CN116020221A - 一种气液分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液分离设备，包括管柱式气液分离器、底流管、溢流管、倾斜入口管和捕雾装置；所述管柱式气液分离器包括竖直的分离筒体，分离筒体的顶部设有气相出口，分离筒体的底部设有液相出口，分离筒体的侧部设有进料口；所述捕雾装置安装于分离筒体的内顶部；所述分离筒体的气相出口安装有渐扩型溢流管，溢流管与输气管道连通；所述溢流管的下口为渐扩型结构。本发明的有益效果为：在分离筒体的顶部设置渐扩型溢流管，提升了分离筒体外旋流面积，增加了分离空间，其底部内陷结构减少了短路流流量，有效避免了“溢流跑粗”现象发生，计量结果更准确。

Description

一种气液分离设备

技术领域

本发明涉及气液分离技术，具体涉及一种气液分离设备。

背景技术

管柱式气液分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone简称GLCC)是一种应用在陆地及深海油气生产系统中的气液分离设备，主要应用于凝析气生产系统的气液分离，也可通过管柱式气液分离器控制生产系统的气油比，大大改善多相流量计、多相泵、放空天然气涤气器、液塞捕集器和容器式分离器等装置的工作性能。

目前，传统的管柱式气液分离器利用离心力完成两相分离，气液两相混合介质在倾斜管中实现预分离，并沿着切向入口进入垂直筒体管段形成强旋流，产生的离心力远远大于重力，在气液相密度差的作用下，液相沿管壁旋流进入到筒体底部液相出口，气体进入筒体漩涡的中央，构成一个倒圆锥型的涡流面，从顶部气相出口分离出去，实现气液分离。然而，这种分离器容易出现溢流口排气不彻底、上部分离筒体液相带出的问题，设备分离效率低，同时液相带出会加快设备的腐蚀速率，也容易造成管道计量元件精确性降低。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种分离效率高、计量准确的气液分离设备。

本发明采用的技术方案为：一种气液分离设备，包括管柱式气液分离器、底流管、溢流管、倾斜入口管和捕雾装置；所述管柱式气液分离器包括竖直的分离筒体，分离筒体的顶部设有气相出口，分离筒体的底部设有液相出口，分离筒体的侧部设有进料口；所述捕雾装置安装于分离筒体的内顶部；所述分离筒体的气相出口安装有渐扩型溢流管，溢流管与输气管道连通，输气管道上配置有气相计量器；所述分离筒体的液相出口与水平的底流管连通，水平的底流管与输液管道连通，输液管道上配置有液相计量器；所述分离筒体的进料口与倾斜入口管的下端连通，倾斜入口管的上端与气液混合筒的出口相连，气液混合筒的入口与气液混合输送管连通。

按上述方案，所述溢流管的下口沿流体流动方向口径逐渐增大。

按上述方案，所述溢流管的下口插入分离筒体内。

按上述方案，所述进料口上部的分离筒体内壁设置有弧形凸起。

按上述方案，所述分离筒体侧部设有若干进料口，每个进料口对应配置一根倾斜入口管，若干倾斜入口管的上端均与同一个气液混合筒的出口连通；所述倾斜入口管上配置有调节阀。

按上述方案，所述倾斜入口管的倾斜角度为25°～30°。

按上述方案，所述输液管道与输气管道的出口均与混合管道的入口连通，混合管道的出口与混合器的入口连通。

按上述方案，所述捕雾装置为多级立体捕雾装置，其包括沿高度方向依次安装的若干网状捕雾器，各网状捕雾器上下交错布置。

按上述方案，每个网状捕雾器包括四个交叉布置的捕雾网板，相邻两个捕雾网板成一定的夹角，最小夹角范围为20°～40°，捕雾网板上开设有网孔，且上下相邻两级的捕雾网板部分重叠，各级重叠部分相接自下而上形成S型的流通面。

按上述方案，所述三级立体捕雾装置的各丝网捕雾均采用网孔状材料制作。

本发明的有益效果为：

1、本发明在分离筒体的顶部设置渐扩型溢流管，提升了分离筒体外旋流面积，增加了分离空间，其底部内陷结构减少了短路流流量，有效避免了“溢流跑粗”现象发生，计量结果更准确。

2、本发明在分离筒体的下端设置底流管，与液相计量仪连通。为了分离筒体的正常运行，分离筒体内液位应保持在进料口以下，以避免气体吹过液相并携带液体进入气流；随着液体流量的增加，分离筒体的液面上升，有必要考虑平衡液位，故分离筒体的液相出口和气相出口之间的压力平衡需保证分离筒体平衡液面的高度在进料口以下约400mm，使得与出口管相连的液相计量器获取数据真实，计量准确。

3、本发明设置多根斜向下切向入口管，对分离筒体的入口进行分流；与具有弯型管道的入口管相比，斜管速度损耗更低；分离筒体入口上部设弧形凸起，在弧形凸起的作用下增大了筒体内表面的粗糙度，抑制进料口处的液相上流。

4、本发明设置采用网孔状材料制作的多级立体捕雾装置，该材质可以增加液相的成核位点；捕雾装置排布采用三级立体排布，每极相互交错，增大气液分离效率，保证与溢流口相连的气相计量器获取数据更准确。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例中多级立体捕雾装置的结构图。

图3为本实施例中多级立体捕雾装置的俯视图。

图4为本实施例中溢流管的结构示意图。

图5为本实施例中分离筒体内壁弧形凸起的结构示意图。

其中：1、管柱式气液分离器；1.1、分离筒体；1.2、底流管；1.3、溢流管；1.4、倾斜入口管；1.5、捕雾装置；1.5.1、捕雾网板；1.6、弧形凸起；2、气液混合筒；2.1、气液混合输送管；2.2、调节阀；3、气相计量器；3.1、气相调节阀；3.2、输气管道；4、液相计量器；4.1、液体调节阀；4.2、输液管道；5、混合器；5.1、混合管道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种气液分离设备，包括管柱式气液分离器、底流管1.2、溢流管1.3、倾斜入口管1.4和捕雾装置1.5；所述管柱式气液分离器1包括竖直的分离筒体1.1，分离筒体1.1的顶部设有气相出口，分离筒体1.1的底部设有液相出口，分离筒体1.1的侧部设有进料口；所述捕雾装置1.5安装于分离筒体1.1的内顶部；所述分离筒体1.1的气相出口安装有溢流管1.3，溢流管1.3与输气管道3.2连通，输气管道3.2上配置有气相计量器3；所述分离筒体1.1的液相出口与水平的底流管1.2连通，水平的底流管1.2与输液管道4.2连通，输液管道4.2上配置有液相计量器4；所述分离筒体1.1的进料口与倾斜入口管1.4的下端连通，倾斜入口管1.4的上端与气液混合筒2的出口相连，气液混合筒2的入口与气液混合输送管2.1连通。

本发明中，为了分离筒体1.1的正常运行，分离筒体1.1内液面应保持在进料口以下，以避免气体吹过液相并携带液体进入气流；随着液体流量的增加，分离筒体1.1内液面上升，此时需考虑平衡液位；所述分离筒体1.1的底流管1.2和溢流管1.3之间的压力平衡需保证分离筒体1.1平衡液面的高度在进料口以下约400mm。输气管道3.2上配置有气相调节阀2.2，输液管道4.2上配置有液体调节阀4.1。

优选地，如图4所示，所述溢流管1.3的下口为渐扩型结构，也即喇叭状结构，沿流体流动方向口径逐渐增大。所述溢流管1.3的下口插入分离筒体1.1内。本实施例中，所述溢流管1.3的最小直径为48mm，溢流管1.3的下口插入分离筒体1.1的深度为140mm。

优选地，如图4所示，所述进料口上部的分离筒体1.1内壁设置有弧形凸起1.6，在弧形凸起1.6的作用下增大了分离筒体1.1内表面的粗糙度，抑制进料口处的液相上流。

优选地，所述分离筒体1.1侧部设有若干进料口，每个进料口对应配置一根倾斜入口管1.4，若干倾斜入口管1.4的上端均与同一个气液混合筒2的出口连通；所述倾斜入口管1.4上配置有调节阀2.2。

优选地，所述倾斜入口管1.4的倾斜角度为27°～30°。

本发明设置多根斜向下切向的倾斜入口管1.4，对分离筒体1.1入口进行分流；与现有的具有弯型管道的入口管相比，斜管速度损耗更低。本实施例中，所述倾斜入口管1.4有3根。

优选地，所述输液管道4.2与输气管道3.2的出口均与混合管道5.1的入口连通，混合管道5.1的出口与混合器5的入口连通。

优选地，如图2和图3所示，所述捕雾装置1.5为多级立体捕雾装置，其包括沿高度方向依次安装的若干网状捕雾器，每个网状捕雾器包括四个交叉布置的捕雾网板1.5.1，相邻两个捕雾网板成一定的夹角，最小夹角范围为20°～40°，捕雾网板1.5.1上开设有网孔，且上下相邻两级的捕雾网板1.5.1部分重叠，各级重叠部分相接自下而上形成S型的流通面，该结构可使气相沿着S形的流通面向溢流管运动且增加液相的成核位点，减少气相带液率。

本实施例中，所述捕雾装置1.5包括三个网状捕雾器。

本发明中，所述捕雾装置1.5的各网状捕雾器均采用网孔状材料制作，捕雾网板1.5.1可以增加液相的成核位点；排布采用多级立体排布，各级间交错排布，上下相邻两级的捕雾网板1.5.1部分重叠，减少气相带液率，增大气液分离效率，保证与溢流口相连的气相计量器3获取数据准确。

本发明的工作原理为：气液混合物从井下采集经由气液混合输送管2.1进入气液混合筒2后，从三根倾斜入口管1.4分流进入分离筒体1.1内，形成微旋流场，气相和液相分离，气相经溢流管1.3流出进入输气管道3.2，液相经底流口流出进入输液管道4.2，在输气管道3.2和输液管道4.2中分别设置有气体流量计和液体流量计，用于计量两相的流量；完成计量后，气液两相经由管道送往混合器5中。该过程中，分离筒体1.1入口处设置的弧形凸起1.6，增大了竖直分离筒体1.1内部粗糙度，减少液相上流；气相向上运动过程中，经过三级立体捕雾装置1.5，降低了气相含液率；这一气液分离系统极大提高分离效率，减少气相带液的现象，提高各相计量器数据的准确性。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

最后应说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气液分离设备，其特征在于，包括管柱式气液分离器、底流管、溢流管、倾斜入口管和捕雾装置；所述管柱式气液分离器包括竖直的分离筒体，分离筒体的顶部设有气相出口，分离筒体的底部设有液相出口，分离筒体的侧部设有进料口；所述捕雾装置安装于分离筒体的内顶部；所述分离筒体的气相出口安装有渐扩型溢流管，溢流管与输气管道连通，输气管道上配置有气相计量器；所述分离筒体的液相出口与水平的底流管连通，水平的底流管与输液管道连通，输液管道上配置有液相计量器；所述分离筒体的进料口与倾斜入口管的下端连通，倾斜入口管的上端与气液混合筒的出口相连，气液混合筒的入口与气液混合输送管连通。

2.如权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述溢流管的下口沿流体流动方向口径逐渐增大。

3.如权利要求2所述的气液分离设备，其特征在于，所述溢流管的下口插入分离筒体内。

4.如权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述进料口上部的分离筒体内壁设置有弧形凸起。

5.如权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述分离筒体侧部设有若干进料口，每个进料口对应配置一根倾斜入口管，若干倾斜入口管的上端均与同一个气液混合筒的出口连通；所述倾斜入口管上配置有调节阀。

6.如权利要求4所述的气液分离设备，其特征在于，所述倾斜入口管的倾斜角度为25°～30°。

7.如权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述输液管道与输气管道的出口均与混合管道的入口连通，混合管道的出口与混合器的入口连通。

8.如权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述捕雾装置为多级立体捕雾装置，其包括沿高度方向依次安装的若干网状捕雾器，各网状捕雾器上下交错布置。

9.如权利要求8所述的气液分离设备，其特征在于，每个网状捕雾器包括四个交叉布置的捕雾网板，相邻两个捕雾网板成一定的夹角，最小夹角范围为20°～40°，捕雾网板上开设有网孔，且上下相邻两级的捕雾网板部分重叠，各级重叠部分相接自下而上形成S型的流通面。

10.如权利要求5所述的气液分离设备，其特征在于，所述三级立体捕雾装置的各丝网捕雾均采用泡沫镍材料制作。

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