CN105038888A - 天然气二级气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气二级气液分离器，涉及一种气液分离器，包括分离器壳体，分离器壳体包括上下腔室，下腔室上设有进气口，上腔室上设有出气口，沿所述下腔室内壁环设有导流腔，进气口与导流腔连通，导流腔腔底设有与下腔室内壁相切的一级导流口，一级导流口倾斜开设，导流腔的内壁径向上设有分离板，分离板将所述下腔室分为上下容腔，分离板开有二级导流口，二级导流口与导流腔外壁相切并倾斜向设，本发明提供一种结构简单的天然气二级气液分离器，用于实现天然气螺旋式的气液分离，通过一次进气达到两次分离，能在有限的空间内有效的增大天然气与分离器内壁接触的面积。

Description

天然气二级气液分离器

技术领域

本发明涉及一种气液分离器，尤其涉及天然气二级气液分离器。

背景技术

井口流出的天然气几乎都为气相水所饱和，甚至会携带一定量的液态水。天然气中水分的存在往往会造成严重的后果：含有CO₂和H₂S的天然气在有水存在的情况下形成酸而腐蚀管路和设备；在一定条件下形成天然气水合物而堵塞阀门、管道和设备；降低管道输送能力，造成不必要的动力消耗。水分在天然气的存在是非常不利的事，因此，需要脱水的要求更为严格。

专利号为2013100465517的中国专利文献中公开了一种组合式气液分离器。它具有一个壳体，在该壳体的顶部设有一个气相出口，在该壳体的下部设有一个液相出口和一个气液混合相进口；在所述的壳体中设有一个旋风气液分离器，该旋风气液分离器由一个旋风分离器和一个设在该旋风分离器旋风筒内的螺旋片导流板构成，所述的旋风气液分离器将所述壳体的内腔分隔为上室和下室，所述旋风气液分离器的进风口与下室相通，所述旋风气液分离器的出风口与上室相通，并在所述的出风口处设有一个碰撞导流挡板；在所述的上室中设有一个除雾器。

上述专利文献中主要是利用，使进气沿着螺旋片导流板涡旋向下运动，液滴沿螺旋片导流板和旋风筒内壁聚集沉降达到气液分离之目的。在使用螺旋叶片对气体进行导向引流，结构上需要在内筒上安装固定螺旋片导流板，在内筒上安装导流板结构繁复，加工成本高，同时要加工出均匀的螺旋片导流板工艺上复杂，加工出的成品合格率低。

同时传统的气液分离器中底部的液体回流面为圆锥面，或者没有液体回流面，圆锥面的液体回流面能够对回流液体进行引流，同时部分防止回流液体吸热蒸发后混合到天然气中，圆锥面的气液回流面结构简单，通常是是采用扇形钢板卷制围成，然后在圆锥面底部开设流口，如此结构看上去简单，但是加工工艺相对复杂，同时对钢板进行扇形面的剪切相对浪费材料，不能节约原材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单的天然气二级气液分离器，用于实现天然气螺旋式的气液分离，通过一次进气达到两次分离的效果。

针对上述要达到天然气螺旋式流动的气液分离的效果，本发明提出一种天然气二级气液分离器，包括分离器壳体，分离器壳体包括上下腔室，下腔室上设有进气口，上腔室上设有出气口，沿所述下腔室内壁环设有导流腔，进气口与导流腔连通，导流腔腔底设有与下腔室内壁相切的一级导流口，一级导流口倾斜开设，导流腔的径向上设有分离板，分离板将下腔室分为上下容腔，分离板开有二级导流口，二级导流口与导流腔外壁相切并倾斜开设。

上述方案中，基础方案中的下腔室上的进气口连通下腔室中的导流腔，导流腔底部的设有与下腔室内壁相切的一级导流口,一级导流口倾斜向下开设，导流腔的内壁径向上设有分离板，分离板将所述下腔室分为上下容腔，分离板开有二级导流口，二级导流口与导流腔外壁相切并倾斜向设；在使用过程中，冷凝后的天然气因为受冷导致天然气含水的饱和度会降低，从而天然气中会析出一些水分，将析出水分的的天然气从进气孔进入，到达导流腔，天然气从导流腔底部的一级导流口流出，因为导一级导流口与下容腔的内壁相切且是倾斜向下开设，如此进入的天然气会沿下容腔的内壁螺旋向下运动；从下容腔到上容腔的分离板上的二级导流道会将天然气沿导流腔的壁螺旋向上运动；因为水分的密度大于天然气密度，同时水对上下容腔的内壁的粘附性大于天然气对上下容腔内壁的粘附性，因此水分会粘附在上下容腔的内壁上，进入上下容腔的的天然气沿容腔内壁做圆周运动，则会出现因为水分密度大，水分收到的离心力大，致使出现气液分离、分层，如此结构相对于采用将天然气采用管道或者螺旋分离腔室进行分离的效果好，结构相对跟简单；使用螺旋叶片对气体进行导向引流，结构上需要在内筒上安装固定螺旋片导流板，在内筒上安装导流板结构繁复杂，加工成本高，同时要加工出均匀的螺旋片导流板工艺上复杂，加工出的成品合格率低，同时采用一级导流口和二级导流口对天然气进行导流，在有限的空间内增大了天然气流经的路线，提高了天然气的脱水率。

针对基础方案的优化方案一：导流腔凸出有导流环，导流环与下容腔内壁间形成导流道，一级导流口将导流道和导流腔连通；导流环和导流口内壁之间形成环形的导流道，从一级导流口进入的天然气能只能通过环形的导流道进入到下容腔，如此增大了天然气流动过程中的接触面积，能有效的将天然气中析出的水分粘附到导流道的内壁上，提高了除水效果，同时也能避免因为没有导流环，进入的天然气压力过大，部分天然气向下容腔内部扩散，不能达到天然气的引流和增大接触面积的效果。

针对基础方案的优化方案二：一级导流口和二级导流口均为多个，一级导流口的倾斜方向一致并沿导流腔中心轴线均匀分布，二级导流口的倾斜方向一致并沿导流腔中心轴线均匀分布；均匀分布的多个一级导流口和二级导流口能充分的利用下容腔内壁和上容腔内壁除水，同时也能避免因为没有导流环，进入的天然气压力过大，部分天然气向下容腔内部扩散，部分天然气不能沿下容腔内壁向下运动，通过多个一级导流口和二级导流口能有效泄压，同时一级导流口的倾斜方向一致，能保证天然气螺旋运动的方向一致，不会出现相互冲击，不会出现因为相互冲击导致螺旋运动距离降低，二级导流口倾斜方向一致，能保证天然气螺旋运动的方向一致，不会出现相互冲击，不会出现因为相互冲击导致螺旋运动距离降低，从而影响天然气与下腔室内壁的接触面积。

针对基础方案的优化方案三：还包括回流管，回流管将上容腔与外界连通，回流管的底部一端连接在分离板上，另一端向下延伸凸出于分离器壳体；回流管能对上容腔中的水分进行收集。

针对基础方案的优化方案四：下腔室的底部设有引流面，引流面为多块相同的等腰三角形拼接而成的棱锥面，棱锥面通过地边锥角焊接在下腔室的内壁上，棱锥面底边与下腔室内壁间的缝隙形成流道,下腔室底部螺纹连接有集流杯；引流面能对下腔室内的水分进行引流，同时能增大天然气与腔室之间的接触面，提高水分收集效果，回流的水分通过流道进入到下腔室底部的集流杯中，通过旋下集流杯能将水分倒掉，同时集流杯中的水分吸热蒸发，冷凝后的天然气在与引流面接触的过程中，将引流面进行冷却，蒸发的水蒸汽遇到引流面，水分顺引流面的内表面回流，有效的阻止了部分回流液体的蒸发，以棱锥面作为滴落水分的引流面能相对比采用圆锥面会省材料，同时若是采用圆锥面，要想开设流道需要额外对圆锥面进行加工，采用棱锥面不会造成原材料的浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中分离板的结构示意图；

图3为图2的剖视图；

上述图中的标记均为：分离器壳体1、上腔室11、上法兰盘111、出气口112、下腔室12、下法兰盘121、导流腔3、内套31、环形隔板32、一级导流口321、导流环322、导流道323、二级引流口324、分离板33、回流管4、引流面5、集流孔6、集流杯7、进气口8、过滤网9。

具体实施方式

如图1所示，为本发明天然气二级气液分离器的结构示意图，分离器壳体1分为上腔室11和下腔室12，上腔室11的腔口圆周上分布有上法兰盘111，下腔室12的腔口圆周上分布有法兰盘121，通过双头螺柱与螺母配合将上法兰盘111和下法兰盘121所对应的上腔室11和下腔室12连接在一起，上腔室11和下腔室12的内腔中间呈圆柱体空间，圆柱体空腔的两端是弧型内腔；在下法兰盘121的下方下腔室12内设有环形的导流腔3，导流腔3由下腔室12内壁、与下腔室12同轴心设的内套31、内套31上端的环形隔板32和分离板33通过无缝焊接的方式固定连接；进气口8将导流腔3与气站连通；在分离板33的下表面上有竖直向下延伸的环形的导流环322，导流环322与分离板33共中心轴线，导流环322与下腔室12的内壁之间形成导流道323；如图2所述在导流腔3底部的分离板33的边缘上均匀分布有六个一级导流口321和二级引流口324，一级导流口321和二级引流口324的相对于水平布置的分离板33呈20°，一级导流口321将导流腔3与导流道323连通；在分离板33上，导流环322内侧开设有二级导流口324，二级导流口324与导流腔3外壁相切并倾斜向上开设，二级导流口324将被分离板33分割的下腔室12的上下容腔连通；回流管4一端通过连接在分离板33上，一端向下延伸凸出与下腔室12外，实现下腔室11的上容腔与分离器壳体1的外部连通；在上腔室11中设有过滤网9；在上腔室11的顶部开有出气口112；在下腔室12内导流环322的下方设有引流面5，引流面5由若干块尺寸相同的等腰三角形的引流板拼接而成，引流面5通过集流板下边的两个角焊接固定在下腔室12内，两个焊点之间的引流板边与下腔室12的内壁间形成流道；在下腔室12的底部最低处开有集流孔6，集流孔6的下端面有环形凸台，环形凸台内壁上加工有内螺纹，通过内螺纹可以外连一个集流杯7；在下腔室12的外壁设有分离器1的支撑架。

使用过程中，冷凝后的天然气水分被析出，析出水分的天然气通过进气口8进入到导流腔3中，气流沿分离板33上的一级导流口321流出，因为气流速度快，会与导流道323两侧的下腔室12的内壁和导流环322的外壁的导向下，气流沿环形的导流道做圆周螺旋向下的运动，气流螺旋向下的运动过程中与导流道323相接触，析出的水分会附在导流到的壁上，附在下腔室12的内壁的水分顺壁向下落通过流道顺着集流孔6进入到集流杯7中，附着在导流环322的外壁的水分向下滴落顺引流面下落进入到通过流道顺着集流孔6进入到集流杯7中，气流向上通过二级引流口324沿内套31的内圆周壁螺旋上升，依次进入到腔室12、上腔室11，通过出气口112出去。

通过一级引流口321和二级引流口324实现了天然气的二级气液分离，在有效的空间内多气液分离。

引流面5能对下腔室12内的水分进行引流，同时能增大天然气与腔室之间的接触面，提高水分收集效果，回流的水分通过流道进入到下腔室底部的集流杯中，通过旋下集流杯能将水分倒掉，同时集流杯中的水分吸热蒸发，冷凝后的天然气在与引流面5接触的过程中，将引流面5进行冷却，蒸发的水蒸汽遇到引流面5，水分顺引流面5的内表面回流，有效的阻止了部分回流液体的蒸发，以棱锥面作为滴落水分的引流面能相对比采用圆锥面会省材料，同时若是采用圆锥面，要想开设流道需要额外对圆锥面进行加工，采用棱锥面不会造成原材料的浪费。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (5)

1.一种天然气二级气液分离器，包括分离器壳体，所述分离器壳体包括上下腔室，所述下腔室上设有进气口，所述上腔室上设有出气口，其特征在于，沿所述下腔室内壁环设有导流腔，所述进气口与所述导流腔连通，所述导流腔腔底设有与下腔室内壁相切的一级导流口，所述一级导流口倾斜开设，所述导流腔的内壁径向上设有分离板，所述分离板将所述下腔室分为上下容腔，所述分离板开有二级导流口，所述二级导流口与所述导流腔外壁相切并倾斜向设。

2.如权利要求1所述的天然气二级气液分离器，其特征在于，所述导流腔凸出有导流环，所述导流环与所述下容腔内壁间形成导流道，所述一级导流口将所述一级导流道和所述导流腔连通。

3.如权利要求1所述的天然气二级气液分离器，其特征在于，所述一级导流口和所述二级导流口均为多个，所述一级导流口的倾斜方向一致并沿所述导流腔中心轴线均匀分布，所述二级导流口的倾斜方向一致并沿所述导流腔中心轴线均匀分布。

4.如权利要求1所述的天然气二级气液分离器，其特征在于，还包括回流管，所述回流管将所述下腔室的与外界连通，所述回流管的的底部一端连接在分离板上，另一端向下延伸凸出于分离器壳体。

5.如权利要求4所述的天然气二级气液分离器，其特征在于，所述下腔室的底部设有引流面，所述引流面为多块相同的等腰三角形拼接而成的棱锥面，所述棱锥面通过地边锥角焊接在所述下腔室的内壁上，所述棱锥面底边与下腔室内壁间的缝隙为流道,所述下腔室底部螺纹连接有集流杯。