CN105597377B - 一种用于带压条件下的三相分离装置 - Google Patents

一种用于带压条件下的三相分离装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于带压条件下的三相分离装置，包括筒体，筒体的中部设置有喷雾管；喷雾管的上方为气液分离部分，下方为液固分离部分，液固分离部分的下方设置固态残渣排除部分；气液分离部分的顶部设置于筒体顶部密封连接的端盖，端盖上开设有气体出口；液固分离部分的筒壁上开设液相出口；固态残渣排除部分的底部为排污口。本发明将原液入口在装置中部，原液入口设有喷雾管，深入装置筒体内部，设备上部实现了废液中气相杂质的排出；设备中部的过滤器起到了液固分离的作用；设备底部设有螺旋热片，起到了密封以及固相残渣排出的作用。将气液分离器与电动刷式自清洗过滤器结合在一起，实现连续的气液固三相在线分离。使系统的集成性增高。

Description

一种用于带压条件下的三相分离装置
【技术领域】
本发明属于气液分离以及液固分离领域，具体涉及一种用于带压条件下的三相分离装置。
【背景技术】
原油从油田油井开采出来后含有天然气和沙子，在运输前需进行分离处理。处理后的净化原油和天然气作为产品外输.油田油井采出原油的分离一般有两种方法，一种是首先进行天然气的分离，后进行固体过滤，最终得到较纯的原油，该方法占地面积达、分离效率低；一种是采用三相分离器，常规三相分离器是通过重力沉降分离的方式进行分离。但随着采出原油量的增加，常规三相分离器分离效率不能达到要求；一般需要多级分离才能满足原油纯度要求，导致设备数量多、占地面积增大。
随着我国工业的发展，环境问题越来越受到人们的重视，超临界水氧化技术处理工业以及城市废水污泥技术是目前研究的重点，而超临界水氧化处理废水污泥过程中，会产生大量的含气相以及固相杂质的流体，要想使废水达标排放，必须将流体中的气相以及固相杂质除掉。传统的处理方法包括两种，一种是气相杂质以及固相杂质分别去除，使用设备为气液分离器以及在线过滤器；另一种方法为使用传统三相分离器。两种方法都存在着同样的问题：超临界水氧化系统出水是带压流体，传统气液分离器、在线过滤器在运行时容易受到压力变化的影响，在运行时存在着很多问题，功能受到影响；同时，传统在线过滤器使用间歇排渣作业，使是系统压力波动增大，又反过来影响了超临界水氧化系统的稳定性。
【发明内容】
本发明的目的是针对背景技术中在带压条件下气液固三相分离过程中的问题，提供了一种用于带压条件下的三相分离装置，该装置既解决了压力不稳定带来的问题，又实现了系统的连续排渣，可以广泛应用于同时含有气相以及固相杂质的流体的分离处理。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
一种用于带压条件下的三相分离装置，包括筒体，筒体的中部设置有喷雾管，喷雾管水平设置，入口设置于筒体外，末端伸入筒体内，喷雾管的管壁上开设若干喷雾孔；筒体内，喷雾管的上方为气液分离部分，下方为液固分离部分，液固分离部分的下方设置固态残渣排除部分；气液分离部分的顶部设置于筒体顶部密封连接的端盖，端盖上开设有气体出口；喷雾管入口与含气固杂质的液体输送管道连接；液固分离部分的筒壁上开设液相出口；固态残渣排除部分的底部为排污口。
本发明进一步的改进在于：
所述气液分离部分包括用于阻挡大颗粒液滴的分离伞，分离伞的上方设置用于阻挡小颗粒液滴的丝网除沫器；气体出口与丝网除沫器上方的空腔相连通。
所述端盖上还设置有安全阀出口和压力表接口；气体出口上还设置有气相调节阀，气液分离部分的筒壁上开设有与气相调节阀联动使系统内压力维持稳定的补压系统接口。
所述液固分离部分包括电动机以及金属滤芯；金属滤芯通过支撑环板安装于筒体内，液相出口开设于金属滤芯底部的侧面上；金属滤芯的中心设置转轴，转轴的上端与电动机的输出轴相连；转轴上设置若干用于将部分紧贴在金属滤芯内表面固相刮离的机械刮板；最后一个机械刮板的下方与固态残渣排除部分相连通。
所述电动机输出端依次连接冷却油箱以及减速器箱，并通过磁力密封安装于端盖的顶面。
所述液固分离部分还包括液位计，液位计的两端分别连接开设在靠近喷雾管下方筒壁和金属滤芯底部筒壁的液位计接口上。
所述液相出口处安装有液相调节阀。
所述固态残渣排除部分包括转轴以及安装于转轴上的螺旋叶片；转轴向上穿出端盖与安装在端盖上的电动机的输出端相连；螺旋叶片分为上下两部分，上部分的直径大于下部分的直径，上部分起搅拌作用，防止固体残渣聚集堵塞设备；下部分与筒体内壁紧密接触，用于气密封作用并推动固体残渣向下运动，由位于底部的排污口排出。
所述螺旋叶片下部分叶片与筒体内壁之间的间隔小于2mm。
所述转轴上还安装有支撑架，支撑架的末端与安装在筒体内壁上的定位块相连，保持转轴的位置固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明将原液入口设在装置中部，原液入口设有喷雾管，深入装置筒体内部，设备上部实现了废液中气相杂质的排出；设备中部的过滤器起到了液固分离的作用；设备底部设有螺旋叶片，起到了密封以及固相残渣排出的作用。将气液分离器与电动刷式自清洗过滤器结合在一起，实现连续的气液固三相在线分离。使系统的集成性增高。
进一步的，本发明在装置顶部设有气相补压管路和气体调节阀，当系统压力高于或低于设定压力时，可通过调节气体补压管路进气量和气体出口排气量，使系统压力稳定，减小系统压力波动带来的影响。采用的补气装置与排气调节阀的联动调节，液位计与液相出口调节阀的联动调节，能够有成效保证装置内的压力以及液位稳定，从而提高了系统功能的稳定性。
进一步的，本发明底部设计有起搅动、密封和推动作用的螺旋叶片，可以通过电动机功率控制螺旋叶片的转动速度，从而控制固相排泄量，且起到清理过滤器的功能，同时排渣管道内叶片起到密封作用，使系统维持压力稳定。下部的螺旋叶片，不仅起到了搅拌固相残渣，防止其沉积堵塞反应器的作用，同时起到了密封作用，以及排渣作用，实现了系统稳压的同时，保证了装置能够连续排渣。
进一步的，本发明筒体侧面设有液位计，其与液相出口的调节阀连锁，当装置内液位低于或高于设定液位时，通过调节液相出口的调节阀，使装置内液位稳定，有利于系统的稳定运行。
【附图说明】
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明喷雾管的俯视图。
其中：1-电动机；2-冷却油箱；3-减速器箱；4-磁力密封；5-丝网除沫器；6-分离伞；7-喷雾管；8-转轴；9-支撑环板；10-金属滤芯；11-机械刮板；12-支撑架；13-定位块；14-螺旋叶片；15-液位计；16-端盖；17-筒体；18-气相调节阀；19-液相调节阀；N1-排污口；N2-气体出口；N3-安全阀接口；N4-混合流体进口；N5-过滤后液体出口；N6-液位计接口；N7压力表接口；N8补压系统接口。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明由电动机1、筒体17以及筒体内各功能区组成，筒体上部为密封端盖16，端盖与筒体使用法兰连接。中部喷雾管7为含气固杂质的液体入口，主要功能区包括三个部分：上部分为气液分离部分，包括分离伞6、丝网除沫器5、气体出口N2、压力表接口N7、安全阀出口N3、补压系统接口N8、气相出口调节阀18；中间部分为液固分离部分，主要包括金属滤芯10、机械刮板11，液相出口N5、液位计15、液相出口调节阀19，液固分离部分的筒体与上下部分筒体均由法兰进行连接；下部为固态残渣排除部分，包括螺旋叶片14、定位块13、支撑架12。具体的结构关系为：
本发明包括筒体17，筒体17的中部设置有喷雾管7，喷雾管7水平设置，入口设置于筒体17外，末端伸入筒体17内，喷雾管7的管壁上开设若干喷雾孔；筒体17内，喷雾管7的上方为气液分离部分，下方为液固分离部分，液固分离部分的下方设置固态残渣排除部分；气液分离部分的顶部设置于筒体17顶部密封连接的端盖16，端盖16上开设有气体出口N2；端盖16上还设置有安全阀出口N3和压力表接口N7；气体出口N2上还设置有气相调节阀18，气液分离部分的筒壁上开设有与气相调节阀18联动使系统内压力维持稳定的补压系统接口N8。喷雾管入口N4与含气固杂质的液体输送管道连接；液固分离部分的筒壁上开设液相出口N5；固态残渣排除部分的底部为排污口N1。
气液分离部分包括用于阻挡大颗粒液滴的分离伞6，分离伞6的上方设置用于阻挡小颗粒液滴的丝网除沫器5；气体出口N2与丝网除沫器5上方的空腔相连通。
液固分离部分包括电动机1以及金属滤芯10；金属滤芯10通过支撑环板9安装于筒体17内，液相出口N5开设于金属滤芯10底部的侧面上；液相出口N5处安装有液相调节阀19。金属滤芯10的中心设置转轴8，转轴的上端与电动机1的输出轴相连；电动机输出端依次连接冷却油箱2以及减速器箱3，并通过磁力密封4安装于端盖16的顶面。转轴8上设置若干用于将部分紧贴在金属滤芯内表面固相刮离的机械刮板11；最后一个机械刮板11的下方与固态残渣排除部分相连通。液固分离部分还包括液位计15，液位计15的两端分别连接开设在靠近喷雾管7下方筒壁和金属滤芯10底部筒壁的液位计接口N6上。
固态残渣排除部分包括转轴8以及安装于转轴8上的螺旋叶片14；转轴8向上穿出端盖16与安装在端盖16上的电动机1的输出端相连；螺旋叶片14分为上下两部分，上部分的直径大于下部分的直径，上部分起搅拌作用，防止固体残渣聚集堵塞设备；下部分与筒体内壁紧密接触，用于气密封作用并推动固体残渣向下运动，由位于底部的排污口N1排出。螺旋叶片14下部分叶片与筒体内壁之间的间隔小于2mm。转轴8上还安装有支撑架12，支撑架12的末端与安装在筒体内壁上的定位块13相连，保持转轴的位置固定。
本发明的工作过程：
喷雾管7的入口N4与工艺中含气固杂质的液体输送管道连接，混合物进入喷雾管，由喷雾管的喷射口喷入筒体中，喷射可以保证气体从液相中溢出，分离伞6可以起到阻挡大颗粒液滴的作用，丝网除沫器5可以起到阻挡小颗粒液滴的作用，最终气相物质由气体出口N2，经气相调节阀18排出；液相和固相由于重力作用向下进入筒体中部的电动刷式自清洗过滤部分，由于压力作用，液相会通过金属滤芯10通过液相出口N5经液相调节阀19排出，部分固相会紧贴在金属滤芯10内表面，电动机1通过转轴8带动机械刮板11将其刮离金属滤芯表面，由于重力作用固相残渣会继续聚集在筒体下部，螺旋叶片14分上下两部分，上部分叶片直径较大，起搅拌作用，防止固体残渣聚集堵塞设备，下部叶片与筒体壁面结合较为紧密(叶片与壁面之间间隔小于2mm)，该部分叶片有两个作用：一是推动固体残渣向下运动，二是起密封作用，使装备内维持稳定压力。最终固相残渣经螺旋叶片的推动作用由排污口N1排出。此外装置上部设有补压系统，其与气体出口出的调节阀联动使系统内压力维持稳定；液相出口处的调节阀与液位计相关联维持系统内的液位稳定；筒体下部设有定位块13与支撑架12，可以保证转轴位置固定。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，包括筒体(17)，筒体(17)的中部设置有喷雾管(7)，喷雾管(7)水平设置，入口设置于筒体(17)外，末端伸入筒体(17)内，喷雾管(7)的管壁上开设若干喷雾孔；筒体(17)内，喷雾管(7)的上方为气液分离部分，下方为液固分离部分，液固分离部分的下方设置固态残渣排除部分；气液分离部分的顶部设置于筒体(17)顶部密封连接的端盖(16)，端盖(16)上开设有气体出口(N2)；喷雾管入口(N4)与含气固杂质的液体输送管道连接；液固分离部分的筒壁上开设液相出口(N5)；固态残渣排除部分的底部为排污口(N1)；
所述气液分离部分包括用于阻挡大颗粒液滴的分离伞(6)，分离伞(6)的上方设置用于阻挡小颗粒液滴的丝网除沫器(5)；气体出口(N2)与丝网除沫器(5)上方的空腔相连通；
端盖(16)上还设置有安全阀出口(N3)和压力表接口(N7)；气体出口(N2)上还设置有气相调节阀(18)，气液分离部分的筒壁上开设有与气相调节阀(18)联动使系统内压力维持稳定的补压系统接口(N8)；
固态残渣排除部分包括转轴(8)以及安装于转轴(8)上的螺旋叶片(14)；转轴(8)向上穿出端盖(16)与安装在端盖(16)上的电动机(1)的输出端相连；螺旋叶片(14)分为上下两部分，上部分的直径大于下部分的直径，上部分起搅拌作用，防止固体残渣聚集堵塞设备；下部分与筒体内壁紧密接触，用于气密封作用并推动固体残渣向下运动，由位于底部的排污口(N1)排出。
2.根据权利要求1所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述液固分离部分包括电动机(1)以及金属滤芯(10)；金属滤芯(10)通过支撑环板(9)安装于筒体(17)内，液相出口(N5)开设于金属滤芯(10)底部的侧面上；金属滤芯(10)的中心设置转轴(8)，转轴的上端与电动机(1)的输出轴相连；转轴(8)上设置若干用于将部分紧贴在金属滤芯内表面固相刮离的机械刮板(11)；最后一个机械刮板(11)的下方与固态残渣排除部分相连通。
3.根据权利要求2所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述电动机输出端依次连接冷却油箱(2)以及减速器箱(3)，并通过磁力密封(4)安装于端盖(16)的顶面。
4.根据权利要求2所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述液固分离部分还包括液位计(15)，液位计(15)的两端分别连接开设在靠近喷雾管(7)下方筒壁和金属滤芯(10)底部筒壁的液位计接口(N6)上。
5.根据权利要求2所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述液相出口(N5)处安装有液相调节阀(19)。
6.根据权利要求1所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述螺旋叶片(14)下部分叶片与筒体内壁之间的间隔小于2mm。
7.根据权利要求6所述的用于带压条件下的三相分离装置，其特征在于，所述转轴(8)上还安装有支撑架(12)，支撑架(12)的末端与安装在筒体内壁上的定位块(13)相连，保持转轴的位置固定。
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