CN2206141Y

CN2206141Y - 流化床结晶器

Info

Publication number: CN2206141Y
Application number: CN 94222825
Authority: CN
Inventors: 徐应铨; 齐世学; 宗祥荣; 马燮琦; 王琳
Original assignee: BEIJING DESIGN INST CHINA PETR; China Petrochemical Corp; Yantai University
Current assignee: BEIJING DESIGN INST CHINA PETR; China Petrochemical Corp; Yantai University
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2004-10-07

Abstract

一种流化床结晶器，用于溶液冷却达到饱和而结晶工艺，尤其适用于润滑油溶剂脱蜡。其特点是分流式：每条提升管的上端设有隔板和溶液出口，下端设有流量控制器和溶液入口，使每条提升管中的液固混合流相互隔开；每条提升管装入等量的固体颗粒，输入等量的溶液，使每条提升管保持等量的液固混合流和空隙率。本实用新型的流化床结晶器总传热系数高，动力消耗低，设备费用低，维修简单。

Description

本实用新型涉及一种流化床结晶器，属热交换和传热设备，用于溶液冷却达到过饱和而结晶的工艺，特别适用于润滑油溶剂脱蜡工艺。

现有技术的溶剂脱蜡工艺采用套管结晶器，存在着许多缺点：如设备昂贵且需经常维修；维修费用高，动力消耗大；总传热系数低；存在着严重的蜡包油现象，因而油收率低，蜡含油率高。

1989年7月，D.G.Klaren等在美国《Hydrocarbon Processing》发表了“Consider nonfouling fluidized bed exchanger”一文公开了一种循环式的流化床结晶器用于溶剂脱蜡，该结晶器如同立式管壳式换热器，其组成包括许多条相互平行且直立的提升管和若干条循环管、固体颗粒、分布板、以及具有上室和下室的筒形壳体。固体颗粒与进入结晶器的溶液在下室混合并流化，经分布板而进入各提升管中，并在流化状态下进入上室。由于上室截面积较提升管大，流速下降，液固得以分离。溶液由上室顶部经出口流出结晶器，而固体颗粒则沉降下来经循环管返回下室，再与进入结晶器的溶液混合并流化，从而实现固体颗粒循环的液固流化过程。如果循环流化过程顺利进行的话，提升管中流化固体颗粒不断地对管壁冲刷，既可破坏管壁的边界层，又可清除管壁上的结晶物，这两者都可使传热系数大幅度提高。该文试图利用这种固体颗粒对管壁不停地冲刷作用以清除管壁的结晶物，从而实现用这种循环式的流化床结晶器进行溶剂脱蜡。然而，上文公开的循环式流化床结晶器的结构存在着严重的缺陷，以至无法运行，从而不能实现溶液冷却达到过饱和而结晶的工艺。大量的实验结果也证实了现有的循环式流化床结晶器尚无工业应用价值。其原因有二：①在循环管内沉积的固体颗粒并不流化，只是堆积成颗粒层逐渐下移。由于移动速度慢，对管壁的冲刷作用是极小的，而循环管与提升管同处于壳体中并与冷剂换热，循环管内的溶液同样会在管壁结晶，依靠缓慢的颗粒层移动是无法将结晶物刮下的，结出的结晶物与固体颗粒凝结在一起，最终会堵死循环管，固体颗粒的循环被破坏。②在一台有多条提升管的结晶器内，要使流入每根管子的液固混合流的流量均等是很困难的，而分布板的作用是有限的，不能彻底解决均等问题。如果流入某条提升管的固体颗粒较多，其空隙率就会下降，内阻增加，从而流量相应减少，这将削弱固体颗粒对管壁的冲刷作用，管壁上的结晶层将加厚，这又使管内阻力进一步增加，流量再度减少，流化床高度将降低。一旦床高低于冷却段，被冷却的提升管内将有部分没有流化的固体颗粒冲刷管壁，结晶物将逐渐加厚，最终将这部分提升管堵死。管子一旦被堵死，就无法疏通。随着运行时间的推移，被堵死的提升管会越来越多，最终使流化床结晶器无法运行。

本实用新型旨在克服现有技术的缺陷而提供的一种流化床结晶器，称分流式流化床结晶器。

本实用新型的目的是这样实现的：设计分流式结构的流化床结晶器。也就是说，设计一种隔板，使壳体内每条提升管中的液固混合流互不相通，每条提升管装入等量的固体颗粒，输入流量相等的溶液，使每条管子保持等量的液固混合流和空隙率，并使管子的冷却段都处于流化状态，就可克服现有技术的缺陷，将各提升管管壁的结晶物及时刮下。本实用新型的流化床结晶器的结构如图1所示。在壳体（9）内，设有至少一条相互平行的立式提升管（8），每条提升管（8）内装有等量的固体颗粒（7）。在壳体（9）的上部，设有上室（4），室内装有若干隔板（6），构成一个个液固分离室。在每条提升管（8）的下端口，装有流量控制器（1）。图1中，（2）是溶液入口，可兼作固体颗粒（7）的卸出口；（5）是溶液出口，可兼作固体颗粒（7）的装入口；（3）是冷剂入口；（10）是冷剂出口。本实用新型的结构取消了现有技术的循环管、下室和分布板。溶液经各个流量控制器（1）、入口（2）输入相应的提升管（8），使各提升管（8）的流量相等。液固混合流到上室（4）后，液固分离，隔板（6）将各提升管（8）的出口相互隔开，溶液经流化床冷却段后，带着被刮下来的晶粒，从各自的出口（5）输出，根据溶液流量及空隙率变化，多余的固体颗粒（7）或是进入分离室并存留在其中；或是返回到提升管（8）中。这样，每条提升管（8）保持等量的液固混合流和空隙率。冷剂从入口（3）进入壳体（9），换热后由其出口（10）流出，使各提升管（8）的管壁结晶，固体颗粒（7）及时将结晶物刮下，实现油液脱蜡等溶剂结晶工艺。

采用本实用新型的分流式流化床结晶器，才可实现流化床溶剂结晶工艺，且总传热系数高，达450～650W／M².K，是套管结晶器的3～5倍；动力消耗低，是套管结晶器的1／7～1／10；设备费用低；维修简单及费用低；油收率和蜡含油率都较套管结晶器有所改善。

附图的图面说明如下：

图1是本实用新型的分流式流化床结晶器；

图2是末级流化床结晶器的隔板、溶液出口和固体颗粒装入口；

图3是直立式隔板及溶液出口、固体颗粒装入口；

图4是图3的俯视图；

图5是锥式隔板及溶液出口、固体颗粒装入口；

图6是图5的俯视图；

图7是漏斗式液固分离室及溶液出口、固体颗粒装入口；

图8是溶液入口；

图9是具有栅板的下注式溶液入口；

图10是具有栅板的上注式溶液入口。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的陈述：

图1是本实用新型的分流式流化床结晶器，尤其适用于润滑油溶剂脱蜡工艺。在壳体（9）内设有至少一条相互平行的立式提升管（8），每条提升管（8）内装有等量的固体颗粒（7）。在壳体（9）的上部，设有上室（4），上室（4）对应每条提升管（8）的上端口，设有若干隔板（6）。在每条提升管（8）的下端口，装有流量控制器（1）。图1中，（2）是油液入口，也可作固体颗粒卸出口；（5）是油液出口，也可作固体颗粒装入口；（3）是冷剂入口；（10）是冷剂出口。隔板（6）可用钢板等金属板延伸到上室（4）的顶部，将各提升管（8）的出口相互隔开，隔板（6）与上室（4）构成各个液固分离室。固体颗粒（7）可以是圆球形、圆柱形、棱形，也可以是不规则形状的金属或非金属材料，如圆球形或圆柱形钢珠。颗粒的当量直径及其比重大对清除管壁蜡层是有利的，但颗粒过大会造成流化不均匀和产生固体颗粒腾涌现象，因此，颗粒的当量直径与提升管（8）管径的适用比值是1／5～1／15。流量控制器（1）可以根据流量指示器人工调节，也可采用自动流量调节器。根据所要求达到的终温，可用数台结晶器串联工作，此时，各台结晶器中的各提升管（8）的油液出口（5）分别与下一级结晶器的油液入口（2）连接，使得各级结晶器的各提升管（8）的带有蜡粒的油液始终分开，直到末级才混合输出。串联工作时，仅需第一级的各提升管（8）的下端装设流量控制器（1）。

根据采用的冷剂不同，壳程的结构也有区别：用冷滤液作冷剂时，壳体（9）内应加折流板，以提高冷剂流速；用液氨作冷剂时，壳体（9）应采用降膜蒸发形式，以克服由于液氨柱造成的蒸发温差的损失。冷剂不同，进出口（3）、（10）的上下位置和数量也不同。

图2是末级流化床结晶器的隔板、溶液出口和固体颗粒装入口。该结构适用于单级流化床或多级流化床的末级。隔板（6）不延伸到上室（4）的顶部，因而上室（4）的上部仍连通，各提升管（8）的油液在此混合后从同一个出口（5）输出，但对固体颗粒（7）仍相互隔开。隔板（6）的高度不低于提升管（8）管径的2倍。（11）是固体颗粒（7）的装入口，其中心轴线与提升管（8）的轴线重合。

图3是直立式隔板及溶液出口、固体颗粒装入口。直立式隔板（6）延伸到上室（4）的顶部，将各提升管（8）间完全隔开，适用于多台结晶器串联时使用。（5）是油液出口，（11）是固体颗粒（7）装入口。图4是图3的俯视图。

图5是锥式隔板及溶液出口、固体颗粒装入口。锥式隔板（6）由直立式隔板（6）和斜板（12）构成。图6是图5的俯视图。

图7是漏斗式液固分离室及溶液出口、固体颗粒装入口。漏斗式液固分离室（13）分别设于每条提升管（8）的上端顶部，同样起着上室（4）和隔板（6）构成的液固分离室的作用。

如果运行过程中油液流量（处理量）增加，则空隙率增大，多余的固体颗粒（7）会因床层的膨胀而进入上述各种形式的分离室并存留在其中；反之，这些固体颗粒（7）会返回到提升管（8）中，以适应运行中对流量和空隙率的要求，因此在一定范围内可自动调节固体颗粒（7）的增减，使得在一定的油液流量变动范围内，流化床高度仍大于冷却段，才能有效地清除管壁结蜡。对于由直立式隔板（6）和上室（4）组成的分离室，应多装些固体颗粒（7），将分离室中的死角填成斜面，同样可起到在一定范围内的自动调节作用。

图8是溶液入口。经流量控制器（1）后的油液从入口（2）输入提升管（8）。注入口朝下有利于油液平稳地流入提升管（8）。

图9是具有栅板的下注式溶液入口；图10是具有栅板的上注式溶液入口。设置栅板（14）是防止固体颗粒（7）落到提升管（8）的底部和溶液入口（2）内，以利返回液固混合流中。

Claims

1、一种流化床结晶器，其组成包括壳体、提升管、固体颗粒、上室以及溶液和冷剂的出入口，其特征在于壳体(9)内设有至少一条提升管(8)，每条提升管(8)内装有等量的固体颗粒(7)；在壳体(9)的上部，设有上室(4)，上室(4)对应每条提升管(8)的上端口，设有隔板(6)和溶液出口(5)，在每条提升管(8)的下端口，设有流量控制器(1)和溶液入口(2)。

2、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于隔板（6）是直立式的。

3、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于隔板（6）是锥式的。

4、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于隔板（6）不延伸到上室（4）的顶部，上室（4）设一个溶液出口（5）。

5、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于每条提升管（8）的上端顶部设有漏斗式液固分离室（13）。

6、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于固体颗粒（7）是任意形状的比重大的材料，其当量直径与提升管（8）管径的比值为1／5～1／15。

7、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于在上室（4）的顶部，面对每条提升管（8）的上端口，设有固体颗粒装入口（11）。

8、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于在壳体（9）内设折流板或采用降膜蒸发形式。

9、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于溶液入口（2）的注入口朝下。

10、按权利要求1所述的流化床结晶器，其特征在于溶液入口（2）处设有栅板（14）。