CN219209454U - 一种用于油气高效分离的冷凝器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于油气高效分离的冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体底部设有热解油收集段，热解油收集段底端开设有热解油出口；冷凝器本体内部位于热解油收集段的上方安装有旋流分布器，冷凝器本体位于旋流分布器下方的侧壁设置有油气入口，冷凝器本体内部位于旋流分布器上方安装有列管，冷凝器本体靠近列管底部的侧壁设置有冷却介质入口，冷凝器本体靠近列管顶部的侧壁设置有冷却介质出口；所述冷凝器本体顶部安装有油气出口罩，油气出口罩侧壁设置有热解气出口；所述油气出口罩内部设置有迷宫结构。本实用新型设计了一种用于油气高效分离的冷凝器，解决了现有冷凝器存在的油气冷凝不彻底，导致热解油和热解气分离效果不好的问题。

Description

一种用于油气高效分离的冷凝器

技术领域

本实用新型涉及冷凝器的技术领域，尤其是涉及一种用于油气高效分离的冷凝器。

背景技术

生物质、轮胎、塑料、含油污泥等有机固废，热解后可以得到热解油、热解气、热解炭，从而实现减量化、无害化和资源化。有机固废热解后高温的热解油和热解气混合在一起，形成油气混合物，需要对该油气进行分离，以分别得到热解油和热解气。目前，主要是采用列管冷凝器对有机固废热解产生的高温油气进行冷凝，使热解油冷凝成液态，从而与热解气进行分离。但是，存在着油气冷凝不彻底，导致热解油和热解气分离效果不好的问题。高温油气走管层，冷却介质走壳层，列管的壁面温度与冷却介质的温度相差不大，但是列管的中心温度仍然较高，使得列管中心的油气冷凝效果较差，大量的热解油不能被冷凝下来。同时，列管壁面温度较低，容易使热解油冷凝后附着在壁面上，使冷凝器的换热效果变差，达不到设计的冷凝效果，进一步地使油气不能有效分离。

例如，专利CN211885462U公开了一种废旧轮胎热裂解用油封冷凝系统，通过设置三级立式列管冷凝器，对废旧轮胎热裂解产生的气体进行分级冷凝，以实现油气的彻底分离。但是，该系统设备较多，占地较大，投资成本较大，而且没有很好地解决列管冷凝器中心温度偏差大、壁面换热效果差的问题，只是通过增加冷凝器的数量来提供冷凝效果。

例如，专利CN211411053U公开了一种含油污泥热解的高温油气冷凝器，将间接冷却和直接冷却结合起来，先在油气管道内喷淋水，再将油气通入水浴，水浴的上部用冷却水进行间接冷却。该方法可以有效避免冷却管堵塞的问题，但是热解油进入水中，油水分离非常困难，会产生大量的废水。

综上所述，现有的油气冷凝器，存在着油气冷凝不彻底、冷凝效果较差等问题，严重影响了有机固废热解项目的运行和效益。因此，需要开发一种新的油气高效分离的冷凝器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种用于油气高效分离的冷凝器，通过特殊的结构设计，能够将油气高效分离，尽可能多地得到热解油，同时保证热解气中热解油含量较低，便于燃烧利用。

为实现上述目的，本实用新型的用于油气高效分离的冷凝器的具体技术方案如下：

一种用于油气高效分离的冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体底部设置有热解油收集段，热解油收集段底端开设有热解油出口；高温油气可以是生物质、轮胎、塑料、含油污泥等有机固废热解产生的油气；

冷凝器本体内部位于热解油收集段的上方安装有旋流分布器，冷凝器本体位于旋流分布器下方的侧壁设置有油气入口，冷凝器本体内部位于旋流分布器上方安装有列管，冷凝器本体靠近列管底部的侧壁设置有冷却介质入口，冷凝器本体靠近列管顶部的侧壁设置有冷却介质出口；冷却介质可以是水、空气、油等；冷凝器本体内部位于列管上方安装有重油喷淋嘴；

所述冷凝器本体顶部安装有油气出口罩，油气出口罩侧壁设置有热解气出口。

进一步，所述油气出口罩内部设置有迷宫结构，用于使热解气中夹带的热解油冷凝沉降下来。

进一步，所述迷宫结构包括油气上升段和油气下降段，油气上升段为两端开口的圆柱体，油气下降段为底部开口的圆柱体，且油气下降段的底部套在油气上升段的上方，油气上升段的外壁与油气下降段的内壁之间留有间隙，油气下降段的外壁与油气出口罩的内壁之间留有间隙，油气上升段底部外围设有焦油收集台阶，油气出口罩侧壁靠近焦油收集台阶的位置开设有焦油排液口。

进一步，所述重油喷淋嘴的数量为2-4个，重油喷淋嘴之间的间距相同；也就是说，重油喷淋嘴的数量可以是2，3，4等，均匀分布。

进一步，所述列管的数量为4-9个，列管之间的间隔相同；也就是说，列管数量可以是4，5，6，7，8，9等，均匀分布。

进一步，所述旋流分布器采用圆弧形多孔板，圆弧形多孔板上的开孔方向朝向列管的切向方向。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、现有油气分离的冷凝器，主要采用列管式换热器，油气走管层，冷却介质走壳层；列管的壁面温度与冷却介质较为接近，但是列管的中心位置，由于换热效果较差，导致温度比壁面温度要高；列管中心的油气不能很好地冷凝，使得油气分离效果较差；

而本实用新型通过在冷凝器顶部设置重油喷嘴，将重油从冷凝器顶部喷入列管内，使得列管中心的温度也降低，从而使得列管中心的油气中的热解油被冷凝下来，提高列管的冷凝效果。

二、常规的油气冷凝器，由于列管的壁面温度较低，热解油容易在壁面冷凝，从而附着在壁面上；该油层会降低冷凝器的换热效率，使得冷凝器达不到原先冷凝的设计值；同时，油气中还含有部分粉尘，容易粘黏在列管的壁面上，时间长了容易堵塞列管；

而本实用新型通过在冷凝器底部设置气体旋流分布器，采用圆弧形多孔板，孔的开孔方向朝向各个列管的切向方向；该旋流分布器一方面可以将油气均匀分布到各个列管中，使每个列管均能发挥最大的冷凝效果；另一方面，通过开孔方向的设置，使油气沿着列管的切向方向进入列管，旋转着从列管的下方流到列管上方，利用旋流与撞击，可以避免列管壁面冷凝的热解油附着在壁面上，从而保证列管的换热效果；同时，该旋流分布器，可以有效拦截油气中夹带的粉尘，起到除尘过滤的作用，拦截下来的粉尘，在冷凝下来的热解油的冲洗下，进入热解油储罐沉淀下来。

三、常规的冷凝器，热解气不可避免地会夹带部分热解油，从冷凝器出气口排出，导致油气冷凝分离不彻底；

而本实用新型在冷凝器热解气的出口前端，设置有迷宫结构，使热解气经过多次转向和碰撞，使得热解气中夹带的部分热解油冷凝分离出来，保证最终从冷凝器气体出口出去的热解气中热解油含量降到最低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中迷宫结构的结构示意图；

图中标记说明：1、冷却介质入口；2、冷却介质出口；3、油气入口；4、热解气出口；5、列管；6、壳层；7、重油喷淋嘴；8、油气出口罩；9、旋流分布器；10、热解油收集段；11、热解油出口；12、迷宫结构；1201、油气上升段；1202、油气下降段；1203、焦油收集台阶。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图和具体较佳实施方式，对本实用新型一种用于油气高效分离的冷凝器做进一步详细的描述。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1：

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种用于油气高效分离的冷凝器，包括冷凝器本体，所述冷凝器本体底部设置有热解油收集段10，热解油收集段10底端开设有热解油出口11；高温油气可以是生物质、轮胎、塑料、含油污泥等有机固废热解产生的油气；

冷凝器本体内部位于热解油收集段10的上方安装有旋流分布器9，冷凝器本体位于旋流分布器9下方的侧壁设置有油气入口3，冷凝器本体内部位于旋流分布器9上方安装有列管5，冷凝器本体靠近列管5底部的侧壁设置有冷却介质入口1，冷凝器本体靠近列管5顶部的侧壁设置有冷却介质出口2；冷却介质可以是水、空气、油等；冷凝器本体内部位于列管5上方安装有重油喷淋嘴7；

所述冷凝器本体顶部安装有油气出口罩8，油气出口罩8侧壁设置有热解气出口4。

进一步，所述油气出口罩8内部设置有迷宫结构12，用于使热解气中夹带的热解油冷凝沉降下来。

进一步，所述迷宫结构12包括油气上升段1201和油气下降段1202，油气上升段1201为两端开口的圆柱体，油气下降段1202为底部开口的圆柱体，且油气下降段1202的底部套在油气上升段1201的上方，油气上升段1201的外壁与油气下降段1202的内壁之间留有间隙，油气下降段1202的外壁与油气出口罩8的内壁之间留有间隙，油气上升段1201底部外围设有焦油收集台阶1203，油气出口罩8侧壁靠近焦油收集台阶1203的位置开设有焦油排液口；

经过热解气出口迷宫结构，使热解气中夹带的少量的焦油在油气上升段1201、油气下降段1202、油气出口罩8内壁冷凝，在焦油收集台阶1203处收集；待焦油量积累到一定高度时，从焦油收集台阶1203侧面的焦油排液口排出。

进一步，所述重油喷淋嘴7的数量为2-4个，重油喷淋嘴7之间的间距相同；也就是说，重油喷淋嘴的数量可以是2，3，4等，均匀分布。

进一步，所述列管5的数量为4-9个，列管5之间的间隔相同；也就是说，列管数量可以是4，5，6，7，8，9等，均匀分布。

进一步，所述旋流分布器9采用圆弧形多孔板，圆弧形多孔板上的开孔方向朝向列管5的切向方向。

工作原理：

一、本实用新型开发了一种新型的油气高效分离的冷凝器，该冷凝器包括油气入口3、油气出口、冷却介质入口1、冷却介质出口2、列管5、重油喷淋嘴7、油气旋流分布器9、热解油收集段10、油气出口罩8、热解气出口迷宫结构12。

二、本实用新型在冷凝器顶部设置重油喷淋嘴7，将重油从冷凝器顶部喷入列管5内，使得列管5中心的温度也降低，从而使得列管5中心的油气中的热解油被冷凝下来，提高列管5的冷凝效果。

三、本实用新型通过在冷凝器底部设置油气旋流分布器9，采用圆弧形多孔板，孔的开孔方向朝向各个列管的切向方向；该旋流分布器一方面可以将油气均匀分布到各个列管5中，使每个列管5均能发挥最大的冷凝效果；另一方面，可以避免列管5壁面冷凝的热解油附着在壁面上，从而保证列管5的换热效果；同时，可以有效拦截油气中夹带的粉尘，起到除尘过滤的作用。

四、本实用新型在冷凝器热解气的出口前端，设置有迷宫结构12，使得热解气中夹带的部分热解油冷凝分离出来，保证最终从冷凝器气体出口4出去的热解气中热解油含量降到最低。

具体工作步骤为：

一、高温油气从油气入口3进入冷凝器；

二、在冷凝器底部，高温油气通过旋流分布器9，将油气中夹带的粉尘过滤掉，之后油气沿列管的切线方向，旋流进入列管中；旋流与碰撞，可以避免热解油在避免凝结堵塞，防止因凝结导致换热效果降低；

三、油气在列管中，与管外的冷却介质充分换热，热解油被冷凝，从列管中流下来，进入热解油收集段10后，通过热解油出口11排入热解油储罐；

四、从重油喷淋嘴7向列管中间喷入常温的重油，通过重油对列管中间位置的油气进行冷凝，使得列管中心部分的油气中的热解油也能冷凝分离出来；

五、冷凝后的热解气进入油气出口罩8，经过热解气出口迷宫结构12，使得热解气中夹带的热解油冷凝沉降下来，最终热解气从热解气出口4排出；

六、冷却介质从冷却介质入口1进入，经冷凝器的壳层后，与列管充分换热，从冷却介质出口2流出。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于：包括冷凝器本体，所述冷凝器本体底部设置有热解油收集段(10)，热解油收集段(10)底端开设有热解油出口(11)；

冷凝器本体内部位于热解油收集段(10)的上方安装有旋流分布器(9)，冷凝器本体位于旋流分布器(9)下方的侧壁设置有油气入口(3)，冷凝器本体内部位于旋流分布器(9)上方安装有列管(5)，冷凝器本体靠近列管(5)底部的侧壁设置有冷却介质入口(1)，冷凝器本体靠近列管(5)顶部的侧壁设置有冷却介质出口(2)，冷凝器本体内部位于列管(5)上方安装有重油喷淋嘴(7)；

所述冷凝器本体顶部安装有油气出口罩(8)，油气出口罩(8)侧壁设置有热解气出口(4)。

2.根据权利要求1所述的用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于，所述油气出口罩(8)内部设置有迷宫结构(12)，用于使热解气中夹带的热解油冷凝沉降下来。

3.根据权利要求2所述的用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于，所述迷宫结构(12)包括油气上升段(1201)和油气下降段(1202)，油气上升段(1201)为两端开口的圆柱体，油气下降段(1202)为底部开口的圆柱体，且油气下降段(1202)的底部套在油气上升段(1201)的上方，油气上升段(1201)的外壁与油气下降段(1202)的内壁之间留有间隙，油气下降段(1202)的外壁与油气出口罩(8)的内壁之间留有间隙，油气上升段(1201)底部外围设有焦油收集台阶(1203)，油气出口罩(8)侧壁靠近焦油收集台阶(1203)的位置开设有焦油排液口。

4.根据权利要求1所述的用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于，所述重油喷淋嘴(7)的数量为2-4个，重油喷淋嘴(7)之间的间距相同。

5.根据权利要求1所述的用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于，所述列管(5)的数量为4-9个，列管(5)之间的间隔相同。

6.根据权利要求1所述的用于油气高效分离的冷凝器，其特征在于，所述旋流分布器(9)采用圆弧形多孔板，圆弧形多孔板上的开孔方向朝向列管(5)的切向方向。

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