三级气液分离器及尿素水解反应器的制作方法

1.本公开涉及尿素处理技术领域，具体地，涉及一种三级气液分离器及尿素水解反应器。


背景技术：

2.目前主要采用尿素水解来制取氨气，在尿素水解制氨反应中常常加入催化剂以提高反应速率，因此需要对制取的氨气进行分离，以避免催化剂蒸发流失。
3.目前对氨气进行气液分离的设备均为单一分离操作，分离效果较差，对减少催化剂流失的帮助较少。


技术实现要素：

4.本公开的目的是提供一种三级气液分离器及尿素水解反应器，为了解决现有的气液分离操作分离效果较差的问题。
5.为了实现上述目的，本公开的一方面提供一种三级气液分离器，包括：旋风分离筒、丝网除沫分离器、波形板分离器和封头罩；
6.所述旋风分离筒竖直设置，所述旋风分离筒的两端为敞口，所述封头罩连接在所述旋风分离筒的顶端，所述封头罩用于封闭所述旋风分离筒的顶端，所述旋风分离筒的底端侧壁上开设有气液混合物进口，所述封头罩上开设有排气口，所述丝网除沫分离器和所述波形板分离器均连接在所述旋风分离筒内并靠近所述旋风分离筒的顶端，所述波形板分离器位于所述丝网除沫分离器的上方。
7.可选地，所述丝网除沫器的侧壁上设置有固定座，所述固定座与所述旋风分离筒的内侧壁通过螺栓可拆卸地连接。
8.可选地，所述丝网除沫器包括框体和多层丝网，多层所述丝网沿竖直方向并列设置，每层所述丝网均与所述框体固定连接。
9.可选地，每层所述丝网上均具有若干网孔，每相邻两层所述丝网上的网孔交错设置。
10.可选地，所述旋风分离筒靠近顶端的内侧壁上形成有多个支耳，多个所述支耳呈环形分布，所述波形板分离器放置在多个所述支耳上。
11.可选地，所述波形板分离器包括壳体和多个波形板，多个所述波形板等间距竖直设置，每相邻两个所述波形板之间均留有用于气体穿过的间隙，每个所述波形板均连接在所述壳体的内侧壁上，所述壳体的顶端和底端均开设有光孔。
12.可选地，所述三级气液分离器还包括夹持孔板，所述夹持孔板与所述封头罩通过螺栓连接，所述旋风分离筒的顶端形成有固定板，所述固定板与所述夹持孔板通过螺栓连接，所述夹持孔板夹持在所述旋风分离筒与所述封头罩之间。
13.可选地，所述三级气液分离器还包括固定套筒和固定杆，所述固定杆连接在所述固定套筒上，所述固定杆用于与外部设备连接，所述旋风分离筒的底端穿入所述固定套筒
内，所述固定套筒上设置有用于将所述旋风分离筒锁定的锁紧螺栓。
14.本公开的另一方面提供一种尿素水解反应器，包括反应器本体、换热器和上述的三级气液分离器；
15.所述换热器连接在所述反应器本体上，所述换热器的第一端位于所述反应器本体外，所述换热器的第二端位于所述反应器本体内，所述换热器的第一端具有换热介质进口和换热介质出口，所述反应器本体上开设有原料进口和安装口，所述三级气液分离器的底端经所述安装口插入所述反应器本体内，所述气液混合物进口位于所述反应器本体内液体的液面上方。
16.可选地，所述尿素水解反应器还包括热电阻、液位计和压力变送器，所述热电阻、所述液位计和所述压力变送器均连接在所述反应器本体上；
17.所述反应器本体的顶端还设置有安全阀，所述反应器本体的底端还设置有废液出口。
18.通过上述技术方案，通过旋风分离筒、丝网除沫分离器和波形板分离器能够实现三级分离，通过三种分离方式，使得气液混合物中的气相和液相能够有效实现分离，提高气液分离率，避免气体中携带液体。本三级气液分离器分离的气体能够达到纯气体状态，从而能够减少对后续设备的腐蚀，以及堵塞后续管道的作用，提高设备的利用率和使用寿命。
19.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
21.图1是本公开的一种实施方式的三级气液分离器的结构示意图；
22.图2是本公开的一种实施方式的图1中的a位置的局部放大图；
23.图3是本公开的一种实施方式的波形板分离器的结构示意图；
24.图4是本公开的一种实施方式的丝网除沫分离器的结构示意图；
25.图5是本公开的一种实施方式的固定套筒的结构示意图；
26.图6是本公开的一种实施方式的尿素水解反应器的结构示意图。
27.附图标记说明
28.1、旋风分离筒；2、固定套筒；3、气液混合物进口；4、封头罩；5、连接座；6、排气口；7、丝网除沫分离器；8、夹持孔板；9、固定板；10、波形板分离器；11、支耳；12、连接管；13、第一连接法兰；14、排气管；15、第二连接法兰；16、固定杆；17、壳体；18、波形板；19、框体；20、固定座；21、丝网；22、锁紧螺栓；23、反应器本体；24、原料进口；25、安全阀；26、换热器；27、废液出口；28、换热介质进口；29、换热介质出口；30、热电阻；31、压力变送器；32、液位检测口。
具体实施方式
29.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
30.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是附
图的图面的方向定义的，“内、外”是指相关零部件的内、外。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
32.如图1-图5所示，本公开的一方面提供一种三级气液分离器，包括：旋风分离筒1、丝网除沫分离器7、波形板分离器10和封头罩4。
33.旋风分离筒1竖直设置，旋风分离筒1的两端为敞口，封头罩4连接在旋风分离筒1的顶端，封头罩4用于封闭旋风分离筒1的顶端，旋风分离筒1的底端侧壁上开设有气液混合物进口3，封头罩4上开设有排气口6，丝网除沫分离器7和波形板分离器10均连接在旋风分离筒1内并靠近旋风分离筒1的顶端，波形板分离器10位于丝网除沫分离器7的上方。
34.其中，气液混合物能够在旋风分离筒1进行旋风转动，随着气液混合物的旋风转动能够产生离心力，从而实现气液的离心分离，实现第一级分离作用。通过设置的丝网除沫分离器7能够拦截经旋风分离筒1初步分离后的气液混合物中的液相，随着丝网除沫分离器7与气液混合物的接触，液相能够在丝网除沫分离器7上冷凝，实现第二级分离作用。经丝网除沫分离器7处理后的气液混合物继续向上移动与波形板分离器10接触，通过波形板分离器10增加气液混合物的流道长度，使得气液混合物在穿过波形板分离器10的过程中出现速度下降，而气液混合物中的气相由于密度小，能够继续向上移动，但气液混合物中的液相动能减小，对重力的克服效果降低，液相将在重力作用下向下移动，实现在重力作用下的第三级分离作用。
35.其中，旋风分离筒1竖直设置能够使得气液混合物在向上进行旋风运动时，气液混合物中的液相也能在重力作用下向下沉降，同时在旋风分离筒1的侧壁开设气液混合物进口3，使得气液混合物从气液混合物进口3进入后即能够向上形成旋风运动。
36.上述技术方案中，通过旋风分离筒1、丝网除沫分离器7和波形板分离器10能够实现三级分离，通过三种分离方式，使得气液混合物中的气相和液相能够有效实现分离，提高气液分离率，避免气体中携带液体。本三级气液分离器分离的气体能够达到纯气体状态，从而能够减少对后续设备的腐蚀，以及堵塞后续管道的作用，提高设备的利用率和使用寿命。
37.可选地，本公开的一种实施方式中，三级气液分离器还包括连接管12和排气管14，连接管12连接在旋风分离筒1上并与气液混合物进口3连通，连接管12远离旋风分离筒1的一端设置有第一连接法兰13。排气管14连接在封头罩4上并与排气口6连通，排气管14远离封头罩4的一端设置有第二连接法兰15。
38.可选地，本公开的一种实施方式中，丝网除沫分离器7的侧壁上设置有固定座20，固定座20与旋风分离筒1的内侧壁通过螺栓可拆卸地连接。
39.其中，本实施方式中，旋风分离筒1的侧壁上设置有连接孔，对应的固定座20上设置有螺纹孔，螺栓能够穿过连接孔，与固定座20上的螺纹孔进行螺纹配合，使得固定座20连接在旋风分离筒1内。通过本技术方案能够方便对丝网除沫分离器7进行拆卸下来清洗或更换，能够保证对气液的分离效果，同时拆卸和安装操作非常方便。
40.具体地，本实施方式中，固定座20为多个，固定座20绕丝网除沫分离器7呈环形分
布，对应的连接孔也为多个，多个连接孔绕旋风分离筒1的轴线呈环形分布，每个连接孔与每个固定座20一一对应。
41.在另一些实施方式中，丝网除沫分离器7也可固定焊接在旋风分离筒1的内侧壁上，当然丝网除沫分离器7也可通过卡扣的方式连接在旋风分离筒1的内侧壁上。
42.可选地，本公开的一种实施方式中，丝网除沫分离器7包括框体19和多层丝网21，多层丝网21沿竖直方向并列设置，每层丝网21均与框体19固定连接。
43.其中，本实施方式中，框体19用于固定多层丝网21，每层丝网21水平设置，多层丝网21进行堆叠设置，从而能够实现多级阻挡作用，能够更有效的将气液混合物中的液相分离出来。通过多层丝网21能够起到类似填料分离作用原理，在气液混合物不断向上移动时，气液混合物中的液相受到丝网21的拦截作用，残留冷凝在多层丝网21上，当冷凝的水滴在重力作用下向下掉落进行沉降。其中，上述实施方式中的固定座20连接在框体19的外侧壁上，框体19为圆筒形框。
44.可选地，本公开的一种实施方式中，每层丝网21上均具有若干网孔，每相邻两层丝网21上的网孔交错设置。
45.其中，本实施方式中，每层丝网21上的若干网孔用于气液混合物的中气相穿过，而通过每相邻两层丝网21上的网孔交错设置，能够起到交错拦截作用，避免气液混合物直接穿过多层丝网21，从而提高多级拦截处理效果，提高气液分离的效果。
46.可选地，本公开的一种实施方式中，旋风分离筒1靠近顶端的内侧壁上形成有多个支耳11，多个支耳11呈环形分布，波形板分离器10放置在多个支耳11上。
47.其中，本实施方式中，支耳11用于承载波形板分离器10，支耳11的一侧壁与旋风分离筒1的内侧壁固定连接，支耳11的顶端为平面，方便放置波形板分离器10，使得波形板分离器10处于水平状态。需要说明的是，多个支耳11位于同一水平高度。通过支耳11来承载波形板分离器10，使得当需要将波形板分离器10取下进行清洗或更换时，可直接取出即可，在安装波形板分离器10时，直接将波形板分离器10放置在多个支耳11上即可。
48.可选地，本公开的一种实施方式中，波形板分离器10包括壳体17和多个波形板18，多个波形板18等间距竖直设置，每相邻两个波形板18之间均留有用于气体穿过的间隙，每个波形板18均连接在壳体17的内侧壁上，壳体17的顶端和底端均开设有光孔。
49.其中，本实施方式中，壳体17用于安装固定多个波形板18，而多个波形板18等间距竖直设置，使得气液混合物能够从每相邻两个波形板18之间的间隙穿过，气液混合物在穿过间隙时，气液混合物会与波形板18产生碰撞，从而可以将气液混合物的流速降低，并能够消耗气液混合物的动能，使得气液混合物中的液相产生沉降。
50.具体地，本实施方式中，壳体17为内空的圆柱形，壳体17的顶端和底端设置的光孔能够供气液混合物穿过，从而气液混合物从壳体17的底端的光孔穿入到壳体17内，再穿过间隙从壳体17的顶端的光孔穿出，完成气液分离。
51.可选地，本公开的一种实施方式中，三级气液分离器还包括夹持孔板8，夹持孔板8与封头罩4通过螺栓连接，旋风分离筒1的顶端形成有固定板9，固定板9与夹持孔板8通过螺栓连接，夹持孔板8夹持在旋风分离筒1与封头罩4之间。
52.其中，本实施方式中，夹持孔板8的轴心开设有通孔，通孔的内径与旋风分离筒1的内径相同，使得旋风分离筒1的顶端能够经通孔露出，利于旋风分离筒1中的气体进入到封
头罩4内。
53.具体地，封头罩4上设置有螺栓，夹持孔板8上设置螺孔，螺栓能够与夹持孔板8上的螺孔螺纹配合，使得夹持孔板8与封头罩4固定。
54.具体地，固定板9一体成型于旋风分离筒1的顶端，固定板9与夹持孔板8的顶端螺栓连接，使得夹持孔板8固定在旋风分离筒1的顶端，而夹持孔板8与封头罩4进行连接，使得封头罩4与旋风分离筒1也实现连接，并将夹持孔板8夹持在封头罩4和旋风分离筒1之间，通过夹持孔板8能起到防止振动的作用，提高连接强度。
55.具体地，本实施方式中，固定板9的数量为多个，多个固定板9绕旋风分离筒1的轴线呈环形分布，从而能够实现多点固定，提高连接强度。
56.可选地，本公开的一种实施方式中，旋风分离筒1的顶端形成有连接座5，连接座5上设置螺栓，螺栓与夹持孔板8连接，从而可以进一步提高连接强度。
57.可选地，本公开的一种实施方式中，三级气液分离器还包括固定套筒2和固定杆16，固定杆16连接在固定套筒2上，固定杆16用于与外部设备连接，旋风分离筒1的底端穿入固定套筒2内，固定套筒2上设置有用于将旋风分离筒1锁定的锁紧螺栓22。
58.其中，本实施方式中，固定套筒2用于对旋风分离筒1的底端进行固定，而固定套筒2通过固定杆16固定连接在外部设备上，从而旋风分离筒1的顶端和底端均能够实现固定，能够避免旋风分离筒1出现左右摇摆的问题。具体地，固定杆16为多个，多个固定杆16绕固定套筒2的轴线呈环形分布，能够实现多点固定，提高稳固性。具体地，固定杆16的数量为三个，实现三角固定。
59.其中，本实施方式中，固定套筒2的内径大于旋风分离筒1的外径，使得旋风分离筒1能够插入到固定套筒2内，当需要固定旋风分离筒1时，旋转锁紧螺栓22，使得锁紧螺栓22的螺纹端与旋风分离筒1的外壁抵顶，实现对旋风分离筒1的锁定。可选地，本实施方式中，锁紧螺栓22的数量可为多个，多个锁紧螺栓22绕固定套筒2呈环形分布，实现多点锁定。当然锁紧螺栓22的数量也可为一个，通过旋转锁紧螺栓22推动旋风分离筒1与固定套筒2的内壁抵顶实现锁定。
60.具体地，旋风分离筒1的底端为敞口，进入旋风分离筒1的气液混合物经过三级分离处理后，沉降的液相能够从旋风分离筒1的底端流出。
61.如图6所示，本公开的另一方面还提供一种尿素水解反应器，包括反应器本体23、换热器26和上述的三级气液分离器。
62.换热器26连接在反应器本体23上，换热器26的第一端位于反应器本体23外，换热器26的第二端位于反应器本体23内，换热器26的第一端具有换热介质进口28和换热介质出口29，反应器本体23上开设有原料进口24和安装口，三级气液分离器的底端经安装口插入反应器本体23内，气液混合物进口3位于反应器本体23内液体的液面上方。
63.其中，原料进口24用于加入尿素溶液，而反应器用于对尿素进行水解反应。换热器26用于对反应器内的溶液进行加热，而换热器26上的换热介质进口28和换热介质出口29能够流入和流出换热介质，保持加热效果，能够实现能量循环使用。
64.其中，三级气液分离器用于对尿素水解反应生产的氨气以及携带的液相进行分离，以提高氨气的纯度。三级气液分离器的底端位于反应器本体23内，使得分离后的液相能够直接回到反应器本体23内，可补充水的消耗。其中气液混合物进口3位于反应器本体23内
液体的液面上方能够保证尿素水解反应产生的气液混合物经气液混合物进口3进入到旋风分离筒1内。
65.具体地，本实施方式中，原料进口24位于反应器本体23的侧壁中部，而安装口位于反应器本体23的顶端。
66.可选地，本公开的一种实施方式中，尿素水解反应器还包括热电阻30、液位计和压力变送器31，热电阻30、液位计和压力变送器31均连接在反应器本体23上。
67.其中，本实施方式中，热电阻30用于检测反应器本体23内溶液的温度，保证反应温度，液位计用于检测反应器本体23内的溶液的液位高度，压力变送器31用于检测反应器本体23内的压力，用于方便控制反应参数。可选地，本实施方式中，热电阻30、液位计和压力变送器31的数量可为多个，能够实现多点检测。具体地，热电阻30、液位计和压力变送器31的数量为三个。
68.具体地，本实施方式中，液位计为雷达液位计，反应器本体23的顶端设置有液位检测口32，液位计连接在液位检测口32内。
69.可选地，本公开的一种实施方式中，反应器本体23的顶端还设置有安全阀25，反应器本体23的底端还设置有废液出口27。
70.其中，本实施方式中，安全阀25用于排气，以保证反应器本体23内的压力在可控范围内，避免压力过大。而废液出口27能够排出反应器本体23内的废液，方便对反应器本体23进行清洗等操作。
71.本尿素水解反应器通过三级气液分离器能够有效分离出氨气，并能够避免氨气中夹带液体，保证催化剂的催化效果。
72.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
73.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
74.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。