CN202376859U

CN202376859U - 一种气液分离器

Info

Publication number: CN202376859U
Application number: CN2011205465581U
Authority: CN
Inventors: 石宝珍
Original assignee: Qingdao Jingrun Petrochemical Design & Research Institute Co Ltd
Current assignee: Qingdao Jingrun Petrochemical Design & Research Institute Co Ltd
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2021-12-23

Abstract

本实用新型涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种从混合气液流中分离气相物流和液相物流的气液分离器。该气液分离器自下而上设置有集液区、一次分离区、二次分离区和气体出口部分；在一次分离区内设有导流罩及与其上端直接连通的升气管，导流罩外壁沿轴向间隔均匀设置有旋流片；气体出口部分包括排气管、升气管出口端及两者之间的通道。本实用新型在导流罩外壁设置旋流片，使气液混合流在轴向加速的同时进行径向加速并旋转，排气管、升气管出口端之间通道的存在，使气体液体在气体出口部分利用自身携带的动量实现进一步分离，该气液分离器结构简单、紧凑、缩小设备占用空间，制造成本低，利于工业应用。

Description

一种气液分离器

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，特别是涉及一种从混合气液流中分离气相物流和液相物流的气液分离器。

背景技术

气液分离是石油化工等行业一种基础性的化工过程，可实现物料的回收、目标物质的提纯等，其基本的分离方法有重力沉降、碰撞分离、离心分离、文丘里气液分离、电力沉降等，分别适用于不同的粒径范围；采用不同的分离原理，气液分离器的性能和结构也有较大差异，包括无分流式惯性分离器，丝网气液分离器、分液罐分离器、双相涡轮分离器、重力沉降分离器、平行蛇管分离器、旋流分离器、离心力分离器和螺旋分离器，破沫网和高效气液聚结器等。

200620168607.1公开了一种多级气液分离器，它包括带进水口、出气口和出液口的壳体，在壳体内的中部设置高速切线分离室，在高速切线分离室内组装多个小分离室，小分离室设置切向入口和集液管，在小分离室内设置导气管，导气管通向设置在上方的旋流板分离器，旋流板分离器的外周有导流通道通向集液室。该技术适用于石化行业生产过程中的气体压缩机入口分离、分馏塔等气相带液的分离。

200510104896.9提供了一种用于石油化工气液分离的气液分离器，其包括分离室，分离室的一端具有再分离室，在分离室和再分离室之间设有隔板，升气管的一端部位于分离室内，其另一端部位于再分离室内，并且与排气管的端部相对置，分离室的另一端具有集液室。循环管位于分离室的内部，循环管的纵向轴线与分离室的纵向轴线朝向同一方向延伸，循环管的一部分延伸进入升气管的内部，在循环管的外壁与升气管的内壁之间形成供内旋流通过的环形间隙，循环管的一端与横管连通，横管连通再分离室。

为了满足工业生产的需要，必须进一步提高分离混合气液流的分离效率，提供通量大、操作弹性大、操作周期长、制造成本和操作成本少的气液分离器。

实用新型内容

本实用新型要解决的主要技术问题，在于提供一种结构紧凑、占用空间小、适用范围广的气液分离器。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种气液分离器，包括壳体、设于壳体上部侧壁的气液入口管、壳体顶部的排气管及壳体底部的排液管，其特征在于：

该气液分离器自下而上设置有集液区、一次分离区、二次分离区和气体出口部分，一次分离区和二次分离区之间设有隔板，所述气液入口管位于隔板下部；二次分离区和集液区通过回流管连通；

所述集液区下部与排液管连通，集液区内设有液位，回流下部出口位于液位下方；

一次分离区内设有导流罩及与其上端直接连通的升气管，导流罩为锥顶角为θ的锥筒，开口向下，在导流罩外壁沿轴向间隔均匀设置旋流片，两两旋流片之间形成旋流通道，使经过旋流片的气液混合流产生旋转；升气管出口端穿出隔板延伸至二次分离区内；

所述排气管、升气管出口端上下对置并留有气液与升气管外部连通的通道，所述气体出口部分包括排气管、升气管出口端及通道。

在上述的气液分离器中，进一步地，气液入口切向设置于一次分离区上部侧壁，使进入气液分离器的气液混合流产生旋转。

进一步地，锥顶角θ≥0°，当θ为0°时，导流罩为直筒。

进一步地，所述旋流片为梯形或矩形金属片，焊接于导流罩外壁，沿螺旋方向圆周均布。

进一步地，回流管设置于壳体的内部或外部。

进一步地，气体出口部分的排气管直径D3、升气管出口端直径D2和导流罩下口直径D1的关系是：D3≤D2＜D1。

进一步地，在升气管出口端顶部设有扩径的锥筒，锥筒上口直径D4与排气管直径D3的关系是：D4＞D3，所述气体出口部分还包括锥筒。

进一步地，在升气管出口端顶部设有水平挡板，在挡板下部、升气管侧壁设置开口，所述气体出口部分还包括挡板和开口。

进一步地，通道的高度为：（0.5～5.0）*D3，D3为排气管直径。

采用本实用新型提供的气液分离器，至少具有以下有益效果：

首先，本实用新型提供的气液分离器结构简单，仅在壳体内部设置了导流罩及升气管，使分离器结构紧凑、缩小设备占用空间，制造成本低，利于工业应用；

其次，导流罩的设置，可以实现气液混合流在一次分离区内的轴向加速，在导流罩外壁设置的旋流片则使气液混合流在轴向加速的同时进行径向加速并旋转，提高了分离效率和速度；

第三，排气管、升气管出口端之间通道的存在，使自升气管出口端喷出的液体依靠自身旋转的离心动量弹射到通道外落入二次分离区内并聚集在隔板上方，而气体则急转进入排气管引出气液分离器；

第四，隔板的设置，使一次分离区内的气体物流必须经过导流罩、旋流片、升气管及气体出口部分的流通路径，实现多次分离的目标；

此外，可根据实践中气液混合流的液滴粒径大小及分布设计适合的分离器结构，如进行分馏塔气相带液的分离时，可采用气液混合流自入口切向进入分离器，在一次分离区快速实现一级分离过程；当进行干气、天然气等可燃气体急压缩空气的净化时，可采用气液混合流自入口管径向进入分离器，在导流罩外旋流片的作用下使含液气体在切向速度的作用下实现快速分离。

附图说明

图1：本实用新型的气液分离器总体结构示意图。

图2：本实用新型的图1的气液分离器A-A向视图，气液入口径向设置。

图3：本实用新型的图1的气液分离器A-A向视图，气液入口切向设置。

图4：本实用新型的气液分离器中导流罩结构示意图。

图5：本实用新型的气液分离器中旋流片结构示意图。

图6：图5中的旋流片C向视图。

图7：本实用新型的图1的气液分离器B-B向旋流片型式及物流流向示意图，箭头表示气液混合流流向。

图8：本实用新型的图1的气液分离器气体部分结构型式一示意图，其中排气管直径小于升气管直径，双线代表液体流向。

图9：本实用新型的图1的气液分离器气体部分结构型式二示意图，设有锥筒，双线代表液体流向。

图10：本实用新型的图1的气液分离器气体部分结构型式三示意图，设有挡板和开口，双线代表液体流向。

图11：本实用新型的回流管设于壳体内部的气液分离器总体结构示意图。

图12：本实用新型气液分离器分离过程中气体流向示意图，双线代表液体流向。

图中主要编号说明：1气液分离器；2气液入口管；3排气管；4排液管；5集液区；6一次分离区；7二次分离区；8隔板；9回流管；10导流罩；11升气管；12通道；13挡板；14开口；15旋流片；16壳体；17旋流通道；18气体出口部分；19锥筒；20气液混合流；21气体；22液体；23液位；24升气管出口端；25回流管下部出口。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围包括但是不限于此：

图1为本实用新型的气液分离器总体结构示意图，在气液分离器1的壳体16上部设有气液入口管2、顶部设有排气管3、底部设有排液管4，气液分离器自下而上设置有集液区5、一次分离区6、二次分离区7和气体出口部分18，一次分离区6和二次分离区7之间设有隔板8，气液入口2位于隔板8下部；二次分离区7和集液区5通过回流管9连通；集液区5下部与排液管4连通，集液区5内设有液位23，回流管下部出口25位于液位23下方；一次分离区6内设有导流罩10及与其上端直接连通的升气管11，导流罩10为锥筒形，开口向下，在导流罩10外壁沿径向间隔均匀设置旋流片15，相邻旋流片之间形成旋流通道17，使经过旋流片15的气液混合流产生旋转；升气管出口端24穿出隔板8延伸至二次分离区7内；排气管3、升气管出口端24上下对置并留有通道12，以使气液与升气管外部连通，气体出口部分18包括排气管3、升气管出口端24及通道12。

在图1的气液分离器中，气液入口管2可切向或径向设置于一次分离区6上部侧壁，径向设置的气液入口管2结构如图2的A-A向视图所示，气液混合流20自入口管2进入壳体16内，沿壳体16与升气管11外壁间的空间向不同方向流动，进入一次分离区6内；切向设置的气液入口管2结构如图3的A-A向视图所示，气液混合流20自入口2切向进入壳体16内，沿壳体16与升气管11外壁间的空间朝一个方向旋转流动，初步分离后进入一次分离区6内。

本实用新型的气液分离器中导流罩结构图4所示，导流罩10为锥筒形，开口向下，下口直径为D1、上口直径为D2，锥顶角为θ；导流罩10的外壁焊接有多个如图5所示的旋流片15；旋流片15的上底L1、下底L2与导流罩下口直径D1、上口直径D2、壳体直径D0的关系是：L1=1/2(D0-D2)，L2=1/2(D0-D1)，当锥顶角θ为0°时，导流罩为直筒结构，此时L1=L2，旋流片15为矩形；两两旋流片之间形成旋流通道17，使经过旋流片15的气液混合流产生旋转；

图5中旋流片15的C向视图如图6所示，旋流片15的平面与轴向夹角为α，α的设计以与旋流通道17的角度与通过通道17的气液流流向一致为原则；图7为图1中B-B向视图及气液混合流20流经导流罩10及旋流通道17的物流流向示意，气液混合流20通过导流罩10时，由于导流罩10横截面积的扩张导致流通面积缩小，使气液混合流20加速，同时两两旋流片15之间的通道17造成物流旋转，因此气液混合流在不断向下加速、旋转过程中通过导流罩10及通道17，在离心力的作用下，混合流中的液体物质被甩到旋转流外侧形成液膜，随液膜增厚在重力作用下沿壳体16内壁旋转向下流入集液区5内，分离出的液体物质通过排液管4排出，气体则转向从导流罩10内部向上进入升气管11内，完成气液混合流在一次分离区的分离。

由于升气管11直径缩小，进入升气管11的气体携带未分离的液体沿升气管11进一步加速旋转上升，在上升过程中，由于比重和动量的差别，混合气液流中的少量液滴被甩到升气管11内壁上，液滴凝聚成液膜并被气流携带边旋转边向上移动进入气体出口部分18中。

图8为气体出口部分18结构型式一示意图，其中排气管直径D3、升气管出口端直径D2和导流罩下口直径D1的关系是：D3＜D2＜D1；上述被气体21携带上升的液体22经过升气管出口端24上部的通道12时，依靠自身旋转的离心动量弹射到通道12外部，而气体21则向上进入排气管3引出气液分离器；

图9为气体出口部分18结构型式二示意图，在升气管出口端24顶部设有扩径的锥筒19，锥筒19上口直径D4与排气管3直径D3的关系是：D4＞D3；上述沿升气管11旋转上升的气流中的液滴22经过锥筒19及通道12时，由于锥筒19的结构设计使液流22更容易依靠自身旋转的离心动量脱离气流弹射到通道12外部，而气体21则向上进入排气管3引出气液分离器；

图10为气体出口部分18结构型式三示意图，在升气管出口端24顶部设有水平挡板13，在挡板13下部、升气管11侧壁设置开口14，上述沿升气管11旋转上升的气流中的液体22经过通道12时，液体22依靠自身旋转的离心动量经开口14弹射到通道12外部，而气体21由于挡板13的阻挡则沿开口14、通道12的路径进入排气管3引出气液分离器；

上述图8-10中经过气体出口部分18分离出的液体22落入二次分离区7内并在隔板8上方聚集成液体流后沿回流管9流入集液区5内。

图11为本实用新型的回流管设于壳体内部的气液分离器总体结构示意图，气液分离器1的壳体16自下而上设置有集液区5、一次分离区6、二次分离区7和气体出口部分18，一次分离区6和二次分离区7之间设有隔板8，气液入口管2位于隔板8下部；二次分离区7和集液区5通过回流管9连通，回流管9内置于壳体16内；集液区5下部与排液管4连通，集液区5内设有液位23，回流管下部出口25位于液位23下方；一次分离区6内设有导流罩10及与其上端直接连通的升气管11，导流罩10为锥筒形，开口向下，在导流罩10外壁沿径向间隔均匀设置旋流片15，两两旋流片之间形成旋流通道17，使经过旋流片15的气液混合流产生旋转；升气管出口端24穿出隔板8延伸至二次分离区7内；排气管3、升气管出口端24上下对置并留有通道12，排气管3、升气管出口端24及通道12构成气体出口部分18。

图12为本实用新型的气液分离器分离气液混合流过程中气液流向示意图，气液混合流20通过气液入口管2沿切线方向进入一次分离区6，在壳体16与升气管11外壁之间的空间内向下旋转移动，进行初步分离，下移的气液混合流通过导流罩10外壁上旋流片15之间的旋流通道17时，由于流通面积急剧缩小，混合流受压而流速快速增加，沿通道17加速旋转移动，在离心力的作用下，混合流中的液体物质被甩到旋转流外侧形成液膜，随液膜增厚在重力作用下沿壳体16内壁旋转向下流入集液区5内，分离出的液体物质22通过排液管4排出，完成气液混合流在一次分离区的分离；

含有少量液体的气体流在导流罩10内部沿轴向逆流旋转向上进入升气管11内并继续旋转向上流动，混合气液流中的少量液滴在旋转上升过程中被甩到升气管11内壁区域，并被气流携带边旋转边向上移动进入气体出口部分18中，在气体出口部分18中，被气体携带的液体22依靠自身旋转的离心动量通过锥筒19或开口14弹射到通道12外部，并在隔板8上方聚集成液体流后沿回流管9流入集液区5；气体21则通过通道12向上进入排气管3，完成气液的最后分离过程。

最后所应说明的是：以上说明仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的保护范围当中。

Claims

1.一种气液分离器（1），包括壳体（16）、设于壳体（16）上部侧壁的气液入口管（2）、壳体顶部的排气管（3）及壳体底部的排液管（4），其特征在于：

该气液分离器自下而上设置有集液区（5）、一次分离区（6）、二次分离区（7）和气体出口部分（18），一次分离区（6）和二次分离区（7）之间设有隔板（8），所述气液入口管（2）位于隔板（8）下部；二次分离区（7）和集液区（5）通过回流管（9）连通；

所述集液区（5）下部与排液管（4）连通，集液区（5）内设有液位（23），回流下部出口（25）位于液位（23）下方；

一次分离区（6）内设有导流罩（10）及与其上端直接连通的升气管（11），导流罩（10）为锥顶角为θ的锥筒，开口向下，在导流罩（10）外壁沿轴向间隔均匀设置旋流片（15），两两旋流片之间形成旋流通道（17），使经过旋流片（15）的气液混合流产生旋转；升气管出口端（24）穿出隔板（8）延伸至二次分离区（7）内；

所述排气管（3）、升气管出口端（24）上下对置并留有气液与升气管外部连通的通道（12），所述气体出口部分（18）包括排气管（3）、升气管出口端（24）及通道（12）。

2.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：气液入口管（2）切向设置于一次分离区（6）上部侧壁，使进入气液分离器（1）的气液混合流产生旋转。

3.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：锥顶角θ≥0°。

4.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：所述旋流片（15）为梯形或矩形金属片，焊接于导流罩（10）外壁，沿螺旋方向圆周均布。

5.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：回流管（9）设置于壳体（16）的内部或外部。

6.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：所述气体出口部分（18）的排气管（3）直径D3、升气管出口端（24）直径D2和导流罩（10）下口直径D1的关系是：D3≤D2＜D1。

7.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：在升气管出口端（24）顶部设有扩径的锥筒（19），锥筒（19）上口直径D4与排气管（3）直径D3的关系是：D4＞D3，所述气体出口部分（18）还包括锥筒（19）。

8.如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：在升气管出口端24上端设有水平挡板（13），在挡板（13）下部、升气管（11）侧壁设置开口（14），所述气体出口部分（18）还包括挡板（13）和开口（14）。

9. 如权利要求1所述的气液分离器（1），其特征在于：通道（12）的高度为：（0.5～5.0）*D3，D3为排气管（3）直径。