[发明专利]一种高浓度液固水力旋流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种液固体系中分离高浓度固体颗粒的高效分离装置，尤其适用于高浓度体系下油品与催化剂的液固分离装置。

背景技术

水力旋流器是一种用于分离非均相液液、液固混合物的设备，一般是由进料口、筒体、圆锥段、溢流管和锥段排料口组成。水力旋流器可以产生高度湍动的强旋流场，利用两相受到的不同离心力，实现两相的分离。文献中已公布的和业已工业化的水力旋流器绝大多数只能实现低浓度的液固分离，不能应用于高浓度液固体系的分离。目前涉及到高浓度液固反应器和浆态床反应器的工业过程，只能依靠过滤器来实现液固的分离。但是过滤设备存在切换频繁、间歇操作、过滤器磨损大寿命短、设备体积庞大，投资大等问题，严重的制约了装置的长周期运转和经济效益。

ZL96226761.9是一种强化颗粒分级水利旋流器，其特征为壳体内中部设一中心柱，下部分为表面内凹的曲面，在壳体的锥体部分设置一支撑盘，以支撑中心柱，壳体的锥体部分下部的内表面设有齿状槽沟。但根据研究，水力旋流器中普遍存在的空气柱最开始是由底流口处产生，空气柱需要占用底流口上端锥体的体积，高浓度的颗粒溶液会主要集中在靠近边壁区域，会增大对凹的曲面的磨损，锥体下部的齿状槽沟极易磨损，因此该发明所提出的水力旋流器只适用于较低浓度的液固体系或液液体系。

200520087363.X是一种新型轴流式高效水力旋流器，其特征在于进料口设有导向器，导向器流道由螺旋槽或螺旋叶片组成，溢流管下端为一凹环面。但是旋流器内部的导向器易受到磨损，而且溢流管下端凹环面会使返混的一部分颗粒堵塞溢流口，不利于长周期连续操作，而且只适用于较低浓度的液固体系或液液体系。

02221274.4是一种高效水力旋流器，其主要特征是含有导流螺旋；利用溢流管外壁上导流螺旋的作用，彻底解决了现有水力旋流器存在的占被处理料液10％-20％的短路流问题，但是增加导流螺旋后，在生产过程中导流螺旋易受到摩擦损坏，因此，该发明提出的水力旋流器也只适用于低浓度液固体系。

98102206.5提出了一种改进型的气固液三相分级旋流器，它是由进浆短管旋流室，圆锥体管，排出口，上溢流管所组成，其特征是进浆短管是一根直径逐渐变小和变形的异形管，此管即能使料流增速并使紊流状态变为层流状态，但是逐渐变小和变形的异形管对高浓度的流体来说，易堵塞，从而影响正常生产。

201020575043提出了一种新型水力旋流器，其主要特征是包括沉沙嘴、溢流箱、鱼尾器、集气管、虹吸调节阀门。其中鱼尾器安装在沉沙嘴的底部，集气管安装在溢流箱的顶部，集气管上设有虹吸调节阀门。操作中必须要保证鱼尾器底部和溢流管最终排放处液面高度差大于1.8m，但是因存在操作的不稳定性，如果一旦不能达到压力差大于1.8m的情况，则不能正常的进行生产。

200920168723提出了一种新型底流可调水力旋流器，其主要特征是上部设置一个圆柱形筒体，中部设置为圆锥体，下部设置有一个上下对称喇叭口底流段，这三部分连接组成一个圆锥体喇叭口圆锥筒旋流器，圆柱体外侧设置有进料口，内顶部设置有外上锥体内柱体益流管，底流段的喇叭口中设置有中心底流口可调装置，益流管口易出现回流，所以外上锥体内柱体益流管会影响入口的料液向下流动，而且益流口的颗粒浓度较高，可调装置受到的磨损较大，而且影响锥段及底流口的正常流场，因此只适用于低浓度液固体系。

200420030912.5是一种实用新型水力旋流器。其特征在于位于溢流管的下部外壁设有上下面为曲面的陶瓷圆环；圆柱体、圆锥体内壁设有陶瓷，圆锥体内壁设的陶瓷层为一列水平凹环，其结构较为复杂。

ZL02805971.9提出一种水利旋流器，其给料入口直径为圆筒直径的0.2～0.34倍；溢流出口直径为圆筒直径的0.2～0.45倍；底流口出口直径为圆筒直径的0.30～0.75倍；旋流器的总长度为圆筒直径的3.0～8.0倍；但该专利并未规定锥段的角度和锥段的长度。

ZL99224409.9是一种水力旋流器，其特征为结构设计参数进行了优化，溢流管下端设置了阻挡环。溢流管直径是柱体内径的0.3～0.4倍；溢流口直径是沉矿口直径的2.2～3.2倍；阻挡环内径为柱体内径的0.65～0.75倍；锥角为20°。但是其分离效率不高为63％～73％，阻挡环的加入使溢流液的流出受到较大影响，对生产不利。