[发明专利]一种换热分离一体化设备

说明书

一种换热分离一体化设备，由上部的换热模块和下部的分离模块贯通连接构成的一体化结构；分离模块由下降管和分离内件组成；下降管上端通过分离模块入口筒体和换热模块热侧介质出口贯通连接，分离模块筒体上端和分离模块入口筒体外壁密封连接；下降管下端安装有气体扩散器，在气体扩散器上方的下降管上间隙套装分离组件支撑框架，该分离组件支撑框架内安装分离内件，所述分离组件支撑框架的底框上设有过孔，该过孔和降液管贯通连接，降液管的另一端延伸至分离模块筒体下端的最低液位以下。本发明降低了气体温度，提高了气体干度，对下游处理设备起到了有效的保护。

技术领域

本发明涉及换热分离技术领域，特别是涉及化工行业的正丁烷氧化法制顺酐工艺中使用的一种换热分离一体化设备。

背景技术

换热分离是正丁烷氧化法制顺酐技术重要组成部分，得到低温、纯净的反应气是正丁烷氧化法制顺酐的重要过程之一，而换热分离器是该技术的关键设备，其性能直接影响顺酐生产系统的的安全、稳定运行。

换热分离装置在顺酐生产系统中的主要作用是：降低反应气温度、分离反应气中的液体和催化剂固体颗粒。基本工艺流程为：高温反应气进入换热模块与冷媒进行换热；被降温后的高温反应气进入分离模块完成气、液固分离。工业中常见的换热分离装置由换热模块和分离模块组成。其中，换热模块结构采用管壳式等换热器；分离模块的主要分离元件为旋流分离元件和液体聚结元件。

常见的旋流分离元件，如中国专利202110522996.2公开了一种高效换热分离器，该设备用旋风管分离气体中的液体和固体微粒，降低了气体温度，提高了气体干度，对后续的处理设备起到了有效的保护。但该设备只有一次分离，分离效率低，且设备压降大，能耗高。

常见的液体聚结元件，如鲍尔环，存在分离器易堵塞、下游溶剂污染等问题，导致设备频繁切换，劳动强度大，不安全因素增加，生产废料增加。上述换热分离装置占地面积大，分离方法单一，分离效率低。为达到较高分离效率，通常需要较高的能耗。

中国专利201821864709.6公开了循环换热分离器的分离器内件，该设备利用旋流分离原理对气体夹带的重质油和催化剂颗粒进行分离，再利用聚结板对含液气体进行聚结分离，从而保障循环换热分离器分离功能段的安全、稳定运行用。该设备虽然组合了旋流分离与聚结分离两种方法，但设备结构不太合理，不能充分发挥旋流分离原件的性能，能耗依然较高。

此外，正丁烷氧化法制顺酐，反应气成分复杂，腐蚀性大，易粘结生焦，严重影响换热分离装置的运行周期和使用寿命。

发明内容

本发明提供一种换热分离一体化设备，以解决传统的气液换热分离工艺装置存在的占地面积大、效率低、易堵塞、使用寿命短和维护复杂等技术问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种换热分离一体化设备，该设备是由上部的换热模块和下部的分离模块贯通连接构成的一体化结构；该分离模块由分离模块筒体内的下降管和分离内件组成；该下降管上端通过分离模块入口筒体和换热模块热侧介质出口贯通连接，所述分离模块筒体上端和分离模块入口筒体外壁密封连接；下降管下端安装有气体扩散器，在气体扩散器上方的下降管上间隙套装分离组件支撑框架，该分离组件支撑框架内安装分离内件，所述分离组件支撑框架上端被支撑框架顶部密封板密封，下端的底框外缘与分离模块筒体内壁之间由支撑框架下部环状密封隔板密封，所述分离组件支撑框架的底框上设有过孔，该过孔和降液管贯通连接，降液管的另一端延伸至分离模块筒体下端的最低液位以下。

所述下降管下端十字对称径向连接气体扩散器。

所述气体扩散器从中心向外呈整体下斜安装，下斜角度10°~15°。

所述分离模块筒体上部的分离模块气体出口处设有气体破涡器。

所述分离内件为聚结波纹板，该聚结波纹板是圆环形且具有径向通道的聚结板片，径向通道入口至出口的方向上流体通道窄入宽出。