一种气液分离装置及气液分离系统的制作方法

本实用新型涉及气液分离技术领域，具体而言，涉及一种气液分离装置及气液分离系统。

背景技术：

在通过合成气制取醇类液体产品的装置中，为了提高合成气的转化率，采用合成气循环工艺，自反应器排除的气体经产品分离后，未反应完的气体经过循环气压缩机增压后继续返回合成反应器进行反应。产品分离在工艺中一般采取先用循环水将反应后的气体冷却至40℃，气相中的产物在该温度下大部分被冷却成液滴，然后进入气液分离器，在气液分离器中根据气液两相密度差，实现分离。

目前应用的气液分离器主要有重力沉降型或旋风分离型，它们的基本原理是利用气液比重不同，在一个突然扩大的容器中，流速降低后，在主流体转向的过程中，气相中细微的液滴下沉与气体分离，或利用旋风分离器，气相中细微的液滴被进口气流甩到器壁上，碰撞后失去动能而与转向气体分离。但是在醇类合成后的气体在冷却至40℃时，对应的醇类产品的蒸气压约为30KPa，含量约0.6%的醇类产品仍呈气相状态，此气相醇类产品通过传统气液分离器中无法得到分离。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型提出了一种气液分离装置及气液分离系统，旨在解决现有气液分离器无法将醇类合成后的气体和醇类产品分离的问题。

一方面，本实用新型提出了一种气液分离装置，该装置包括：分离装置主体；设置于所述分离装置主体内的下丝网除沫器，其设置于所述分离装置主体开设的气液混合物进口的上方，用于对所述气液混合物中气体产生的气泡进行破除；在所述分离装置主体内且设置于所述下丝网除沫器上方的水雾发生器，用于排出水雾以吸收气体中的待分离产品形成雾化产品；在所述分离装置主体内且设置于所述水雾发生器上方的收液器，用于撞击雾化产品形成液滴以实现待分离产品与气体之间的分离。

进一步地，上述气液分离装置，所述收液器包括：至少一组并列设置的挡板组件，各组所述挡板组件之间间隔设置；与所述挡板组件一一对应设置的收液槽，所述收液槽设置于其对应的挡板组件的下方，用于收集所述挡板组件撞击形成的液滴；沿所述分离装置主体的内壁周向整周设置的环形积液槽，其与所述收液槽相连通。

进一步地，上述气液分离装置，所述挡板组件为百叶窗结构。

进一步地，上述气液分离装置，任意相邻两片所述百叶窗片之间呈夹角设置。

进一步地，上述气液分离装置，任意相邻两片所述百叶窗片之间呈夹角设置。

进一步地，上述气液分离装置，各所述百叶窗片为平板结构或锥台形结构。

进一步地，上述气液分离装置，所述水雾发生器与所述下丝网除沫器之间设有积液盘，用于收集所述收液器形成的液滴并通过所述分离装置主体上开设的第二排液口排出；所述积液盘上设有若干根升气管，所述下丝网除沫器分离的气体经所述升气管向上流动。

进一步地，上述气液分离装置，所述升气管的出气口在所述第二排液口的上方。

进一步地，上述气液分离装置，所述收液器的上方设有上丝网除沫器，用于去除经所述收液器分离出雾化产品的气体内夹带的气泡。

本实用新型提供的气液分离装置，通过下丝网除沫器上方的水雾发生器排出水雾，以使未冷凝的待分离产品例如醇类产品被水雾吸收；同时通过水雾发生器上方的收液器撞击被水雾吸收的待分离产品，以使被水雾吸收的待分离产品形成液滴下沉，进而实现待分离产品与气体之间的分离，即实现醇类合成后的气体和醇类产品分离，提高了分离出气体的纯度，提高了气液分离的效果。

尤其是，积液盘的设置可将收液器下沉的液滴汇聚收集，以便排出该气液分离装置外，以避免待分离产品与气液分离混合物中的液体之间混合，从而实现待分离产品的回收和利用。

另一方面，本实用新型还提出了一种气液分离系统，该系统包括：上述气液分离装置；设置于所述气液分离装置外的循环泵，其循环进液口与所述气液分离装置的收液器相连通，所述循环泵的循环出液口与所述气液分离装置的水雾发生器相连通；设置于所述循环泵和所述收液器之间的阀体组件，用于控制所述收液器形成的液滴循环至所述循环泵内或排出所述气液分离系统。

由于气液分离装置具有上述效果，所以具有该气液分离装置的气液分离系统也具有相应的技术效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的气液分离装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的收液器的俯视图；

图3为本实用新型实施例提供的气液分离系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1，其为本实用新型实施例提供的气液分离装置的结构示意图，如图所示，该气液分离装置包括：分离装置主体1、下丝网除沫器2、水雾发生器3、收液器4、积液盘5和上丝网除沫器6；其中，下丝网除沫器2、水雾发生器3、收液器4、积液盘5和上丝网除沫器6均设置于分离装置主体1内。

分离装置主体1为圆柱形中空筒体，分离装置主体1下部（相对于图1所示的位置而言）的外壁设置有气液混合物进口a，用于向分离装置主体1内输入待分离的气液混合物。分离装置主体1的外壁的底部设有第一排液口b，用于排出气液混合物经下丝网除沫器2初步分离的液体。分离装置主体1顶部的外壁设有排气口c，用于排出该气液分离装置通过下丝网除沫器2、水雾发生器3、收液器4和上丝网除沫器6分离出的气体。水冷器排出的气液混合物经气液混合物进口a进入分离装置主体1的下部内，根据气液密度差，在突然扩大的筒体中流速降低后，在主流体转向的过程中，气液混合物的液体下沉与气体分离从而实现气体上升，液体下降至分离装置主体1的底部，达到一定液位后通过底部的第一排液口b排出，获得产品。

为实现气液混合物中的气体的初步分离，下丝网除沫器2设置于气液混合物进口a的上方，以便对气液混合物中气体产生的气泡进行破除即除去气体中夹带的雾沫，以便实现气液混合物进行初步分离以使分离的气体向上流动。

水雾发生器3设置于下丝网除沫器2的上方，以便将输入的液体以水雾的形式输出，以便与气体进行充分接触，气体即气相中的待分离产品被水雾吸收形成雾化产品随气体向上流动。优选地，水雾发生器3输入的液体为脱盐水，以避免水雾与待分离产品例如醇类产品的反应。其中，水雾发生器3可为水雾喷头。

收液器4设置于水雾发生器3的上方，以便随气体向上流动的雾化产品与收液器4的表面撞击形成液滴，在气体上升过程中液滴不断增大，增大到一定程度的液滴依靠重力下沉，以实现待分离产品与气体之间的分离。

积液盘5设置于水雾发生器3与下丝网除沫器2之间，用于收集收液器4形成的液滴，即收液器4下沉的液滴汇聚至积液盘5内以便通过分离装置主体1侧壁设置的第二排液口d排出。积液盘5上设有升气管51，下丝网除沫器2分离的气体经升气管51向上流动以流动至分离装置主体1的上部空间，进而通过水雾发生器3、收液器4和上丝网除沫器6进行进一步气液分离。为避免收液器4形成的液滴下沉至升气管51内，优选地，升气管51的上端设有遮挡帽（图中未示出），升气管51的侧壁开设有出气口。为避免积液盘5内的液滴自升气管51内流动至积液盘5的下方，优选地，升气管51的出气口在第二排液口d的上方。为避免下丝网除沫器2分离的气体集中至积液盘5的下方，优选地，升气管51为多根，其在积液盘5上均匀设置；进一步优选地，沿积液盘5的径向均匀设有多圈升气管51，且每圈升气管51沿积液盘5的周向均匀设置。

上丝网除沫器6设置于收液器4的上方，以便去除经收液器4分离出雾化产品的气体内夹带的气泡，以便进一步提高该装置气液分离的效果。

显然可以理解的是，本实施例提供的气液分离装置，通过下丝网除沫器2上方的水雾发生器3排出水雾，以使未冷凝的待分离产品例如醇类产品被水雾吸收；同时通过水雾发生器3上方的收液器4撞击被水雾吸收的待分离产品，以使被水雾吸收的待分离产品形成液滴下沉，进而实现待分离产品与气体之间的分离，即实现醇类合成后的气体和醇类产品分离，提高了分离出气体的纯度，提高了气液分离的效果。

尤其是，积液盘5的设置可将收液器4下沉的液滴汇聚收集，以便排出该气液分离装置外，以避免待分离产品与气液分离混合物中的液体之间混合，从而实现待分离产品的回收和利用。

继续参见图1和图2，收液器4包括：至少一组挡板组件41、收液槽42和环形积液槽43；其中，

各组挡板组件41之间并列且间隔设置，以便经升气管51向上流动的气体可自挡板组件41之间的间隙向上流动，同时确保气体中雾化产品与挡板组件41的表面撞击形成液滴。挡板组件41为百叶窗结构，即挡板组件41包括多个首尾相连的百叶窗片411，且任意两个相邻百叶窗片411之间呈夹角设置，以便撞击随气体上升的雾化产品，以使雾化产品形成液滴。各百叶窗片411为水平设置的平板结构或锥台形结构，亦可为竖直设置的平板结构。

由于待分离产品形成的液滴由于水雾的存在其浓度低于气液混合物中的液体的浓度，收液槽42与挡板组件41一一对应设置，挡板组件41设置于其对应的挡板组件41的下方，挡板组件41撞击形成的液滴下落至收液槽32内进行收集，以便避免待分离产品形成的液滴低落至分离装置主体1下部，避免待分离产品形成的液滴与气液混合物中的液体混合，避免待分离产品形成的液滴影响气液混合物中分离出液体的浓度。

环形积液槽43沿分离装置主体1的内壁周向整设置，且环形积液槽43与收液槽42相连通，以便通过第二排液口d排至该气液分离装置外。

参见图1和图2，现以醇类产品为例对本实施例中提供的气液分离装置的工作过程进行详细的说明：

水冷器排出的气液混合物经气液混合物进口a进入分离装置主体1的下部内，根据气液密度差，在突然扩大的筒体中流速降低后，在主流体转向的过程中，气液混合物的液体下沉与气体分离从而实现气体上升，液体下降至分离装置主体1的底部，达到一定液位后通过底部的第一排液口b排出，获得产品；气液混合物中气体上升经下丝网除沫器2对气液混合物中气体产生的气泡进行破除后经升气管51持续上升；水雾发生器3将输入的脱盐水以水雾的形式输出，以便与气体进行充分接触，气体的醇类产品被水雾吸收形成雾化产品并随气体向上流动，随气体向上流动至挡板组件41 位置，与挡板组件41的表面撞击形成液滴，在气体上升过程中液滴不断增大，增大到一定程度的液滴依靠重力下沉，液滴下沉滴落至收液槽42中并通过环形积液槽43汇聚至积液盘5内，最终通过第二排液口d排出至气液分离装置外，获得醇类产品；经升气管51上升的气体通过挡板组件41之间的间隙流动至上丝网除沫器6处，上丝网除沫器6去除经收液器4分离出雾化产品的气体内夹带的气泡，去除气泡后的气体上升最终经排气口c排出，获得气体。

综上，本实施例提供的气液分离装置，通过下丝网除沫器2上方的水雾发生器3排出水雾，以使未冷凝的待分离产品例如醇类产品被水雾吸收；同时通过水雾发生器3上方的收液器4撞击被水雾吸收的待分离产品，以使被水雾吸收的待分离产品形成液滴下沉，进而实现待分离产品与气体之间的分离，即实现醇类合成后的气体和醇类产品分离，提高了分离出气体的纯度，提高了气液分离的效果。

尤其是，积液盘5的设置可将收液器4下沉的液滴汇聚收集，以便排出该气液分离装置外，以避免待分离产品与气液分离混合物中的液体之间混合，从而实现待分离产品的回收和利用。

系统实施例：

本实施例还提出了一种气液分离系统，参见图3，其为本实用新型实施例提供的气液分离装置的结构示意图，如图所示，该系统包括：上述气液分离装置、循环泵7、阀体组件8和液体阀9；其中，

循环泵7设置于气液分离装置外部，循环泵7的循环进液口e与气液分离装置的收液器4相连通，循环泵7的循环出液口f与气液分离装置的水雾发生器3相连通。具体地，循环进液口e与第二出液口d相连通，以便通过积液盘5与收液器4的环形积液槽43相连通，以使待分离产品形成的液滴的收集依次经第二出液口d、循环进液口e循环流动至循环泵7内，并通过循环泵7增压后流动至雾发生器3内。

阀体组件8设置于循环泵7和收液器4之间，用于控制收液器4形成的液滴循环至循环泵7内或排出气液分离系统。具体地，阀体组件8设置于循环进液口e与第二出液口d之间的通道上，以便控制待分离产品形成的液滴的流动方向。流动方向的控制可以根据第二出液口d排出液体的浓度确定，其浓度较低时，可控制第二出液口d排出液体经循环进液口e流动至循环泵7中循环直至其浓度达到预设浓度时，可通过阀体组件8控制液体排出该系统。预设浓度可以根据实际情况确定，本实施例对其不做任何限定。

液体阀9与循环泵7的循环进液口e相连通，用于开启或关闭向循环泵7内输入液体例如脱盐水的通道以控制液体的输入。

本实施例中，阀体组件8包括循环阀81和排液阀82；其中，循环阀81设置于循环泵7的循环进液口e和收液器收液器4之间，具体地，循环阀81设置于循环进液口e与第二出液口d之间的通道上，以便控制第二出液口d排出的待分离产品循环流动至循环泵7内或中断待分离产品循环流动至循环泵7的通道。排液阀82设置于收液器4与循环阀81之间，具体设置于第二出液口d与循环阀81之间，以便将第二出液口d排出的待分离产品排出该系统或沿循环进液口e与第二出液口d之间的通道流动。当然，阀体组件8也可以为三通阀，以便控制第二出液口d排出的待分离产品流动方向。

其中，气液分离装置的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。

参见图1至图3，现以醇类产品为例对本实施例中提供的气液分离系统的工作过程进行详细的说明：

水冷器排出的气液混合物经气液混合物进口a进入分离装置主体1的下部内，根据气液密度差，在突然扩大的筒体中流速降低后，在主流体转向的过程中，气液混合物的液体下沉与气体分离从而实现气体上升，液体下降至分离装置主体1的底部，达到一定液位后通过底部的第一排液口b排出，获得产品；气液混合物中气体上升经下丝网除沫器2对气液混合物中气体产生的气泡进行破除后经升气管51持续上升；液体阀9开启，脱盐水通过循环泵7增压后输入至水雾发生器3内，水雾发生器3将输入的脱盐水以水雾的形式输出，以便与气体进行充分接触，气体的醇类产品被水雾吸收形成雾化产品并随气体向上流动，随气体向上流动至挡板组件41 位置，与挡板组件41的表面撞击形成液滴，在气体上升过程中液滴不断增大，增大到一定程度的液滴依靠重力下沉，液滴下沉滴落至收液槽42中并通过环形积液槽43汇聚至积液盘5内，最终通过第二排液口d排出至气液分离装置外，获得醇类产品；经升气管51上升的气体通过挡板组件41之间的间隙流动至上丝网除沫器6处，上丝网除沫器6去除经收液器4分离出雾化产品的气体内夹带的气泡，去除气泡后的气体上升最终经排气口c排出，获得气体；

如果第二排液口d排出的醇类产品的浓度低于预设浓度，则循环阀81开启同时排液阀82关闭，以使第二排液口d排出的醇类产品循环至循环泵7内，同时液体阀9关闭无需输入脱盐水，稀醇类产品经循环泵7增压后流动至水雾发生器3以便循环使用，直至第二排液口d排出的醇类产品浓度达到预设浓度时，停止循环，循环阀81关闭同时排液阀82开启排出醇类产品。而水雾发生器3则通过液体阀9开启补入新鲜脱盐水。

由于气液分离装置具有上述效果，所以具有该气液分离装置的气液分离系统也具有相应的技术效果。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。