液体/气体/固体分离装置制造方法及图纸

一种对在包括高质量流率气体流经容器及从固体物料生成液体的条件下处理固体物料填料的方法和设备。该设备包括（ｉ）一个有入口的入口端，用于装入固体物料以在容器中形成堆积床，和（ｉｉ）一个出口端，具有至少一个固体出口、至少一个液体出口和至少一个气体出口。至少一个气体出口位于固体／液体出口上方。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大质量流率的气体流过容器并要从容器中除掉气体时，向容器中填固体物料。本专利技术可延伸到对固体物料进行热处理或冷处理。本专利技术尤其涉及，但并不排除其他，从固体物料和高质量流率的气体(从固体物料中产生，并/或作为工艺的一部分加入容器)中产生出液体时(包括高压、高温)，在容器中填充固体物料(优选地，其导热率低)。本专利技术尤其涉及在高温高压的情况下通过从含碳物料去掉水，提高含碳物料BTU值，而优化含碳物料的方法和设备，含碳物料一般指煤，尤其是低级煤。该方法和设备包括对固体和由该方法产生的或供给该方法的液相、气相进行分离。下面对现有技术的讨论涉及在增高的压力条件下通过加热煤来脱水时产生的气体、液体与固体分离时的难度。注意到，总体说来，本专利技术延及到在加热或冷却的条件下由经过容器的含有固体并有或没有液体的高质量流率气体带来的困难。授予Koppelman的美国专利5,290,523公开了一种通过同时加压、加温来优化煤的方法。Koppelman公开了在升高的压力、温度条件下通过加热煤、在煤中发生物理变化来使煤热脱水，从而利用“挤压”反应从煤中去掉水。Koppelman还公开了在优化过程中要保持压力充分高，使副产品水主要生成为液体而不是蒸汽。Koppelman也公开了选择进行优化处理的不同设备的范围。总的说来，这些选择基于使用一种压力容器，其包括倒锥入口、圆柱体、锥出口以及本体内水平或垂直放置的热交换管组件。锥形出口在其顶端，即容器的最下部，设有一个出口。在使用Koppelman式设备的一个建议中，垂直设置的管和出口端装有煤，并注入氮气对管和出口端增压。利用从管外供给圆柱体的热交换介质进行间接的热交换来加热煤。通过把水加入管中，随后形成蒸汽，起到传热介质的作用，而产生更多的热。增高的压力和温度一起使煤中的水部分蒸发，然后使部分水凝结成液体。在增高的压力作用下，额外加入的水产生的部分蒸汽也凝结为液体。没有凝结的蒸汽超过了堆积床(packed bed)最佳增压的要求，必须排出。另外，非凝结气体(如CO，CO2)析出，也需要排出。液体要定期地从出口端排出。最后，经过预定的滞留时间后，给容器降压并经同一出口端排出升级后的煤。人们发现，上述的Koppelman型设备的出口端结构在分离固/液/气相方面并不令人满意，尤其是分离液/气相方面。所遇到的问题包括出口端的高压降和高气流，导致了(i)从出口端出来的很难控制的气液两相流；(ii)防堵塞排放；(iii)细颗粒以及有时会有粗物料同液体(和气体)一起排出。总的说来，尤其是由于气体和液体在床、管道和控制阀中的流动阻力不同，气体和液体从同一出口管道流出容器时会产生相当不规则的流动模式。气体可压缩性质和液体的迅速变化的阻力和较高的密度形成了有高加速度力的流动，而扰动并可能携带堆积床中的颗粒。本专利技术的一个目的是对供给或在Koppelman型设备中产生的固体、液体、气体进行改进的分离。本专利技术更一般的目的是提供一种在高压和高温下工作的压力容器中的固体、液体和气体的分离设备。本专利技术更加一般的目的是提供一种设备，将高质量流率的气体引入或从装有固体物料的容器中排出，其中固体物料在容器中处理。在上下文“气体质量流率”中术语“高”在此应理解成表示气体总量占固体物料较大的比例，一般在5-10％，以及/或气体的质量流率接近对容器中固体物料进行高速气流运输的阈值。广义地讲，本专利技术对在包括高质量流率气体流经容器等条件处理固体物料填装的容器进行改进，这种改进包括在容器上设置至少一个固料出口，用于从容器中排出固体；以及多个气体入口和/或气体出口，用来在容器的一个或多个高度上，在气体出口上方把气体引进或从容器中排出。更具体地讲，根据本专利技术，对在包括高质量流率气体流经容器及从固体物料生成液体的条件下处理固体物料填装的容器进行改进，这种改进包括具有至少一个固体出口、至少一个液体出口、至少一个气体出口的出口端，至少一个气体出口位于至少一个固体出口和至少一个液体出口上方。上段所述本专利技术的方面基于实现对从容器中出来的固体，液体和气体进行有效分离，使携带的带液体的固体量、气体量最小，这可以通过在出口端不同高度处分别除去液体和气体来作到，其中气体出口处于比液体出口高的位置。本专利技术的这个方面也可以描述成一种设备，对在包括高质量流率气体流经设备以及从固体物料中生成液体的条件下处理固体物料的填料，该设备包括(a)一个容器，其具有(i)一个有入口的入口端，用于装入固体物料以形成容器中的堆积床，(ii)一个出口端，具有至少一个固体出口、至少一个液体出口和位于固体/液体出口上方的至少一个气体出口；(b)供应流体而给堆积床增压的装置；(c)供应热交换介质来加热堆积床上的固体物料的装置。出口端最好位于容器的下部。出口端最好向一个(或多个)固体出口收敛。出口端最好为锥形。出口端最好包括多个气体出口。多个气体出口最好设在出口端一个以上的高度上。在出口端的至少一个高度上最好有多个气体出口。在有多个气体出口的每个高度上，气体出口最好环绕着容器周长间隔分布，使得在该高度的截面上具有大致均匀的降低气体质量流率。广义上讲，气体出口的数量，位置和结构取决于下面因素(i)需要沿着出口端在不同高度上逐步地除去气体，使堆积床上每单位截面的质量流量(或流率)在每个高度上大致保持为常量；(ii)需要在每个高度上把气体导向气体出口，但不会形成高气体速率区，高气体速率会产生高的压降，以及/或携带固体和/或液体；(iii)需要将气流从向下转向成横向向外，同时使所有液体继续沿大致向下的方向行进。注意到，上面的(b)段中使用了术语“流体”，它有很宽的范围，覆盖了被引入容器中的氮气等气体和水等液体。供应热交换介质的装置最好供给通过间接热交换来加热固体物料的介质。该容器最好为压力容器。本专利技术上述的具体方面也可以描述成一种方法，对在包括高质量流率气体和从固体物料中生成液体的条件下处理固体物料的填料，该方法包括(a)把固体物料装入容器中，而形成固体物料的堆积床；(b)对堆积床增压；(c)通过用热交换介质进行热交换来加热固体物料，从而，压力和热综合的效果是从固体物料中释放出水和其他液体，以及/或气体化合物，其中所释放的部分水为气相，部分水为液相；(d)经容器上至少一个气体出口从堆积床上排出气体；(e)经容器上位于气体出口下的液体出口从堆积床上排出液体。该方法可包括向容器引入作为工作流体的气体，而有助于向固体物料传热。注意到，排出气体的步骤(d)可包括去掉一定量的液体。还注意到，排出液体的步骤(e)可包括去掉一定量的气体。从堆积床排出气体的步骤最好控制(i)出口端的压降；和/或(ii)流进出口端气体出口下面的截面的气体流量。更好地，该方法包括从堆积床经多个气体出口排出气体，使出口端气体出口下的截面上的气体流率基本不变。从堆积床排出液体的步骤在该方法的工作过程中最好位于出口端任一点的液位处，使经液体出口排出的主要是液体。该方法最好包括在液体出口上方两个或多个高度处从堆积床经气体出口排出气体。该方法最好包括至少在液体出口上方的一个高度通过多个气体出口排出气体。容器最好包括向一个(或多个)固体出口收敛的出口端。尤其是容器最好包括锥形出口端，气体出口和液体出口位于出口端。下面参照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在包括高质量流率气体流经容器及从固体物料生成液体的条件下处理固体物料填料的容器，其特征在于，包括具有至少一个固体出口、至少一个液体出口、至少一个气体出口的出口端，所述至少一个气体出口位于所述至少一个固体出口和至少一个液体出口上方。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维S科诺奇，
申请(专利权)人：科夫克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]