手段对设备进行改造后一般气相流速在4.5m/s左右;而本实用新型从缩合物的生成及脱落原理进行处理,抑制了缩合物的生成,同时避免缩合物的直接脱落对系统造成影响;具体地说:由于尿素溶液之所以在分离器内部产生缩合物,其中之一原因就是尿素溶液气相中的带有的尿液在分离器顶部汇集,久之将会造成缩合物的产生及团聚,因此根据此情况,通过改变分离器内部结构,降低气相段体积,增加气相流速,从而避免带有尿液的气相下分离器顶部团聚,尿液将会随着气流直接被带入到后续工段,不会在被冲洗脱落进入到尿素主装置系统里面对尿液流量产生波动;通过打破传统分离器设计参数,提高气相在分离器内部的流速,减少气相在设备内部的停留时间,避免气相夹带的尿液在分离器顶部汇集,从而避免缩合物在分离器内部的生成,保证了装置的稳定运行。本实用新型能够实现在蒸发分离器内不产生缩合物,具体地说本实用新型中的尿素溶液通过蜗壳式尿素溶液进口管道7以及尿素溶液进口10进入到分离器壳体1内,尿素溶液进入分离器壳体1时是沿切线方向进入,以避免分离器壳体1产生缩合物;尿素溶液在本实用新型中进行气液分离,液相通过尿素溶液出口9排出;气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5排出,气相排出的过程中包括了气相由下自上的自然运行规律、增加蒸汽喷吹防止气相前期与分离筒体4下部的内壁长时间的接触、有效降低气相段体积、避免气相段产生盲区、蒸汽与气相混合降低气相中含尿素含量等方式以及通过运行时为负压状态使气相流速加快,从而避免带有尿液的气相产生缩合物疤块的目的;同时为了保证分离器壳体1内的压力一致,避免分离筒体4和气相加速筒体3产生变形而影响设备的正常运行设计了空隙11;另外,需要注意的是本实用新型中的分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5的直径处于一致或逐渐缩小的状态;本实用新型中的蒸汽温度不能低于尿素溶液的温度。综上所述,本实用新型具有投资少、工艺简单、能够有效降低尿素生产过程中缩合物对主系统影响的特点。
为了更加详细的解释本实用新型,现结合实施例对本实用新型做进一步阐述。具体实施例如下:
实施例一
一种蒸发分离器,包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;所述分离筒体4与气相出口5之间设有气相加速筒体3,气相加速筒体3与分离筒体4之间的连接处设有蒸汽盘管2,蒸汽盘管2的下部设有喷头8,喷头8的下部相对应的位置为分离筒体4下部的内壁。所述蒸汽盘管2通过蒸汽管道6与设置在分离器壳体1外部的蒸汽管网相连。所述气相加速筒体3的截面为长方形或上小下大的梯形之一。所述气相加速筒体3的上部与气相出口5的内壁相连。所述气相加速筒体3的下部与蒸汽盘管2的顶部相连。所述蒸汽盘管2与分离筒体4之间设有空隙11。
一种蒸发分离器的方法,包括如下步骤:
步骤1:蒸汽管网中的蒸汽通过蒸汽管道6进入蒸汽盘管2内,并通过喷头8对分离筒体4下部的内壁进行喷吹;
步骤2:在步骤1中喷头8喷吹蒸汽的同时使尿素溶液通过蜗壳式尿素溶液进口管道7以及尿素溶液进口10进入到分离器壳体1内进行气液分离,液相通过尿素溶液出口9进入下一工段;
步骤3:所述步骤2中进行气液分离的气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5排出进入下一工段中;
步骤4:所述的步骤3经过中的气相经过分离筒体4下部的内壁时,由于蒸汽不断喷吹,使气相无法在分离筒体4下部的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤5:所述的步骤3经过中的气相经过空隙11时,由于蒸汽不断喷吹,气相无法进入分离器壳体1和气相加速筒体3之间,无法形成缩合物;
步骤6:所述的步骤3经过中的气相经过气相加速筒体3时,气相中夹杂着蒸汽以及气相加速筒体3的空间小,在上述双重作用下,气相能够快速通过气相加速筒体3中,避免气相在气相加速筒体3的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤7:运行时,分离器壳体1的内部处于负压状态,设置空隙11能够使分离器壳体1内部的压力相同。
进一步地,所述步骤1中蒸汽管网中的蒸汽压力为0.3MPa,温度为140℃。
进一步地,所述步骤3中气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5的流速不低于7m/s。
本实用新型还提供了一种尿素生产装置,包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为所述的蒸发分离器。
实施例二
一种蒸发分离器,包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;所述分离筒体4与气相出口5之间设有气相加速筒体3,气相加速筒体3与分离筒体4之间的连接处设有蒸汽盘管2,蒸汽盘管2的下部设有喷头8,喷头8的下部相对应的位置为分离筒体4下部的内壁。所述蒸汽盘管2通过蒸汽管道6与设置在分离器壳体1外部的蒸汽管网相连。所述气相加速筒体3的截面为长方形或上小下大的梯形之一。所述气相加速筒体3的上部与气相出口5的内壁相连。所述气相加速筒体3的下部与蒸汽盘管2的顶部相连。所述蒸汽盘管2与分离筒体4之间设有空隙11。
一种蒸发分离器的方法,包括如下步骤:
步骤1:蒸汽管网中的蒸汽通过蒸汽管道6进入蒸汽盘管2内,并通过喷头8对分离筒体4下部的内壁进行喷吹;
步骤2:在步骤1中喷头8喷吹蒸汽的同时使尿素溶液通过蜗壳式尿素溶液进口管道7以及尿素溶液进口10进入到分离器壳体1内进行气液分离,液相通过尿素溶液出口9进入下一工段;
步骤3:所述步骤2中进行气液分离的气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5排出进入下一工段中;
步骤4:所述的步骤3经过中的气相经过分离筒体4下部的内壁时,由于蒸汽不断喷吹,使气相无法在分离筒体4下部的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤5:所述的步骤3经过中的气相经过空隙11时,由于蒸汽不断喷吹,气相无法进入分离器壳体1和气相加速筒体3之间,无法形成缩合物;
步骤6:所述的步骤3经过中的气相经过气相加速筒体3时,气相中夹杂着蒸汽以及气相加速筒体3的空间小,在上述双重作用下,气相能够快速通过气相加速筒体3中,避免气相在气相加速筒体3的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤7:运行时,分离器壳体1的内部处于负压状态,设置空隙11能够使分离器壳体1内部的压力相同。
进一步地,所述步骤1中蒸汽管网中的蒸汽压力为0.5MPa,温度为160℃。
进一步地,所述步骤3中气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5的流速不低于7m/s。
本实用新型还提供了一种尿素生产装置,包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为所述的蒸发分离器。
实施例三
一种蒸发分离器,包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;所述分离筒体4与气相出口5之间设有气相加速筒体3,气相加速筒体3与分离筒体4之间的连接处设有蒸汽盘管2,蒸汽盘管2的下部设有喷头8,喷头8的下部相对应的位置为分离筒体4下部的内壁。所述蒸汽盘管2通过蒸汽管道6与设置在分离器壳体1外部的蒸汽管网相连。所述气相加速筒体3的截面为长方形或上小下大的梯形之一。所述气相加速筒体3的上部与气相出口5的内壁相连。所述气相加速筒体3的下部与蒸汽盘管2的顶部相连。所述蒸汽盘管2与分离筒体4之间设有空隙11。
一种蒸发分离器的方法,包括如下步骤:
步骤1:蒸汽管网中的蒸汽通过蒸汽管道6进入蒸汽盘管2内,并通过喷头8对分离筒体4下部的内壁进行喷吹;
步骤2:在步骤1中喷头8喷吹蒸汽的同时使尿素溶液通过蜗壳式尿素溶液进口管道7以及尿素溶液进口10进入到分离器壳体1内进行气液分离,液相通过尿素溶液出口9进入下一工段;
步骤3:所述步骤2中进行气液分离的气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5排出进入下一工段中;
步骤4:所述的步骤3经过中的气相经过分离筒体4下部的内壁时,由于蒸汽不断喷吹,使气相无法在分离筒体4下部的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤5:所述的步骤3经过中的气相经过空隙11时,由于蒸汽不断喷吹,气相无法进入分离器壳体1和气相加速筒体3之间,无法形成缩合物;
步骤6:所述的步骤3经过中的气相经过气相加速筒体3时,气相中夹杂着蒸汽以及气相加速筒体3的空间小,在上述双重作用下,气相能够快速通过气相加速筒体3中,避免气相在气相加速筒体3的内壁停留,无法形成缩合物;
步骤7:运行时,分离器壳体1的内部处于负压状态,设置空隙11能够使分离器壳体1内部的压力相同。
进一步地,所述步骤1中蒸汽管网中的蒸汽压力为0.4MPa,温度为150℃。
进一步地,所述步骤3中气相通过分离筒体4下部的气相进口、气相加速筒体3以及气相出口5的流速不低于7m/s。
本实用新型还提供了一种尿素生产装置,包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为所述的蒸发分离器。
实验例
装置1:一种蒸发分离器,包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;在蜗壳式尿素溶液进口管道7中固定设置有雾沫分离器;并设置冲洗水管;一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为该装置1。
装置2:一种蒸发分离器,包括分离器壳体1、分离器壳体1中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道7、蜗壳式尿素溶液进口管道7与设在分离器壳体1上的尿素溶液进口10相连通、分离器壳体1的底部设有尿素溶液出口9,所述分离器壳体1的顶部设有气相出口5,分离器壳体1的内部设有漏斗状结构的分离筒体4,分离筒体4的上部与分离器壳体1的内壁相连,分离筒体4的下部为与气相出口5相连通的气相进口;在蜗壳式尿素溶液进口管道7中固定设置有雾沫分离器;降低壳体的高度(装置2的壳体高度为装置1壳体高度的4/5)并增加负压吸风设备以及冲洗水管;一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为该装置2。
装置3:随机选取实施例三作为本实用新型组,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为本实用新型组。
由2019年3月15日运行至2019年6月20日,装置1中一段蒸发加热器和二段蒸发加热器清理出的缩合物重量为1.1吨,装置2中一段蒸发加热器和二段蒸发加热器清理出的缩合物重量为0.6吨,装置2中一段蒸发加热器和二段蒸发加热器拆装后内部光滑,没有缩合物的存在。从上述结果可知,本实用新型的实施例三由于装置1以及装置2,其能够提升的尿素生产装置的整体稳定型,保证设备能够实现正常稳定的运行。
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 “连接”、“相连”等等应做广义理解,例如,可以是固定连接,一体地连接,也可以是可拆卸连接;也可以是两个元件内部的连通;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,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。上文的示例仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本实用新型的保护范围,凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种蒸发分离器,该蒸发分离器包括分离器壳体(1)、分离器壳体(1)中部设有蜗壳式尿素溶液进口管道(7)、蜗壳式尿素溶液进口管道(7)与设在分离器壳体(1)上的尿素溶液进口(10)相连通、分离器壳体(1)的底部设有尿素溶液出口(9),其特征在于:所述分离器壳体(1)的顶部设有气相出口(5),分离器壳体(1)的内部设有漏斗状结构的分离筒体(4),分离筒体(4)的上部与分离器壳体(1)的内壁相连,分离筒体(4)的下部为与气相出口(5)相连通的气相进口;
所述分离筒体(4)与气相出口(5)之间设有气相加速筒体(3),气相加速筒体(3)与分离筒体(4)之间的连接处设有蒸汽盘管(2),蒸汽盘管(2)的下部设有喷头(8),喷头(8)的下部相对应的位置为分离筒体(4)下部的内壁。
2.根据权利要求1所述的一种蒸发分离器,其特征在于:所述蒸汽盘管(2)通过蒸汽管道(6)与设置在分离器壳体(1)外部的蒸汽管网相连。
3.根据权利要求1所述的一种蒸发分离器,其特征在于:所述气相加速筒体(3)的截面为长方形或上小下大的梯形之一。
4.根据权利要求1所述的一种蒸发分离器,其特征在于:所述气相加速筒体(3)的上部与气相出口(5)的内壁相连。
5.根据权利要求4所述的一种蒸发分离器,其特征在于:所述气相加速筒体(3)的下部与蒸汽盘管(2)的顶部相连。
6.根据权利要求1或4所述的一种蒸发分离器,其特征在于:所述蒸汽盘管(2)与分离筒体(4)之间设有空隙(11)。
7.一种尿素生产装置,其特征在于:包括一段蒸发加热器和二段蒸发加热器,一段蒸发加热器和二段蒸发加热器均为如权利要求1-6中任一项所述的蒸发分离器。
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