一种超临界处理工艺用降压分离装置的制作方法

本实用新型涉及超临界处理工艺用设备的技术领域，尤其涉及一种超临界处理工艺用降压分离装置。

背景技术：

超临界水氧化技术(SCWO)是一种能够彻底破坏有机物结构的新型氧化技术。其原理是利用具有特殊性质的超临界水作为介质将物料中所含的有机物用氧气分解成水、二氧化碳等简单无毒的小分子化合物。因此，SCWO在环保、化工、煤气化、核电和火电、新材料合成等领域有广泛的应用前景，尤其在环保领域，超临界水氧化技术作为一种安全、高效以及环境友好的废弃处理技术越来越受到公众的关注。超临界水氧化技术可处理液态、半固态、粉末状有机废物及含有持久性难降解有机物质的废物，尤其是含固的市政污泥，工业污泥，工业危废等难以用传统降解方法处理领域。

超临界处理工艺是在高压高温的条件下将原料进行氧化或者气化，然后采用降压设备对反应完的物料进行降温降压，待反应完的物料降压完毕后，将物料输送至气液分离器中，使物料中的气相物料和液相物料分离开来，并将气相物料排放出去，对液相物料和固相物料进一步利用或处理。但是，现有装置在依次对物料进行降温降压及气液分离处理的过程中，降压设备和气液分离器之间需要通过管路连接，并加装阀门进行控制，而液相物料中含有固相物料，固相物料在流经阀门时，会对阀门产生较大的磨损，需要频繁对阀门进行更换，增加了设备投资及人力成本。同时，降压设备和气液分离器通过管路连接后，所需的空间较大，对设备安装环境要求高。

技术实现要素：

本实用新型的实施例提供一种超临界处理工艺用降压分离装置，设备安装所需空间小且成本低。

为达到上述目的，本实用新型的实施例提供了一种超临界处理工艺用降压分离装置，包括降压筒和分离筒，所述降压筒的筒体上开设有物料入口和物料出口，所述降压筒用于对物料降压；所述分离筒的顶部或侧壁上开设有气体出口，底部或所述侧壁上开设有进料口和液体出口，且所述气体出口高于所述液体出口设置；所述降压筒设置于所述分离筒内，且所述物料入口和所述分离筒的进料口密封连接，所述气体出口高于所述物料出口设置，所述分离筒内灌注有液体，且所述分离筒内的液位位于所述物料出口和所述气体出口之间。

相较于现有技术，本实用新型实施例提供的一种超临界处理工艺用降压分离装置，在使用时，来自于超临界反应器的多相混合的物料通过分离筒的进料口流入该降压分离装置内部后，直接经物料入口进入降压筒的筒体内部，降压筒将筒体内的物料降压后，将物料从降压筒的物料出口排出，而由于物料压力降低，因此物料中的气相物料在液相物料中的溶解度降低，气相物料会从液相物料中析出，因此，从物料出口流出的物料为气液固多相混合物料。当该气液固多相混合物料从降压筒进入分离筒内后，由于分离筒的内径大于降压筒的内径，因此物料的流动速度降低，在重力作用下，气液两相物料开始分离，分离后的液相物料和固相物料进入降压筒与分离筒之间的间隙中，在该间隙内气相物料和液相物料彻底分离，气相物料向上流动并从气体出口中排出，而液相物料和固相物料向下流动并从液体出口流出。由于本实用新型实施例提供的超临界处理工艺用降压分离装置，将降压筒设置在分离筒的内部，多相混合物料在降压筒内降压后流动至分离筒和降压筒之间的间隙内，在该间隙内被分离成气相物料及液相和固相混合物料，并将气相物料及液相和固相混合物料分别排出，相较于现有技术中先采用降压设备降压再用气液分离器分离的方式，本实用新型实施例提供的超临界处理工艺用降压分离装置，该装置自身同时具备降压和分离功能，从而减少了设备间的连接，节约了安装空间。且该装置无需阀门控制，因而节约了成本。

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为本实用新型实施例提供的一种超临界处理工艺用降压分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种超临界处理工艺用降压分离装置的结构示意图，其中，降压筒设置有喷嘴和孔板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

超临界处理工艺是在高压高温的条件下将物料进行氧化或者气化，反应完的物料需要降温降压并进行气液分离后，才能进行下一步处理。

超临界反应完的物料中包括气相物料、液相物料以及固相物料，其中，气相物料多为二氧化碳等无毒害气体，达到环保要求，因而可将这部分气体从物料中分离出来并直接排放至大气中。

本实用新型的实施例提供了一种超临界处理工艺用降压分离装置，如图1所示，包括降压筒1和分离筒2，降压筒1的筒体上开设有物料入口11和物料出口12，降压筒1用于对物料降压；分离筒2的顶部或侧壁上开设有气体出口21，底部或侧壁上开设有进料口22和液体出口23，且气体出口21高于液体出口23设置；降压筒1设置于分离筒2内，且物料入口11和分离筒2的进料口22密封连接，气体出口21高于物料出口12设置，分离筒2内灌注有液体，且分离筒2内的液位位于物料出口12和气体出口21之间。

相较于现有技术，本实用新型实施例提供的一种超临界处理工艺用降压分离装置，在使用时，来自于超临界反应器的多相混合的物料通过分离筒2的进料口22流入该降压分离装置内部后，直接经物料入口11进入降压筒1的筒体内部，降压筒1将筒体内的物料降压后，将物料从降压筒1的物料出口12排出，而由于物料压力降低，因此物料中的气相物料在液相物料中的溶解度降低，气相物料会从液相物料中析出，因此，从物料出口12流出的物料为气液固多相混合物料。当该气液固多相混合物料从降压筒1进入分离筒2内后，由于分离筒2的内径大于降压筒1的内径，因此物料的流动速度降低，在重力作用下，气液两相物料开始分离，分离后的液相物料和固相物料进入降压筒1与分离筒2之间的间隙中，在该间隙内气相物料和液相物料彻底分离，气相物料向上流动并从气体出口21中排出，而液相物料和固相物料向下流动并从液体出口23流出。由于本实用新型实施例提供的超临界处理工艺用降压分离装置，将降压筒1设置在分离筒2的内部，多相混合物料在降压筒1内降压后流动至分离筒2和降压筒1之间的间隙内，在该间隙内被分离成气相物料及液相和固相混合物料，并将气相物料及液相和固相混合物料分别排出，相较于现有技术中先采用降压设备降压再用气液分离器分离的方式，本实用新型实施例提供的超临界处理工艺用降压分离装置，该装置自身同时具备降压和分离功能，从而减少了设备间的连接，节约了安装空间。且该装置无需阀门控制，因而节约了成本。

物料在降压筒1内的流动方向可以为横向，也可以为纵向。当物料的流动方向为横向时，物料中的固相物料在其重力的作用下容易沉积在降压筒1的底部，难以在物料的推动作用下通过降压筒1的物料出口12流出，这部分固相物料无法进入后续处理设备中，降低了物料的转化率。因此，为了避免上述问题，如图1所示，物料入口11开设于降压筒1的底部，物料出口12开设于降压筒1的顶部。此时，当物料从物料入口11进入降压筒1内部后，即使物料中的固相物料产生沉淀，在后续流入该降压筒1内的物料的冲击下，固相物料始终具有一定的运动速度，能够经物料出口12被送出，因而不会沉积在降压筒1的底部。

物料在送入该降压分离装置时，从分离筒2的进料口22经进料口22和物料入口11的连接通道，最后从物料入口11流入降压筒1内，而由于此时物料具有较高压力，物料在流动时会产生冲击，有可能导致进料口22和物料入口11之间的连接的密封性失效，因此，为解决这一问题，如图1所示，降压筒1的底部和分离筒2的底部相贴合，进料口22开设于物料入口11围成的区域内。

从超临界反应器中流出的物料具有较高的压力，降压筒1在对物料进行降压时，物料中的固相物料对降压筒1的磨损较大，因此需对降压筒1定期维修或更换，为便于该降压分离装置对降压筒1的维修或更换，如图1所示，分离筒2包括可拆卸连接的下端盖24和筒体25，降压筒1连接于下端盖24上。当需要对降压筒1进行维修或更换时，将下端盖24和筒体25拆卸开来，就可以直接对降压筒1进行维修或更换了。而若分离筒2为一体式结构，工作人员在对降压筒1进行维修或更换时，就必须将分离筒2进行切割，待维修完毕后后将切开的分离筒2焊接成一体，耗费工时较多且成本较高。

具体地，如图1所示，下端盖24和筒体25通过法兰组3连接。由于物料在流动至分离筒2内后，物料的压力已经降低，因而分离筒2用于中低压的环境中，因此可采用法兰组3来对下端盖24和筒体25进行连接。

为避免物料中的固相物料沉积在分离筒2的底部，如图1所示，液体出口23开设于下端盖24上。经分离后的液相和固相混合物料在重力作用下流动至分离筒2的底部，并经开设于下端盖24上的液体出口23流动至下一级处理设备中。

为确保该降压分离装置的稳定工作，并降低装置的成本，优选将分离筒2和降压筒1均设置为圆柱状结构。物料在降压筒1或分离筒2内流动时，会沿着降压筒1或分离筒2的侧壁流动，若将降压筒1或分离筒2设置为棱柱状结构，物料沿棱柱状结构的侧壁流动时，相邻两侧壁之间的夹角越小，物料与降压筒1或分离筒2的侧壁之间的碰撞就更为剧烈，严重影响到该降压分离装置的稳定工作。而将降压筒1或分离筒2设置为圆柱状结构后，物料在沿圆柱状结构的侧壁流动时，不会与圆柱状结构的侧壁相碰撞，因此能够确保该降压分离装置的稳定工作。同时，在同等容积的条件下，圆柱状结构的侧壁的表面积较小，制作降压筒1或分离筒2时的用材较少，因此能够在一定程度上降低该降压分离装置的生产成本。

可选地，分离筒2的直径D和降压筒1的直径d之间的比值的取值范围为1.5～5。当分离筒2的直径D和降压筒1的直径d之间的比值小于1.5时，分离筒2和降压筒1之间的环形间隙较小，物料从降压筒1的物料出口排出时的阻力较大，物料对分离筒2的内壁会产生较大的冲击，产生较大的噪音和震动，不利于该降压分离装置的稳定运行。而当分离筒2的直径D和降压筒1的直径d之间的比值大于5时，分离筒2和降压筒1之间的环形间隙足够大，但对该降压分离装置的分离作用所带来的加成较小，但成本增加较大，且设备体积过大，对安装空间的需求也较大。因此，将分离筒2的直径D和降压筒1的直径d之间的比值的取值范围设定为1.5～5时，既能确保该降压分离装置稳定运行，同时能够在保证降压分离作用的前提下，尽可能地缩小该降压分离装置的尺寸，以减小该降压分离装置的安装空间需求并降低装置的生产成本。

经分离筒2分离出的气相物料的流速较快，因此该气相物料在与液相物料分离过程中，会夹带有部分液滴及微小固体颗粒物，若分离后的气相物料夹带着液滴及微小固体颗粒物从气体出口排出，则会影响到分离筒2的分离效果，为此，如图1所示，分离筒2内靠近气体出口21处设置有除沫组件4，且除沫组件4高于分离筒2内的液位设置。当气相物料携带有液滴及微小固体颗粒物向气体出口21流动时，需先经过除沫装置4，除沫装置4将气相物料中携带的液滴及微小固体颗粒物阻挡，气相物料携带的液滴及微小固体颗粒物会重新落入分离筒2内，仅有气相物料通过气体出口21被排放出去，因而确保了分离筒2的分离效果。

由于气相物料具有一定的流速，因此气相物料在排出过程中必然会携带有物料中的微小固体颗粒物，这部分微小固体颗粒物在通过除沫装置时，会贴附在除沫装置的内壁上，因此，为避免除沫装置被微小固体颗粒物堵塞，如图1所示，分离筒2包括可拆卸连接的上端盖26和筒体25。当该降压分离装置运行一段时间后，工作人员可在装置停机状态下，打开上端盖26，将除沫组件取出进行清理保养或进行更换，确保了该降压分离装置的稳定运行。

可选地，为确保降压筒1的降压效果，如图2所示，降压筒1的物料入口11处可拆卸连接有喷嘴5，喷嘴5上开设有连通的喷嘴入口51和喷嘴出口52，且喷嘴入口51的口径大于喷嘴出口52的口径。由于喷嘴出口52的口径小于喷嘴入口51的口径，物料在流出喷嘴出口52时会由于受到的阻力作用而产生压力降，物料的流速增加，物料出现能量损失，根据伯努利方程，物料的流速增加地越大，压降也越大，从而实现对物料的降压作用。

物料中的气体含量较多时，由于气体流速较大，会穿过液体在降压筒2的中心形成气流，将液体物料挤压至靠近降压筒2的内壁处形成液膜并沿降压筒2的内壁流动，这一现象被称作环状流。而环状流中形成的液膜一般较薄，这使得物料在降压筒2内的流动受阻，为避免降压筒2内形成环状流，如图2所示，降压筒2内沿物料的流动方向依次设有多层孔板27，孔板27可将环状流中形成的气流破碎成小气泡，使得降压筒2内无法形成环状流，确保了物料在降压筒2内的正常流动。同时，孔板27上开设有小孔，物料在通过小孔时会由于节流面积的减小而导致流速增加，根据伯努利方程，流速增加会导致物料的压力下降，从而更好地对物料降压。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。