CN108283841A - 一种螺旋气液分离装置 - Google Patents

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张青松
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    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
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Abstract

本发明涉及气液分离的技术领域，公开了一种螺旋气液分离装置，包括罐体，所述罐体的底端设置有出液口，顶端设置有出气口,侧面设置有流体入口，在所述罐体内部，所述流体入口的上方设置有螺旋旋流机构，所述螺旋旋流机构用于对流体实施两次分离，其底部设置有接流管，所述接流管连通至罐体底部的液面。本发明的装置满足高处理量和高效率的分离要求，而且体积小，可大幅度减少设备尺寸，节省容器的制造成本，满足某些特定场合的需要。

Description

一种螺旋气液分离装置
技术领域
本发明涉及气液分离的技术领域，尤其涉及一种螺旋气液分离装置。
背景技术
旋流分离器在气液、液液、液固等体系的分离过程中得到了广泛的应用。尤其在组合为多管并联使用时，具有效率高，压降低，处理量大等优点，典型的应用是在天然气长输管线中天然气的净化工艺。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，并且大多都是一次分离，而且螺旋部件为活动式，在分离效率和深度上具有一定的局限性，但是，在某些场合，由于空间有限，需要采用兼顾高处理量和体积小的分离装置进行分离作业。
发明内容
本发明提供一种螺旋气液分离装置，解决了旋流分离设备的承压能力较小，只能进行一次分离，分离效率低，不能满足占地空间小，同时要求高处理量的应用场合等问题。
本发明可以通过以下技术方案实现：
一种螺旋气液分离装置，包括罐体，所述罐体的底端设置有出液口，顶端设置有出气口,侧面设置有流体入口，在所述罐体内部，所述流体入口的上方设置有螺旋旋流机构，所述螺旋旋流机构用于对流体实施两次分离，其底部设置有接流管，所述接流管连通至罐体底部的液面。
进一步，所述螺旋旋流机构包括封闭的壳体，所述壳体与罐体的侧壁之间留有间隙，其底部设置有与接流管相通的开口，左右两端对称设置有多个通孔，对称的两个通孔通过螺旋组件连通，所述螺旋组件包括螺旋管，所述螺旋管的一端设置有二次引流元件，另一端与螺旋帽连通，所述二次引流元件上设置有造旋元件。
进一步，所述二次引流元件包括回流弯管，所述回流弯管的一端贯穿螺旋管的侧壁，另一端通过连接管与锥形管的锥底部连通，所述锥形管内部设置有丝网，锥顶部设置有开口，所述连接管套装有造旋元件，所述连接管包括通过螺纹连接的两段。
进一步，所述连接管包括连通的直管和异径管，所述直管包括通过螺纹连接的两段，其一端与锥形管连通，外部套装有造旋元件，所述异径管的小半径端与回流弯管连通，其大半径端设置有销钉，所述销钉用于固定造旋元件。
进一步，所述造旋元件包括套管，所述套管套装在连接管上，其外壁设置多个均匀排列的螺旋叶片。
进一步，所述螺旋帽的外径小于螺旋管的内径，内部设置有圆锥形的限流通道。
进一步，所述螺旋管与螺旋帽连通的一端沿轴向均匀设置多条狭缝。
本发明有益的技术效果如下：
含液气体轴向进入螺旋管，经过固定式的造旋部件螺旋加速，流体旋转产生旋流离心分离，分离后的液体由螺旋管尾部的狭缝以及螺旋帽与螺旋管之间的间隙流入壳体，再由壳体底部的开口排出，完成一次分离，而分离后的气体通过回流弯管、二次引流元件重新注入螺旋管，形成二次旋流，提高了分离效率。根据螺旋管内流体运动的轨迹，在螺旋帽内设置限制通道，防止液体被大量气体带出。整个装置满足高处理量和高效率的分离要求，而且体积小，可大幅度减少设备尺寸，节省容器的制造成本，满足某些特定场合的需要。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图，箭头表示流体的流向；
图2为本发明的螺旋旋流机构的结构示意图；
图3为本发明的二次引流元件的结构示意图；
图4为本发明的螺旋帽的结构示意图；
图5为本发明的流体在螺旋旋流机构内部的流动示意图，实心箭头表示一次分离，空心箭头表示二次分离；
其中，1-罐体，2-出液口，3-出气口，4-流体入口，5-螺旋旋流机构，51-壳体，52-螺旋管，521-狭缝，53-二次引流元件，531-回流弯管，532-连接管，5321-直管，5322-异径管，5323-销钉，533-锥形管，54-螺旋帽，541-限制通道，55-造旋元件，56-开口，6-接流管。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种螺旋气液分离装置，包括罐体1，在罐体1的底端设置有出液口2，顶端设置有出气口3,侧面设置有流体入口4，在罐体1内部，流体入口4的上方设置有螺旋旋流机构5，该螺旋旋流机构5用于对流体实施两次分离，其底部设置有接流管6，该接流管6连通至罐体1底部的液面。在罐体1的内部，流体入口4的上方、螺旋旋流机构5的下方还可以设置丝网，用于对流体进行初步分离。
如图2所示，该螺旋旋流机构5包括封闭的壳体51，该壳体51与罐体1的侧壁之间留有间隙，其底部设置有与接流管6相通的开口56，左右两端对称设置有多个通孔，对称的两个通孔通过螺旋组件连通，该螺旋组件包括螺旋管52，该螺旋管52的一端设置有二次引流元件53，另一端与螺旋帽54连通，该二次引流元件53上设置有造旋元件55。如图3所示，该螺旋帽54的外径小于螺旋管52的内径，内部设置有圆锥形的限流通道541。在螺旋管52与螺旋帽54连通的一端沿轴向均匀设置多条狭缝521。
如图4所示，该二次引流元件53包括回流弯管531，该回流弯管531的一端贯穿螺旋管52的侧壁，另一端通过连接管532与锥形管533的锥底部连通，在锥形管533内部设置有丝网，锥顶部设置有开口，该连接管532套装有造旋元件55。该连接管532包括连通的直管5321和异径管5322，该直管5321包括通过螺纹连接的两段，其一端与锥形管533连通，外部套装有造旋元件55，该异径管5322的小半径端与回流弯管531连通，其大半径端设置有销钉5323，该销钉5323用于固定造旋元件55。
该造旋元件55包括套管，该套管套装在连接管532上，其外壁设置多个均匀排列的螺旋叶片。
本发明的工作原理如下：
如图1和5所示，流体由流体入口4进入罐体1内部，通过丝网的初步分离，进入螺旋旋流机构5，经过设置在螺旋管52内部的造旋元件的螺旋加速，进行一次分离，流体旋转产生旋流，由于离心力的作用，使密度较大的流体向外侧运移，密度较小的流体向螺旋管52的中心移动，并在螺旋管52的内部腔室中形成旋流，持续保持旋流分离效果。被运移到外侧的组分在螺旋管52的内壁形成液膜，此液膜被高速气体带到螺旋管52的尾部，通过螺旋管52上的狭缝521流出螺旋管52进入螺旋旋流机构5的壳体51腔室，进入壳体51腔室的主要是液体，气体只有少部分，总的体积流向小，而该腔室的空间较大，因此流速放缓，以便捕获的液体滴落到壳体51底部，经由设置在底部与接流管6相通的开口，流入罐体1的底部，由于接流管6末端通过液封，避免气体再通过。
靠近螺旋管52外侧的少量含液气体也通过狭缝521进入壳体51腔室，流向回流弯管531，而夹带进来的含液气体在流向回流弯管531的过程中进行重力分离，同时进入二次引流元件，并经设置在锥形管533的丝网进行聚结，再由其尖端重新注入到螺旋管52的腔室中，形成二次旋流，进行二次分离。分离后的气体由螺旋帽54的限制通道541流出。对于螺旋旋流机构5中的核心部件——螺旋组件数量多少取决于单个螺旋组件的处理能力与总的处理量，同时固定式螺旋组件使经过的流体由自身流量产生旋转，产生相应的离心力，具有自适应性，分离效率可以达到保证，同时也可以适应高处理量和高效率的分离要求，大幅度减少设备尺寸，节省成本。该螺旋旋流机构5通过螺栓连接固定于罐体1内部的连接板上，便于安装和拆卸，螺旋帽54的出口和与壳体51以及螺旋管52的进口和壳体51之间加入垫片密封，可以很好地保证密封性。
在螺旋管52发入口处设置有固定式的造旋元件，螺旋管52的出口处装有螺旋帽54，螺旋帽54与螺旋管52之间留有一定间隙，便于液体通过间歇排出。根据螺旋管52内部流体运动的轨迹，在螺旋帽54内设置有圆锥形的限制通道541，防止液体被大量气体带出。
本发明利用可拆卸的第一分离机构，完成对流体的一级分离，还可以根据流体的实际情况，更换第一分离机构以满足对应流体分离效果的需求，并且在罐体的顶部设置有第二分离机构，采用丝网、叶片或者旋流管等除雾装置，能够对一级分离后的气液混合体进一步分离，大大提高分离效果。另外，通过设置在升气管底部的分离罩能够使气液一次分离后与气液界面下的气液分离分别作单独分离，避免液体二次夹带，稳定的气液界面能最大限度的提高分离效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种螺旋气液分离装置，包括罐体，所述罐体的底端设置有出液口，顶端设置有出气口,侧面设置有流体入口，其特征在于：在所述罐体内部，所述流体入口的上方设置有螺旋旋流机构，所述螺旋旋流机构用于对流体实施两次分离，其底部设置有接流管，所述接流管连通至罐体底部的液面。
2.根据权利要求1所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述螺旋旋流机构包括封闭的壳体，所述壳体与罐体的侧壁之间留有间隙，其底部设置有与接流管相通的开口，左右两端对称设置有多个通孔，对称的两个通孔通过螺旋组件连通，所述螺旋组件包括螺旋管，所述螺旋管的一端设置有二次引流元件，另一端与螺旋帽连通，所述二次引流元件上设置有造旋元件。
3.根据权利要求2所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述二次引流元件包括回流弯管，所述回流弯管的一端贯穿螺旋管的侧壁，另一端通过连接管与锥形管的锥底部连通，所述锥形管内部设置有丝网，锥顶部设置有开口，所述连接管套装有造旋元件，所述连接管包括通过螺纹连接的两段。
4.根据权利要求3所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述连接管包括连通的直管和异径管，所述直管包括通过螺纹连接的两段，其一端与锥形管连通，外部套装有造旋元件，所述异径管的小半径端与回流弯管连通，其大半径端设置有销钉，所述销钉用于固定造旋元件。
5.根据权利要求3所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述造旋元件包括套管，所述套管套装在连接管上，其外壁设置多个均匀排列的螺旋叶片。
6.根据权利要求2所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述螺旋帽的外径小于螺旋管的内径，内部设置有圆锥形的限流通道。
7.根据权利要求2所述的螺旋气液分离装置，其特征在于：所述螺旋管与螺旋帽连通的一端沿轴向均匀设置多条狭缝。
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