CN101987286A - 锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔 - Google Patents

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Abstract

一种锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔，主要结构由上至下主要包含有：造粒塔塔体，喷雾造粒喷嘴***、下排料罐三部分。造粒塔塔体可以由分离沉降段、锥段和夹套冷却***所组成。喷雾造粒喷嘴***可以由一个分布器总管与多个分布器支管连接所组成，各个分布器支管呈对称分布，其出口的射流方向与竖直方向成一定的角度，可形成带有切向速度的旋转流场。夹套冷却***由冷却水切向出口、冷却水径向入口和夹套主体所组成，冷却水在夹套中旋转向上流动、被分离的颗粒在喷雾造粒分离塔中旋转向下流动，二者旋流方向相反，构成逆流换热。通过调整进料分布器支管的角度以及分布器支管的个数，可以在造粒塔内形成不同程度的旋转流场，实现不同的颗粒分布状态与气固分离效率。通过调整冷却水入口的温度、压力、流量、冷却水套的结构尺寸，可以实现不同的换热效率，降低颗粒温度，实现对造粒塔温度的控制。

Description

锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔
所属技术领域
本发明属于化工分离工程机械设备，特别是涉及一种锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔，可以应用于重油梯级分离工艺中沥青残渣的喷雾造粒及分离过程，在实现造粒和对溶剂与颗粒进行高效分离的同时，有效吸收造粒塔内过剩的热量，保证造粒分离塔内的热量平衡，并对颗粒进行冷却降温，有利于工艺的顺利进行以及颗粒的下一步输送。
背景技术
在重油超临界梯级萃取分离工艺中，脱沥青油等优质组分分离之后，需将剩余的沥青和胶质等残渣进行闪蒸喷雾造粒，以便后续的处理和应用。在喷雾造粒塔中，高温高压下的液体溶剂(戊烷)和沥青颗粒的混合物从喷嘴中快速喷出，溶剂闪蒸汽化，***温度降低，沥青和胶质雾化为细小液滴之后，由于溶剂的挥发和***温度的降低，凝聚为固体颗粒。同时，造粒塔还要具备气固分离功能，造出的颗粒与汽化的溶剂快速分离，以便回收溶剂重复使用，降低生产成本。由于超临界流体中溶剂所占的比例一定，在喷雾造粒过程中，溶剂闪蒸汽化所吸收的热量还不足以使***温度降到规定温度，造粒塔内有过剩的热量，过高的温度为沥青颗粒的分离、输出和包装带来困难，同时过高的温度使沥青颗粒表面发粘，增大了颗粒聚团板结的概率，为***稳定运行带来隐患。因此需要采取有效措施，对造粒塔***进行进一步的冷却降温，降低造粒塔内整个***及颗粒温度，便于后续输送。由于沥青残渣颗粒在造粒塔环境的温度及溶剂分压条件下，仍然具有相当的粘性，为了避免沥青颗粒在造粒塔中架桥、堵塞，不能在造粒塔中安装内构件，因此塔内不能安装冷却部件，为造粒塔的冷却和温度控制带来困难。本发明提出一种锥段设有夹套冷却***的造粒塔结构，可以在不加内构件的条件下对造粒塔进行冷却，从而解决这一问题。
发明内容
为了克服现有的喷雾造粒***由于超临界喷雾造粒过程中，溶剂闪蒸汽化后塔内温度仍然过高，为沥青颗粒的分离、输出带来困难的问题，本发明提出一种锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔，在造粒塔的整个锥段的内表面形成换热冷却面积。在锥段设置的夹套中通入冷却水，可以在没有冷却内构件的条件下，及时吸收造粒塔内过剩的热量，降低造粒塔***及沥青颗粒的温度，便于沥青颗粒的分离、输出及包装。
本发明解决这个技术问题所采用的技术方案是：在喷雾造粒塔锥段的外部，设置冷却水夹套，不改变锥段的内部结构和形状，不增加任何内构件，通过整个锥段的内表面，实现对造粒塔和沥青颗粒的冷却。通过控制循环水量、循环水入口温度，可以及时带走造粒塔内过剩的热量，实现对造粒塔的冷却和温度控制，使造粒塔和沥青颗粒达到所要求的温度。
本发明包括，一种喷雾造粒分离塔，该分离塔的主要结构由上至下主要包含有：造粒塔塔体、喷雾造粒喷嘴***、下排料罐三部分。
所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：造粒塔塔体由分离沉降段(3)、锥段(4)、夹套冷却***(6)所组成；分离沉降段(3)的直径为D，高度为H1；锥段(4)的上口直径为D，下口直径为D4，高度为H2；夹套冷却***(6)的高度为L3，距离锥段上部的距离为L2，水套的宽度为b；其中，H1的变化范围为0.3D～5D，D4的变化范围为0.1D～1D，H2的变化范围为0.5D～5D，L3的变化范围为0.5D～5D，L2的变化范围为0～0.5D，b的变化范围为0.01D～0.3D。
所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：夹套冷却***(6)由冷却水出口(5)、冷却水入口(7)和夹套主体所组成；冷却水入口(7)位于夹套冷却***(6)下部，冷却水沿切向进入夹套，冷却水出口(5)位于夹套冷却***(6)上部，吸热后的冷却水沿径向流出夹套；入口和出口的夹角为β，β的变化范围为0°～360°。
所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：喷雾造粒喷嘴***由一个分布器总管与n个分布器支管连接所组成(图1中，n＝4)，各个分布器支管呈对称分布，分布器总管安装在造粒塔内部距离顶部为L1的位置，分布器支管出口位于同一圆周D1上，出口的射流方向与竖直方向成一定的角度α，用来形成带有切向速度的旋转流场，并且该角度可被调节以实现不同的分离效率；其中，n的变化范围2～10之间的整数，L1的变化范围为0.1D～2D，D1的变化范围为0.1D～0.8D，α的变化范围为1°～120°。
所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：下排料罐由直径为D5、高度为H4的圆柱形筒体和上口直径为D5、下口直径为D6、高度为H5的锥段组成；其中，D5的变化范围为0.3D～2D，H4的变化范围为0.3D～5D，D6的变化范围为0.1D～0.5D。
附图说明
图1是本发明的喷雾造粒分离塔主体图。
图2是本发明的夹套冷却***示意图(进出口横截面)。
图1中，1.混合物进料管，2.喷雾造粒喷嘴***，3.分离沉降段，4.锥段，5.冷却水出口，6.夹套冷却***，7.冷却水入口，8.过渡段，9.下排料罐，10.固相排料口，11.气相排出口。
图2中，5.冷却水出口，7.冷却水入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的喷雾造粒分离塔的工作过程进行说明。
本发明的喷雾造粒分离塔使用过程，例如可以是，高温高压液相溶剂与沥青残渣的混合物经混合物进料管(1)进入喷雾造粒喷嘴***(2)，混合物料通过每个喷嘴喷入造粒塔，由于压力降低，液相溶剂在下发生闪蒸汽化，沥青则成为固体颗粒。在完成造粒过程的同时，通过喷嘴的排布，在造粒塔的分离沉降段(3)内形成向下的旋转运动，在离心力的作用下，气相溶剂与固体颗粒分离，固体颗粒被分离到壁面处，并沿壁面呈螺旋状向下滑动，进入装置锥段(4)，继续旋转向下滑落，颗粒的旋转动能逐渐耗尽，同时在经过夹套冷却***(6)的冷却作用后，颗粒以及气相溶剂的温度降低，经过渡段(8)进入下排料罐(9)，并进一步进行沉降分离，以便脱尽溶剂，然后经固相排料口(8)排出装置，进行输送包装。而气相溶剂则沿中心的负压区向上流动，经装置上部的气相排出口(11)排出装置，进行循环使用。
在图1和图2中，冷却水从锥形夹套冷却***下部切向入口(7)进入夹套中，形成旋转向上的流动，这样可以温度沿周向均匀分布，然后从上部出口(5)流出夹套，在水套中冷却水向上旋流的旋转方向与造粒塔锥段内颗粒向下旋流的方向相同或相反，旋转方向相反时可以实现逆流换热。冷却水的入口温度、压力、流量等参数需要根据工艺要求进行优化。
对本发明提出的锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔进行的实验结果表明，只要优化设计喷雾造粒喷嘴***和夹套冷却***的结构和参数，合理组织气固两相流体的流动和传热，可以满足工艺过程对造粒塔温度控制的要求。
本发明提出的锥段设有夹套冷却***的喷雾造粒分离塔，可以用于所有的喷雾造粒场所。

Claims (5)

1.一种喷雾造粒分离塔，该分离塔的主要结构由上至下主要包含有：造粒塔塔体、喷雾造粒喷嘴***、下排料罐三部分。
2.根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：造粒塔塔体由分离沉降段(3)、锥段(4)、夹套冷却***(6)所组成；分离沉降段(3)的直径为D，高度为H1；锥段(4)的上口直径为D，下口直径为D4，高度为H2；其中，H1的变化范围为0.3D～5D，D4的变化范围为0.1D～1D，H2的变化范围为0.5D～5D。
3.根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：夹套冷却***(6)由冷却水出口(5)、冷却水入口(7)和夹套主体所组成；冷却水入口位于夹套冷却***(6)下部，冷却水沿切向进入夹套，冷却水出口(5)位于夹套冷却***(6)上部，吸热后的冷却水沿径向流出夹套；夹套冷却***(6)的高度为L3，夹套冷却***(6)的上沿距离锥段(4)上部的距离为L2，水套的宽度为b，冷却水入口(7)和冷却水出口(5)的夹角为β；其中，L3的变化范围为0.5D～5D，L2的变化范围为0～0.5D，b的变化范围为0.01D～0.3D，β的变化范围为0°～360°。
4.根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：喷雾造粒喷嘴***由一个分布器总管与n个分布器支管连接所组成(图1中，n＝4)，各个分布器支管呈对称分布，分布器总管安装在造粒塔内部距离顶部为L1的位置，分布器支管出口位于同一圆周D1上，出口的射流方向与竖直方向成一定的角度α，用来形成带有切向速度的旋转流场，并且该角度可被调节以实现不同的分离效率；其中，n的变化范围2～10之间的整数，L1的变化范围为0.1D～2D，D1的变化范围为0.1D～0.8D，α的变化范围为1°～120°。
5.根据权利要求1所述的喷雾造粒分离塔，其特征是：下排料罐(9)由直径为D5、高度为H4的圆柱形筒体和上口直径为D5、下口直径为D6、高度为H5的锥段组成；其中，D5的变化范围为0.3D～2D，H4的变化范围为0.3D～5D，D6的变化范围为0.1D～0.5D。
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