分离装置及具有该分离装置的超临界反应系统的制作方法

本发明涉及超临界反应技术领域，具体而言，涉及一种分离装置及具有该分离装置的超临界反应系统。

背景技术：

超临界水氧化技术是在温度、压力高于水的临界温度和压力的条件下以超临界水作为反应介质，利用反应原料在超临界水中良好的传质、传热性能，实现含碳废弃物清洁化的新技术。

超临界水氧化装置内有机物与氧化剂在高温高压发生氧化反应，产生高温高压的反应产物。一般而言，该反应产物中含有固体颗粒，当超临界水氧化装置输出的反应产物输入至后系统进行处理时，反应产物中的固体颗粒易在后系统的设备中进行沉积、结垢，从而造成设备的堵塞，甚至导致设备的损坏、失效和停止运行。因此，超临界水氧化装置输出的反应产物在输入后系统之前应先将反应产物中的固体颗粒分离出来。

现有的分离装置，如过滤器等，虽然能够对反应产物进行分离，但是，在设计制造分离装置时限定了分离装置分离的是低温低压的物质，并且，分离装置一般采用联动装置对反应产物进行分离，若分离的是高温高压物质，易影响分离装置内联动装置的正常运行，因此，分离装置只能分离低温低压的反应产物，不适用于分离高温高压的反应产物，这就要求反应产物必须先进行降温降压后才可以通过分离装置进行分离，操作复杂，并且，当反应产物降温降压不完全时会影响分离装置的分离效果。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种分离装置，旨在解决现有的分离装置不适用于高温高压产物分离的问题。本发明还提出了一种具有该分离装置的超临界反应系统。

一个方面，本发明提出了一种分离装置，该分离装置包括：物料输入管和具有预设内径的壳体，其中，物料输入管穿设且连接于壳体的顶部，物料输入管在壳体内延伸，物料输入管的出料端与壳体的底部留有第一预设距离；壳体的底部开设有固相出口；壳体的侧壁开设有输出口。

进一步地，上述分离装置中，壳体底部为锥形体，固相出口开设于锥形体的锥顶端。

进一步地，上述分离装置中，输出口内设置有过滤器。

进一步地，上述分离装置还包括：多孔板；其中，多孔板置于壳体的下部且连接于壳体的内壁，并且，物料输入管穿设于多孔板，物料输入管的出料端置于多孔板的下方。

进一步地，上述分离装置中，多孔板为多个，并且，各多孔板之间留有第二预设距离，物料输入管依次穿设于各多孔板，物料输入管的出料端置于最下层的多孔板的下方。

进一步地，上述分离装置中，多孔板倾斜向下设置。

进一步地，上述分离装置还包括：冲洗管，设置于最上层多孔板的上方，并与最上层多孔板之间留有第三预设距离。

进一步地，上述分离装置还包括：盘管，设置于壳体的内壁，且置于多孔板的上方。

进一步地，上述分离装置中，盘管的外壁设置有翅片。

本发明中，通过采用具有预设内径的壳体，这样由物料输入管输入的物料的速度降低，使得物料运动平缓，又由于壳体的固相出口处于关闭状态，而输出口处于打开状态，所以速度降低的物料在压力差的作用下向壳体的顶部运动的过程中，物料中的固体颗粒受到重力作用与其他相物质进行分离，从而实现了物料中固体颗粒的分离，操作简单，分离效果好，并且，该分离装置不仅适用于分离低温低压物料，也适用于分离高温高压物料，解决了现有分离装置不适用于高温高压产物分离的问题。

另一方面，本发明还提出了一种超临界反应系统，该系统包括反应器、灰渣锁斗和上述的分离装置；其中，反应器的出口与分离装置中的物料输入管相连接；灰渣锁斗的入口与分离装置中的固相出口相连接。

由于分离装置具有上述效果，所以具有该分离装置的反应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，而并不认为是对本发明的限制。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为本发明实施例提供的分离装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的分离装置中，多孔板的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的超临界反应系统结构示意图。

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，本发明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发明。

分离装置实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的分离装置的结构示意图。如图所示，该分离装置包括：物料输入管1和壳体2。其中，壳体2具有预设内径。物料输入管1穿设且连接于壳体2的顶部(图1所示的上方)，物料输入管1在壳体2内向壳体2的底部(图1所示的下方)延伸。物料输入管1的输料端设置于壳体2的外部，物料输入管1的出料端与壳体2的底部具有第一预设距离。壳体2的底部开设有固相出口21，壳体2的侧壁开设有输出口22。具体地，输出口22靠近壳体2的顶部设置。

具体实施时，壳体2的预设内径可以根据实际情况来确定，本实施例对此不做任何限制。物料输入管1的出料端与壳体2的底部之间的第一预设距离可以根据物料输入管1输入的物料的流量以及物料的物化性质来确定。在本实施例中，物料输入管1的出料端与壳体2的底部之间的第一预设距离大于等于0.3m，防止距离太小导致物料输入管1输入的新的物料扰动壳体2内已沉积的固体颗粒。物料输入管1内物料的流速小于1m/s，防止物料的流速过大导致壳体2内已沉积的固体颗粒发生扰动。

需要说明的是，该分离装置不仅可以适用于高温高压物料的分离，还可以适用于低温低压物料的分离。具体实施时，壳体2的材料可以根据物料的压力和温度来确定，本实施例对此不作任何限制。

具体实施时，输出口22始终处于打开状态，而壳体2的固相出口21是间歇打开的，当物料进行分离时，固相出口21处于关闭状态，物料的压力一般大于外界的压力，则物料在压力差的作用下向壳体2的顶部运动。在物料向壳体2的顶部运动的过程中，由于物料中各相物质存在密度差，在重力作用下，物料中的固体颗粒不断掉落至壳体2的底部，而物料中的其他相物质由输出口22输出。当壳体2内物料中的固体颗粒在底部沉积较多时，打开固相出口21以便将固体颗粒排出壳体2。

下面是以高温高压物料为例进行介绍分离装置的工作过程，分离时，高温高压的物料由物料输入管1的输料端输入至物料输入管1内，并由出料端输出至壳体2内。当壳体2的内径为预设内径，在本实施例中，壳体2的内径较大时，由于物料的流量一定，所以物料的速度降低，使得物料运动平缓。这时，壳体2的固相出口21是关闭的，输出口22是打开的，由于物料的压力较高，而外界的压力较低，所以物料向壳体2的顶部运动。在物料向壳体2的顶部运动的过程中，由于物料中各相物质存在密度差，在重力作用下，物料中的固体颗粒不断掉落至壳体2的底部，而物料中的其他相物质，如气相物质和液相物质，由输出口22输出。当壳体2的底部堆积的固体颗粒较多时，打开固相出口21，固体颗粒由固相出口21输出。

可以看出，本实施例中，通过采用具有预设内径的壳体2，这样由物料输入管1输入的物料的速度降低，使得物料运动平缓，又由于壳体2的固相出口21处于关闭状态，而输出口22处于打开状态，所以速度降低的物料在压力差的作用下向壳体2的顶部运动的过程中，物料中的固体颗粒受到重力作用与其他相物质进行分离，从而实现了物料中固体颗粒的分离，操作简单，分离效果好，并且，该分离装置不仅适用于分离低温低压物料，也适用于分离高温高压物料，解决了现有分离装置不适用于高温高压产物分离的问题；此外，该分离装置中的物料输入管1穿设于壳体2，这样壳体内并未采用任何联动设备，无论是低温低压物料还是高温高压物料，该分离装置均可以稳定地进行分离。

继续参见图1，上述实施例中，壳体2的底部可以为锥形体3，固相出口21开设于锥形体3的锥顶端。具体地，壳体2包括空心柱状体和空心锥形体3，柱状体与锥形体相连接，锥形体3的锥底端(图1所示的上端)与该柱状体的侧壁相连接，锥形体3的锥顶端(图1所示的下端)开设有固相出口21。物料输入管1的出料端与壳体2的底部之间的第一预设距离即物料输入管1的出料端与柱状体的底部之间的距离h，h大于等于0.3m。

可以看出，本实施例中，通过设置锥形体3，便于物料中固体颗粒的收集，进而有利于固体颗粒的排出。

继续参见图1，上述各实施例中，输出口22内可以设置有过滤器4。具体地，该分离装置还可以包括：连接管10，该连接管10穿设于该输出口22，并且该连接管10与壳体2相连接，过滤器4设置于该连接管10置于壳体2内的部分。

可以看出，本实施例中，通过设置过滤器4，能够过滤物料中尺寸较小的固体颗粒，防止物料中的部分固体颗粒跟随其他相物质一同由输出口22输出。

参见图1和图2，上述各实施例中，该分离装置还可以包括：多孔板5。其中，该多孔板5设置于壳体2的下部，并且多孔板5与壳体2的内壁相连接。物料输入管1穿设于多孔板5，并且物料输入管1的出料端置于多孔板5的下方。具体地，多孔板5设置于壳体2的下部且置于物料输入管1的出料端的上方。多孔板5开设有穿设孔52，物料输入管1穿设该穿设孔52且与该多孔板5的一侧相连接，多孔板5的另一侧与壳体2的内壁相连接。多孔板5还开设有多个开孔51，各开孔51在多孔板5上沿圆周均匀分布。多孔板5的形状与壳体2的形状相匹配，本实施例对此不做任何限制。

优选的，由靠近物料输入管1处至壳体2的内壁处各开孔51的孔径逐渐减小，各开孔51孔径的渐变率可以根据实际情况来确定，在本实施例中，各开孔51孔径的渐变率大于1.2。当物料输入管1内的物料输出至壳体2内时，在物料输入管1的出料端处的物料产生的湍流较大，物料的速度较大，如果靠近物料输入管1处的开孔51孔径较小，虽然能够很好地阻止物料中的固体颗粒通过，但是增大了物料的阻力，进而降低了该分离装置的稳定性，因此，在靠近物料输入管1处开孔51的孔径较大，该开孔51能够有效地降低了物料的阻力，并且能够阻止物料中较大的固体颗粒通过。然而，在靠近壳体2内壁处的物料的速度逐渐减小，则此处开孔51的孔径较小，这样能够更好地阻挡物料中的固体颗粒。需要说明的是，该开孔51虽然使得固体颗粒通过多孔板5，但是物料通过多孔板5后向壳体2的顶部运动，固体颗粒在重力作用下会坠落，并通过开孔51掉落至壳体2的底部。

具体实施时，多孔板3的开孔率、各开孔51的孔径均可以根据物料的粒径等特性和物料的流量来确定。在本实施例中，多孔板5的开孔率大于20％，开孔51的孔径范围为1mm～100mm。

可以看出，本实施例中，物料由物料输入管1输出至壳体2，物料在壳体2的底部产生湍流，多孔板5的设置起到了对物料的阻挡作用，有效地降低了物料产生的湍流，使得物料平缓流动，进而有利于物料中固体颗粒的分离，并且，多孔板5开设有多个开孔51，物料可以通过开孔51向壳体2的顶部运动，在运动过程中，物料中的固体颗粒在重力作用下坠落，并通过该开孔51掉落至壳体2的底部。

参见图1和图2，上述各实施例中，多孔板5可以为多个，并且各多孔板5之间留有第二预设距离。物料输入管1依次穿设于各多孔板5，物料输入管1的出料端置于最下层的多孔板5的下方。具体地，各多孔板5在沿壳体2的轴向(图1所示的高度方向)由下至上依次设置，最下层的多孔板5置于物料输入管1的出料端的上方。优选的，最上层的多孔板5置于壳体2的中部。每个多孔板5均开设多个开孔51，各开孔51在多孔板5上沿圆周均匀分布。优选的，每个多孔板5上由靠近物料输入管1处至壳体2的内壁处各开孔51的孔径逐渐减小。

优选的，多孔板5为至少5个。具体实施时，各多孔板5之间的第二预设距离可以根据实际情况来确定，在本实施例中，各多孔板5之间的第二预设距离为50mm～300mm。优选的，最上层多孔板5设置的位置低于壳体2的柱状体高度的2/3，这样，能够避免多孔板5设置的位置太高增加物料的阻力进而增大功耗。最下层多孔板5靠近多孔板5的出料端设置，以更好地降低物料产生的湍流。

可以看出，本实施例中，通过设置多个多孔板5，能够更好地消除物料产生的湍流，使得物料在壳体2内平缓流动，进而确保物料中固体颗粒的分离，减少了固体颗粒的分离时间，提高了分离效率。

参见图1，上述各实施例中，多孔板5可以水平设置，即多孔板5与壳体2的内壁垂直设置。多孔板5也可以倾斜向下设置，即多孔板5倾斜向壳体2的底部设置。优选的，多孔板5倾斜向下设置。其中，多孔板5与壳体2的内壁所呈的夹角可以根据壳体2的内径、物料的流量和流速来确定，在本实施例中，多孔板5与壳体2的内壁所呈的夹角β为45°。当多孔板5设置有多个时，各多孔板5均为倾斜向下设置。优选的，各多孔板5为平行设置。当各多孔板5均为倾斜向下设置时，最上层多孔板5与壳体2的内壁相连接的一侧设置的位置低于壳体2的柱状体高度的2/3。

具体实施时，多孔板5可以为圆锥板，圆锥板的锥顶端(图1所示的上端)开设有穿设孔52，物料输入管1穿设该穿设孔52，圆锥板的锥底端(图1所示的下端)与壳体2的内壁相连接。当圆锥板为多个时，最上层圆锥板的锥底端设置的位置低于壳体2的柱状体高度的2/3。

可以看出，本实施例中，多孔板5倾斜向下设置，有利于物料分离出的固体颗粒的沉积，便于对沉积聚集的固体颗粒进行处理。

继续参见图1，上述各实施例中，该分离装置还可以包括：冲洗管6。其中，该冲洗管6设置于最上层多孔板5的上方，并且，冲洗管6与最上层多孔板5之间留有第三预设距离。具体地，冲洗管6的入口端伸出壳体2，冲洗管6的出口端置于最上层多孔板5的上方。冲洗管6入口端用于接收外界的冲洗水，冲洗管6将接收到的冲洗水输入至多孔板5。冲洗管6可以设置为一个，两个或者多个，具体实施时，冲洗管6的数量可以根据壳体2的内径来确定。当冲洗管6为至少两个时，各冲洗管6在壳体2内呈圆周均匀布置。

具体实施时，冲洗管6与最上层多孔板5之间的第三预设距离可以根据实际情况来确定，在本实施例中，冲洗管6位于最上层多孔板5的上方200mm～400mm处。

具体实施时，当多孔板5上沉积的固体颗粒较多时，冲洗管6打开，冲洗管6向多孔板5上喷射冲洗水。当多孔板5上的固体颗粒冲洗完毕后，冲洗管6关闭，物料输入管1可以继续接收物料，对物料进行分离。

可以看出，本实施例中，通过设置冲洗管6，能够冲洗多孔板5上的固体颗粒，使得固体颗粒通过多孔板5上的开孔51掉落至壳体2的底部，避免多孔板5上固体颗粒沉积造成多孔板5的开孔51的堵塞。

继续参见图1，上述各实施例中，该分离装置还可以包括：盘管7。其中，盘管7设置于壳体2的内壁，并且盘管7置于多孔板5的上方。具体地，盘管7的其中一端置于最上层多孔板5的上方。盘管7沿壳体2的内壁呈螺旋状设置，盘管内设置有待加热的物质。盘管7可以设置一组，两组或者多组，具体实施时，盘管7设置的数量可以根据物料的温度和壳体2内的空间来确定，本实施例对此不做任何限制。

优选的，采用小直径的盘管7，这样能够增加物料与盘管7内待加热物质的换热面积。优选的，盘管7的进口端设置于最上层多孔板5的上方，盘管7的出口端设置于壳体2靠近顶部的侧壁，以使盘管7内待加热物质与物料为逆流换热，提高换热效率。

具体实施时，盘管7可以直接设置于壳体2的内壁；也可以是，在壳体2内设置支撑架，盘管7设置于该支撑架。

可以看出，本实施例中，通过设置盘管7，能够充分回收物料的高温，利用物料的高温加热盘管7内的待加热物质，提高了能源的利用率。

上述实施例中，盘管7的外壁设置有翅片，这样，更好地提高了物料与盘管7内待加热物质的换热面积，提高了换热效率。

综上所述，本实施例中，通过采用具有预设内径的壳体2，这样由物料输入管1输入的物料的速度降低，使得物料运动平缓，又由于壳体2的固相出口21处于关闭状态，而输出口22处于打开状态，所以速度降低的物料在压力差的作用下向壳体2的顶部运动的过程中，物料中的固体颗粒受到重力作用与其他相物质进行分离，从而实现了物料中固体颗粒的分离，操作简单，分离效果好，并且，该分离装置不仅适用于分离低温低压物料，也适用于分离高温高压物料；此外，该分离装置中的物料输入管1穿设于壳体2，这样壳体内并未采用任何联动设备，无论是低温低压物料还是高温高压物料，该分离装置均可以稳定地进行分离。

超临界反应系统实施例：

本实施例还提出了一种超临界反应系统。参见图3，图3为本发明实施例提供的超临界反应系统结构示意图。如图所示，该超临界反应系统包括：反应器8、灰渣锁斗9和上述的分离装置。其中，反应器8的出口与分离装置中的物料输入管1相连接，灰渣锁斗9的入口与分离装置中的固相出口21相连接。具体地，分离装置中物料的固体颗粒通过固相出口21输出至灰渣锁斗9，该灰渣锁斗9对固体颗粒进行收集。其中，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。

由于分离装置具有上述效果，所以具有该分离装置的反应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发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。