CN106040452A - 旋流分离器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气液分离器部件技术领域，尤其涉及一种旋流分离器，包括容器主体，所述容器主体的入口处安装有叶片式入口预分离装置，所述容器主体的内部安装有叶片式或丝网结构的除雾器，所述除雾器位于所述叶片式入口预分离装置的上部，所述除雾器的上部安装有多管轴流旋流分离装置，所述多管轴流旋流分离装置通过可拆卸固定板固定在所述容器主体的内部，所述多管轴流旋流分离装置下部连接有排液管，所述排液管与所述除雾器连通并向容器主体的下部延伸。该装置去除液体总效率较高，可大于98%，对细微雾珠的处理能力非常高，不存在液体超负荷液阻问题。
Description
技术领域
本发明涉及气液分离器部件技术领域，尤其涉及一种旋流分离器。
背景技术
多管轴流旋流分离装置，是油（气）田开发中流体分离中的重要工艺元件，应用范围广，轴流分离器可适用于海洋油气工程固定平台和FPSO等浮式生产装置以及陆上油气田生产装置；可适用于高压力、高产能海洋油气田气体分离；特别是对于有较高分离技术要求的用户，该项技术是他们的首选，市场需求空间较大。目前该项设备技术完全由国外控制，国内没有同行业、其他生产企业参与竞争。常见的旋流分离器多以切向入口方式进入装置，但这种切向入口方式限制了装置的承压能力。同时，固定式的造旋部件是基于一定的工况参数下设计，有适用工况范围的限制，一旦工况变化较大，原分离效率可能很难得到保证。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种旋流分离器，分离效果佳。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种旋流分离器，其特征在于:包括容器主体，所述容器主体的入口处安装有叶片式入口预分离装置，所述容器主体的内部安装有叶片式或丝网结构的除雾器，所述除雾器位于所述叶片式入口预分离装置的上部，所述除雾器的上部安装有多管轴流旋流分离装置，所述多管轴流旋流分离装置通过可拆卸固定板固定在所述容器主体的内部，所述多管轴流旋流分离装置下部连接有排液管，所述排液管与所述除雾器连通并向容器主体的下部延伸。
优选地，所述叶片式入口预分离装置与容器主体工艺接口采用法兰连接，两侧设有多个引流片，对称布置，且逐步向装置中心线靠拢，叶片呈90度弧角，“V”型排列。
优选地，所述多管轴流旋流分离装置包括箱体、若干个单体喇叭式旋流管、一级二级分离板、进出口固定板以及液体出口管，所述单体喇叭式旋流管安装在所述箱体中，所述进出口固定板分别固定在所述箱体的上下两侧，用于将所述单体喇叭式旋流管进行固定，所述一级二级分离板安装在所述箱体的上半部分将所述箱体分成两个腔室；所述单体喇叭式旋流管内焊接有固定式螺旋叶片，单体喇叭式旋流管中部的侧壁以及上部的侧壁上分别开有长槽和短槽，所述一级二级分离板将所述长槽和短槽隔开，所述液体出口管安装在所述箱体下侧的所述进出口固定板的中部。
优选地，所述单体喇叭式旋流管之间设有一级分离中间隔板。
优选地，所述长槽和短槽分别为四个，环周设置在所述单体喇叭式旋流管环周，相邻的长槽之间通过挡板分隔。
本发明的有益效果是: 相对于现有技术，本装置分离效果佳，去除液体总效率较高，可大于98%，对细微雾珠的处理能力非常高，不存在液体超负荷液阻问题。同时对于在段塞流条件下的液体处理能力也较高，如果有井筒段塞流出现，分离和计量完全不受影响。该高性能分离除雾装置将高效液滴分离特性和显著的实际应用优势有机结合在一起，如安装简易、不堵塞以及维护工作量最小等；同时叶片旋流管可以方便地安装在卧式和立式分离器内，并且在相同压降情况下, 与传统轴流旋流管和侧流旋流管束相比, 对特定级别液滴的分离效率提高30%以上。该叶片旋流管设计引入了在叶片处进行预分离的新特性, 由于消除了旋流管中心的回流, 从而优化了流体的动态自旋加速；在叶片旋流管的排放腔内还可以产生二次分离, 因此完全消除了从排放腔到旋流管的液体夹带的问题。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的工作原理结构示意图；
图3为本发明中多管轴流旋流分离装置的立体图；
图4为多管轴流旋流分离装置的工作原理结构示意图；
图5为多管轴流旋流分离装置内的单根螺旋管示意图；
图6为本发明中叶片式入口预分离装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图1-图2所示，一种旋流分离器，包括容器主体1，所述容器主体的入口处安装有叶片式入口预分离装置2，所述容器主体的内部安装有叶片式或丝网结构的除雾器3，所述除雾器位于所述叶片式入口预分离装置的上部，所述除雾器的上部安装有多管轴流旋流分离装置4，所述多管轴流旋流分离装置通过可拆卸固定板5固定在所述容器主体的内部，所述多管轴流旋流分离装置下部连接有排液管6，所述排液管与所述除雾器连通并向容器主体的下部延伸。
如图1和图6所示，所述叶片式入口预分离装置与容器主体工艺接口采用法兰连接，两侧设有多个引流片，对称布置，且逐步向装置中心线靠拢，叶片呈90度弧角，“V”型排列。当混合流体进入装置时，流体通过两排均布的引流片将流体平均分成几个部分，顺着各自的叶片的弧度流动，由于混合流体各组分的密度不同，由于离心力，密度高低导致流体流动轨迹发生变化，密度轻的流体向上运动，密度大的流体向下运动，流体逐步分开，实现了混合流体的预分离过程。
流体在经过叶片式预分离装置2后，大量的夹带液滴的气体向上运动，当夹杂在气体中的雾粒经过叶片式或丝网结构的除雾器时，流体以一定的流速与丝网或叶片表面相碰撞，气体很容易通过叶片或丝网，而雾粒在碰到丝网或叶片表面后，被捕集下来并沿着细丝或叶片表面向下流到丝网交叉处或叶片拐角处，聚集成液滴，液滴不断聚集变大，直到本身重量超过液体表面张力与气体上升浮力的合力时，液滴就过载而沉降，达到除雾的目的，最终实现二次分离。
本发明所述的叶片式入口预分离装置2，多管轴流旋流分离装置4及内部其他部件为便携式可拆卸结构，采用螺栓进行连接，便于安装与拆卸。固定板结构的设计也便于从人孔进出容器安装。
在本发明中，所述多管轴流旋流分离装置主要有涡流区和旋流管区，在经过二级分离后的流体，大部分的气液混合已经被分离，气体中还夹带着少量的液体，当夹带着液体的气体继续上升，经过多管轴流两级分离装置后，首先夹带液滴的气流先通过叶片产生旋转动能进入旋流管区，在离心力作用下，液滴穿过气流移动，与旋流管壁碰撞后形成聚积，完成了液滴的分离和气流的除雾过程，最终实现气液三次分离。通过上述三个分离技术过程，能使气液达到高效的分离。
如图3-图5所示，所述多管轴流旋流分离装置包括箱体41，单体喇叭式旋流管42，一级二级分离板43，一级分离中间隔板45，进出口固定板44和46以及液体出口管47。其中，如图3，单体喇叭式旋流管内焊接有固定式螺旋叶片42-2，前部焊接喇叭状的开口42-1，中部为带有长方形槽的管42-4。单体喇叭式旋流管与箱体焊接，每个箱体一般装有4支螺旋管，且纵向和横向成排布置，螺旋叶片焊接在旋流管内壁，箱体分两个腔室，在第一腔室内单体喇叭式旋流管壁面带有狭长的长槽，第二个腔室的单体喇叭式旋流管壁上带有短槽。所述长槽和短槽分别为四个，环周设置在所述单体喇叭式旋流管环周，相邻的长槽之间通过挡板42-3分隔。
下面结合图4多管轴流旋流分离装置工作原理图所示，当夹带液体的气体通过单体喇叭式旋流管42中的旋转叶片42-2时，单体喇叭式旋流管会对夹带液体产生旋流惯性力，在离心分离过程中，密度不同的两相流体在旋转运动中所受的离心力不同，运动轨迹则不同，液体和固体在旋流惯性离心力作用下向外侧运移，聚结到旋流管壁时，通过单体喇叭式旋流管一级狭长的长槽42-4排出，完成一级旋流分离；处于旋流状态的气流继续通过一级二级分离板43到达箱体的第二个腔室，第二个腔室内的单体喇叭式旋流管壁上仍有长方形的短槽42-4，一级旋流管管壁上离心力形成的残余液膜以及一级未分离的残余液膜通过此长方形的短槽排出。
在一级分离段内，为了避免从槽内排出的液体之间相互干涉，影响分离效果，在旋流管内焊接了一级分离中间隔板45。分离的液体顺着一级分离中间隔板45，通过液体出口管47排出，最终实现二级气液分离。
通过本多管轴流旋流分离装置，产品结构简单，通过多管进行分流，能够很好的适应进入流体参数的变化，减少进入流体动力势能，同时在叶片旋流管的排放腔内还可以产生二次分离, 完全消除了从排放腔到旋流管的液体夹带的问题。同时本装置的进出口固定板44，46的固定形式采用螺栓进行连接，便于安装和拆卸。
在流体通过管线进入分离器时，为了吸收入口流体的动量和消除液体的飞溅及液体颗粒的破碎，并且均匀地分配流体通过分离器，采用“叶片”形入口装置。由于“叶片”形入口装置的“叶片”表面为渐逐形曲面，并且从入口装置到分离器的敞开面积逐渐连续增加，流体的流速逐渐减小，因此通过“叶片”形入口装置来控制、吸收动量，以达到需要的流速来减低液体飞溅和破碎的机率。在分离器中，流体的均匀分配是非常重要的，以便使分离器内流体不均匀分配而导致气体中的液滴超量携带到分离器气体除雾器的可能性降到最低，也可以完全消除在分离器气体出口除雾装置上产生局部高气和高液荷载的影响。同样，“叶片”形入口装置也增强和均匀了液相的分布，使气体从分离器液相表面的液滴二次携带减少到最少。流体通过“叶片”形入口装置后，气液达到了预分离。气体中仍携带着液体，带气体以一定速度经过叶片式或丝网除雾器时，由于气体的惯性撞击作用，雾沫与叶片或丝网相碰撞而被附着在表面上，表面的液滴越来越大，直到液滴大到其自身产生的重力超过气体的上升力而被分离下来。气体流过二级除雾装置后，再经轴向旋流管进行分离。
当夹带液的气体通过旋流管内的固定叶片时，轴流管会对夹带液体产生旋流惯性力，在离心分离过程中，密度不同的两相流体在旋转运动中所受的离心力不同，运动轨迹则不同，液体和固体在旋流惯性离心力作用下向外侧运移，聚结到旋流管壁时，通过狭长的长方形槽排出，而气体离开旋流管，达到高效的气液分离。去除液体总效率较高，可大于98%，对细微雾珠的处理能力非常高，不存在液体超负荷液阻问题。同时对于在段塞流条件下的液体处理能力也较高，如果有井筒段塞流出现，分离和计量完全不受影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种旋流分离器，其特征在于:包括容器主体，所述容器主体的入口处安装有叶片式入口预分离装置，所述容器主体的内部安装有叶片式或丝网结构的除雾器，所述除雾器位于所述叶片式入口预分离装置的上部，所述除雾器的上部安装有多管轴流旋流分离装置，所述多管轴流旋流分离装置通过可拆卸固定板固定在所述容器主体的内部，所述多管轴流旋流分离装置下部连接有排液管，所述排液管与所述除雾器连通并向容器主体的下部延伸。
2.根据权利要求1所述的旋流分离器，其特征在于:所述叶片式入口预分离装置与容器主体工艺接口采用法兰连接，两侧设有多个引流片，对称布置，且逐步向装置中心线靠拢，叶片呈90度弧角，“V”型排列。
3.根据权利要求1或2所述的旋流分离器，其特征在于:所述多管轴流旋流分离装置包括箱体、若干个单体喇叭式旋流管、一级二级分离板、进出口固定板以及液体出口管，所述单体喇叭式旋流管安装在所述箱体中，所述进出口固定板分别固定在所述箱体的上下两侧，用于将所述单体喇叭式旋流管进行固定，所述一级二级分离板安装在所述箱体的上半部分将所述箱体分成两个腔室；所述单体喇叭式旋流管内焊接有固定式螺旋叶片，单体喇叭式旋流管中部的侧壁以及上部的侧壁上分别开有长槽和短槽，所述一级二级分离板将所述长槽和短槽隔开，所述液体出口管安装在所述箱体下侧的所述进出口固定板的中部。
4.根据权利要求3所述的旋流分离器，其特征在于:所述单体喇叭式旋流管之间设有一级分离中间隔板。
5.根据权利要求4所述的旋流分离器，其特征在于:所述长槽和短槽分别为四个，环周设置在所述单体喇叭式旋流管环周，相邻的长槽之间通过挡板分隔。
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