专利名称：自动平衡液位、定点移取的气体净化分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于气体净化分离装置领域，具体涉及一种自动平衡液位、定点移取 的气体净化分离装置。
背景技术：
合成气及天然气、城市煤气等气体在制造和输送过程中，由于原料、管壁腐蚀和磨 损等原因，通常会含有一定量的粉尘、有机或无机硫化物及气体中所饱和液相的冷凝液。粉 尘主要有炭黑、铁、镍固体硫化物、铁锈等，硫化物主要是硫化氢、硫氧化碳、硫醚、硫醇等， 气体中所饱和液相的冷凝液主要是水、低碳烃类等。由于固体粉尘会沉积在设备、管道内， 使系统阻力增加，鼓风机、压缩机等运转机械磨损；粉尘沉积于催化剂表面，会使活性表面 减少，引起活性下降，使用寿命缩短；粉尘大量进入液体介质，如不能及时移除，使溶液总固 体含量增高，引起起泡，沉积于消泡层填料表面，使吸收设备的阻力增加或产生液泛，使得 生产能力降低。硫化氢等酸性气体毒性大，对人体有害，会使管线及设备腐蚀损坏，使催化 剂中毒而失活。过量的饱和水进入下游，会使催化剂钝化，严重的在冷凝时，会导致催化剂 粉化。低碳烃类进入催化剂床层，会在催化剂上发生裂解积炭，致使活性衰减。为了解决上述杂质的存在对于下游设备及工艺带来的不利影响，在制造和输送过 程中，常利用不同结构的分离过滤装置及除尘器对气体进行除尘、脱硫处理。现有的净化设 备类型主要有干法除尘、湿法除尘、过滤除尘等。干法除尘主要是利用粉尘受重力作用或离心力的作用，达到沉降分离；例如重力 除尘器及旋风分离器，其除尘效率与管路设置的水平截面、粉尘的沉降速度有关。气体流速 和粉尘的粒径相关度较大，在处理气量过大或气量波动较大时效率显著降低，甚至会将已 经分离并沉降在底部的细粉尘带出；对于细粉尘的分离效率不高，要提高对细粉尘的除尘 效率，则能耗增加显著。干法除尘通常作为初级除尘，分离较大粒径的粉尘效果较好。过滤除尘是采用多孔性物质对粉尘截留，效率较高，但过滤细粉尘时，需选用极细 孔径的过滤膜，使得系统阻力大幅增加，流通量减少；对于大小不一的粉尘在其表面蓄积， 会造成过滤膜表面受压不同，易使过滤介质损坏。其价格高，物耗和能耗较大。湿法除尘是使含尘气体与水或选定的其他液体介质相接触，当气体冲击湿润的器 壁时，粉尘为器壁所吸附，或当气体与喷洒的液体相遇时，液体在粉尘质点上聚结，使质点 重量增大而降落。对于干法除尘难于分离的细粉尘(粒径< IOum)，经湿法除尘后，几乎都 能奏效。湿法除尘，同时可以脱除部分硫化物。湿法除尘的设备有静力除尘器、动力除尘 器、泡沫除尘器、文丘里除尘器等。静力除尘器是借气体由下而上，通过中空的洗涤塔，水由 塔顶的喷嘴，均勻喷淋而下，其结构简单，操作方便，但用水量大，能耗高，废水处理量同步 提高；动力除尘器又称为机械除尘器，主要是机械活动的回转作用，使洗涤液分溅，与进入 的气体接触，同时利用回转推力及曲折通道，延长气体在液相中的停留时间，粉尘浸润度提 高，除尘效率高，但能耗高，设备维修量大；泡沫除尘器是一种效率较高的除尘设备，适用于 含有灰尘、烟雾的气体，可用于细粉尘的去除，但耗水量大，易液泛；文丘里除尘器是含尘气体在通过喉管时形成高速气体，与水撞击，使水滴雾化，同时尘粒与液滴相互撞击而凝聚， 在雾沫分离器中除去。其除尘效率高，但压头损失大。湿法除尘设备移取液体，采用溢流口设计，大多只能移取最上层或底部的溶液，特 别是对于液面上方加液方式，不能使新添加的洗液介质有效的利用；湿法除尘在提高除尘 效率的同时，带来洗液循环量大，水饱和度大，能耗高，维护成本高的缺点。在液体循环量较 小时，沉积层较厚，容易形成堵管。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决湿法除尘装置洗液循环量大、液体饱和度大、能耗高、 维护成本高，在液体循环量较小时沉积层较厚、容易形成堵管的缺点，提供一种在入口气体 含液量较大时，能及时移除细粉尘蓄积层液体，自动平衡液位，同时减少液泛现象，能较大 范围的适应气量波动而不影响除尘的效果的自动平衡液位、定点移取的气体净化分离装置。本实用新型是通过如下技术方案来实现的即一种自动平衡液位、定点移取的气体净化分离装置，包括壳体，其特征在于壳体 内由下向上依次分为气固液混合区、气固液分离区和捕集分离区，所述气固液混合区包括 气体入口，洗液介质入口、排污口、气流分布器和筛网，所述气体入口和洗液介质接管安装 在壳体的侧面，气体入口在上，洗液介质入口在下，排污口安装在壳体的底部，气流分布器 安装壳体内部的下部，上方安装筛网；所述气液固分离区包括自动平衡液位、定点移取系统和冷凝回流系统，所述自动 平衡液位、定点移取系统包括壳体内的环形立体自动平衡液位、定点取液组件和壳体外部 的残液收集罐，环形立体自动平衡液位、定点取液组件与残液收集罐相通，残液收集罐通过 压力平衡管与气液固分离区的壳体内部相通，所述冷凝回流系统位于环形立体自动平衡液 位、定点取液组件的上方，包括冷凝盘管和填料层所述捕集分离区包括安装在壳体内的过滤组件、布袋式收集器，所述布袋式收集 器在下，过滤组件在上，过滤组件与气体出口相通。本实用新型的气固液混合区的气流分布器上部液相中加装筛网，与气体分布器相 连接固定，以增大湍流程度和增加气体分散的程度；所述闭环式逆向错位锥孔气流分布器， 在闭环状中心位置设置中心管，从中心管分出三根或六根或九根辅助分气管与环形管相 连，其接管角度为120°或60°或40°。闭环环形管采用与气流上升方向相反的位置开锥 形孔或在管路上另加装锥孔喷气组件，开孔以管路中心液面水平位夹角45°、90°、135° 或30°、90°、150°，按此设计循环打锥孔，间隔距离由辅助分气管数量决定，要求距离相 等。从装置底部进气，将气体高速分散地冲击装置釜底，使得气流激起已蓄积的大颗粒粉 尘，促使液体成径向螺旋流动，到达筛网，打散，使其成微细气泡状上升，大颗粒下沉，细颗 粒随气体上浮。在洗液中添加表面活性剂，可改善粉尘的亲水性；添加碱性物质可脱硫，减 缓酸性气体造成的腐蚀及毒害；添加与水难以互溶的有机相，且密度小于水，室温下呈液 态，如液体石蜡等长链脂肪族化合物，借助有机相存在，使得细粉尘蓄积于水相上层，但不 足以进入有机相。由于有机相与水相难以互溶，气体通过时，饱和水汽会被截留有机相和水 溶液分界面，水汽饱和度得以降低。[0014]本实用新型的气液固分离区的环形立体自动平衡液位、定点取液组件，可一层或 多层，也可一层不同平面或多层不同平面，也可采用不同的形状，例环状、三角形、四角形、 梅花形等，以此满足不同形状的容器及需自动平衡液位、定点移取不同位置物料的要求。其 原理主要是借助液体自身的重力，利用连通器及虹吸的原理，实现溶液的快速自动平衡液 位、定点移取。本实用新型可利用多层环形立体自动平衡、定点取液组件，将细颗粒粉尘从 有机物和水溶液分界面移除到残液收集罐中，继续蓄积沉淀，可采用加温老化，使颗粒较快 蓄积变大。细粉尘移除后，液相中上部固体含量降低，有利于减少液泛现象。将大颗粒从除 尘器底部区域移除，加入新洗液，以维持恒定液位；将有机相从容器中移除，从洗液入口加 入添加新有机相。在液面上方设立冷凝回流系统，其由冷凝盘管及固定支撑的填料层组成， 在温度超过临界温度时，提供降温需求，填料层由1 5mm的硅铝小球或瓷环等惰性材料装 填，起到增强分液、除沫的效果；本实用新型的捕集分离区的布袋式收集器及过滤组件继续集尘、分水，其采用渐 进式安装，孔径由大到小，疏水过滤组件，便于拆换；以此强化分离的效果。本实用新型具有体积小、洗液循环量少，除尘脱硫、降低饱和液体含量效果好，适 用范围广，使用灵活方便，可调节运行温度，残液回用量大，废水产生少，除尘效率高，进气 量波动时对气体净化效果影响小的优点。本实用新型的气体分布器采用闭环式逆向错位锥 孔喷气方式，有助于改善气体在液相中分布状态；设置了自动平衡液位、定点移取系统，利 用连通器及虹吸原理在常压及高压下实现溶液的快速自动平衡稳定液位、定点移取。随进 气量携带液体的多少，自动在液面上限和液面控制点之间平衡液位，无需借助相关仪表及 气动、电动传输设备；与残液收集罐配合，便于移取固定位置的溶液；增设冷凝回流系统， 有利于增强分液、除沫的效果。将工业设计中的水洗、除沫、液相脱硫、固定式机械过滤等设 备整合在一个容器内，一体化设计，洗液循环量小，除尘脱硫效果较好，体积小，功能齐全； 该装置可在0 8. OMI^a压力范围内使用，可调节运行温度，残液回用量大，废水产生少，除 尘效率高，进气量波动时对气体净化效果影响小。本实用新型适用于合成气、天然气及城市 煤气经预除尘后，选用合适的液相介质，配合良好的气体分布及定点移液、自动平衡液位组 件，达到细粉尘脱除、脱硫、截留烃类有机物，同时能较大范围的适应气量波动而不影响气 体净化效果的目的。本实用新型也可作为使用液膜进行气体净化分离的装置使用。
附图为本实用新型的结构示意图；如图中所示1.过滤组件；2.布袋式收集器；3.填料层；4.洗液介质入口 ；5.气 体进口分布器；6.排污口 ；7.残液收集分离罐；8.环形立体自动平衡液位、定点取液组件； 9.气体入口 ；10.气体出口 ；11.筛网；12.压力平衡管；13.冷凝盘管；14.液面上限；15.液 面控制点；16有机物和水溶液分界面；17壳体。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步阐述。本实用新型主要由气固液混合区、气固液分离区、捕集分离区组成。洗液由洗液介 质入口 4进入气体净化分离装置，通过磁力液位计指示液位并控制洗液介质添加，由环形立体自动平衡液位、定点取液组件8维持恒定液位；含液、含尘气体经气体入口 9、气体分布 器5进入壳体17内部的底部，将气体高速分散地冲击壳体17的釜底，使得气流激起以蓄 积的大颗粒粉尘，促使液体成径向螺旋流动，到达筛网11，上升后气体被不锈钢制成的筛网 11及大颗粒粉尘阻挡，多次撞击后，破碎为更为细小的气泡，小粒径粉尘在上升过程中，被 含有表面活性剂的水溶液浸润，亲水性加强，逐渐积聚成大颗粒沉降，来不及团聚的小颗粒 粉尘会继续上升，在有机物和水溶液分界面16处截留，其亲水性强，难以进入液体石蜡层， 在此继续积聚，达到一定粒径时，利用重力克服液体浮力沉降；在进口气体中含有液体时， 壳体17内液位上升，在液面上限14和液面控制点15之间液体在液位差下，封闭自动平衡 液位、定点取液组件8连通气体口，形成虹吸，将有机物和水溶液分界面16处的溶液经环形 立体自动平衡液位、定点取液组件8移除到残液收集罐7中，快速平衡液位；残液收集罐7 内液体通过磁力液位指示计，提供液位指示并控制气动阀，排除含尘液体，处理后回用；气 体通过液体石蜡层时，气体中含有的水及有机物在相似相溶原理作用下，有机物与液体石 蜡互溶，不溶的截留，达到更好的分水效果。本实用新型可设立两个环形立体自动平衡液 位、定点取液系统组件8，在液位变化时，同时取出部分有机相，通过蒸馏，移除低沸点有机 物，液体石蜡回用。气体继续上升，与在液面上方设立冷凝回流系统接触，其有冷凝盘管13 及固定支撑的填料层3组成，在温度超过临界温度时，提供降温需求，填料层由1 5mm的 硅铝小球装填，起到增强分液、除沫的效果。气体继续上升，在捕集分离区，由布袋收集器2 及气体出口 10处的含疏水的过滤组件1继续集尘分水，其采用渐进式安装，孔径由大到小， 在容器与管线连接处设立疏水过滤组件1，便于拆换，以此强化分离的效果。
权利要求1. 一种自动平衡液位、定点移取的气体净化分离装置，包括壳体，其特征在于壳体内由 下向上依次分为气固液混合区、气固液分离区和捕集分离区，所述气固液混合区内包括气 体入口，洗液介质入口、排污口、气流分布器和筛网，所述气体入口和洗液介质入口安装在 壳体的侧面，气体入口在上，洗液介质入口在下，排污口安装在壳体的底部，气流分布器安 装壳体内部的下部，上方安装筛网；所述气液固分离区包括自动平衡液位、定点移取系统和 冷凝回流系统，所述自动平衡液位、定点移取系统包括壳体内的环形立体自动平衡液位、定 点取液组件和壳体外部的残液收集罐，环形立体自动平衡液位、定点取液组件与残液收集 罐相通，残液收集罐通过压力平衡管与气液固分离区的壳体内部相通，所述冷凝回流系统 位于环形立体自动平衡液位、定点取液组件的上方，包括冷凝盘管和填料层，所述捕集分离 区包括安装在壳体内的过滤组件、布袋式收集器，所述布袋式收集器在下，过滤组件在上， 过滤组件与气体出口相通。
专利摘要本实用新型属于气体净化分离装置领域，具体涉及一种自动平衡液位、定点移取的气体净化分离装置，包括壳体，其特征在于壳体内由下向上依次分为气固液混合区、气固液分离区和捕集分离区，所述气固液混合区内的气体分布器采用闭环式逆向错位锥孔喷气方式，气固液分离区内设置了自动平衡液位、定点移取液体系统，捕集分离区内设有过滤组件和布袋式收集器。本实用新型具有体积小、洗液循环量少，除尘脱硫、降低饱和液体含量效果好，适用范围广，使用灵活方便，可调节运行温度，残液回用量大，废水产生少，除尘效率高，进气量波动时对气体净化效果影响小的优点。
文档编号B01D50/00GK201832537SQ201020571529
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者张英魁, 李文柱, 田兆明 申请人:中国石油化工股份有限公司