本實(shí)用新型涉及超臨界處理工藝用設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置。

背景技術(shù)：

超臨界水氧化技術(shù)(SCWO)是一種能夠徹底破壞有機(jī)物結(jié)構(gòu)的新型氧化技術(shù)。其原理是利用具有特殊性質(zhì)的超臨界水作為介質(zhì)將物料中所含的有機(jī)物用氧氣分解成水、二氧化碳等簡單無毒的小分子化合物。因此，SCWO在環(huán)保、化工、煤氣化、核電和火電、新材料合成等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，尤其在環(huán)保領(lǐng)域，超臨界水氧化技術(shù)作為一種安全、高效以及環(huán)境友好的廢棄處理技術(shù)越來越受到公眾的關(guān)注。超臨界水氧化技術(shù)可處理液態(tài)、半固態(tài)、粉末狀有機(jī)廢物及含有持久性難降解有機(jī)物質(zhì)的廢物，尤其是含固的市政污泥，工業(yè)污泥，工業(yè)危廢等難以用傳統(tǒng)降解方法處理領(lǐng)域。

超臨界處理工藝是在高壓高溫的條件下將原料進(jìn)行氧化或者氣化，然后采用降壓設(shè)備對反應(yīng)完的物料進(jìn)行降溫降壓，待反應(yīng)完的物料降壓完畢后，將物料輸送至氣液分離器中，使物料中的氣相物料和液相物料分離開來，并將氣相物料排放出去，對液相物料和固相物料進(jìn)一步利用或處理。但是，現(xiàn)有裝置在依次對物料進(jìn)行降溫降壓及氣液分離處理的過程中，降壓設(shè)備和氣液分離器之間需要通過管路連接，并加裝閥門進(jìn)行控制，而液相物料中含有固相物料，固相物料在流經(jīng)閥門時(shí)，會對閥門產(chǎn)生較大的磨損，需要頻繁對閥門進(jìn)行更換，增加了設(shè)備投資及人力成本。同時(shí)，降壓設(shè)備和氣液分離器通過管路連接后，所需的空間較大，對設(shè)備安裝環(huán)境要求高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置，設(shè)備安裝所需空間小且成本低。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置，包括降壓筒和分離筒，所述降壓筒的筒體上開設(shè)有物料入口和物料出口，所述降壓筒用于對物料降壓；所述分離筒的頂部或側(cè)壁上開設(shè)有氣體出口，底部或所述側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)料口和液體出口，且所述氣體出口高于所述液體出口設(shè)置；所述降壓筒設(shè)置于所述分離筒內(nèi)，且所述物料入口和所述分離筒的進(jìn)料口密封連接，所述氣體出口高于所述物料出口設(shè)置，所述分離筒內(nèi)灌注有液體，且所述分離筒內(nèi)的液位位于所述物料出口和所述氣體出口之間。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置，在使用時(shí)，來自于超臨界反應(yīng)器的多相混合的物料通過分離筒的進(jìn)料口流入該降壓分離裝置內(nèi)部后，直接經(jīng)物料入口進(jìn)入降壓筒的筒體內(nèi)部，降壓筒將筒體內(nèi)的物料降壓后，將物料從降壓筒的物料出口排出，而由于物料壓力降低，因此物料中的氣相物料在液相物料中的溶解度降低，氣相物料會從液相物料中析出，因此，從物料出口流出的物料為氣液固多相混合物料。當(dāng)該氣液固多相混合物料從降壓筒進(jìn)入分離筒內(nèi)后，由于分離筒的內(nèi)徑大于降壓筒的內(nèi)徑，因此物料的流動速度降低，在重力作用下，氣液兩相物料開始分離，分離后的液相物料和固相物料進(jìn)入降壓筒與分離筒之間的間隙中，在該間隙內(nèi)氣相物料和液相物料徹底分離，氣相物料向上流動并從氣體出口中排出，而液相物料和固相物料向下流動并從液體出口流出。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界處理工藝用降壓分離裝置，將降壓筒設(shè)置在分離筒的內(nèi)部，多相混合物料在降壓筒內(nèi)降壓后流動至分離筒和降壓筒之間的間隙內(nèi)，在該間隙內(nèi)被分離成氣相物料及液相和固相混合物料，并將氣相物料及液相和固相混合物料分別排出，相較于現(xiàn)有技術(shù)中先采用降壓設(shè)備降壓再用氣液分離器分離的方式，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界處理工藝用降壓分離裝置，該裝置自身同時(shí)具備降壓和分離功能，從而減少了設(shè)備間的連接，節(jié)約了安裝空間。且該裝置無需閥門控制，因而節(jié)約了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，降壓筒設(shè)置有噴嘴和孔板。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

超臨界處理工藝是在高壓高溫的條件下將物料進(jìn)行氧化或者氣化，反應(yīng)完的物料需要降溫降壓并進(jìn)行氣液分離后，才能進(jìn)行下一步處理。

超臨界反應(yīng)完的物料中包括氣相物料、液相物料以及固相物料，其中，氣相物料多為二氧化碳等無毒害氣體，達(dá)到環(huán)保要求，因而可將這部分氣體從物料中分離出來并直接排放至大氣中。

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供了一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置，如圖1所示，包括降壓筒1和分離筒2，降壓筒1的筒體上開設(shè)有物料入口11和物料出口12，降壓筒1用于對物料降壓；分離筒2的頂部或側(cè)壁上開設(shè)有氣體出口21，底部或側(cè)壁上開設(shè)有進(jìn)料口22和液體出口23，且氣體出口21高于液體出口23設(shè)置；降壓筒1設(shè)置于分離筒2內(nèi)，且物料入口11和分離筒2的進(jìn)料口22密封連接，氣體出口21高于物料出口12設(shè)置，分離筒2內(nèi)灌注有液體，且分離筒2內(nèi)的液位位于物料出口12和氣體出口21之間。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種超臨界處理工藝用降壓分離裝置，在使用時(shí)，來自于超臨界反應(yīng)器的多相混合的物料通過分離筒2的進(jìn)料口22流入該降壓分離裝置內(nèi)部后，直接經(jīng)物料入口11進(jìn)入降壓筒1的筒體內(nèi)部，降壓筒1將筒體內(nèi)的物料降壓后，將物料從降壓筒1的物料出口12排出，而由于物料壓力降低，因此物料中的氣相物料在液相物料中的溶解度降低，氣相物料會從液相物料中析出，因此，從物料出口12流出的物料為氣液固多相混合物料。當(dāng)該氣液固多相混合物料從降壓筒1進(jìn)入分離筒2內(nèi)后，由于分離筒2的內(nèi)徑大于降壓筒1的內(nèi)徑，因此物料的流動速度降低，在重力作用下，氣液兩相物料開始分離，分離后的液相物料和固相物料進(jìn)入降壓筒1與分離筒2之間的間隙中，在該間隙內(nèi)氣相物料和液相物料徹底分離，氣相物料向上流動并從氣體出口21中排出，而液相物料和固相物料向下流動并從液體出口23流出。由于本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界處理工藝用降壓分離裝置，將降壓筒1設(shè)置在分離筒2的內(nèi)部，多相混合物料在降壓筒1內(nèi)降壓后流動至分離筒2和降壓筒1之間的間隙內(nèi)，在該間隙內(nèi)被分離成氣相物料及液相和固相混合物料，并將氣相物料及液相和固相混合物料分別排出，相較于現(xiàn)有技術(shù)中先采用降壓設(shè)備降壓再用氣液分離器分離的方式，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超臨界處理工藝用降壓分離裝置，該裝置自身同時(shí)具備降壓和分離功能，從而減少了設(shè)備間的連接，節(jié)約了安裝空間。且該裝置無需閥門控制，因而節(jié)約了成本。

物料在降壓筒1內(nèi)的流動方向可以為橫向，也可以為縱向。當(dāng)物料的流動方向?yàn)闄M向時(shí)，物料中的固相物料在其重力的作用下容易沉積在降壓筒1的底部，難以在物料的推動作用下通過降壓筒1的物料出口12流出，這部分固相物料無法進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備中，降低了物料的轉(zhuǎn)化率。因此，為了避免上述問題，如圖1所示，物料入口11開設(shè)于降壓筒1的底部，物料出口12開設(shè)于降壓筒1的頂部。此時(shí)，當(dāng)物料從物料入口11進(jìn)入降壓筒1內(nèi)部后，即使物料中的固相物料產(chǎn)生沉淀，在后續(xù)流入該降壓筒1內(nèi)的物料的沖擊下，固相物料始終具有一定的運(yùn)動速度，能夠經(jīng)物料出口12被送出，因而不會沉積在降壓筒1的底部。

物料在送入該降壓分離裝置時(shí)，從分離筒2的進(jìn)料口22經(jīng)進(jìn)料口22和物料入口11的連接通道，最后從物料入口11流入降壓筒1內(nèi)，而由于此時(shí)物料具有較高壓力，物料在流動時(shí)會產(chǎn)生沖擊，有可能導(dǎo)致進(jìn)料口22和物料入口11之間的連接的密封性失效，因此，為解決這一問題，如圖1所示，降壓筒1的底部和分離筒2的底部相貼合，進(jìn)料口22開設(shè)于物料入口11圍成的區(qū)域內(nèi)。

從超臨界反應(yīng)器中流出的物料具有較高的壓力，降壓筒1在對物料進(jìn)行降壓時(shí)，物料中的固相物料對降壓筒1的磨損較大，因此需對降壓筒1定期維修或更換，為便于該降壓分離裝置對降壓筒1的維修或更換，如圖1所示，分離筒2包括可拆卸連接的下端蓋24和筒體25，降壓筒1連接于下端蓋24上。當(dāng)需要對降壓筒1進(jìn)行維修或更換時(shí)，將下端蓋24和筒體25拆卸開來，就可以直接對降壓筒1進(jìn)行維修或更換了。而若分離筒2為一體式結(jié)構(gòu)，工作人員在對降壓筒1進(jìn)行維修或更換時(shí)，就必須將分離筒2進(jìn)行切割，待維修完畢后后將切開的分離筒2焊接成一體，耗費(fèi)工時(shí)較多且成本較高。

具體地，如圖1所示，下端蓋24和筒體25通過法蘭組3連接。由于物料在流動至分離筒2內(nèi)后，物料的壓力已經(jīng)降低，因而分離筒2用于中低壓的環(huán)境中，因此可采用法蘭組3來對下端蓋24和筒體25進(jìn)行連接。

為避免物料中的固相物料沉積在分離筒2的底部，如圖1所示，液體出口23開設(shè)于下端蓋24上。經(jīng)分離后的液相和固相混合物料在重力作用下流動至分離筒2的底部，并經(jīng)開設(shè)于下端蓋24上的液體出口23流動至下一級處理設(shè)備中。

為確保該降壓分離裝置的穩(wěn)定工作，并降低裝置的成本，優(yōu)選將分離筒2和降壓筒1均設(shè)置為圓柱狀結(jié)構(gòu)。物料在降壓筒1或分離筒2內(nèi)流動時(shí)，會沿著降壓筒1或分離筒2的側(cè)壁流動，若將降壓筒1或分離筒2設(shè)置為棱柱狀結(jié)構(gòu)，物料沿棱柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁流動時(shí)，相鄰兩側(cè)壁之間的夾角越小，物料與降壓筒1或分離筒2的側(cè)壁之間的碰撞就更為劇烈，嚴(yán)重影響到該降壓分離裝置的穩(wěn)定工作。而將降壓筒1或分離筒2設(shè)置為圓柱狀結(jié)構(gòu)后，物料在沿圓柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁流動時(shí)，不會與圓柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁相碰撞，因此能夠確保該降壓分離裝置的穩(wěn)定工作。同時(shí)，在同等容積的條件下，圓柱狀結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的表面積較小，制作降壓筒1或分離筒2時(shí)的用材較少，因此能夠在一定程度上降低該降壓分離裝置的生產(chǎn)成本。

可選地，分離筒2的直徑D和降壓筒1的直徑d之間的比值的取值范圍為1.5～5。當(dāng)分離筒2的直徑D和降壓筒1的直徑d之間的比值小于1.5時(shí)，分離筒2和降壓筒1之間的環(huán)形間隙較小，物料從降壓筒1的物料出口排出時(shí)的阻力較大，物料對分離筒2的內(nèi)壁會產(chǎn)生較大的沖擊，產(chǎn)生較大的噪音和震動，不利于該降壓分離裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。而當(dāng)分離筒2的直徑D和降壓筒1的直徑d之間的比值大于5時(shí)，分離筒2和降壓筒1之間的環(huán)形間隙足夠大，但對該降壓分離裝置的分離作用所帶來的加成較小，但成本增加較大，且設(shè)備體積過大，對安裝空間的需求也較大。因此，將分離筒2的直徑D和降壓筒1的直徑d之間的比值的取值范圍設(shè)定為1.5～5時(shí)，既能確保該降壓分離裝置穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)能夠在保證降壓分離作用的前提下，盡可能地縮小該降壓分離裝置的尺寸，以減小該降壓分離裝置的安裝空間需求并降低裝置的生產(chǎn)成本。

經(jīng)分離筒2分離出的氣相物料的流速較快，因此該氣相物料在與液相物料分離過程中，會夾帶有部分液滴及微小固體顆粒物，若分離后的氣相物料夾帶著液滴及微小固體顆粒物從氣體出口排出，則會影響到分離筒2的分離效果，為此，如圖1所示，分離筒2內(nèi)靠近氣體出口21處設(shè)置有除沫組件4，且除沫組件4高于分離筒2內(nèi)的液位設(shè)置。當(dāng)氣相物料攜帶有液滴及微小固體顆粒物向氣體出口21流動時(shí)，需先經(jīng)過除沫裝置4，除沫裝置4將氣相物料中攜帶的液滴及微小固體顆粒物阻擋，氣相物料攜帶的液滴及微小固體顆粒物會重新落入分離筒2內(nèi)，僅有氣相物料通過氣體出口21被排放出去，因而確保了分離筒2的分離效果。

由于氣相物料具有一定的流速，因此氣相物料在排出過程中必然會攜帶有物料中的微小固體顆粒物，這部分微小固體顆粒物在通過除沫裝置時(shí)，會貼附在除沫裝置的內(nèi)壁上，因此，為避免除沫裝置被微小固體顆粒物堵塞，如圖1所示，分離筒2包括可拆卸連接的上端蓋26和筒體25。當(dāng)該降壓分離裝置運(yùn)行一段時(shí)間后，工作人員可在裝置停機(jī)狀態(tài)下，打開上端蓋26，將除沫組件取出進(jìn)行清理保養(yǎng)或進(jìn)行更換，確保了該降壓分離裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

可選地，為確保降壓筒1的降壓效果，如圖2所示，降壓筒1的物料入口11處可拆卸連接有噴嘴5，噴嘴5上開設(shè)有連通的噴嘴入口51和噴嘴出口52，且噴嘴入口51的口徑大于噴嘴出口52的口徑。由于噴嘴出口52的口徑小于噴嘴入口51的口徑，物料在流出噴嘴出口52時(shí)會由于受到的阻力作用而產(chǎn)生壓力降，物料的流速增加，物料出現(xiàn)能量損失，根據(jù)伯努利方程，物料的流速增加地越大，壓降也越大，從而實(shí)現(xiàn)對物料的降壓作用。

物料中的氣體含量較多時(shí)，由于氣體流速較大，會穿過液體在降壓筒2的中心形成氣流，將液體物料擠壓至靠近降壓筒2的內(nèi)壁處形成液膜并沿降壓筒2的內(nèi)壁流動，這一現(xiàn)象被稱作環(huán)狀流。而環(huán)狀流中形成的液膜一般較薄，這使得物料在降壓筒2內(nèi)的流動受阻，為避免降壓筒2內(nèi)形成環(huán)狀流，如圖2所示，降壓筒2內(nèi)沿物料的流動方向依次設(shè)有多層孔板27，孔板27可將環(huán)狀流中形成的氣流破碎成小氣泡，使得降壓筒2內(nèi)無法形成環(huán)狀流，確保了物料在降壓筒2內(nèi)的正常流動。同時(shí)，孔板27上開設(shè)有小孔，物料在通過小孔時(shí)會由于節(jié)流面積的減小而導(dǎo)致流速增加，根據(jù)伯努利方程，流速增加會導(dǎo)致物料的壓力下降，從而更好地對物料降壓。

以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。