用于超临界液体的减温减压装置及其减温减压方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于超临界液体的减温减压装置及其减温减压方法。用于超临界液体的减温减压装置，由采用文丘里管混合器构成的一级减温高压设备、经第一连接构件相互连接贯通并由扩容减温减压罐构成的二级减温中压设备、经第二连接构件相互连接贯通并由水浸没箱构成的三级减温减压设备组成；所述一级减温高压设备将超临界流体从高温高压经一级减温减压为中温中压，后经二级减温减压设备为低温低压，再经三级减温设备减压后，实现超临界流体的减温减压。压。压。

【技术实现步骤摘要】
用于超临界液体的减温减压装置及其减温减压方法


[0001]本专利技术属于高温高压流体的减温减压
，特别涉及一种用于超临界液体的减温减压装置及其减温减压方法。

技术介绍

[0002]所谓超临界，是指流体物质的一种特殊状态。当把处于汽液平衡的流体升温升压时，热膨胀引起液体密度减小，而压力的升高又使汽液两相的相界面消失，成为均相体系，这就是临界点。当流体的温度、压力分别高于临界温度和临界压力时就称为处于超临界状态。超临界流体具有类似气体的良好流动性，但密度又远大于气体，因此具有许多独特的理化性质。
[0003]超临界工况以水为例，水的临界点是温度374.3℃、压力22.064MPa，超临界流体工况，通常就是高温高压流体工况，对于工艺过程高温高压流体进行减温减压一直是个难题，采用传统减压阀减压时的阀芯容易损坏、密封不严、易产生噪声及气蚀，存在较大安全风险；采用的高温高压换热器进行换热减温，存在投资高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种采用文丘里管混合器进行高低温流体的直接充分混合换热降温，扩容减压，实现一级减温减压；后通过扩容减压器减压及喷淋冷却器减温进行二级减温减压；再经小孔减压消音及水浸没换热进行三级减温减压，使用在超临界流体的减温减压装置及其减温减压方法。
[0005]本专利技术的技术解决方案是用于超临界液体的减温减压装置，其特殊之处在于，所述减温减压装置由采用文丘里管混合器构成的一级减温高压设备、经第一连接构件相互连接贯通并由扩容减温减压罐构成的二级减温中压设备、经第二连接构件相互连接贯通并由水浸没箱构成的三级减温减压设备组成；所述一级减温低压设备将超临界流体从高温高压经一级减温减压为中温中压，后经二级减温减压设备为低温低压，再经三级减温设备减压后，实现超临界流体的减温减压。
[0006]作为优选：所述一级减温低压设备文丘里管混合器由第三连接构件连接贯通的收缩颈段、混合冷却段、扩散加速段连接贯通的第四连接构件组成；所述收缩颈段由腔体内收缩管道形成中心扩散孔管的高速射流，以便对下一混合冷却段的冷却水入口处形成足够的吸入冷却水负压直接混合换热；所述混合冷却段由收缩颈段与扩散加速段之间的喉部、从外部呈一倾角贯穿所述喉管的至少一个冷却水接口组成；所述扩散加速段由喇叭状的中心扩散孔管构成。
[0007]作为优选：所述收缩颈段可选用一段、二段或多段进行收缩，以便混合冷却段冷却水入口处形成足够的负压吸入冷却水，达到理想的混合冷却效果；所述扩散加速段选用一段、二段或多段进行扩散加速，以便冷热流体充分混合换热减温，扩散减压；所述各连接构件选用法兰连接、螺纹连接、卡环连接或焊接连接；所述中心扩散孔管，可制成筒体状、圆环
状、十字树枝状，在其上面开设圆孔或槽孔，以达到均分布和小孔节流减压的目的。
[0008]作为优选：所述二级减温低压设备的扩容减温减压罐由外壳体成型的容器、容器成型与所述外壳体形成隔空的内腔室、沿轴线贯穿容器的中心扩散孔管、外壳体与内壳体之间设置的喷淋冷却器组成；所述外壳体的一端设有供中心扩散孔管自外入内的管口，所述外壳体的另一端设有与第二连接构件连接的变径锥筒；内壳体的管壁设置的小孔消声壳上开设有用于均匀分布热流和消声的小孔，所述小孔消声壳制造成圆柱形、圆锥形或球形。
[0009]作为优选：所述喷淋冷却器由径向贯穿外壳体内的冷却水入口、与冷却水入口贯通的冷却器汇总管、冷却器汇总管上均匀布设面向内壳体的喷嘴组成；喷淋冷却器可制造成供卧式容器使用的直管状、供立式容器使用的圆环状、供立式容器使用的十字树枝状，在喷淋冷却器上开圆孔、槽孔，或设置高效喷嘴，所述喷淋冷却器将冷却器进行均匀分布喷淋，与热介质充分混合换热；以达到更佳的均匀分布效果。
[0010]作为优选：所述三级减温减压设备的水浸没箱由开式浸没水箱、开式浸没水箱的一端沿轴向自外向内贯穿的扩散孔管、所述浸没扩散孔管管壁上开设的圆孔、槽孔、开式浸没水箱的另一端位于扩散孔管的上顶部与底部分别沿轴向开设的冷却水出口管线、冷却水入口管线组成；所述浸没扩散孔管可制造成直筒状、圆环状、十字树枝状；所述开式浸没水箱选用圆柱形、矩形，成开式的常压储罐；所述三级减温减压设备将二级减温减压流体，经过浸没扩散孔管进行均匀分布及消声，与水浸没箱内的冷却水进行混合换热，实现三级温减压。
[0011]本专利技术的另一技术解决方案是用于超临界液体减温减压装置的减温减压方法，其特殊之处在于，包括经下步骤：
[0012]⑴
将需要减温减压的超临界流体经文丘里管混合器收缩颈段收缩形成高速射流，混合冷却段冷却水入口处形成足够的负压吸入冷却水，经充分混合减温，后经扩散加速段进行减压，实现一级减温减压；
[0013]⑵
将一级减温减压的中温中压流体，进入中心扩散孔管进行扩散，均匀分布，进入内壳体扩容减压，经内壳体上开有小孔流出与喷嘴喷淋的冷却水混合换热进行减温，实现二级减温减压；
[0014]⑶
将二级减温减压流体，经过浸没扩散孔管进行均匀分布及消声，与浸没水箱内的冷却水进行混合换热，实现三级温减压。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果:
[0016]⑴
本专利技术经多次减温减压，超临界流体从高温高压经一级减温减压为中温中压，后经二级减温减压为低温低压，再经三级减温减压后，达到超临界流体的减温减压的工艺目的。该减温减压装置高危险部分(高温高压)占比较小、结构较简洁、紧凑、占地面积小、安装操作便捷、设计和使用弹性较大、减温减压效果显著。
[0017]⑵
本专利技术高温高压的超临界流体采用文丘里管混合一级减温、扩容减压，再经喷淋混合换热二级减温减压，通过小孔消音排出，进入开式浸没水箱进行三级减温减压，分级减温减压运行平稳、安全可靠。
[0018]⑶
本专利技术采用文丘里管混合器收缩颈段收缩(阻力减压)形成高速射流，以便混合冷却段(喉部)冷却水入口处形成足够的负压吸入冷却水直接混合换热(减温)，达到理想的减温减压效果。
[0019]⑷
本专利技术高温高压的超临界流体采用文丘里管混合器，经收缩颈段收缩(阻力减压)形成高速射流、混合冷却段(喉部)充分混合减温，扩散加速段进行减压，结构连贯、紧凑，大大减小了高温高压容器的占比，有利于装置的安全可靠运行。
[0020]⑸
本专利技术解决了在高温高压流体如采用传统减压阀减压时的阀芯容易损坏；阀前后的压差大，密封不严，同时易产生噪声及气蚀；对于高压需要多级减压，结构复杂，可靠性差，且存在安全性等问题。
[0021]⑹
本专利技术采用扩容减温减压罐，将一级减温减压的中温中压流体，进入中心扩散孔管进行扩散，均匀分布，进入内壳体扩容减压，经内壳体上开有小孔流出与喷嘴喷淋的冷却水混合换热进行减温，快速实现二级减温减压、小孔消声等效果。
[0022]⑺
本专利技术采用开式浸没水箱，将浸没扩散孔管全部浸没在水下进行换热减温，冷却可靠，采用开式浸没水箱(无箱盖)，常压运行，安全本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超临界液体的减温减压装置，其特征在于，所述减温减压装置由采用文丘里管混合器构成的一级减温高压设备、经第一连接构件相互连接贯通并由扩容减温减压罐构成的二级减温中压设备、经第二连接构件相互连接贯通并由水浸没箱构成的三级减温减压设备组成；所述一级减温高压设备将超临界流体从高温高压经一级减温减压为中温中压，后经二级减温减压设备为低温低压，再经三级减温设备减压后，实现超临界流体的减温减压工艺目的。2.根据权利要求1所述用于超临界液体的减温减压装置，其特征在于，所述一级减温低压设备的文丘里管混合器由第三连接构件连接贯通的收缩颈段、混合冷却段、扩散加速段连接贯通的第四连接构件组成；所述收缩颈段由腔体内收缩管道后形成中心扩散孔管的高速射流，对混合冷却段的冷却水入口处形成足够吸入冷却水的负压直接混合换热；所述混合冷却段由收缩颈段与扩散加速段之间的喉管、从外部呈一倾角贯穿所述喉管的至少一个冷却水接口组成；所述扩散加速段由喇叭状的中心扩散孔管构成。3.根据权利要求1或2所述用于超临界液体的减温减压装置，其特征在于，所述收缩颈段可选用一段、二段或多段进行收缩，以便混合冷却段冷却水入口处形成足够的负压吸入冷却水，达到理想的混合冷却效果；所述扩散加速段选用一段、二段或多段进行扩散加速，以便冷热流体充分混合换热减温，扩散减压；所述各连接构件选用法兰连接、螺纹连接、卡环连接或焊接连接；所述中心扩散孔管，可制成筒体状、圆环状、十字树枝状，在其上面开设圆孔或槽孔，以达到均分布和小孔节流减压的目的。4.根据权利要求1所述用于超临界液体的减温减压装置，其特征在于，所述二级减温低压设备的扩容减温减压罐由外壳体成型的容器、容器成型与所述外壳体形成隔空的内腔室、沿轴线贯穿容器的中心扩散孔管、外壳体与内壳体之间设置的喷淋冷却器组成；所述外壳体的一端设有供中心扩散孔管自外入内的管口，所述外壳体的另一端设有与第二连接构件连接的变径锥筒；内壳体的管壁设置的小孔消声壳上开...

【专利技术属性】
技术研发人员：王万福，冯希庆，沈鹏，梁锋，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：