CN1242826C - 液面自控一体化气液分离器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液面自控一体化气液分离器，主要由调节手轮、密封螺帽、密封环、调节螺纹套、调节螺纹滑杆、调节滑套、分离器外筒、浮筒、进料管、排液阀体、排液阀针杆和排气管构成。本发明将气液分离和液面控制进行一体化设计，结构简单，使用便捷，无使用压力条件限制，特别适用石油化工气液两相分离。

Description

液面自控一体化气液分离器

1、技术领域

本发明涉及一种气液分离器，特别是石油化工装置的液面自控一体化气液分离器。

2、背景技术

现有的气液分离过程的液面控制技术，主要采用浮球联动或振荡阻尼技术检测液面。采用浮球联动技术检测液面，通常将液面上密闭浮球的垂直位移转换为电子信号输出，控制执行机构根据这种信号输出对进料或出料流量进行调整，实现液面控制，如中国专利92210705利用电磁感应原理，使垂直玻璃管子中的金属浮子与管子外的线包相对位移产生电磁信号来控制液位；也有直接利用浮球浮力与重力平衡原理，通过机械联动方式调整进料阀或出料阀开度，实现液面控制的，如中国专利99220819所述的一种浮球液位控制阀，通过增加阀体分流道和与阀杆配合的均液孔来改进阀门开关的灵活性，有较好的液位控制效果。由于浮球自重的限制，密闭浮球所用材料或其结构本身不宜高压环境下使用，而且浮球位移转换为电子信号输出的液面控制技术，必须配置信号转换和控制执行机构，技术复杂，占用空间，成本较高。采用振荡阻尼技术检测液面，如美国Dynatrol公司的CL-10RHT型液位传感器是将振荡器的液位振荡阻尼转换为对应的电子信号输出，控制执行机构根据这种信号输出对进料或出料流量进行调整，实现液面控制。振荡阻尼技术虽可用于高压环境，但必须配置信号转换和控制执行机构，技术复杂，占用空间，投资和使用成本昂贵。

3、发明内容

针对上述现有技术不足，本发明提出一种结构简单，无需配置信号转换和控制仪表机构，制造成本低，无使用压力限制的液面自控一体化设计的气液分离器。

本发明的目的是按照以下结构实现的，该气液分离器由调节手轮、密封螺帽、密封环、调节螺纹套、调节螺纹滑杆、调节滑套、分离器外筒、浮筒、进料管、排液阀体、排液阀针杆和排气管构成。其特征是所述构件进行气液分离和液面控制的一体化设计，分别组成手动调节机构和液面控制机构，所述手动调节机构和液面控制机构进行竖直同轴装配。在分离器外筒内部设置一个非密闭浮筒，气液两相流体在浮筒内部或外部分离，浮筒底部开孔和靠底部的侧面开孔，排液阀体与分离器外筒的底部装配为一体，排液阀针杆与浮筒底部装配为一体，调节滑套与浮筒顶部装配为一体，调节手轮、密封螺帽、密封环、调节螺纹套、调节螺纹滑杆和分离器外筒顶部装配为一体。调节螺纹滑杆下端与调节滑套滑动联接。

本发明根据气液分离器操作过程中的特点，设计出液面自动控制-气液分离一体化装置，与现有技术相比，具有如下优点：(1)气液分离和液面控制一体化设计，无需配置液面信号转换和控制仪表机构，同时免去信号转换和仪表控制机构所需电源及其它附属设施，结构简单，减少占用空间，使用便捷，节省投资及使用费用。(2)采用非密闭浮筒设计，进料在浮筒内或浮筒外进行气液分离，无使用压力条件限制，特别适用于各种石油化工气液分离过程。(3)设置一体化手动调节机构，可灵活设置和调整排液阀的各种开关状态，无需再在分离器排液管路上设置旁路阀即可进行分离器的储液清洗和放空操作，简化流程配置，进一步节省投资。

4、附图说明

图1是本发明一种实施方式结构示意图；

图2是本发明另一种实施方式结构示意图。

5、具体实施方式

下面结合附图1说明本发明的详细构造和使用。图1所示的液面控制一体化气液分离器，气液两相流体在浮筒内分离，图中各个序号的意义是：1调节手轮，2密封螺帽，3密封环，4调节螺纹套，5调节螺纹滑杆，6调节滑套，7分离器外筒，8浮筒，9进料管，10排液阀出口，11排液阀体，12排液阀针杆，13排液阀入口，14浮筒底孔，15浮筒底侧孔，16排气管，17调节螺纹滑杆卡头。其中调节手轮1、调节螺纹套4、调节螺纹滑杆5和调节滑套6组成，调节手轮1与调节螺纹滑杆5刚性联接，调节螺纹套4和调节螺纹滑杆5螺纹联接，调节螺纹滑杆5下端有一直径大于调节滑套6内径的钉头，套入调节滑套6内，而调节滑套6上端有一口径小于钉头的缩口的，使螺纹滑杆5下端与调节滑套6形成滑动联接。该手动调节机构可用于设定排液阀的最大开度，也可将排液阀强制关闭或强制开启。为了防止气体泄漏，手动调节机构增设了密封环3和密封螺帽2，密封螺帽2和调节螺纹套4采用螺纹装配联接。浮筒8、排液阀体11和排液阀针杆12组成液面自控机构，而排液阀体11和排液阀针杆12构成该液面自控机构的排液阀。为了使进入浮筒内的液体排出和气体逸出，浮筒8的浮筒底孔14有2个以上，均匀布置，浮筒底侧孔15也有2个以上，并且孔径相同，孔心均匀分布在同一圆周线。与排液阀体11联接一体的浮筒8底部，设有阀杆孔和多个排液阀入口13，使浮筒内液体流入阀腔，排液阀针杆12可在阀杆孔中滑动。进料管9从下向上分别穿过分离器外筒7的底板和一个浮筒底孔14，伸入浮筒8内中上部空间，进料管9与分离器外筒7的底板无泄漏连接，进料管9的外径略小于浮筒底孔14，不阻碍浮筒8上下浮动。

通过手动调节机构设定排液阀开度的操作如下：(1)旋动调节手轮1，使调节螺纹滑杆5下移，直到调节滑套6中的调节螺纹滑杆卡头17接触浮筒8的顶板，继续以相同方向旋动手轮1，联动浮筒8、排液阀针杆12下移，直到排液阀针杆12封住排液阀出口10，此时排液阀处于强制关闭状态，分离器中的物料不能从排液阀出口10排出。(2)旋动调节手轮1，使调节螺纹滑杆5上移，使调节滑套6中的调节螺纹滑杆卡头17离开浮筒8的顶板，但不接触调节滑套6上端的缩口，此时排液阀处于开启和关闭之间的可控制状态，调节螺纹滑杆卡头l7越往上，则排液阀的最大开度越大。(3)在操作(2)的基础上，继续以相同方向旋动手轮1，使调节滑套6中的调节螺纹滑杆卡头17接触调节滑套6上端的缩口，继续旋动手轮1，联动浮筒8、排液阀针杆12上移，使排液阀针杆12离开排液阀出口10，此时排液阀处于强制开启状态，分离器中的物料始终可从排液阀出口10排出，如继续旋动手轮1使排液阀针杆12进一步上移，则排液阀的强制开度增大。

本发明所述气液分离器的液面自控过程如下：在排液阀处于开启和关闭之间的可控制状态下，如果分离器内没接受进料，即不存在液体，浮筒的重力作用使排液阀针杆12封住排液阀出口10，此时排液阀处于关闭状态，分离器中的物料不能从排液阀出口10排出。分离器开始连续进料后，气液两相流体在浮筒8内分离，液体通过浮筒底孔14和浮筒底侧孔15下部流出，在分离器内底部存积，而气体通过浮筒底侧孔15上部逸出并通过排气管16离开分离器。随着进料增加，分离器内底部存积的液体不断增多。由于浮筒侧孔15以上部分没有泄气孔，浮筒内液面始终不能高于浮筒侧孔15的最上缘，而终使浮筒内的液面低于浮筒外的液面。浮筒内外液面之间的液位差形成液体对浮筒8的浮力，当浮筒8所受浮力与其自身重力平衡时便形成排液阀的开关临界点，此时，如进入分离器内的液体再增加，浮筒外液面上移，浮筒8随之上浮，联动排液阀针杆12离开排液阀出口10，排液阀处于开启状态，液体从排液阀出口10离开分离器。如果分离器的液体进入量与排出量相同，则浮筒外液面高度不变，处于稳定状态。如果分离器的液体进入量大于排出量，则浮筒外液面增高，浮筒8随之上浮，排液阀开度增大，液体排出量随即增大，浮筒外液面在另一高度处于稳定状态。如果分离器的液体进入量小于排出量，则浮筒外液面降低，浮筒8随之下降，排液阀开度减小，液体排出量随即减小。当浮筒外液面降低到浮筒8所受浮力略小于其自身重力时，排液阀便处于关闭状态，浮筒外液面不再下降。因此，利用浮筒所受浮力与其自身重力的平衡关系，便实现了本发明的液面自动控制。由于浮筒采用非密闭结构，不管分离器内压力多大，浮筒内外的压差都与浮筒内外液面之间的液位差相等，浮筒所用材料及其结构不会被浮筒内外的微小压差破坏，因此本发明所述的液面控制一体化气液分离器无使用压力条件限制。

当浮筒8内液面上逸出的气体足以维持浮筒8所受浮力与其自身重力的平衡状态时，进料管不必伸入浮筒内，而置于浮筒之外与分离器外筒7的侧面无泄漏连接即可，如附图2所示，这样可进一步简化结构。

Claims (2)

1、一种液面自控一体化气液分离器，包括气液分离系统和液面控制系统，其特征在于所述的气液分离器包括调节手轮、调节螺纹套、调节螺纹滑杆、调节滑套、浮筒，调节手轮、调节螺纹套、调节螺纹滑杆和分离器顶部装配为一体，排液阀针杆、排液阀体与上述部件竖直同轴装配，其中调节滑套与浮筒顶部装配为一体，调节螺纹滑杆下端与调节滑套滑动联接；排液阀体与分离器底部装配为一体，排液阀针杆与浮筒底部装配为一体；所述的浮筒底部和靠底部的侧面开孔；所述的进料管外径小于所通过的开孔直径；所述气液分离器的进料管或者从浮筒底部通过开孔伸入浮筒内，出口端位于浮筒中上部，或者置于浮筒之外。

2、按照权利要求1所述的气液分离器，其特征在于所述的浮筒底部及靠底部侧面的开孔均匀分布。

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