CN106999801B - 液气分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气液分离器。根据本发明的一个方面，提供了一种气液分离器，其包括：壳体，包括第一供应部和第二供应部；旋转轴，可旋转地设置在所述壳体上；驱动单元，设置成使所述旋转轴旋转；固定锥，设置在所述壳体的内部，并且每个固定锥包括倾斜区域、第一通孔和至少一个第二通孔，所述倾斜区域的直径沿从所述第一供应部到所述第二供应部的方向减小，所述第一通孔使所述旋转轴穿过，经由所述第二供应部引入的第二流体穿过所述第二通孔；以及旋转锥，设置在所述壳体的内部以便与所述固定锥间隔开，并且安装在所述旋转轴上以便围绕所述旋转轴旋转。

Description

液气分离装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年12月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2014-0181102的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种气液分离器，更具体地说，涉及一种气液分离器，其中剥离剂(stripping agent)和汽化的挥发性有机化合物(VOC)流畅流到其上部。
背景技术
旋转锥蒸馏塔(SCC)是一种由围绕旋转轴旋转的多级旋转锥和不旋转的固定锥构成的气液分离器。旋转锥蒸馏塔具有改善原料反应物的停留时间的优点。
特别地，当流体从蒸馏塔的上部注入旋转锥的上部时，流体通过离心力在旋转锥的表面上铺开形成薄膜并流到旋转锥的下部。同时，当剥离剂注入塔的下部时，流体中的VOC被除去。
通常，气液分离器在真空条件下运行，使得VOC的汽化令人满意地进行。同时，经由蒸馏塔的下部注入的剥离剂在沿着旋转锥和固定锥之间的狭窄路径迁移到蒸馏塔的上部的过程中不会向上流到蒸馏塔的上部，并且会凝聚。在这种情况下，当剥离剂凝聚时，分离效率降低。此外，当从流体分离的VOC不能迅速流到蒸馏塔的上部时，VOC会再次溶解。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题而作出本发明，本发明的目的是提供一种允许剥离剂流畅流动的气液分离器。
本发明的目的是提供一种快速排出汽化的VOC的气液分离器。
技术方案
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供一种气液分离器来实现，该气液分离器包括：壳体，该壳体包括第一供应部和第二供应部；旋转轴，可旋转地设置在所述壳体中；驱动单元，设置成使所述旋转轴旋转；固定锥，设置在所述壳体的内部，并且包括倾斜区域、第一通孔和至少一个第二通孔，所述倾斜区域的直径沿从所述第一供应部到所述第二供应部的方向减小，所述第一通孔使所述旋转轴穿过，经由所述第二供应部引入的第二流体穿过所述第二通孔；以及旋转锥，设置在所述壳体的内部以便与所述固定锥间隔开，并且安装在所述旋转轴上以便围绕所述旋转轴旋转。
此外，第一通孔的直径可以大于第二通孔的直径。
此外，第二通孔的数量可以大于第一通孔的数量。
此外，固定锥可以包括隔断壁，以防止经由第一供应部引入的第一流体进入到第二通孔中。
此外，隔断壁可以设置为，沿着第二通孔的圆周包围第二通孔的至少一部分。
此外，隔断壁可以从固定锥的表面延伸，以具有小于旋转锥和固定锥之间间距的高度。
此外，隔断壁可以形成为沿着第二通孔的圆周具有闭合曲线。
此外，隔断壁的一部分可以沿着第二通孔的圆周开放。
此外，第二通孔可以设置在具有缩小直径的倾斜区域中。
此外，第二通孔可以相对于旋转轴沿圆周方向设置。
此外，第一供应部和第二供应部可以沿着壳体的高度方向分别设置在不同高度。
根据本发明的另一方面，提供了一种气液分离器，其包括：壳体，包括设置在不同高度的第一供应部和第二供应部；旋转轴，可旋转地设置在所述壳体中；驱动单元，设置成使所述旋转轴旋转；固定锥，设置在所述壳体的内部，并且包括倾斜区域、第一通孔、至少一个第二通孔以及用于遮盖所述第二通孔的至少一部分的顶盖，所述倾斜区域的直径沿从所述第一供应部到所述第二供应部的方向减小，所述第一通孔使所述旋转轴穿过，经由所述第二供应部引入的第二流体穿过所述第二通孔；以及旋转锥，设置在所述壳体的内部以便与所述固定锥间隔开，并且安装在所述旋转轴上以便围绕所述旋转轴旋转。
此外，顶盖可以从固定锥的每一个的表面延伸，以便具有与固定锥的倾斜区域不同的倾角。
此外，顶盖的直径可以等于或大于第二通孔的直径。
此外，顶盖可以设置成使得顶盖和第二通孔之间的间距朝向第一通孔增大。
此外，第二通孔的直径可以小于第一通孔的直径，并且第二通孔的数量可以大于第一通孔的数量。
此外，第二通孔和顶盖可以设置在固定锥的倾斜区域。
有益效果
如上所述，本发明的实施例所述的气液分离器具有以下效果。
由于所述气液分离器包括固定锥，该固定锥包括流体流过的通孔，从分离器的下部供给的剥离剂(例如蒸汽)和汽化的VOC可以流畅地向上流到分离器的上部。
因此，蒸汽会流畅地向上流到分离器的上部，而不会凝聚，因此，VOC浓度会降低，从而会促进VOC的蒸发。此外，可以防止汽化的VOC再次溶解在液体中。
此外，提供顶盖或隔断壁以包围通孔。因此，可以防止液体型原料经由通孔流到分离器的下部。
附图说明
图1是剖视图，示出了本发明的实例所述的气液分离器；
图2是构成本发明第一实例所述的气液分离器的固定锥的透视图；
图3是图2中所示的固定锥的剖视图；
图4是构成本发明第二实例所述的气液分离器的固定锥的透视图；
图5和图6是图4所示的固定锥的平面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的实例所述的气液分离器。
此外，附图中相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件，而不管图号如何，并且将不再给出重复说明。为了方便描述，可能夸大或缩小每个图示元件的尺寸和形状。
图1是剖视图，示出了本发明的一个实例所述的气液分离器100。
在本说明书中，气液分离器100可以进行使反应物A(也称为“第一流体”或“液体型原料”)与蒸汽B(也称为“第二流体”或“剥离剂”)反应以从反应物A中除去挥发性有机化合物(VOC)的过程。
这里，第一流体和第二流体之间的化学反应不是必要的。例如，气液分离器100可用于通过接触蒸汽分离预定的材料。特别地，气液分离器100可用于通过使液体型混合物(例如聚合物)与蒸汽接触来分离该液体型混合物中所包含的挥发性有机化合物。
然而，所述混合物不限于气体型材料溶解在液体型材料中的双组分体系混合物，并且可以是含有附加的固体材料的三组分体系混合物。此外，气液分离器100可以用于三组分体系材料的分离过程以及双组分体系材料的分离过程。
本发明的一个实例所述的气液分离器100包括壳体110，该壳体包括：第一供应部111和第二供应部113；可旋转地设置在壳体110中的旋转轴120；以及驱动旋转轴120的驱动单元125。此外，气液分离器100分别包括一个或多个固定锥130和130'，以及一个或多个旋转锥140。
特别地，气液分离器100包括安装在旋转轴120上以围绕旋转轴120旋转的旋转锥140。旋转锥140设置在壳体110的内部，使得旋转锥140与固定锥130间隔开。此外，气液分离器100可以包括分别沿旋转轴120的高度方向(y轴方向)安装的多个旋转锥140。
气液分离器100由壳体110支撑并且包括用于引导流体流动的固定锥130。气液分离器100可以包括多个固定锥130和130'。这里，多个固定锥都可以具有相同的结构。固定锥130和130'由壳体110支撑以引导流体流动，并且固定锥130和130'的直径沿流体流动方向从其上部到其下部减小。特别地，固定锥130和130'设置在壳体110的内部，并且包括倾斜区域，该倾斜区域的直径从第一供应部111到第二供应部113减小。此外，每个固定锥130包括：使旋转轴120穿过的第一通孔134；以及至少一个第二通孔135，经由第二供应部113引入的第二流体B穿过该第二通孔135。
此外，旋转轴120连接到驱动单元125(作为电动机)，并且驱动单元125用于使旋转轴120旋转。
此外，旋转锥140可以设置成使得旋转锥140的直径相对于壳体110的高度方向(y轴方向)从其上部到其下部减小。特别地，旋转锥140可以具有管状截头锥形，其直径从上部到下部减小。
此外，多个固定锥130和130'中的每一个可以由壳体110支撑和/或固定到壳体110上，同时以预定间距彼此间隔开。
此外，可以沿着旋转轴120的高度方向(y轴方向)交替设置固定锥130和130'和旋转锥140。
同时，参考图1，固定锥130中的任一个可以沿着壳体110的高度方向设置在壳体110的最上部。特别地，固定锥130可以安装在最上部，并且旋转锥140和固定锥130'可以沿着旋转轴120的高度方向交替地安装在下部。可替代地，旋转锥140中的任何一个可以沿着壳体110的高度方向设置在最上部。特别地，沿着旋转轴120的高度方向，旋转锥140可以安装在最上部，并且固定锥130'和旋转锥140可以顺序地安装在下部。
同时，为了便于说明，沿着旋转轴120的高度方向(y轴方向)，设置在最上部的固定锥可以表示为第一固定锥130，并且另一个固定锥130'可以表示为第二固定锥130'。特别地，第一固定锥130设置在第一供应部111和旋转锥140之间。这里，第一固定锥130和第二固定锥130'可以具有相同的结构和尺寸。然而，分别设置在第一固定锥130和第二固定锥130'中的第二通孔135和135'相对于与旋转轴120平行的任何轴线可以不在同一轴线上。此外，分别设置在第一固定锥130和第二固定锥130'中的第二通孔135和135'的尺寸和数量可以不同。
固定锥130和130'由壳体110支撑，使得穿过第一供应部111的第一流体A的流动得到引导。这里，固定锥130可以由壳体110支撑，同时与壳体110接触，或者可以通过单独的紧固件固定到壳体110上。
同时，壳体110包括用于供给第一流体(如反应物，诸如聚合物)的第一供应部111、用于供给第二流体(如蒸汽)的第二供应部113以及第一出口112和第二出口114。
另外，第一供应部111和第二供应部113可以沿着壳体110(或旋转轴)的高度方向(y轴方向，参见图1)分别设置在不同高度。在一个实例中，第一供应部111可以设置在壳体110的上部，并且第二供应部113可以设置在壳体110的下部。
特别地，第一供应部111可以设置在壳体110的上部的一侧。因此，第一供应部111可以设置为使得第一流体沿旋转轴120的径向(z轴方向)引入。经由第一供应部111引入到壳体110中的第一流体依次流到第一固定锥130和旋转锥140。
这里，当穿过第一供应部111的第一流体经由第一固定锥130或直接被注入旋转锥140时，第一流体通过离心力在旋转锥140的表面上铺开形成薄膜形状，并流到位于下部的固定锥130'。
此外，第一出口114可以设置在壳体110的上部。此外，第二供应部113可以设置在壳体110的下部的一侧。此外，第二出口112可以设置在壳体110的下部。
这里，由于第一流体因重力沿壳体110的高度方向(y轴方向)移动到下部，因此，用于供给第一流体的第一供应部111可以设置在壳体110的上部(高度方向上的上部)。这里，可以设置两个或更多个第一供应部111，以便提供两种或更多种反应物。
此外，由于第二流体(蒸汽)在朝着壳体110的高度方向的上部(与第一流体的流动方向相反)移动时与第一流体反应或接触，因此，用于供应第二流体的第二供应部113可以设置在壳体110的下部。
同时，残留气体(或汽化的VOC)可以通过第一出口114排出，而通过与第二流体接触而除去其挥发性有机化合物的第一流体可以通过第二出口112排出到外部。
特别地，经由第一供应部111引入壳体110中的第一流体沿重力方向流动，然后可以通过第二出口112排出到壳体110的外部。此外，经由第二供应部113引入的第二流体(蒸汽)可以通过第一出口114排出到壳体110的外部。
图2是本发明的第一实例所述的构成气液分离器的固定锥的透视图，而图3是图2所示的固定锥的剖视图。
参考图1，第二流体(蒸汽)沿着固定锥130和旋转锥140之间的狭窄路径流动到壳体110的上部。这里，第二流体或汽化的VOC会在区域“C”中停滞。如上所述，第二流体的这种停滞会降低分离效率。另外，由于汽化的VOC的停滞，汽化的VOC可能不会与蒸汽一起排出，并且会再次溶解在反应物中。
为了防止这种停滞现象，固定锥130和130'分别包括使旋转轴120穿过的第一通孔134以及至少一个第二通孔135或135'，经由第二供应部113引入的第二流体B穿过该第二通孔。第一通孔134用作第二流体B的路径以及用于安装旋转轴120的路径，而第二通孔135和135'被设置为第二流体B和汽化的VOC的路径。
这里，第一通孔134的直径可以设定为大于第二通孔135和135'的直径。此外，第二通孔135和135'的数量可以大于第一通孔134的数量。在一个方面，可以沿着第一通孔134的中心设置多个第二通孔135和135'。因此，在通常发生停滞的区域“C”中，可以通过第二通孔135和135'增加第二流体B和汽化VOC的流动。
参考图2和图3，固定锥130包括顶盖150，每个顶盖遮盖每个第二通孔135的至少一部分。顶盖150防止沿着固定锥130的表面流动的第一流体A穿过第二通孔135并流动到壳体110的下部。
顶盖150可以从固定锥130的表面延伸，以便具有与固定锥130的倾斜区域132的倾角不同的倾角。顶盖150可以设置在固定锥130的表面上，而第一流体经由第一供应部111或旋转锥140被引入到该表面中。此外，顶盖150的直径可以等于或大于第二通孔135的直径。也就是说，顶盖150的直径可以与第二通孔135的直径相同或者比它更大。例如，顶盖150的直径可以比第二通孔135的直径大约10％至约20％。此外，顶盖150可以设置成使得每个顶盖150和每个第二通孔135之间的间距朝着第一通孔134的方向增大。此外，第二通孔135和顶盖150可以分别设置在固定锥130的倾斜区域132。
同时，固定锥130和130'可以包括由壳体110支撑的圆周区域131和131'以及倾斜区域132和132'，该倾斜区域朝向旋转轴延伸并且其直径从上部到下部减小。此外，固定锥130和130'可以包括用于维持固定锥130和130'之间的间距的间隔物133和133'。这里，间隔物133和133'可以从圆周区域131和131'延伸并与壳体110接触。
图4是本发明的第二实例所述的构成气液分离器的固定锥的透视图，并且图5和图6是图4所示的固定锥的平面图。
固定锥130可以包括隔断壁160，以防止经由第一供应部111引入的第一流体A进入第二通孔135中。隔断壁160可以设置成使得第二通孔135的至少一部分沿着第二通孔135的圆周被包围。
每个隔断壁160、161和162可以从每个固定锥130的一个表面延伸，使得隔断壁160、161和162的高度小于旋转锥140和固定锥130之间的间距。在一个实例中，隔断壁160可以延伸，以具有旋转锥140和固定锥130之间的间距的约10％的高度。此外，隔断壁160可以延伸，以便具有旋转锥140和固定锥130之间的间距的约10％或更小的高度。隔断壁160用于使第一流体A的流动转向，以便防止沿着固定锥130的表面流动的第一流体A穿过第二通孔135并流动到壳体110的下部。
参考图5，隔断壁161可以形成为使得沿着第二通孔135的圆周形成闭合曲线。例如，当从壳体110的上部观察时，隔断壁161可以具有环形形状。
参考图6，隔断壁162可以设置成使得隔断壁162的一部分沿着第二通孔135的圆周开放。例如，当从壳体110的上部观察时，隔断壁162可以具有“U”形形状。
本发明的上述优选实施方案以举例的方式示出。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和基本特征的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变，并且应当理解，这些修改和改变包括在所附权利要求中。
工业适用性
由于本发明的实例所述的气液分离器包括固定锥，该固定锥包括流体流过的通孔，因此，从分离器的下部供给的剥离剂(例如蒸汽)和汽化的VOC可以流畅地向上流到分离器的上部。

Claims (16)

1.一种气液分离器，包括：
壳体，包括第一供应部和第二供应部；
旋转轴，可旋转地设置在所述壳体中；
驱动单元，设置成使所述旋转轴旋转；
固定锥，设置在所述壳体的内部，并且包括倾斜区域、第一通孔和至少一个第二通孔，所述倾斜区域的直径沿从所述第一供应部到所述第二供应部的方向减小，所述第一通孔使所述旋转轴穿过，经由所述第二供应部引入的第二流体穿过所述第二通孔，所述固定锥包括隔断壁，以防止经由所述第一供应部引入的第一流体进入所述第二通孔；以及
旋转锥，设置在所述壳体的内部以便与所述固定锥间隔开，并且安装在所述旋转轴上以便围绕所述旋转轴旋转。
2.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述第一通孔的直径大于所述第二通孔的直径。
3.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述第二通孔的数量大于所述第一通孔的数量。
4.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述隔断壁设置成沿着所述第二通孔的圆周包围所述第二通孔的至少一部分。
5.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述隔断壁从所述固定锥的表面延伸，以具有小于所述旋转锥和所述固定锥之间间距的高度。
6.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述隔断壁形成为沿着所述第二通孔的圆周具有闭合曲线。
7.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述隔断壁的一部分沿着所述第二通孔的圆周开放。
8.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述第二通孔设置在具有缩小直径的所述倾斜区域。
9.根据权利要求8所述的气液分离器，其中，多个第二通孔相对于所述旋转轴沿圆周方向设置。
10.根据权利要求1所述的气液分离器，其中，所述第一供应部和所述第二供应部沿着所述壳体的高度方向分别设置在不同高度。
11.一种气液分离器，包括：
壳体，包括设置在不同高度的第一供应部和第二供应部；
旋转轴，可旋转地设置在所述壳体中；
驱动单元，设置成使所述旋转轴旋转；
固定锥，设置在所述壳体的内部，并且包括倾斜区域、第一通孔、至少一个第二通孔以及用于遮盖所述第二通孔的至少一部分的顶盖，所述倾斜区域的直径沿从所述第一供应部到所述第二供应部的方向减小，所述第一通孔使所述旋转轴穿过，经由所述第二供应部引入的第二流体穿过所述第二通孔；以及
旋转锥，设置在所述壳体的内部以便与所述固定锥间隔开，并且安装在所述旋转轴上以便围绕所述旋转轴旋转。
12.根据权利要求11所述的气液分离器，其中，所述顶盖从所述固定锥的每一个的表面延伸，以具有与所述固定锥的倾斜区域不同的倾角。
13.根据权利要求11所述的气液分离器，其中，所述顶盖的直径等于或大于所述第二通孔的直径。
14.根据权利要求11所述的气液分离器，其中，所述顶盖设置成使得所述顶盖与所述第二通孔之间的间距朝向所述第一通孔增大。
15.根据权利要求11所述的气液分离器，其中，所述第二通孔的直径小于所述第一通孔的直径，并且所述第二通孔的数量大于所述第一通孔的数量。
16.根据权利要求11所述的气液分离器，其中，所述第二通孔和所述顶盖设置在所述固定锥的所述倾斜区域。
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