專利名稱：用于從液體中分離固體顆粒的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種從液體中分離出固體顆粒的裝置。
歐洲第206399號(hào)專利申請(qǐng)公布了一種從固液混合物中分離固體顆粒的設(shè)備。這種設(shè)備具有由一圓弧狀壁體及兩個(gè)彼此平行的端壁組成的旋流室。壁體具有切向混合物入口和固體顆粒出口。
該裝置工作時(shí)，含有顆粒的固液混合物，通過(guò)切向入口進(jìn)入旋流室?；旌衔镅爻鋈肟谥g的園弧狀壁體流動(dòng)。顆粒中的一部分通過(guò)出口排出。這些顆粒的路徑短于設(shè)備內(nèi)壁的周長(zhǎng)，因此顆粒在設(shè)備內(nèi)部滯留時(shí)間較短。
裝置中對(duì)出入口的設(shè)置方式，使該裝置在運(yùn)行中較高百分比的顆粒，尤其是細(xì)小顆粒，由液體出口排出而不是從固體出口排出。
本發(fā)明的目的是提供一種從液體中分離固體顆粒的裝置，在此裝置內(nèi)顆粒滯留的時(shí)間短，粗、細(xì)顆粒都可從液體中分離出來(lái)。
為此，這種分離裝置按本發(fā)明具有下列特征性結(jié)構(gòu)-一個(gè)與旋流室共縱向中心軸線的旋流分離器，該分離器包括-一個(gè)穿過(guò)端壁伸入旋流室的旋流管，此管的開口端位于旋流室內(nèi)，其二次固體出口設(shè)在旋流室外部;
-排液管穿過(guò)端壁伸入旋流室，其入口部分在旋流管內(nèi);
-旋流裝置設(shè)在排液管的進(jìn)口部分與旋流管間的環(huán)形空間內(nèi)，旋流裝置使裝置運(yùn)行時(shí)旋流管內(nèi)固液混合物的旋轉(zhuǎn)方向與旋流室內(nèi)混合物的旋轉(zhuǎn)方向相同。
本發(fā)明裝置對(duì)催化裂解過(guò)程是非常有用的。在這一過(guò)程中要求裝置內(nèi)固體顆粒的滯留時(shí)間盡量短，以防止在高熱固體粒子的情況下造成進(jìn)一步的裂解。
在本發(fā)明的裝置中粗顆粒和一部分較細(xì)的顆粒均由固體出口管直接排出。液體以及余下的細(xì)顆粒進(jìn)入旋流管，并通過(guò)旋流裝置，這樣旋流裝置加強(qiáng)了旋流室內(nèi)混合物的旋流，因而，在旋流管中產(chǎn)生一高角速度的旋流。最后所留下的顆粒，由于離心力的作用被拋在旋流管的內(nèi)壁上，并沿內(nèi)壁經(jīng)固體出口排出。因?yàn)樾鞴軆?nèi)的旋流具有較高的角速度，所以旋流管的直徑可相對(duì)較小。旋流管的直徑與旋流管的內(nèi)部容量有關(guān)，因而其內(nèi)部的容積也可相對(duì)較小。旋流管中混合物的高角速度和較小的管內(nèi)容積相結(jié)合可使剩余的顆粒在旋流管內(nèi)的滯留時(shí)間很短。
下面參照附圖舉例對(duì)本發(fā)明做較詳細(xì)的介紹。


圖1為固液分離裝置的縱向剖面示意圖。
圖2為圖1中Ⅱ-Ⅱ剖面。
此固液分離裝置具有機(jī)殼1，殼內(nèi)為旋流室3，旋流室呈旋轉(zhuǎn)體狀，旋轉(zhuǎn)體由一段園弧繞旋流室3的縱向中心軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)而成。縱向軸線5為一水平線。旋流室3的進(jìn)口7與切向的進(jìn)口管9相通。一次固體顆粒出口11與出口管13相通。進(jìn)口管9及顆粒出口管13設(shè)在旋流室3的下側(cè)，一次顆粒出口11沿旋流室3軸向大部分的長(zhǎng)度設(shè)置。
水平旋流分離器具有同軸穿過(guò)旋流室3壁體18的旋流管16，此管具有位于旋流室3內(nèi)的開口端20。旋流管16內(nèi)設(shè)有二次顆粒出口22，此出口靠近旋流管16與開口端20相對(duì)的端部24。所謂同軸一般都指與旋流室3的縱向中心軸線共軸。
排液管28同軸穿過(guò)旋流室3的壁體30，此壁位于與旋流管16伸出的方向相反的一側(cè)。排液管28由進(jìn)液部分32及排液部分34組成，進(jìn)液部分32伸入旋流管16，并構(gòu)成與排液部分34相接的初級(jí)段36。截錐形段38與初級(jí)段36相連，并由初級(jí)段36到次級(jí)段40其直徑逐漸變小，次級(jí)段40的直徑小于初級(jí)段36的直徑。
呈旋流葉片狀的旋流裝置46安裝在進(jìn)液部分32初級(jí)段36外壁與旋流管16內(nèi)壁間的環(huán)形空間內(nèi)。葉片46的排列方向應(yīng)使旋流室3內(nèi)混合物的旋流在混合物從旋流室3經(jīng)旋流葉片46進(jìn)入旋流管16時(shí)得到加強(qiáng)。
裝置正常運(yùn)行時(shí)，氣體和固體顆?；旌衔锝?jīng)切向進(jìn)口管9和進(jìn)口7進(jìn)入旋流室3，切向進(jìn)口9與旋流室3弧形內(nèi)壁相互配合而造成混合物圍繞旋流室3縱向中心軸線5的一次旋流。一部分旋流固體顆粒沿弧形的內(nèi)壁流動(dòng)并經(jīng)固體出口管13排出。
留在裝置內(nèi)由剩余的固體顆粒和氣體組成的混合物，經(jīng)開口端20通過(guò)旋流葉片46進(jìn)入旋流管16。旋流葉片46造成旋流管16中剩余混合物的二次旋流，此二次旋流的角速度比一次旋流的高。余下的旋流固體顆粒經(jīng)過(guò)旋流管16的內(nèi)壁從二次固體出口22排出。
氣體由旋流管16通過(guò)排液管28排出。
在固液混合物進(jìn)入本發(fā)明所述裝置時(shí)，其工作過(guò)程同上。
在本發(fā)明裝置旋流室3中的一次旋流受到旋流管16和排液管28伸入旋流室3部分的穩(wěn)定作用。
如圖1所示，一次固體顆粒出口11的邊界在縱向中心軸線5上的投影遮蓋了進(jìn)口7在縱向軸線5上的整個(gè)投影，在這里，邊界的投影是由直線a、b、c、d與軸線5相交而得的，這幾條直線則通過(guò)邊界各點(diǎn)并垂直于中心軸線5。
一次固體出口的邊界在縱向中心軸線上的投影也可以只遮蓋進(jìn)口在此軸線上的一部分投影。
上述用以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)體的線段可以是一直線或橢園形線。
旋流管16的內(nèi)徑與旋流室3最大直徑之比應(yīng)選在0.15～0.75之間。
在說(shuō)明書中及權(quán)利要求中所述的“比長(zhǎng)度”、“比距離”及“比內(nèi)徑”，一般指這些尺寸與旋流管16的內(nèi)徑之比值。
排液管與二次固體顆粒出口間的最佳比距離在1.0～3.0之間;
旋流管16的比長(zhǎng)度最好選在2.0～6.0之間;
排液管28比內(nèi)徑最好在0.50～0.80之間;
排液管28進(jìn)液部分32的比長(zhǎng)度可取在1.45～2.7之間;
旋流管16伸入旋流室3的部分的長(zhǎng)度應(yīng)小于旋流室3軸向長(zhǎng)度的0.5倍。此軸向長(zhǎng)度是壁18與壁30的內(nèi)表面之間的距離。
在本發(fā)明所述裝置的一個(gè)合理的實(shí)施例中，排液管28進(jìn)液部分32的次級(jí)段40比長(zhǎng)度在0.25～1.0之間，初級(jí)段36的比長(zhǎng)度在1.0～1.4之間，次級(jí)段40的比內(nèi)徑在0.2～0.4之間。
下列試驗(yàn)用以表明本發(fā)明固液分離裝置的改進(jìn)效果。
試驗(yàn)1中所提到的“旋流數(shù)”是指混合物的切向分速度和軸向分速度之比。試驗(yàn)1這個(gè)試驗(yàn)中所用本發(fā)明裝置具有如下特性旋流室呈部分球體的形狀，這個(gè)部分球體是由與球體中心距離相等且垂直于旋流室縱向中心軸線的兩個(gè)平行面截取而成。
旋流室的最大直徑是它軸向長(zhǎng)度的1.62倍;
旋流管的內(nèi)徑是旋流室最大直徑的0.33倍;
旋流管的長(zhǎng)度是它內(nèi)徑的5.13倍。
貫穿整個(gè)排液管長(zhǎng)度的管內(nèi)徑是旋流管內(nèi)徑的0.65倍。
將液體和固體顆粒的混合物送入切向進(jìn)口管，液體的密度是1.25kg/m3，在切向進(jìn)口管處的液體和在出口管處的液體之間的壓力差是1600Pa?；旌衔锖?kg/m3、平均直徑為73um的固體顆粒?；旌衔锿ㄟ^(guò)旋流葉片時(shí)的旋流數(shù)是1.73。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，99.999%的固體顆粒通過(guò)旋流室的固體出口管和旋流管的固體出口排出，余下的0.001%的固體顆粒從排液管排出。
試驗(yàn)2(對(duì)照)在這個(gè)試驗(yàn)所用裝置中沒(méi)有設(shè)置旋流管，它只有一個(gè)固體出口。排液管直接接在旋流室上。這個(gè)裝置具有如下特性旋流室的形狀同試驗(yàn)1;
旋流室的最大直徑是它軸向長(zhǎng)度的1.62倍;
貫穿排液管在整個(gè)長(zhǎng)度上尺寸相同的內(nèi)徑是旋流室最大直徑的0.22倍。
將液體和固體顆?；旌衔锼腿肭邢蜻M(jìn)口管，液體的密度是1.25kg/m3，在切向進(jìn)口管處的液體和出口管處液體之間的壓力差是800Pa?；旌衔镏泻?kg/m3、直徑為73um的固體顆粒。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)99.5%的固體顆粒從固體出口管排出，余下的0.5%的固體顆粒從排液管中排出。
從試驗(yàn)1和2的結(jié)果看出，本發(fā)明裝置比已知的這類裝置具有更好的分離效果。
權(quán)利要求
1.從液體和固體顆粒的混合物中分離出固體顆粒的裝置，其組成是-旋流室，具有帶切向混合物進(jìn)口管和一次固體顆粒出口管，還具有兩個(gè)相對(duì)的端壁，此裝置的特征是另外具有-與旋流室共一縱向中心軸線的旋流分離器，該旋流分離器包含-一個(gè)經(jīng)由一個(gè)端壁伸入旋流室內(nèi)的旋流管，旋流管具有一個(gè)位于旋流室內(nèi)的開口端和一個(gè)設(shè)在旋流室外面的二次固體出口。-一個(gè)經(jīng)由另一相對(duì)的端壁伸入旋流室內(nèi)的排液管，它的進(jìn)液部分在旋流管內(nèi)；裝在旋流管和排液管進(jìn)液部分之間環(huán)形空間內(nèi)的一個(gè)旋流裝置，此裝置使旋流管內(nèi)混合物的旋轉(zhuǎn)方向與在旋流室內(nèi)的相同。
2.權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于至少部分旋流室具有由一個(gè)圍繞縱向中心軸線旋轉(zhuǎn)的線段產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)體形狀。
3.權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)體的線段為一園弧。
4.權(quán)利要求1-3中任一要求所述的裝置，其特征在于排液管的比內(nèi)徑在0.50～0.80范圍之內(nèi)。
5.權(quán)利要求1-4中任一要求所述的裝置，其特征在于排液管進(jìn)口部分的比長(zhǎng)度在1.45～2.7范圍之內(nèi)。
6.權(quán)利要求1-5中任一要求所述的裝置，其特征在于旋流管伸到旋流室內(nèi)部分的比長(zhǎng)度小于旋流室軸向長(zhǎng)度的0.5倍。
7.權(quán)利要求1-6中任一要求所述的裝置，其特征在于排液管進(jìn)液部分的初級(jí)段與截錐形段連接，此截錐形段從初級(jí)段斜向開口的次級(jí)段，次級(jí)段的直徑小于初級(jí)段的直徑。
8.權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于排液管和二次固體出口之間的比距離在1.0～3.0范圍之內(nèi)。
9.權(quán)利要求7或8所述裝置，其特征在于次級(jí)段的比長(zhǎng)度在0.25～1.0范圍之內(nèi)。
10.權(quán)利要求7-9中任一要求所述裝置，其特征在于初級(jí)段的比長(zhǎng)度在1.0～1.4范圍之內(nèi)。
11.權(quán)利要求7-10中任一要求所述裝置，次級(jí)段的比內(nèi)徑在0.2～0.4范圍之內(nèi)。
全文摘要
從液體中分離固體顆粒的裝置，包括一個(gè)具有弧形壁體的旋流室；一個(gè)切向進(jìn)口管和一個(gè)固體出口管；這兩個(gè)部件都垂直于旋流室的縱向中心軸線。一個(gè)旋流管伸進(jìn)旋流室并與之共軸，它的開口端在旋流室內(nèi)，固體出口在旋流室外面。一個(gè)排液管的出液部分在一個(gè)方向上伸進(jìn)旋流室，并與它共軸，在旋流管的另一相反方向上其進(jìn)液部分伸入旋流管內(nèi)。旋流裝置位于旋流管和排液管之間，以使旋流管內(nèi)的渦流旋轉(zhuǎn)方向與在旋流室中的相同。
文檔編號(hào)B04C3/00GK1042095SQ8910739
公開日1990年5月16日 申請(qǐng)日期1989年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月22日
發(fā)明者亨里庫(kù)斯·埃吉迪斯·安托尼亞·萬(wàn)·丹·阿克爾 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司