用于制胶废气的气液分离器的制作方法

本实用新型涉及水性粘合剂生产设备领域，尤其是一种用于制胶废气的气液分离器。

背景技术：

在水性粘合剂生产工艺中，废气中夹带有大量液态水汽并含有大量的水蒸气和有机残单，通常的处理方式是首先将液态水汽分离出来，再通过真空深冷将有机残单冷凝回收。

现有技术中通常采用如图1所示的旋风式气液分离器对废气中的水分进行分离，旋风式气液分离器通常包括外壳体和内筒体，在外壳体和内筒体之间形成旋风分离通道，内筒体内部形成内部气流通道，内部气流通道底部与外部的旋风分离通道的底部相连通，在上部两侧分设气体入口和气体出口，底部设置液体出口，在旋风分离通道顶部设置换向隔板，将气体入口和气体出口分割开来。高速流动的废气从气体入口切向进入分离器，在旋风分离通道中产生旋转，由于废气中夹带的液态水汽呈微小液滴的形式存在，这些微小液滴质量相对较大，在离心力的作用下撞向外壳体的内壁，累积形成大液滴下流至液体出口排出。废气首先从旋风分离通道沿外壳体内壁下降，再从内筒体中自下而上进入外壳体顶部空间，最终从气体出口排出，气体流动过程中分离出的液态水下落至底部的液体出口排出，排入设置于分离器下方的收集器中，而去除液态水汽后的废气则从分离器的气体出口排出。

此种冷却分离装置主要通过离心作用将液态的水汽分离，基本不具备冷却作用，处理后的废气中虽然去除了液态水汽，但是由于废气温度仍然较高，废气中实际并未将呈气态的水蒸气分离出来，导致后续深冷条件下过量水蒸气冷凝结霜堵塞管道，影响有机残单的回收甚至造成真空机组损坏

图2所示为现有技术中典型的流体换热器的结构图，该流体换热器中冷媒和所要冷却的气体从不同入口进入换热器，并分别在U型列管和外壳体内流动过程中实现换热，该装置可以取得较好的冷却效果，但是水蒸气冷却形成的液态水滞留于分离器内，极易发生二次蒸发，而且其无法很好地实现气液分离，处理后的废气虽然水蒸气含量有所降低，但是废气中还夹带有大量的液态水汽，因此，采用此种气液换热器并不能很好地去除制胶废气中的水蒸气，同样容易出现与上述旋风式气液分离器相同的不良后果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于制胶废气的气液分离器，其可以通过对于冷却温度的调控实现同时分离去除水蒸气和液态水汽。

本实用新型公开的用于制胶废气的气液分离器，包括外壳体、内筒体、气体入口、气体出口和液体出口，所述内筒体设置于外壳体内，所述内筒体与外壳体之间形成旋风分离通道，所述内筒体内部中空形成内部气流通道，所述内部气流通道顶部与旋风分离通道顶部相隔离，所述内部气流通道底部与旋风分离通道底部相连通，所述气体入口与旋风分离通道的顶部相连通，所述气体出口与内部气流通道的顶部相连通，所述液体出口设置于外壳体底部，所述外壳体的内侧壁上布置有外冷媒换热结构，所述外冷媒换热结构包括设置于其内部的冷媒通道以及与冷媒通道相连通的外壳冷媒入口和外壳冷媒出口，所述气体入口设置于外壳体顶部中心位置，所述气体出口通过密闭弯管与内筒体顶端相连接，所述旋风分离通道内设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板。

优选地，所述用于制胶废气的气液分离器设置有内冷媒换热结构所述内冷媒换热结构设置于内筒体外侧壁上，所述内冷媒换热结构包括设置于其内部的冷媒通道以及与冷媒通道连通的内筒冷媒入口和内筒冷媒出口。

优选地，所述外壳冷媒入口设置于外冷媒换热结构底部，所述外壳冷媒出口设置于外冷媒换热结构顶部，所述内筒冷媒入口设置于内冷媒换热结构底部，所述内筒冷媒出口设置于内冷媒换热结构顶部。

优选地，所述外冷媒换热结构和内冷媒换热结构内的冷媒通道均为腔体结构，所述腔体结构内分别均匀排列设置有多层横向挡板，所述各层挡板上均设置有冷媒流通口，且相邻挡板上的冷媒流通口交错设置。

优选地，所述内筒体内设置有冷媒换热管，所述冷媒换热管底端与内筒冷媒入口相连接，顶端延伸出内筒体顶部。

优选地，所述冷媒换热管为盘管形状。

优选地，所述内筒冷媒出口与外壳冷媒入口通过管道相连接。

本实用新型的有益效果是：该气液分离器通过冷媒温度和流速的控制对流过的多组分气体进行分离，同一般的空冷气液分离器相比，由于冷媒温度可以调控，本分离器可以对沸点有足够差距溶剂的混合气体实行在线分离，本分离器用于水性粘合剂生产工艺过程中尾气处理的第一级分离，配合控温收集器的二次蒸发作用，可以大大的减少从尾气收集的水份中有机物的浓度，同时，尾气水份排除后的有机气体，在后续尾气净化的深冷回收时，避免了水汽在深冷条件下结霜堵塞管道的可能性，可保障生产的顺利进行。

附图说明

图1是现有技术的旋风式气液分离器的结构图；

图2是现有技术中的气液换热器的结构图；

图3是本实用新型的气液分离器的结构图；

附图标记：外壳体1，内筒体2，气体入口3，气体出口4，旋风分离通道5，内部气流通道6，外冷媒换热结构7，外壳冷媒入口8，外壳冷媒出口9，内冷媒换热结构10，内筒冷媒入口11，内筒冷媒出口12，冷媒换热管13，密闭弯管14，液体出口15。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

如图3所示，本实用新型的用于制胶废气的气液分离器，包括外壳体1、内筒体2、气体入口3、气体出口4和液体出口15，所述内筒体2设置于外壳体1内，所述内筒体2与外壳体1之间形成旋风分离通道5，所述内筒体2内部中空形成内部气流通道6，所述内部气流通道6顶部与旋风分离通道5顶部相隔离，所述内部气流通道6底部与旋风分离通道5底部相连通，所述气体入口3与旋风分离通道5的顶部相连通，所述气体出口4与内部气流通道6的顶部相连通，所述液体出口15设置于外壳体1底部，所述外壳体1的内侧壁上布置有外冷媒换热结构7，所述外冷媒换热结构7包括设置于其内部的冷媒通道以及与冷媒通道相连通的外壳冷媒入口8和外壳冷媒出口9，所述气体入口3设置于外壳体1顶部中心位置，所述气体出口4通过密闭弯管14与内筒体2顶端相连接，所述旋风分离通道5内设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板。具体而言，螺旋板可连接于外壳体1的内侧壁或者内筒体2的外侧壁上，但是为了便于加工，所述螺旋板优选焊接于内筒体2的外侧壁上。

使用时，首先向外冷媒换热结构7中通入冷媒，通常为恒定40℃的温水，并使之实现循环，气液分离器通常连通水循环真空泵，使分离器内压力保持10kPa～16kPa，对应水的沸点为46℃～55℃，控温40℃可以保证水蒸气冷凝为液态，而在此温度下，有机残单基本不凝结。

在现有的旋风分离器中，主要靠离心力将气体夹带的液体分离出来，因此，需要气体高速从切向进入分离器，从而在分离器内形成旋风运动，若气体进入速度不足，则无法形成旋风运动。但是本实用新型中由于设置有外冷媒换热结构7对气体进行换热降低气体温度，因而要求进入的气体速度不能过大，否则无法到达冷却效果。对此，本实用新型将气体入口3设置于外壳体1顶部中心位置，并在外冷媒换热结构7朝向旋风分离通道5的侧面上设置有使气体螺旋向下流动的螺旋板。气体以相对较低的速度从顶部进入分离器，分离器内中心位置设置有内筒体2，迫使气体向四周运动至外冷媒换热结构7侧面上并继续向下运动，而外冷媒换热结构7上设置有螺旋板，使得气体以相对较低的速度螺旋向下运动，如此不但能够达到气液分离的目的，还能使气体与外冷媒换热结构7有充足的接触时间进行换热。而由于气体入口3设置在了顶部中心，因此无法采用与现有技术相似的换向隔板将气体入口3与气体出口4相隔离，为此，本实用新型在内筒体2顶端连接密闭弯管14，通过密闭弯管14将内筒体2顶端与气体出口4连通，并使得气体入口3与气体出口4相分隔。

气体经外部旋风分离通道5冷却并分离液体后，再从内筒体2底部进入内部气流通道6，在流通至密闭弯管14时，由于新进入分离器的气体温度较高，弯管温度较高，对内部废气起到二次加热的作用，可以有效防止气体在进入下一处理单元之前的管道内由于温度降低而冷凝出液态水，同时有利于下一工序能够有较宽泛的温度调节幅度。而冷却分离形成的液态水下落至底部液体出口15排出，在液体出口15通常可设置疏水阀在自动排水的同时防止气体泄漏。

该气液分离器可以通过调控冷媒的温度及流速来实现对于冷却温度的调控，进而更彻底地去除废气中的水蒸气并最大程度的减少冷凝水中的有机残单的含量，而为了在内部气流通道6同样实现温度控制，分离器内设置有内冷媒换热结构10，所述内冷媒换热结构10设置于内筒体2外侧壁上，所述内冷媒换热结构10包括设置于其内部的冷媒通道以及与冷媒通道连通的内筒冷媒入口11和内筒冷媒出口12。如此，气体在沿内部气流通道6上升过程中，与内冷媒换热结构10相接触换热，温度降低的同时，在内冷媒换热结构10的侧壁上冷凝出液态水，液态水聚集以后并下流至分离器底部排出。为实现全面控温，外冷媒换热结构7通常需要覆盖整个外壳体1侧壁，而内冷媒换热结构10则形成了整个内筒体2侧壁结构。

要使冷媒充分发挥其效果，冷媒需要充满内外冷媒换热结构，为了更容易实现这一目的，所述外壳冷媒入口8设置于外冷媒换热结构7底部，所述外壳冷媒出口9设置于外冷媒换热结构7顶部，所述内筒冷媒入口11设置于内冷媒换热结构10底部，所述内筒冷媒出口12设置于内冷媒换热结构10顶部。如此只需直接向外冷媒换热结构7或者内冷媒换热结构10内通入冷媒就能将其中的空气排出，使冷媒充满整个腔体。同时，使气体低温段对应冷媒的低温段，气体高温段对应冷媒的高温段，从而实现逆向换热。

冷却温度的控制不止取决于输入的冷媒温度，同样受冷媒流速的影响，若内外冷媒换热结构内部的冷媒通道设置不当，易造成腔体部分区域冷媒走短路，流动很快，而部分区域冷媒流速又较慢，甚至形成流动死区，不利于冷却温度的整体调控，为避免这一现象，所述外冷媒换热结构7和内冷媒换热结构10内的冷媒通道均为腔体结构，所述腔体结构内分别均匀排列设置有多层横向挡板，所述各层挡板上均设置有冷媒流通口，且相邻挡板上的冷媒流通口交错设置。如此可以较大限度地使冷媒分别在内外冷媒换热结构7内各区域保持较为恒定的流动速度，以保证周向上冷媒温度的一致性，方便对冷却温度的进行调控。此外，还可将内外冷媒换热结构7设置为紧密排列的盘管形式，亦可以达到这一效果。

内部气流通道6作为后一道换热场所，其需要更好的换热效果，因此，所述内筒体2内设置有冷媒换热管13，所述冷媒换热管13底端与内筒冷媒入口11相连接，顶端延伸出内筒体2顶部。所述冷媒换热管13优选为盘管形状，进一步加强气流与冷媒的热交换，在内冷媒换热结构10侧壁和冷媒换热管13壁上均会冷凝出液态水，液态水聚集后向下流动排出。

随着气流在分离器中的流动，其温度越来越低，为了在简化系统的基础上实现更好地冷却分离效果，所述内筒冷媒出口12与外壳冷媒入口8通过管道相连接。如此，从旋风分离通道5到内部气流通道6整体上冷却温度逐渐降低，气流温度同样逐渐降低，从而在整体上实现逆向换热，换热效率更高，而且也更有利于热交换的调控。