導(dǎo)流式氣液分離單元、氣液分離裝置及多相流反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】導(dǎo)流式氣液分離單元，包括中空的單元主體，該單元主體具有進(jìn)口區(qū)（10）、凈化氣體出口區(qū)（5）以及位于兩者之間的液體出口區(qū)（8），其中，所述單元主體的內(nèi)部空間依次包括用于接收進(jìn)口區(qū)（10）輸入的氣液混合物并形成旋流的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)（9）、液體粒徑增大聚集區(qū)（7）和用于輸出凈化氣體和分離出的液體氣液分離區(qū)（6），其中所述液體粒徑增大聚集區(qū)（7）具有預(yù)設(shè)通流長度以能夠通過形成旋流的所述氣液混合物產(chǎn)生的離心力而在該液體粒徑增大聚集區(qū)（7）的內(nèi)壁面上形成液膜。此外，本發(fā)明還提供一種氣液分離裝置和多相流反應(yīng)器。本發(fā)明具有較高的將液體從氣體中分離的分離精度和分離效率，其結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)施，適應(yīng)性強(qiáng)。
【專利說明】導(dǎo)流式氣液分離單元、氣液分離裝置及多相流反應(yīng)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣液分離部件，具體地，涉及一種導(dǎo)流式氣液分離單元，其用于從氣液混合物中分離液體。進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種包括所述導(dǎo)流式氣液分離單元的氣液分離裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種包括所述氣液分離裝置的氣液分離單元。

【背景技術(shù)】
[0002]由于在工作時(shí)對于氣體的干燥度等存在要求，流體處理系統(tǒng)(例如多相流反應(yīng)器等)中的一些環(huán)節(jié)需要采用氣液分離裝置將氣液混合物中的液體或漿態(tài)液體分離出來?，F(xiàn)有技術(shù)中的氣液分離器普遍采用重力沉降或碰撞聚結(jié)液滴等氣液分離手段來進(jìn)行氣液分離，但是其氣體出口排出的凈化氣體中的含液量達(dá)1200?20000mg/m3，其粒徑約為I?250 μ m,即凈化氣體普遍帶液過量，常常難以滿足使用要求。
[0003]美國專利US6176900B1公開了一種氣液處理裝置，其通過高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)入裝置的氣液混合物，而依靠離心力分離液體。該氣液處理裝置包括柱狀筒體，該柱狀筒體的下端為氣液混合物進(jìn)口，中部設(shè)有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流裝置，上端為純凈氣體排出口。但是，這種氣液分離裝置存在明顯的結(jié)構(gòu)缺陷，其液體排出口 B為筒體側(cè)壁上的多個(gè)槽形開口，這些槽形開口鄰近于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流裝置。即在氣液混合物形成旋流后，直接通過槽形開口進(jìn)行液體的分離排出，實(shí)際上，氣體中的液體在旋流場中聚集需要一定的時(shí)間。這種現(xiàn)有技術(shù)的氣液分離裝置在氣液分離過程中，由于旋流氣液混合物的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，其需要大量損失氣體，通過槽形開口排出的絕大多數(shù)仍然為氣液混合物而不是液體，其并不能有效地形成氣液分離功能，并且其凈化氣體排出口中排出的凈化氣體仍然普遍帶液過量。
[0004]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，需要設(shè)計(jì)一種新型的氣液分離裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種導(dǎo)流式氣液分離單元，該導(dǎo)流式氣液分離單元能夠相對有效地提高氣液分離精度，從而改善現(xiàn)有技術(shù)凈化氣體普遍帶液過量的問題。
[0006]進(jìn)一步地，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣液分離裝置及多相流反應(yīng)器，其能夠相對有效地提高氣液分離精度，從而改善現(xiàn)有技術(shù)凈化氣體普遍帶液過量的問題。并且，優(yōu)選地，所述氣液分離裝置還能夠提高分離效率。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種導(dǎo)流式氣液分離單元，包括中空的單元主體，該單元主體具有進(jìn)口區(qū)、凈化氣體出口區(qū)以及位于該進(jìn)口區(qū)與凈化氣體出口區(qū)之間的液體出口區(qū)，其中，所述單元主體的內(nèi)部空間依次包括用于接收所述進(jìn)口區(qū)輸入的氣液混合物的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)、液體粒徑增大聚集區(qū)和氣液分離區(qū)，其中所述流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)設(shè)有用于使得氣液混合物形成旋流的導(dǎo)流機(jī)構(gòu)；所述液體粒徑增大聚集區(qū)接收形成旋流的所述氣液混合物，并具有預(yù)設(shè)通流長度以能夠通過形成旋流的所述氣液混合物產(chǎn)生的離心力而在該液體粒徑增大聚集區(qū)的內(nèi)壁面上形成液膜；所述氣液分離區(qū)分別與所述凈化氣體出口區(qū)和液體出口區(qū)流體連通，以能夠通過該凈化氣體出口區(qū)和液體出口區(qū)從該氣液分離區(qū)分別輸出凈化氣體和分離出的液體。
[0008]具體地，所述單元主體包括各自具有第一端口和第二端口的輸入管和輸出管，其中所述輸入管的第一端口形成為所述進(jìn)口區(qū)，第二端口用于向所述輸出管的第一端口輸送氣體，并且所述輸出管的第二端口形成為所述凈化氣體出口區(qū)，所述輸入管的內(nèi)部空間依次包括安裝有所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)和液體粒徑增大聚集區(qū)，并且所述輸入管的第二端口和所述輸出管的第一端口相鄰的區(qū)域形成為所述氣液分離區(qū)。
[0009]優(yōu)選地，所述輸入管的直徑大于所述輸出管的直徑。
[0010]優(yōu)選地，所述輸入管的第二端口與所述輸出管的第一端口彼此相對或者在與所述輸入管的第二端口所處的平面相垂直的方向上部分重疊。
[0011]更優(yōu)選地，所述導(dǎo)流式氣液分離單元還包括導(dǎo)液件，該導(dǎo)液件的至少一部分設(shè)置在所述氣液分離區(qū)的上方，且該導(dǎo)液件沿豎直方向至少覆蓋所述氣液分離區(qū)，所述導(dǎo)液件與所述輸入管的外壁面之間的間隔形成為所述液體出口區(qū)。
[0012]尤其優(yōu)選地，所述流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)的通流長度為第一通流長度H1，所述液體粒徑增大聚集區(qū)的所述預(yù)設(shè)通流長度為第二通流長度H2，其中0.6 < H2/H1 < 2.3。
[0013]更優(yōu)選地，所述第一通流長度Hl與所述第二通流長度H2的比值H2/H1為.1.2 ≤ H2/H1 ( 1.7。
[0014]在上述導(dǎo)流式氣液分離單元的技術(shù)方案基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種氣液分離裝置，其中，所述氣液分離裝置中安裝有至少一個(gè)上述的導(dǎo)流式氣液分離單元。
[0015]優(yōu)選地，所述氣液分離裝置包括具有分離單元安裝部的液體承接區(qū)，其中各個(gè)所述導(dǎo)流式氣液分離單元分別安裝到所述液體承接區(qū)的對應(yīng)的分離單元安裝部，以至少使得各個(gè)所述導(dǎo)流式氣體分離單元的液體排出區(qū)和凈化氣體出口區(qū)處于所述液體承接區(qū)的上方。
[0016]更優(yōu)選地，各個(gè)所述導(dǎo)流式氣體分離單元的進(jìn)口區(qū)處于所述液體承接區(qū)的下方。
[0017]優(yōu)選地，所述氣液分離裝置包括多個(gè)所述導(dǎo)流式氣液分離單元，所述液體承接區(qū)上的分離單元安裝部分別為分離單元安裝孔，該液體承接區(qū)上的分離單元安裝孔的數(shù)量與所述導(dǎo)流式氣液分離單元的數(shù)量相對應(yīng)。
[0018]優(yōu)選地，所述氣液分離裝置還包括至少一個(gè)液體收集區(qū)，各個(gè)所述液體收集區(qū)低于所述液體承接區(qū)，以使得所述液體承接區(qū)收集的液體能夠匯聚到該液體收集區(qū)。
[0019]優(yōu)選地，所述液體收集區(qū)設(shè)置用于將該液體收集區(qū)內(nèi)收集的液體導(dǎo)出的液體導(dǎo)出管。
[0020]更具體地，所述氣液分離裝置包括液體承接收集盤，該液體承接收集盤包括形成有所述分離單元安裝孔的盤體、處于該盤體一側(cè)且低于該盤體的底部支撐板、以及連接在該盤體與底部支撐板之間的降液壁，所述液體承接收集盤安裝在筒體內(nèi)且該液體承接收集盤的外緣與該筒體的內(nèi)周壁面接觸，以將該筒體分隔為上部空間和下部空間，從而所述液體承接收集盤的盤體的上表面形成所述液體承接區(qū)，且該液體承接收集盤的降液壁和底部支撐板與所述筒體的側(cè)壁圍成所述液體收集區(qū)。
[0021]此外，本發(fā)明還提供一種多相流反應(yīng)器，其中，該多相流反應(yīng)器包括上述任一氣液分離裝置。
[0022]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的導(dǎo)流式氣液分離單元針對現(xiàn)有氣液分離裝置普遍分離能力不完善的問題，充分研究氣液混合物中液滴的成形條件，通過科學(xué)地將單元主體的內(nèi)部空間依次布置為流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)、液體粒徑增大聚集區(qū)和氣液分離區(qū)，通過流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)使得高速流動(dòng)的氣液混合物產(chǎn)生旋流，進(jìn)而使得產(chǎn)生旋流的氣液混合物通過預(yù)設(shè)長度的液體粒徑增大聚集區(qū)，充分利用旋流產(chǎn)生的離心力使得氣液混合物撞擊液體粒徑增大聚集區(qū)的內(nèi)壁面，使得氣液混合物中的液體逐漸形成液滴并最終形成液膜，這種液膜經(jīng)由高速流動(dòng)的氣流的帶動(dòng)沿著液體粒徑增大聚集區(qū)的內(nèi)壁面到達(dá)氣液分離區(qū)，由于液體粒徑增大聚集區(qū)的緩沖作用，在該氣液分離區(qū)氣體的旋流已經(jīng)相對較弱，從而在該氣液分離區(qū)使得液體通過液體出口區(qū)排出，凈化氣體通過凈化氣體出口區(qū)排出，從而不但不會造成凈化氣體的顯著浪費(fèi)，而且使得液體的分離排出更加充分徹底?？傮w而言，本發(fā)明的導(dǎo)流式氣液分離單元具有較高的將液體從氣體中分離的分離精度和分離效率，另外，本發(fā)明的氣液分離裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)施，能夠穩(wěn)定高效運(yùn)轉(zhuǎn)，操作靈活，操作條件范圍相對寬松，適應(yīng)性強(qiáng)。此夕卜，本發(fā)明的氣液分離裝置和多相流反應(yīng)器包括所述導(dǎo)流式氣液分離單元，因此其同樣具有上述優(yōu)點(diǎn)。
[0023]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下列附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，其與下述的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于下述附圖及【具體實(shí)施方式】。在附圖中:
[0025]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的導(dǎo)流式氣液分離單元的結(jié)構(gòu)示意圖，為了清楚顯示該導(dǎo)流式氣液分離單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用了剖視顯示形式(由于管體壁厚較小未顯示剖面線)。
[0026]圖2是本發(fā)明第一種【具體實(shí)施方式】的氣液分離裝置的俯視示意圖，該氣液分離裝置采用了本發(fā)明的導(dǎo)流式氣液分離單元。
[0027]圖3是圖2所示的第一種【具體實(shí)施方式】的氣液分離裝置的主視示意圖，其中為了顯示該氣液分離裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對安裝筒體采用了剖開顯示形式。
[0028]圖4是本發(fā)明第二種【具體實(shí)施方式】的氣液分離裝置的俯視示意圖，該氣液分離裝置采用了本發(fā)明的導(dǎo)流式氣液分離單元。
[0029]圖5是圖4所示的第二種【具體實(shí)施方式】的氣液分離裝置的主視示意圖，其中為了顯示該氣液分離裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對安裝筒體采用了剖開顯示形式。
[0030]附圖標(biāo)記說明:
[0031]
I導(dǎo)流式氣液分離單元;2液體承接區(qū);
[0032]

【權(quán)利要求】
1.導(dǎo)流式氣液分離單元，包括中空的單元主體，該單元主體具有進(jìn)口區(qū)(10)、凈化氣體出口區(qū)(5)以及位于該進(jìn)口區(qū)(10)與凈化氣體出口區(qū)(5 )之間的液體出口區(qū)(8 )，其特征在于， 所述單元主體的內(nèi)部空間依次包括用于接收所述進(jìn)口區(qū)(10)輸入的氣液混合物的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)(9)、液體粒徑增大聚集區(qū)(7)和氣液分離區(qū)(6)，其中所述流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)(9)設(shè)有用于使得氣液混合物形成旋流的導(dǎo)流機(jī)構(gòu)；所述液體粒徑增大聚集區(qū)(7)接收形成旋流的所述氣液混合物，并具有預(yù)設(shè)通流長度以能夠通過形成旋流的所述氣液混合物產(chǎn)生的離心力而在該液體粒徑增大聚集區(qū)(7)的內(nèi)壁面上形成液膜；所述氣液分離區(qū)(6)分別與所述凈化氣體出口區(qū)(5 )和液體出口區(qū)(8 )流體連通，以能夠通過該凈化氣體出口區(qū)(5 )和液體出口區(qū)(8)從該氣液分離區(qū)(6)分別輸出凈化氣體和分離出的液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述單元主體包括各自具有第一端口和第二端口的輸入管(11)和輸出管(12),其中所述輸入管(11)的第一端口形成為所述進(jìn)口區(qū) (10)，第二端口用于向所述輸出管(12)的第一端口輸送氣體，并且所述輸出管(12)的第二端口形成為所述凈化氣體出口區(qū)(5)，所述輸入管(11)的內(nèi)部空間依次包括安裝有所述導(dǎo)流機(jī)構(gòu)的流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)(9)和液體粒徑增大聚集區(qū)(7)，并且所述輸入管(11)的第二端口和所述輸出管(12)的第一端口相鄰的區(qū)域形成為所述氣液分離區(qū)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述輸入管的直徑大于所述輸出管的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述輸入管(11)的第二端口與所述輸出管(12)的第一端口彼此相對或者在與所述輸入管(11)的第二端口所處的平面相垂直的方向上部分重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述導(dǎo)流式氣液分離單元還包括導(dǎo)液件(13)，該導(dǎo)液件(13)的至少一部分設(shè)置在所述氣液分離區(qū)(6)的上方，且該導(dǎo)液件(13)沿豎直方向至少覆蓋所述氣液分離區(qū)(6)，所述導(dǎo)液件(13)與所述輸入管(11)的外壁面之間的間隔形成為所述液體出口區(qū)(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述流動(dòng)引導(dǎo)區(qū)(9)的通流長度為第一通流長度H1，所述液體粒徑增大聚集區(qū)(7)的所述預(yù)設(shè)通流長度為第二通流長度H2，其中0.6 < H2/H1 ( 2.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)流式氣液分離單元，其特征在于，所述第一通流長度Hl與所述第二通流長度H2的比值H2/H1為1.2 < H2/H1 < 1.7。
8.氣液分離裝置，其特征在于，所述氣液分離裝置中安裝有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的導(dǎo)流式氣液分離單元(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣液分離裝置，其特征在于，所述氣液分離裝置包括具有分離單元安裝部的液體承接區(qū)(2)，其中各個(gè)所述導(dǎo)流式氣液分離單元(I)分別安裝到所述液體承接區(qū)(2)的對應(yīng)的分離單元安裝部，以至少使得各個(gè)所述導(dǎo)流式氣體分離單元的液體排出區(qū)(8)和凈化氣體出口區(qū)(5)處于所述液體承接區(qū)(10)的上方。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣液分離裝置，其特征在于，各個(gè)所述導(dǎo)流式氣體分離單元的進(jìn)口區(qū)(10)處于所述液體承接區(qū)(10)的下方。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的氣液分離裝置，其特征在于，所述氣液分離裝置包括多個(gè)所述導(dǎo)流式氣液分離單元(1)，所述液體承接區(qū)(2)上的分離單元安裝部分別為分離單元安裝孔，該液體承接區(qū)(2)上的分離單元安裝孔的數(shù)量與所述導(dǎo)流式氣液分離單元(I)的數(shù)量相對應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣液分離裝置，其特征在于，所述氣液分離裝置還包括至少一個(gè)液體收集區(qū)，各個(gè)所述液體收集區(qū)低于所述液體承接區(qū)(2)，以使得所述液體承接區(qū)(2)收集的液體能夠匯聚到該液體收集區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣液分離裝置，其特征在于，所述液體收集區(qū)設(shè)置用于將該液體收集區(qū)內(nèi)收集的液體導(dǎo)出的液體導(dǎo)出管(14 )。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣液分離裝置，其特征在于，所述氣液分離裝置包括液體承接收集盤，該液體承接收集盤包括形成有所述分離單元安裝孔的盤體、處于該盤體一側(cè)且低于該盤體的底部支撐板(4)、以及連接在該盤體與底部支撐板(4)之間的降液壁(3)，所述液體承接收集盤安裝在筒體(15)內(nèi)且該液體承接收集盤的外緣與該筒體(15)的內(nèi)周壁面接觸，以將該筒體(15)分隔為上部空間和下部空間，從而所述液體承接收集盤的盤體的上表面形成所述液體承接區(qū)(2)，且該液體承接收集盤的降液壁(3)和底部支撐板(4)與所述筒體的側(cè)壁圍成所述液體收集區(qū)。
15.多相流反應(yīng)器，其特征在于，該多相流反應(yīng)器包括根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項(xiàng)所述的氣液分離裝 置。
【文檔編號】B01D45/16GK104043291SQ201310076969
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】李國濤, 門卓武, 劉書賢, 張奉波, 翁力, 卜億峰, 賈昊霖 申請人:神華集團(tuán)有限責(zé)任公司, 北京低碳清潔能源研究所