CN108434790A - 一种水合物浆液气液固三相分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水合物浆液气液固三相分离装置，包括壳体，壳体内设有多级烧结微孔型的筛板，壳体上部设有喷淋装置，壳体底部设有流化气体喷口，所述分离装置通过“分离水—喷淋水”循环系统和“分离气—流化气”循环系统，实现对气、水的循环利用。本发明通过多层烧结微孔型筛板过滤及喷淋装置冲刷筛板，实现气液固三相的有效分离，解决了水合物浆中夹带液体和气体的问题；同时，通过流化气体对于小粒径固体的流化作用，使水合物颗粒表现出类似流体的性质，便于短距离内管输。
Description
技术领域
本发明涉及天然气水合物分离技术领域，尤其是一种可以得到较为纯净的水合物颗粒，并使固体水合物颗粒可以在短距离内管输的水合物浆液气液固三相分离装置。
背景技术
天然气水合物是一种由气体分子在一定温压条件下形成的笼状络合物。水分子间以氢键结合形成主体晶格，而气体分子则在范德华力的作用下，被固定在水分子所构成的晶格空隙中。当前，基于水合物的生成特性及其理化性质，开发出了水合物气体分离技术、水合物蓄冷技术、水合物海水淡化技术、水合物储气技术等一系列应用技术。水合物技术在应用中的一个重要环节是气体、液体和水合物颗粒的分离。当水合物晶体在反应釜中形成并从中流出时，水合物浆液常常会夹带一些液体与气体，这些液体及气体的存在会直接影响到相关技术方法的运行效率。
目前，已有的三相分离器，设计功能多着眼于回收液态组分或气态组分，对于固态组分一般靠冲砂管道冲出分离器或定期排空。该类三相分离器无法有效用于从天然气水合物浆液中分离水合物颗粒的情况。同时，由于水合物固体需在低温、高压的条件下分离，多数三相分离装置未设置承压及紧急工况下的处理，应用时灵活度和功效较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种实现气、液、固三相的有效分离且便于短距离内管输的水合物浆液气液固三相分离装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水合物浆液气液固三相分离装置，具有壳体，所述的壳体上部设有丝网捕雾器和位于丝网捕雾器下方的喷淋装置，壳体中部内侧壁设有与水平面呈45°夹角的第一筛板，与第一筛板相对的壳体中部下段内侧壁设有与水平面呈60°夹角的第五筛板，第一筛板下端连接有3/4圆型水槽，第五筛板下端连接有1/4圆型水槽，壳体下部设有与水平面呈15°夹角的第二筛板，第二筛板下方依次设有第三筛板和第四筛板，位于第三筛板与第四筛板之间设有流化气体喷口，第一筛板上端的壳体侧壁上设有水合物浆液进入口，壳体顶部设有分离气出口，壳体底部设有排污口，壳体外壁对应3/4圆型水槽设有分离水第一出口、对应1/4圆型水槽设有分离水第二出口。
由于水合物颗粒粒径范围在0.6mm至0.9mm，因此所述的第一筛板、第二筛板、第三筛板、第四筛板和第五筛板均选用烧结微孔板，所述微孔孔径为0.3mm，以保证水合物颗粒能正常滚落。
所述的喷淋装置具有与分离水第一出口外管路连接的喷淋水进入口，喷淋水进入口与分离水第一出口之间的管路上设有水泵和截止阀。
所述的分离气出口通过单向阀管路连接有气体缓冲罐，气体缓冲罐通过气泵和单向阀连接流化气体喷口。
所述的第二筛板下端连接有水合物颗粒出口，位于水合物颗粒出口上方的壳体侧壁上分别设有下限料位计和上限料位计，当下限料位计感应到水合物颗粒时，表示此时已经可以将分离气通入分离装置下部，促使水合物颗粒离开三相分离器；当上限料位计感应到水合物颗粒时，表示此时必须使水合物颗粒离开三相分离装置。
所述的壳体外壁设置有保温层，壳体壁上还设有第一温度测量口、第二温度测量口、第一压力测量口、第二压力测量口和第三压力测量口。
所述的流化气体喷口通过单向阀与水合物浆液反应釜前的原料气缓冲罐管路连接，在第二温度测量口或第一压力测量口测量参数异常时，原料气缓冲罐向流化气体喷口充入0℃的原料气，以降低分离装置内部温度或升高分离装置内压，以避免储存在第二筛板上的水合物颗粒分解。
为方便测试，提高装置内部强度，所述的壳体顶部位于分离气出口下方连接有测试口，3/4圆型水槽底面与壳体内侧壁之间连接有支撑臂。
本发明的有益效果是：本发明通过多层烧结微孔型筛板过滤及喷淋装置冲刷筛板，实现气液固三相的有效分离，解决了水合物浆中夹带液体和气体的问题；同时，通过流化气体对于小粒径固体的流化作用，使水合物颗粒表现出类似流体的性质，便于短距离内管输。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的A-A截面图；
图3为图1中的B-B截面图；
图4为图1中的C-C截面图；
图5为图1中的D-D截面图；
图中：1.分离气出口 2.第一温度测量口 3.保温层 4.丝网补雾器 5.喷淋水进入口 6.水合物浆液进入口 7.第一筛板 8.3/4圆水槽 9.分离水第一出口 10.支撑臂 11.上限料位计 12.第二温度测量口 13.第二筛板 14.第三筛板 15.流化气体喷口 16.第四筛板 17.排污口 18.水合物颗粒出口 19.下限料位计 20.第一压力测量口 21.1/4圆水槽22.分离水第二出口 23.第五筛板 24.第二压力测量口 25.第三压力测量口 26.喷淋装置27.测试口 31.单向阀 32.单向阀 33.气体缓冲罐 34.气泵 35.单向阀 36.单向阀 37.水泵 38.截止阀 39.截止阀 40.壳体
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1～图5所示的一种水合物浆液气液固三相分离装置，具有壳体40，在分离装置的内部构造方面：所述的壳体40上部设有丝网捕雾器4和位于丝网捕雾器4下方的喷淋装置26，壳体40中部内侧壁设有与水平面呈45°夹角的第一筛板7，与第一筛板7相对的壳体40中部下段内侧壁设有与水平面呈60°夹角的第五筛板23，第一筛板7下端连接有3/4圆型水槽8，3/4圆型水槽8底面与壳体40内侧壁之间连接有支撑臂10，第五筛板23下端连接有1/4圆型水槽21，3/4圆型水槽8与1/4圆型水槽21交错排列，防止液体飞溅入壳体40下部的水合物颗粒储存空间。壳体40下部设有与水平面呈15°夹角的第二筛板13，第二筛板13下方依次设有第三筛板14和第四筛板16，位于第三筛板14与第四筛板16之间设有流化气体喷口15。
在分离装置的外部构造方面：所述的壳体40外壁设置有保温层3，壳体40顶部设有分离气出口1，位于分离气出口1下方的壳体40侧壁连接有测试口27，壳体40底部设有排污口17，第一筛板7上端的壳体40侧壁上设有水合物浆液进入口6，壳体40外壁对应3/4圆型水槽8设有分离水第一出口9、对应1/4圆型水槽21设有分离水第二出口22。
所述的喷淋装置26具有与分离水第一出口9管路连接的喷淋水进入口5，喷淋水进入口5与分离水第一出口9之间的管路上设有水泵37和截止阀39。
所述的第二筛板13下端连接有水合物颗粒出口18，位于水合物颗粒出口18上方的壳体40侧壁上分别设有下限料位计19和上限料位计11。
所述的第一筛板7、第二筛板13、第三筛板14、第四筛板16和第五筛板23均选用烧结微孔板，所述微孔孔径为0.3mm。
所述的分离气出口1管路连接有气体缓冲罐33，气体缓冲罐33通过气泵34连接流化气体喷口15。
壳体40壁上还设有第一温度测量口2、第二温度测量口12、第一压力测量口20、第二压力测量口24和第三压力测量口25。
该分离装置具有“分离气—流化气”循环系统：分离气经丝网捕雾器4去除一部分游离水后，较为干燥，进入壳体40上部空间，通过分离气出口1离开壳体40；部分分离气经单向阀31返回水合物浆液生成釜，进行循环；另一部分分离气经单向阀32、气体缓冲罐33并经气泵34加压后自壳体40底部连接流化气体喷口15，经过第三筛板14和第二筛板13后与位于第二筛板13上的水合物颗粒接触，较为干燥的分离气，连续的吹扫水合物颗粒可以带走颗粒表面的水分。同时，干燥后的水合物颗粒由于气体的连续通入，形成流化，能更好地从水合物颗粒出口18流出。
该分离装置具有“分离水—喷淋水”循环系统：一部分自分离水第一出口9离开的分离水，经水泵37加压后，通过截止阀39和喷淋水进入口5，进入喷淋装置26，喷淋水冲刷第一筛板7与第五筛板23，防止水合物颗粒聚集在筛板表面，进而影响过滤效果，另一部分分离水经过截止阀38返回水合物浆液生成釜，进行循环。
该分离装置的内部工艺参数方面：壳体40内压力控制在7MPa～8MPa，温度控制在4℃以下；壳体40上部空间与下部空间的直径之比为5:3，两部分连接处与下部空间外壁角度为50°。
该分离装置具有紧急工况处理系统，当发生第二温度测量口12或第一压力测量口20测量参数异常时，0℃的原料气紧急从水合物浆液反应釜前的原料气缓冲罐中流出，打开单向阀36，关闭单向阀35，用低温原料气代替分离气作为流化气体，流入分离装置壳体40内，降低壳体40内部温度或升高壳体40内压，以避免储存在第二筛板13上的水合物颗粒分解。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种水合物浆液气液固三相分离装置，具有壳体(40)，其特征是：所述的壳体(40)上部设有丝网捕雾器(4)和位于丝网捕雾器(4)下方的喷淋装置(26)，壳体(40)中部内侧壁设有与水平面呈45°夹角的第一筛板(7)，与第一筛板(7)相对的壳体(40)中部下段内侧壁设有与水平面呈60°夹角的第五筛板(23)，第一筛板(7)下端连接有3/4圆型水槽(8)，第五筛板(23)下端连接有1/4圆型水槽(21)，壳体(40)下部设有与水平面呈15°夹角的第二筛板(13)，第二筛板(13)下方依次设有第三筛板(14)和第四筛板(16)，位于第三筛板(14)与第四筛板(16)之间设有流化气体喷口(15)，第一筛板(7)上端的壳体(40)侧壁上设有水合物浆液进入口(6)，壳体(40)顶部设有分离气出口(1)，壳体(40)底部设有排污口(17)，壳体(40)外壁对应3/4圆型水槽(8)设有分离水第一出口(9)、对应1/4圆型水槽(21)设有分离水第二出口(22)。
2.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的第一筛板(7)、第二筛板(13)、第三筛板(14)、第四筛板(16)和第五筛板(23)均选用烧结微孔板，所述微孔孔径为0.3mm。
3.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的喷淋装置(26)具有与分离水第一出口(9)外管路连接的喷淋水进入口(5)，喷淋水进入口(5)与分离水第一出口(9)之间的管路上设有水泵(37)和截止阀(39)。
4.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的分离气出口(1)通过单向阀(32)管路连接有气体缓冲罐(33)，气体缓冲罐(33)通过气泵(34)和单向阀(35)连接流化气体喷口(15)。
5.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的第二筛板(13)下端连接有水合物颗粒出口(18)，位于水合物颗粒出口(18)上方的壳体(40)侧壁上分别设有下限料位计(19)和上限料位计(11)。
6.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的壳体(40)外壁设置有保温层(3)，壳体(40)壁上还设有第一温度测量口(2)、第二温度测量口(12)、第一压力测量口(20)、第二压力测量口(24)和第三压力测量口(25)。
7.如权利要求6所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的流化气体喷口(15)通过单向阀(36)与水合物浆液反应釜前的原料气缓冲罐管路连接，在第二温度测量口(12)或第一压力测量口(20)测量参数异常时原料气缓冲罐向流化气体喷口(15)充入0℃的原料气以避免储存在第二筛板(13)上的水合物颗粒分解。
8.如权利要求1所述的水合物浆液气液固三相分离装置，其特征是：所述的壳体(40)顶部位于分离气出口(1)下方连接有测试口(27)，3/4圆型水槽(8)底面与壳体(40)内侧壁之间连接有支撑臂(10)。
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