CN102423580A

CN102423580A - 轴流管道式气液分离器

Info

Publication number: CN102423580A
Application number: CN2011102453074A
Authority: CN
Inventors: 罗小明; 吕宇玲; 何利民
Original assignee: China University of Petroleum East China; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Center
Current assignee: China University of Petroleum East China; China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Center
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-04-25

Abstract

本发明公开一种轴流管道式气液分离器。该分离器包括分离器壳体，所述分离器壳体相对的两个侧壁的位置相应处分别设有气液混合物入口管路和气体出口管路；所述气液混合物入口管路由圆台筒体a和设置于所述圆台筒体a的大口径端的圆柱筒体A组成；所述气体出口管路由圆台筒体b和分别设置于所述圆台筒体b的小口径端和大口径端的圆柱筒体B和圆柱筒体C组成；所述圆柱筒体B的部分筒体位于所述圆台筒体a的腔体内，且所述圆台筒体a与所述圆柱筒体B之间形成一个环腔；本发明提供的气液分离器的整体结构紧凑且两端有标准法兰，便于与管道进行连接、拆卸；所采用分离器壳体作为集液腔，省去了液体存储设备；分离器的出口管采用扩张结构，能够减小压能损失。

Description

轴流管道式气液分离器

技术领域

本发明涉及一种气液分离器，特别涉及一种轴流管道式气液分离器。

背景技术

天然气从采出至消费的过程中，经常出现液态水和重烃，这会减少管道的流通面积，降低管道的有效输送能力，增加管路压降，甚至形成水合物，严重时堵塞管道；在酸性气体集输管路中还会造成管道的腐蚀破坏，因此进行长距离管道安全输送或轻烃回收前必须对天然气进行脱水和脱烃操作，采用气液分离设备是一种高效、简便的方法。

目前，国内外石油工业中常用的气液分离器主要为离心式分离器，其主要分离力为离心力、旋转动力和冲击力。常规离心式气液分离技术大多存在气体溢流问题，且面临分离效率不高和压降过大的难题。近年来，海洋油气田及海上平台的地域特殊性对油气集输中的气液分离技术和分离器提出了新的要求：首先是分离器的结构一定要紧凑，以满足苛刻的空间要求；其次是需要提高分离效率，降低处理成本。基于上述两点，采用离心分离原理的紧凑式分离器成为首选。

目前，最常见的紧凑式分离器有旋风分离器、水力旋流器、旋转动力分离器、在线式旋转分离器等，但是存在压降过大或结构复杂、运动部件易出故障等缺陷，因此需要研制一种结构简单、安装方便、压降较小、分离效率高的紧凑式分离器。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑的气液分离器，该气液分离器不存在运动部件，可直接与标准法兰连接，减少占地面积并提高分离效率、降低压力损失。

本发明提供的一种轴流管道式气液分离器，它包括分离器壳体，所述分离器壳体相对的两个侧壁的位置相应处分别设有气液混合物入口管路和气体出口管路；所述分离器壳体的底部设有液体出口管路；所述气液混合物入口管路由圆台筒体a和设置于所述圆台筒体a的大口径端的圆柱筒体A组成；所述圆柱筒体A开口于所述分离器壳体外，所述圆台筒体a开口于所述分离器壳体的腔体内；所述气体出口管路由圆台筒体b和分别设置于所述圆台筒体b的小口径端和大口径端的圆柱筒体B和圆柱筒体C组成；所述圆柱筒体C开口于所述分离器壳体外，所述圆柱筒体B开口于所述分离器壳体的腔体内；所述圆柱筒体B的部分筒体位于所述圆台筒体a的腔体内，且所述圆台筒体a与所述圆柱筒体B之间形成一个环腔；所述气液混合物入口管路内和所述圆柱筒体B的腔体内设有与所述气液混合物入口管路和所述圆柱筒体B均相游离的分离器内锥，所述分离器内锥由圆台体和设置于所述圆台体的大口径端的圆锥体组成；所述圆锥体设于所述圆柱筒体A的腔体内；所述圆锥体上设有与之固定连接的螺旋形入口导叶，所述螺旋形入口导叶的外缘与所述圆柱筒体A的内壁固定连接。

上述的气液分离器中，所述气液混合物入口管路的圆柱筒体A端和气体出口管路的圆柱筒体C端的端面均可与输送管道等直径，且焊接有标准法兰，可快速与输送管道连接、拆卸；所述分离器壳体与所述气液混合物入口管路和所述气体出口管路之间的空腔可以作为集液腔使用，代替了液体存储设备。

上述的气液分离器中，所述圆台筒体a的锥度与所述圆台体的锥度可均为5°-10°；所述圆台筒体a的锥度与所述圆台体的锥度相等；所述螺旋形入口导叶内缘的锥度与所述圆锥体的锥度可均为60°-90°；所述螺旋形入口导叶内缘的锥度与所述圆锥体的锥度相等；所述圆柱筒体B与所述圆台体形成的排气环腔的锥度可为30°-45°。

上述的气液分离器中，所述气液混合物入口管路与所述分离器壳体可通过设置于所述气液混合物入口管路上的凹陷和设置于所述分离器壳体上的凸台紧密配合；所述气体出口管路与所述分离器壳体可通过设置于所述气体出口管路上的凹陷和设置于所述分离器壳体上的凸台紧密配合。

上述的气液分离器中，所述圆柱筒体A设于所述分离器壳体外，所述圆台筒体a设于所述分离器壳体的腔体内。

上述的气液分离器中，所述圆柱筒体C设于所述分离器壳体外，所述圆台筒体b和所述圆柱筒体B设于所述分离器壳体的腔体内。

上述的气液分离器中，所述圆柱筒体A和所述圆台筒体a的交界面与所述圆锥体和所述圆台体的交界面重合；所述圆台体的小口径端的底面与所述圆柱筒体B和所述圆台筒体b的交界面重合。

上述的气液分离器中，所述入口导叶均匀分布于所述圆锥体上；所述入口导叶与所述分离器内锥以及所述气液混合物入口管路焊接在一起，构成了一个螺旋形的渐缩通道，流体由此产生高速旋转运动，提供分离所需的离心力。

上述的气液分离器中，所述入口导叶与所述圆锥体和所述圆柱筒体A之间均为焊接或铆接。

上述的气液分离器中，所述圆柱筒体B的内壁上设有支撑叶片；所述支撑叶片的另一侧与所述分离器内锥通过设置于所述分离器内锥上的固定槽紧密配合；所述支撑叶片的一个作用是固定所述分离器内锥，另一个作用是降低分离后气体的旋转强度，使之恢复轴向流动。

上述的气液分离器中，所述液体出口管路设置于所述分离器壳体底部的轴向长度的2/3处，可利用液位计量设施控制液体出口管路的外接阀门，可以安全排放液体并保证气体无泄漏。

本发明提供的气液分离器的整体结构紧凑且两端有标准法兰，便于与管道进行连接、拆卸；采用螺旋形叶片与内锥结合的方式，增大了流体的旋转强度，从而提高分离效率；采用具有相同锥角的内锥和入口管，构成环形分离区，供高速旋转流体完成气液分离，且避免了气体溢流，减小了压降；采用分离器壳体作为集液腔，省去了液体存储设备；分离器的出口管采用扩张结构，能够减小压能损失。

附图说明

图1为本发明的气液分离器的结构示意图。

图2为本发明的气液分离器的的入口导叶和分离器内锥的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于一下实施例。

本发明的气液分离器的结构如图1所示，图中各标记如下：1分离器壳体、2气液混合物入口管路、3入口导叶、4分离器内锥、5气体出口管路、6液体出口管路、7圆柱筒体A、8圆台筒体a、9圆柱筒体B、10圆台筒体b、11圆柱筒体C、12圆锥体、13圆台体、14支撑叶片、15固定槽、16标准法兰、17排液法兰。

本发明的气液分离器包括分离器壳体1，该分离器壳体1的一个侧壁上设有气液混合物入口管路2，该气液混合物入口管路2上设有凸台(图中未示出)，分离器壳体1的侧壁上设有凹陷(图中未示出)，气液混合物入口管路2与分离器壳体1通过该凹陷和凸台紧密配合；该气液混合物入口管路2由圆台筒体a8和设置于该圆台筒体a8的大口径端的圆柱筒体A7组成；圆柱筒体A7设置于分离器壳体1外，圆台筒体a8设置于分离器壳体1的腔体内；与设有气液混合物入口管路2的侧壁的相对的另一个侧壁的位置相应处设有气体出口管路5，该气体出口管路5上设有凸台(图中未示出)，分离器壳体1的侧壁上设有凹陷(图中未示出)，气体出口管路5与分离器壳体1通过该凹陷和凸台紧密配合；该气体出口管路5由圆台筒体b10和分别设置于圆台筒体b10的小口径端和大口径端的圆柱筒体B9和圆柱筒体C11组成；圆柱筒体B9和圆台筒体b10设置于分离器壳体1的腔体内，圆柱筒体C11设置于分离器壳体1外；圆柱筒体B9的部分筒体位于圆台筒体a8的腔体内，两者之间形成一个排液环腔；圆柱筒体A7和圆柱筒体C11的外端均通过标准法兰16与输送管道等直径连接，从而实现快速安装与拆卸；分离器壳体1与气液混合物入口管路2和气体出口管路5之间的空腔可以作为集液腔使用，代替了液体存储设备；气液混合物入口管路2和圆柱筒体B9内设有与气液混合物入口管路2和圆柱筒体B9均相游离的分离器内锥4，该分离器内锥4由圆锥体12和圆台体13组成，圆锥体12设置于圆台体13的大口径端；圆锥体12和圆台体13的交界面与圆柱筒体A7和圆台筒体a8的交界面重合，圆台体13的小口径端的底面与圆柱筒体B9和圆台筒体b10的交界面重合；圆柱筒体B9与圆台体13形成的排气环腔的锥度为30°，形成截面渐扩的流道，这样能够扩张分离后的气体，降低速度，减小压降；圆台体13的锥度与圆台筒体a8的锥度相等，均为5°，两者构成环形的分离区，从而能够保持并提高流体的旋转速度且可以避免气体的反向流动；圆锥体12上焊接有均匀分布的螺旋形入口导叶3，该入口导叶3的内缘与圆锥体12的锥度相等，均为60°，两者形成螺旋形的渐缩通道，使带分离的气液混合物由轴向流动强制转变为高速旋转流动；该入口导叶3的外缘焊接固定在圆柱筒体A7的内壁上；气液混合物在分离区内完成分离过程，分离后的液体经圆台筒体a8和圆柱筒体B9形成的排液环腔进入集液腔，分离后的气体经排气环腔进入气体出口管路5；圆柱筒体B9的内壁上焊接有支撑叶片14，支撑叶片14的另一侧通过设置在分离器内锥4上的固定槽15与分离器内锥4紧密配合，支撑叶片14在起支撑作用的同时，还可以减弱分离后气体的旋转强度，有利于压能恢复；液体出口管路6设置于分离器壳体1的底部的轴向长度的2/3处，液体出口管路6的下端焊接有排液法兰17，液体出口管路6与分离器壳体1的腔体相通，分离后的液体从该液体出口管路6排出。

上述气液分离器中，气液混合物入口管路2和气体出口管路5还可以通过其它方式与分离器壳体1相连接，如焊接或铆接；入口导叶3还可以通过其它方式与圆锥体12和圆柱筒体A7固定连接，如铆接；入口导叶3的内缘和圆锥体12的锥度均可以在30°-60°之间调节；圆台筒体a8和圆台体13的锥度均可以在5°-10°之间调节；圆柱筒体B9与圆台体13之间形成的排气环腔的锥度可以在30°-45°之间调节。

使用本发明的上述气液分离器时，待分离的气液混合物进入气液混合物入口管路2，然后通过入口导叶3与分离器内锥4的圆锥体12形成的螺旋形渐缩通道后，形成高速旋转流体，然后进入由圆台筒体a8与圆台体13形成的分离区；密度较大的液体在旋转运动提供的离心力作用下，向分离区的外侧运移，在圆台筒体a8的内壁处聚集，然后通过排液环腔进入集液腔，最终由液体出口管路6排出该气液分离器；而密度较小的气体沿分离区的内侧作旋转运动，最后到达排气环腔，然后在支撑叶片14的“降旋”作用下进入气体出口管路5的圆台筒体b10内，经过圆台筒体b10的扩张，分离后的气体恢复了部分压能，最终经过圆柱筒体C11排出该气液分离器。

Claims

1.一种轴流管道式气液分离器，它包括分离器壳体，所述分离器壳体相对的两个侧壁的位置相应处分别设有气液混合物入口管路和气体出口管路；所述分离器壳体的底部设有液体出口管路；其特征在于：所述气液混合物入口管路由圆台筒体a和设置于所述圆台筒体a的大口径端的圆柱筒体A组成；所述圆柱筒体A开口于所述分离器壳体外，所述圆台筒体a开口于所述分离器壳体的腔体内；所述气体出口管路由圆台筒体b和分别设置于所述圆台筒体b的小口径端和大口径端的圆柱筒体B和圆柱筒体C组成；所述圆柱筒体C开口于所述分离器壳体外，所述圆柱筒体B开口于所述分离器壳体的腔体内；所述圆柱筒体B的部分筒体位于所述圆台筒体a的腔体内，且所述圆台筒体a与所述圆柱筒体B之间形成一个环腔；所述气液混合物入口管路内和所述圆柱筒体B的腔体内设有与所述气液混合物入口管路和所述圆柱筒体B均相游离的分离器内锥，所述分离器内锥由圆台体和设置于所述圆台体的大口径端的圆锥体组成；所述圆锥体设于所述圆柱筒体A的腔体内；所述圆锥体上设有与之固定连接的螺旋形入口导叶，所述螺旋形入口导叶的外缘与所述圆柱筒体A的内壁固定连接。

2.根据权利要求1所述的气液分离器，其特征在于：所述圆台筒体a的锥度与所述圆台体的锥度均为5°-10°；所述圆台筒体a的锥度与所述圆台体的锥度相等；所述螺旋形入口导叶内缘的锥度与所述圆锥体的锥度均为60°-90°；所述螺旋形入口导叶内缘的锥度与所述圆锥体的锥度相等；所述圆柱筒体B与所述圆台体形成的排气环腔的锥度为30°-45°。

3.根据权利要求1或2所述的气液分离器，其特征在于：所述气液混合物入口管路与所述分离器壳体通过设置于所述气液混合物入口管路上的凹陷和设置于所述分离器壳体上的凸台紧密配合；所述气体出口管路与所述分离器壳体通过设置于所述气体出口管路上的凹陷和设置于所述分离器壳体上的凸台紧密配合。

4.根据权利要求1-3中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述圆柱筒体A设于所述分离器壳体外，所述圆台筒体a设于所述分离器壳体的腔体内。

5.根据权利要求1-4中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述圆柱筒体C设于所述分离器壳体外，所述圆台筒体b和圆柱筒体B设于所述分离器壳体的腔体内。

6.根据权利要求1-5中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述圆柱筒体A和所述圆台筒体a的交界面与所述圆锥体和所述圆台体的交界面重合；所述圆台体的小口径端的底面与所述圆柱筒体B和所述圆台筒体b的交界面重合。

7.根据权利要求1-6中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述螺旋形入口导叶均匀分布于所述圆锥体上。

8.根据权利要求1-7中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述螺旋形入口导叶与所述圆锥体和所述圆柱筒体A之间均为焊接或铆接。

9.根据权利要求1-8中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述圆柱筒体B的内壁上设有支撑叶片；所述支撑叶片的另一侧与所述分离器内锥通过设置于所述分离器内锥上的固定槽紧密配合。

10.根据权利要求1-9中任一所述的气液分离器，其特征在于：所述液体出口管路设置于所述分离器壳体底部的轴向长度的2/3处。