CN201940295U - 夹套式气液旋流分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种夹套式气液旋流分离器由气液旋流分离装置、集液室和多相流体入口、气相出口导管和液相出口构成，其特征在于气液旋流分离装置由圆柱状内筒和外筒套装构成，呈夹套形式，集液室底部开有液相出口，气相出口导管从上部探入到圆柱内筒内腔中，进料室向下开口与圆柱内筒的内腔连通，圆柱内筒与气相出口导管间的环形空间装有导向叶片，圆柱内筒上开有液滴收集孔或收集缝，进料室的一侧开有多相流体入口。本实用新型气液旋流分离器其圆柱内筒的液滴收集缝的形状和位置可以根据需要任意布置。本实用新型克服了原有的气液旋流分离装置存在的“返混”效应，避免了气相夹带造成的不良影响，提高了气液分离的效率。

Description

夹套式气液旋流分离器

技术领域

本实用新型涉及一种夹套式气液旋流分离器，是一种将气液混合流体中的气体和液体分离的设备，属于多相流体气、液分离技术领域。

背景技术

传统气液分离器停滞时间长，沉降空间大，体积、重量也大，分离效率低，当泡沫和乳化产生时，气体容易产生二次夹带，达不到理想的分离要求。如油田的产气井中泡沫液常常在破泡不充分的情况下就进入分离器，导致气液分离不充分。旋流气液分离器是一种无运动构件的分离设备，其利用压降来产生旋转流型，使混合流体产生旋转而进行相间分离的。由于密度差的存在，密度小的流体向分离器内壁处移动，密度大的流体向分离器外壁处移动，在重力作用下密度大的流体向下流动分离出来，密度小流体向上流动分离出来。

现有技术的气液旋流分离装置收集液滴的壁面，迫使气流产生旋转而导致“返混”效应，排气管末端强烈的径向向心气流将分离的液滴直接带入排气管，导致旋流分离器的效率下降；较大液滴的弹跳也会使其从排气管中排出，使气体中混杂了一些较大液滴。

发明内容

本实用新型目的在于提出一种夹套式气液旋流分离器，克服现有技术的气液旋流分离装置存在的“返混”效应和气相夹带造成的不良影响。

本实用新型采用如下的技术方案，即一种夹套式气液旋流分离器由进料室、气液旋流分离装置、集液室和多相流体入口、气相出口导管和底部液相出口构成，其特征在于气液旋流分离装置由圆柱状内筒和外筒套装构成，呈夹套形式，其中圆柱内筒上部与进料室连通，圆柱内筒的底部呈锥形收敛，外筒上部由套筒上端盖密封挂接在圆柱状内筒的外壁上，外筒的下部由套筒下端盖连接在集液室的顶部，圆柱内筒的锥形开口探入集液室内，集液室底部开有液相出口，气相出口导管通过进料室从上部探入到圆柱内筒内腔中，进料室向下开口与圆柱内筒的内腔连通，圆柱内筒与气相出口导管间的环形空间装有导向叶片，圆柱内筒上开有液滴收集孔或收集缝，进料室的一侧开有多相流体入口。

本实用新型的多项流体入口还可以设计成切入式或蜗壳式，切入式或蜗壳式的夹套式气液旋流分离器，无导流叶片和进料室，多相流体入口直接从圆柱内筒顶端一侧接入气液旋流分离装置的圆柱内筒内。

经实验证明，本实用新型的圆柱内筒与外筒的间隙不小于10mm，圆柱内筒上的开孔率范围(开孔面积与气液旋流器圆柱内筒截面积之比)为0.5％～10％，液滴收集缝的宽度范围在1mm至20mm；液滴收集孔直径范围也在1mm至20mm之间。

本实用新型气液旋流分离器可在圆柱内筒的液滴收集缝可以是直缝，如图7、8所示，同一轴线位置开缝数量可以不少于1条，即缝隙之间可实现同向对接或者错开式。周向也可视工艺条件适当调节开缝数量。总体开缝大小、数量和位置随夹带液量和两相流的流量不同而不同，在含液浓度高，液滴尺寸小而气流流速低处开缝分布偏多，反之偏少。

本实用新型气液旋流分离器的圆柱内筒还可上开有液滴收集孔，如图9所示。

液滴收集缝开口方向可以垂直于内筒的内外表面，走向与旋流气流的方向垂直；液滴收集缝的开口方向还与圆柱内筒的内外表面的垂线方向成0°～90°的夹角；液滴收集缝的开口走向与旋流气流的方向也可以0°～90°的夹角。液滴收集缝的形状和位置是可以根据需要任意布置的。

本实用新型气液旋流分离器可在圆柱内筒沿周向开切向液滴收集缝(如图10、11)，采用渐扩的形式，缝隙小端宽度d不小于1mm，角度α可从0°～90°变化，缝隙沿周向可以均匀的或不均匀分布，沿轴线方向可以分布多个层面，各个层面的液滴收集缝开设数量可以不同，同时沿轴线方向层面的开设范围在圆柱内筒总长的0.2～0.8倍范围内。

本实用新型中还可在内筒的圆柱面上开螺旋缝，在垂直于圆柱内筒的曲面上，沿周向开螺旋式缝隙、如图12、13所示，其螺旋方向可以根据气流流动方向和物料性质进行匹配，螺旋升角在0°～60°变动，相邻两螺旋缝的轴向间距也可以适当的变化，螺旋缝的开设范围在圆柱内筒总长的0.2～0.8倍范围内。

由于内筒与外筒形成一个气体滞止区，分离的液滴通过收集缝隙导向外筒，外筒主要功能是将内筒分离的液滴及时收集，避免气体的反混夹带，故外筒不必一定做成圆柱状，可以根据具体情况做成圆筒状或非圆筒状。

本实用新型夹套式气液分离装置工作原理，气液混合物由入口进入离心分离部分，在旋流分离器内产生离心加速度，液体在离心力和重力共同作用下沿螺旋气流通道的圆柱内筒外壁移动、聚集，部分液滴经收集孔或缝飞出气流通道，进入内筒与外筒间的滞止区，沿外筒内壁落入集液室，部分液滴则在重力和气体的带动下向下运动，在内筒经圆锥段进入集液室；气体沿径向沿旋流器的中心迁移形成反转气流，通过上部气相出口导管排出。

本实用新型涉及的旋流分离器主要用于气液两相分离。在离心力和重力的共同作用下，把气液两相分离为单一相态的液体和气体，整个过程分离时间短、分离效率高、组分分离质量良好，克服了通用的气液旋流分离装置存在的“返混”效应，避免了气相夹带造成的不良影响，提高了气液分离的效率。

附图说明

图1，轴流导叶式入口的夹套式气液旋流分离器结构示意图；

图2，图1的A-A剖面图；

图3，轴流导叶式入口的夹套式气液旋流分离器的俯视图；

图4，切入式入口夹套式气液旋流分离器结构示意图；

图5，夹套式气液旋流分离器蜗壳式多相流体入口结构示意图；

图6，夹套式气液旋流分离器直切式多相流体入口结构示意图；

图7，夹套式气液旋流分离器开直缝结构局部示意图；

图8，为图7的B-B剖面图；

图9，夹套式气液旋流分离器的圆柱内筒开孔结构局部示意图；

图10，夹套式气液旋流分离器的圆柱内筒开切向缝局部结构示意图；

图11，图10的C-C剖面图；

图12，夹套式气液旋流分离器的圆柱内筒开螺旋缝局部结构示意图；

图13，图12的D-D剖面图。

附图中，多相流体入口1a、导向叶片2、套筒上端盖3、圆柱状内筒4、外筒5、套筒下端盖6、锥形7、集液室8、液相出口9、气相出口导管10、进料室11、蜗壳式多相流体入口1b、直切式多相流体入口1c。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本实用新型结构予以进一步说明，如图1、图2、图3所示，一种夹套式气液旋流分离器由进料室11、气液旋流分离装置、集液室8和多相流体入口1a、气相出口导管10和液相出口9构成，其特征在于气液旋流分离装置由圆柱内筒4和外筒5套装构成，其中圆柱内筒4上部与进料室11连通，圆柱内筒4的底部呈锥形7收敛，外筒5上部由套筒上端盖3密封挂接在圆柱内筒4的外壁上，外筒5的下部由套筒下端盖6连接在集液室8的顶部，圆柱内筒4的锥形7开口探入集液室8内，集液室8底部开有液相出口9，气相出口导管10通过进料室11从上部探入到圆柱内筒4内腔中，进料室4向下开口与圆柱内筒4的内腔连通，圆柱内筒4与气相出口导管10间的环形空间装有导向叶片2，在圆柱内筒4上开有液滴收集孔或收集缝，进料室11的一侧开有多相流体入口1a。

本实用新型本的多项流体入口还可以设计成切入式或蜗壳式，如图5、图6所示，切入式或蜗壳式的夹套式气液旋流分离器，由气液旋流分离装置、集液室8和多相流体入口1c(或1b)、气相出口导管10构成，结构中无导流叶片和进料室，如图4所示，气相出口导管10从上部直接伸入到圆柱内筒4内腔中，外筒5上部由套筒上端盖3密封挂接在圆柱内筒4的外壁上，多相流体入口1c(或1b)直接从圆柱内筒4的顶端一侧接入气液旋流分离装置的圆柱内筒4内，圆柱内筒4的锥形7开口探入集液室8内，集液室8底部开有液相出口9。

本实用新型气液旋流分离器可在圆柱内筒的液滴收集缝是直缝，如图7、图8所示。

本实用新型气液旋流分离器的圆柱内筒还可上开有液滴收集孔，如图9所示。

本实用新型气液旋流分离器还可在圆柱内筒沿周向开切向液滴收集缝，如图10、图11所示。

本实用新型中还可在内筒的圆柱段开螺旋缝，在垂直于圆柱内筒曲面上，沿周向开螺旋式液滴收集缝，如图12、图13所示。

Claims (12)

1.一种夹套式气液旋流分离器由进料室(11)、气液旋流分离装置、集液室(8)和多相流体入口(1a)、气相出口导管(10)和液相出口(9)构成，其特征在于气液旋流分离装置由圆柱内筒(4)和外筒(5)套装构成，其中圆柱内筒(4)上部与进料室(11)连通，圆柱内筒(4)的底部呈锥形(7)收敛，外筒(5)上部由套筒上端盖(3)密封挂接在圆柱内筒(4)的外壁上，外筒(5)的下部由套筒下端盖(6)连接在集液室(8)的顶部，圆柱内筒(4)的锥形(7)开口探入集液室(8)内，集液室(8)底部开有液相出口(9)，气相出口导管(10)通过进料室(11)从上部探入到圆柱内筒(4)内腔中，进料室(4)向下开口与圆柱内筒(4)的内腔连通，圆柱内筒(4)与气相出口导管(10)间的环形空间装有导向叶片(2)，在圆柱内筒(4)上开有液滴收集孔或收集缝，进料室(11)的一侧开有多相流体入口(1a)。

2.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，由气液旋流分离装置、集液室(8)和多相流体入口(1c)、气相出口导管(10)、液相出口(9)构成，气液旋流分离装置由圆柱内筒(4)和外筒(5)套装构成，其特征在于所述的多项流体入口(1c)为切入式，气相出口导管(10)从上部直接伸入到圆柱内筒(4)内腔中，外筒(5)上部由套筒上端盖(3)密封挂接在圆柱内筒(4)的外壁上，多相流体入口(1c)直接从圆柱内筒(4)的顶端一侧接入气液旋流分离装置的圆柱内筒(4)内，圆柱内筒(4)的锥形(7)开口探入集液室(8)内，集液室(8)底部开有液相出口(9)。

3.如权利要求2所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所 述的多项流体入口(1b)为蜗壳式。

4.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所述的圆柱内筒(4)的液滴收集缝是直缝。

5.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所述的圆柱内筒(4)沿周向开切向液滴收集缝。

6.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所述的在垂直于圆柱内筒(4)曲面上，沿周向开螺旋式液滴收集缝，螺旋升角在0°～60°。

7.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所述的液滴收集缝的开口方向还与圆柱内筒的内外表面的垂线方向成0°～90°的夹角。

8.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于所述的液滴收集缝的开口走向与旋流气流的方向呈0°～90°的夹角。

9.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于液滴收集缝的宽度范围在1mm至20mm之间。

10.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于液滴收集孔直径范围也在1mm至20mm之间。

11.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于圆柱内筒与外筒的间隙不小于10mm。

12.如权利要求1所述的夹套式气液旋流分离器，其特征在于圆柱内筒上的开孔率范围为0.5％～10％。 

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