【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工分离领域，尤其石油化工芳烃分离领域，具体地，涉及一种文丘里分离器和其用途。
技术介绍
1、化工分离技术是化学工程的一个重要技术，无论是石油炼制、塑料化纤、湿法冶金、同位素分离，还是生物制品的精制、纳米材料的制备、烟道气的脱硫和化肥农药的生产等等都离不开化工分离技术。化工生产中的原料和产物绝大多数都是混合物，需要利用体系中各组分物性的差别或借助于分离剂使混合物得到分离提纯。化工生产中常用的分离方法可分为机械分离和传质分离两大类。机械分离方法的目的只是简单地将各相加以分离，只要用简单的机械方法就可将两相分离，而两相间并无物质传递现象发生；例如，过滤、沉降、离心分离、旋风分离和静电除尘等。而传质分离方法用于各种均相混合物的分离，其特点是有质量传递现象发生。
2、在现有技术中，已经公开了利用文丘里管原理的分离装置，如湿式文丘里除尘器。湿式除尘器利用气相负压而使得液相形成的均匀水膜。携带烟尘的气流切向进入文丘里分离器，通过设有洗涤液喷淋的文丘里喉部，气流在文丘里喉部得到急剧加速，这样则使得气流和液体的相对运动得到充分混合，烟尘或污染物与液滴集聚。
3、cn104226074a公开了一种含酸尾气洗涤装置，该洗涤装置包括冷凝器、文丘里管和相分离器，其中文丘里的上端口为进气口，文丘里的下端口为出料口，文丘里的进气口与冷凝器的出气口相连；进水管切向连接在文丘里的上部以便洗涤水切向进入到文丘里的上部。然而，该含酸尾气洗涤装置结构复杂，由多个设备组成，占地面积大。
4、cn108525443a公开
5、cn206577612u公开了一种喉部含有螺旋导流板的文丘里混合器，能够利用喉部设置的螺旋导流板迫使进入喉部的主流流体旋转流动，从而将引入流体更均匀地被引入，并且在引入后更好地与主流流体进行混合。
6、然而，在现有技术中的使用文丘里管的分离系统通常需要一个或多个其它设备如相分离器串联使用，设备集成度较低，使得该系统占地面积较大，投资成本较高。
7、为此，本专利技术的目的是为了提供一种适用于化工生产过程中的文丘里分离器，其克服了现有技术中此类设备的缺点，并且具有结构集成度高，占地面积小，投资成本低，和分离效率高的优点。
技术实现思路
1、本专利技术人经过深入研究，令人惊奇地发现，在化工过程中的多相分离方法中通过将文丘里管与流体的螺旋流动相结合可以同时实现流体间的传质分离和机械分离，即可以快速高效地实现多相流体的混合和分离，而且通过创造性地将文丘里管设置在液相收集管内和设置流体进入文丘里管的位置，可以充分利用流体在文丘里管中的螺旋流动特点，实现多相流体之间的连续的强化混合和强化分离，从而高效地实现多相流体之间的传质和分离；另外，文丘里管与液相收集管的巧妙结合使得文丘里分离器的结构简单且紧凑，省略掉了后续设备(如相分离器)，节约了空间，占地面积小，从而适合于与其它各种化工设备例如蒸馏塔结合使用，并且降低了投资成本。另外，专利技术人发现，在本专利技术的文丘里分离器中使用涡流芯管能够快速获得气体在文丘里管中的高速的螺旋流动。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种文丘里分离器，特征在于该文丘里分离器包括文丘里管和包围该文丘里管至少一部分结构的液相收集管，所述文丘里管包括依次连通的以下区段：任选的等径段、缩径段、喉部和扩径段，所述文丘里分离器具有气相入口、液相入口、液相出口和气相出口，其中在文丘里管的扩径段的侧壁上或在扩径段末端设有通向液相收集管的开口，以使液相在离心力的作用下离开文丘里管进入液相收集管。
3、根据本专利技术的第二方面，本专利技术还涉及上述第一方面的文丘里分离器的用途，其用于化工工艺中的多相分离，尤其用于集成到有机化合物的气液分离。
4、根据本专利技术的文丘里分离器具有以下优点：其结构设计巧妙，各个组成构件的排列布置合理紧凑，可以连续操作，分离效率高、占地面积小，节约空间，投资成本低，并且能够在化工生产中与其它装置如蒸馏塔等联合使用。
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1.一种文丘里分离器，特征在于该文丘里分离器包括文丘里管和包围该文丘里管至少一部分结构的液相收集管，所述文丘里管包括依次连通的以下区段：任选的等径段、缩径段、喉部和扩径段，所述文丘里分离器具有气相入口、液相入口、液相出口和气相出口，其中在文丘里管的扩径段的侧壁上或扩径段末端设有开口，该开口通向液相收集管。
2.根据权利要求1所述的文丘里分离器，特征在于在文丘里管的管壁上的液相注入口被设置在文丘里管的缩径段中，优选地所述液相注入口的位置与喉部的距离为1/10-2/3缩径段长度，更优选地所述液相注入口的位置与喉部的距离为1/6-1/2缩径段长度。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的文丘里分离器，特征在于在文丘里管的管壁上的液相注入口处可以被设置有喷嘴。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述文丘里分离器的液相入口经由任选地穿过液相收集管壁的输液管道与在文丘里管的管壁上的液相注入口相连，其中所述输液管道与位于该输液管道下方的文丘里管的缩径段圆锥母线的夹角为10-90°，优选30-80°，优选地，所述液相通过液相注入口以相对于
5.根据权利要求1-4中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述液相收集管的顶部是封闭的，并设置有用于文丘里分离器的气相排出的开口管，所述开口管的上端出口形成文丘里分离器的气相出口，所述开口管穿过液相收集管顶部向下延伸向所述文丘里管的扩径段的末端，任选地在所述开口管的下端与文丘里管的扩径段的末端之间设置有间隔以形成液相出口。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述开口管的管径大于或等于所述扩径段的末端开口的口径，优选地所述开口管的管径等于所述扩径段的末端开口的口径。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述液相收集管的直径大于设置于其中的文丘里管的最大直径，优选地，所述液相收集管的直径比设置于其中的文丘里管的最大直径大30％，例如10％或5％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述文丘里分离器还包括用于使气体以螺旋流动方式进入文丘里管的装置或者使气体切向地进入文丘里管的装置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述用于使气体在文丘里管以螺旋方式流动的设备为涡流芯管，所述涡流芯管的内部设置有螺旋导流片，所述涡流芯管设置于所述文丘里管的缩径段入口处或设置于文丘里管的等径段中，并且所述涡流芯管的底部入口形成为所述文丘里分离器的气相入口或与所述文丘里分离器的气相入口连通。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的文丘里分离器，特征在于，所述涡流芯管的个数为一个或多个，优选为多个，并且所述多个涡流芯管并联设置。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的文丘里分离器，特征在于，在文丘里管的任选的等径段、缩径段、喉部和扩径段的内壁上设置有引导气体螺旋流动的结构；优选地，所述结构选自旋流叶片或螺旋导流片。
12.根据权利要求11的文丘里分离器，特征在于，所述旋流叶片或螺旋导流片选自单头旋流叶片或单头螺旋导流片或具有螺纹头数n的多头旋流叶片或多头螺旋导流片，其中n为大于1的正整数。
13.根据权利要求1-11的文丘里分离器，特征在于，液相收集管底部与液体排出管道连接，其中在液相收集管底部具有液体密封。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的文丘里分离器的用途，其用于化工工艺中的多相分离，优选地用于液体组分的气提分离和气体组分的洗涤分离或提取分离。
15.根据权利要求14所述的用途，所述文丘里分离器用于通过洗涤液洗脱在气体中的液相组分，所述气体与所述洗涤液的体积流量之比为70-2500:1，优选为200-1100:1，获得的液相脱除率可以为82％～99.9％，优选为90～99.9％。
16.根据权利要求14所述的用途，所述文丘里分离器的入口气体速度为1m/s～40m/s，优选5m/s～35m/s；所述文丘里分离器的压力损失为0.1kPa～10kPa，优选0.2kPa～5kPa；和/或，液相在液相注入口的绝对压力为180kPa～1500kPa。
...【技术特征摘要】
1.一种文丘里分离器，特征在于该文丘里分离器包括文丘里管和包围该文丘里管至少一部分结构的液相收集管，所述文丘里管包括依次连通的以下区段：任选的等径段、缩径段、喉部和扩径段，所述文丘里分离器具有气相入口、液相入口、液相出口和气相出口，其中在文丘里管的扩径段的侧壁上或扩径段末端设有开口，该开口通向液相收集管。
2.根据权利要求1所述的文丘里分离器，特征在于在文丘里管的管壁上的液相注入口被设置在文丘里管的缩径段中，优选地所述液相注入口的位置与喉部的距离为1/10-2/3缩径段长度，更优选地所述液相注入口的位置与喉部的距离为1/6-1/2缩径段长度。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的文丘里分离器，特征在于在文丘里管的管壁上的液相注入口处可以被设置有喷嘴。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述文丘里分离器的液相入口经由任选地穿过液相收集管壁的输液管道与在文丘里管的管壁上的液相注入口相连，其中所述输液管道与位于该输液管道下方的文丘里管的缩径段圆锥母线的夹角为10-90°，优选30-80°，优选地，所述液相通过液相注入口以相对于文丘里管的水平圆周的切向方向进入文丘里管中。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述液相收集管的顶部是封闭的，并设置有用于文丘里分离器的气相排出的开口管，所述开口管的上端出口形成文丘里分离器的气相出口，所述开口管穿过液相收集管顶部向下延伸向所述文丘里管的扩径段的末端，任选地在所述开口管的下端与文丘里管的扩径段的末端之间设置有间隔以形成液相出口。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述开口管的管径大于或等于所述扩径段的末端开口的口径，优选地所述开口管的管径等于所述扩径段的末端开口的口径。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的文丘里分离器，特征在于所述液相收集管的直径大于设置于其中的文丘里管的最大直径，优选地，所述液相收集管的直径比设置于其中的文丘里管的最大直径大30％，例如10％或5％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：高思亮，田龙胜，唐文成，赵明，郁灼，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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