CN110605190A - 一种旋流式气液分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋流式气液分离装置，包括装置本体和螺旋导流器，所述装置本体包括气液相输入部、旋流分离部和液体收集部；所述气液相输入部包括气液相输入管，所述气液相输入管与所述气液相输入部的侧面相切设置；所述螺旋导流器设置在所述旋流分离部内，所述气液相输入部内的气液相需通过所述螺旋导流器再进入到所述液体收集部；所述旋流分离部的横截面积小于所述气液相输入部的横截面积，所述气液相输入部的底端与所述旋流分离部的顶端连通设置有锥形过渡部。本发明可以实现气液中小液滴的有效分离，确保分离效率；并能避免产生较大的压力损失，降低装置的运行能耗。
Description
技术领域
本发明属于气液分离技术领域，具体涉及一种旋流式气液分离装置。
背景技术
离心式气液分离技术主要为利用离心力来分离气流中的液滴，其分离效率远高于重力分离和惯性分离。虽然分离效率不及过滤分离，但是因其结构简单、运行稳定、操作灵活、易于安装、占地面积小等优点，现已成为各国研究的热点技术。现阶段，依据离心式气液分离技术所研制的各类离心式旋流分离器被广泛应用于石油化工，天然气开采、运输及加工，湿法烟气脱硫，湿法除尘等众多领域，用于分离杂质实现超净排放或回收有用物质。
但是，现有的离心式气液分离器的分离性能参差不齐，有的气液分离效率较高，但同时会产生较大的压力损失，导致运行能耗增加；有的压力损失较小，但是气液分离效率显著下降，无法对粒径较小的颗粒进行有效的分离。
因此，开发设计一种能够在分离掉小液滴、保证具有较高分离效率的同时又不会产生较大压力损失的离心式气液分离器是相关专家学者的研究重点。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种旋流式气液分离装置，可以实现气液中小液滴的有效分离，确保分离效率；并能避免产生较大的压力损失，降低装置的运行能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种旋流式气液分离装置，包括：
装置本体，所述装置本体包括自上而下顺次连通设置的气液相输入部、旋流分离部和液体收集部；所述气液相输入部包括气液相输入管，所述气液相输入管与所述气液相输入部的侧面相切设置；
螺旋导流器，所述螺旋导流器设置在所述旋流分离部内，所述气液相输入部内的气液相需通过所述螺旋导流器再进入到所述液体收集部；
所述旋流分离部的横截面积小于所述气液相输入部的横截面积，所述气液相输入部的底端与所述旋流分离部的顶端连通设置有锥形过渡部；所述气液相输入部的顶端设置有气相输出口，所述液体收集部的底端设置有液相输出口。
作为优选，还包括呈筒状设置的排气芯管，所述排气芯管的一端贯穿所述气液相输入部的顶端并伸入设置在所述旋流分离部内，所述排气芯管的另一端伸出设置在所述装置本体的外部并形成所述气相输出口。
作为优选，所述排气芯管的底端为气相输入口，所述排气芯管靠近所述气相输入口的一端设置有呈锥台形的收窄结构，所述收窄结构的径宽值朝向所述气相输入口逐渐变小。
作为优选，所述收窄结构上设置有若干排气槽。
作为优选，所述螺旋导流器在竖直方向上的投影呈环形，所述螺旋导流器包括若干螺旋叶片，所述螺旋叶片的内侧与所述排气芯管的外侧壁抵接，所述螺旋叶片的外侧与所述旋流分离部的内侧壁抵接。
作为优选，所述气液相输入部、旋流分离部和液体收集部均呈圆柱形并且同心设置。
作为优选，气液相自所述气液相输入管进入所述气液相输入部后的运动方向与所述螺旋导流器的旋向一致。
作为优选，若干所述螺旋叶片沿轴向均匀设置，所述螺旋叶片的出口角为45°。
作为优选，所述液体收集部的底端设置有锥形集液结构，所述锥形集液结构的径宽值自上而下逐渐变小，所述液相输出口即连通设置在所述锥形集液结构的最低位置处。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本方案中，巧妙地设置有锥形过渡部，当工业应用工况中的气液相含有粒径较小的液滴时，气液两相由气液相输入管切向进入气液相输入部内并产生旋流，由于锥形过渡部的径宽值逐渐变小，使得小的液滴能聚并生成大液滴，实现气液相的初步分离；此外，在旋流分离部内安装有螺旋导流器，对初步分离后的气液两相进行离心分离，克服了离心式分离设备无法分离小液滴的缺陷，实现高效分离。
进一步地，螺旋导流器可以充分利用锥形过渡部产生的旋流作用继续增强旋流效果，避免了气液相从旋流状态直接转化为直流状态而造成的压力损失，故本装置产生的压力损失较小，有效地降低了分离装置的运行能耗，同时分离效率提高、结构紧凑且占地空间小，还能满足海洋平台等比较苛刻的工作环境，具有较高的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的内部结构示意图。
图2为图1中A-A的截面结构示意图。
图3为本发明排气芯管的结构示意图。
其中：
1-装置本体，11-气液相输入部，111-气液相输入管，12-旋流分离部，13-液体收集部，131-液相输出口，132-锥形集液结构，14-锥形过渡部；2-螺旋导流器，21-螺旋叶片；3-排气芯管，31-气相输出口，32-气相输入口，33-收窄结构，331-排气槽。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
如图1-3所示，本实施例中提供一种旋流式气液分离装置，主要包括装置本体1、设置在所述装置本体1内的螺旋导流器2以及排气芯管3。
所述装置本体1包括自上而下顺次连通设置的气液相输入部11、旋流分离部12和液体收集部13，所述气液相输入部11、旋流分离部12和液体收集部13均呈圆柱形并且同心设置；所述旋流分离部12的横截面积小于所述气液相输入部11的横截面积，所述气液相输入部11的底端与所述旋流分离部12的顶端之间连通设置有锥形过渡部14；通过该锥形过渡部14的逐渐收窄，以便于小液滴的聚并；所述气液相输入部11的顶端则设置有气相输出口31。
作为一种优选的方案，所述液体收集部13的横截面积大于所述旋流分离部12的横截面积，所述液体收集部13的底端设置有液相输出口131。进一步地，所述液体收集部13的底端设置有锥形集液结构132，所述锥形集液结构132的径宽值自上而下逐渐变小，所述液相输出口131即连通设置在所述锥形集液结构132的最低位置处。
所述气液相输入部11包括气液相输入管111，所述气液相输入管111与所述气液相输入部11的侧面相切设置；使得气液相在进入所述气液相输入部11时能形成旋流。
所述螺旋导流器2设置在所述旋流分离部12内，所述气液相输入部11内的气液相需通过所述螺旋导流器2再进入到所述液体收集部13；气液相自所述气液相输入管111进入所述气液相输入部11后的运动方向与所述螺旋导流器2的旋向一致；以平衡装置在运行时的能耗，避免气液相由旋流直接变为直流或由顺向旋流变为逆向旋流而引起的能耗消耗。
所述排气芯管3呈圆筒形设置并与所述装置本体1同轴设置，所述排气芯管3的一端贯穿所述气液相输入部11的顶端并伸入设置在所述旋流分离部12的中部位置内，所述排气芯管3的另一端伸出设置在所述装置本体1的外部从而形成所述气相输出口31。所述排气芯管3的底端为气相输入口32，所述排气芯管3靠近所述气相输入口32的一端的侧壁上设置有呈锥台形的收窄结构33，所述收窄结构33的径宽值朝向所述气相输入口32逐渐变小。进一步地，所述收窄结构33上设置有若干排气槽331。若干所述排气槽331呈长条状并沿轴向均匀设置。
作为一种优选的方案，所述螺旋导流器2在竖直方向上的投影呈环形，所述螺旋导流器2包括若干螺旋叶片21，若干所述螺旋叶片21沿轴向均匀设置，并且所述螺旋叶片21的出口角为45°；所述螺旋叶片21的内侧与所述排气芯管3的外侧壁抵接，所述螺旋叶片21的外侧则与所述旋流分离部12的内侧壁抵接；以使得所述螺旋导流器2卡设在所述排气芯管3与所述旋流分离部12之间，以完成对气液相的完全离心分离。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种旋流式气液分离装置，其特征在于，包括：
装置本体，所述装置本体包括自上而下顺次连通设置的气液相输入部、旋流分离部和液体收集部；所述气液相输入部包括气液相输入管，所述气液相输入管与所述气液相输入部的侧面相切设置；
螺旋导流器，所述螺旋导流器设置在所述旋流分离部内，所述气液相输入部内的气液相需通过所述螺旋导流器再进入到所述液体收集部；
所述旋流分离部的横截面积小于所述气液相输入部的横截面积，所述气液相输入部的底端与所述旋流分离部的顶端连通设置有锥形过渡部；所述气液相输入部的顶端设置有气相输出口，所述液体收集部的底端设置有液相输出口。
2.根据权利要求1所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，还包括呈筒状设置的排气芯管，所述排气芯管的一端贯穿所述气液相输入部的顶端并伸入设置在所述旋流分离部内，所述排气芯管的另一端伸出设置在所述装置本体的外部并形成所述气相输出口。
3.根据权利要求2所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，所述排气芯管的底端为气相输入口，所述排气芯管靠近所述气相输入口的一端设置有呈锥台形的收窄结构，所述收窄结构的径宽值朝向所述气相输入口逐渐变小。
4.根据权利要求3所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，所述收窄结构上设置有若干排气槽。
5.根据权利要求2-4任一项所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，所述螺旋导流器在竖直方向上的投影呈环形，所述螺旋导流器包括若干螺旋叶片，所述螺旋叶片的内侧与所述排气芯管的外侧壁抵接，所述螺旋叶片的外侧与所述旋流分离部的内侧壁抵接。
6.根据权利要求5所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，所述气液相输入部、旋流分离部和液体收集部均呈圆柱形并且同心设置。
7.根据权利要求5所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，气液相自所述气液相输入管进入所述气液相输入部后的运动方向与所述螺旋导流器的旋向一致。
8.根据权利要求7所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，若干所述螺旋叶片沿轴向均匀设置，所述螺旋叶片的出口角为45°。
9.根据权利要求1或8所述的一种旋流式气液分离装置，其特征在于，所述液体收集部的底端设置有锥形集液结构，所述锥形集液结构的径宽值自上而下逐渐变小，所述液相输出口即连通设置在所述锥形集液结构的最低位置处。
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