CN208824090U - 一种新型管束式气液分离器 - Google Patents

Abstract

一种新型管束式气液分离器，属于离心式气液分离技术领域。其特征在于：管束封装体包括管道连接过渡段、汇流段、下游运行参数测量点、管束上端定位板、中间段、管束下端定位板、上游运行参数测量点、稳流段、气液两相流入口、管道连接过渡段出口，稳流段、管束下端定位板、中间段、管束上端定位板、汇流段、管道连接过渡段顺次连接；管束单元体置于管束下端定位板与管束上端定位板之间，包括管束、一级导叶、二级导叶，一级导叶与二级导叶顺次固定在管束内部；本实用新型能够在不同范围的工艺运行气液两相流动速度下，可在产生较低压力损失的情况下得到较大的离心力，实现较高的气液分离效率；具有工程改造成本低、改造周期短的特点。

Description

一种新型管束式气液分离器

技术领域

一种新型管束式气液分离器，属于离心式气液分离技术领域。

背景技术

离心式气液分离技术主要指是气液旋流分离，是利用离心力来分离气流中的液滴，因离心力能达到重力数十倍甚至更多，故它比重力分离具有更高的效率。虽没有过滤分离效率高，但因其具有存留时间短、设备体积及占地面积小、易安装、操作灵活、运行稳定连续、无易损件、维护方便等特点，近年来已日益成为国内外研究的热点技术，目前，国内外对于离心式气液分离技术的研究主要在4个方面：离心式气液分离技术工程应用的试验研究、离心式气液分离器内部流动特性的实验研究、离心式气液分离技术机理模型的理论研究以及流场计算流体动力学模拟。

离心式气液分离技术拥有广阔的工程应用前景，被广泛应用于石油、化工(如合成氨、硝酸、甲醇生产中原料气的净化分离及加氢装置重复使用的循环氢气脱硫)，天然气的开采、储运及深加工，柴油加氢尾气回收，湿法脱硫，烟气余热利用，湿法除尘及发酵工程等工艺过程，用于分离清除有害物质或高效回收有用物质。

但现有的离心式气液分离设备的工况适应性不佳，每种类型的设备只能用于特定的工作条件，这就直接或间接地增加了工业生产运行成本。另外，现有离心式气液分离设备要么气液分离效率高，但是同时造成的压力损失巨大，导致运行能耗巨大；要么压力损失较小，但是气液分离效率下降显著，只能分离一部分粒径较大的液滴，对于粒径较小的液滴根本不具有分离能力。因此，开发一种既能保证气液分离效率又能不至压力损失过大的离心式气液分离设备一直是专家学者致力于的研究方向。

实用新型内容

为克服现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种气液分离效率高、压力损失小、工作条件适应性强的新型管束式气液分离器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种新型管束式气液分离器，其特征在于：包括管束封装体、管束单元体，管束单元体装配于管束封装体内；

所述管束封装体包括管道连接过渡段、汇流段、下游运行参数测量点、管束上端定位板、中间段、管束下端定位板、上游运行参数测量点、稳流段、气液两相流入口、管道连接过渡段出口，稳流段、管束下端定位板、中间段、管束上端定位板、汇流段、管道连接过渡段顺次连接；

所述管束单元体置于管束下端定位板与管束上端定位板之间，包括管束、一级导叶、二级导叶，一级导叶与二级导叶顺次固定在管束内部；

所述一级导叶包括一级导叶支撑柱、8片一级导叶叶片，叶片周向均匀布置在一级导叶支撑柱圆周侧面，一级导叶叶片出口角为45°；

所述二级导叶包括二级导叶支撑柱、10片二级导叶叶片，叶片周向均匀布置在二级导叶支撑柱圆周侧面，二级导叶叶片出口角为30°；

优选地，所述一级导叶可优化为带导流锥的一级导叶，包括一级导叶支撑柱、8片一级导叶叶片、2个一级导叶导流锥，8片一级导叶叶片周向均匀布置在一级导叶支撑柱圆周侧面，一级导叶叶片出口角为45°，2个一级导叶导流锥分别置于一级导叶支撑柱上下侧；

优选地，所述二级导叶可优化为带导流锥的二级导叶，包括二级导叶支撑柱、10片二级导叶叶片、2个二级导叶导流锥，10片二级导叶叶片周向均匀布置在二级导叶支撑柱圆周侧面，二级导叶叶片出口角为30°，2个二级导叶导流锥分别置于二级导叶支撑柱上下侧；

优选地，管束内径可根据工程应用具体设计；

优选地，管束单元体数量可根据工程应用处理量设置；

优选地，管束内导叶级数可根据工程应用具体设置；

优选地，各级导叶的导叶叶片数量以及导叶叶片出口角度均可根据工程应用具体设置。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

本实用新型能够适应不同范围的工艺运行气液两相流动速度，当工业应用工况中气液两相流动速度较小时，相应的管束内的气液两相流动速度也较小，此时管束壁面的持液能力较弱，液膜累积到一定厚度后成股留下进入稳流段，洁净的气相经管束出口进入汇流段，然后经管道连接过渡段流向下游管道；当工业应用工况中气液两相流动速度较大时，相应的管束内的气液两相流动速度也较大，此时管束壁面的持液能力较强，液膜累积到一定厚度后成股旋流至管束出口进入汇流段，液体在汇流段内累积一定量后经设置的排液管道排出，洁净的气相同样可以经管束出口进入汇流段，然后经管道连接过渡段流向下游管道；由此可见，不论本实用新型应用于何种工况的气液两相流动速度，均可实现优越的气液分离性能。

本实用新型每级导叶存在结构参数上的递进关系，因此每级导叶具有针对不同粒径液滴的分离能力，同时二级导叶可充分利用一级导叶产生的旋流作用继续增强旋流强度，而不是由直流状态直接变为旋流状态，故可以在产生较低压力损失的情况下得到较大的离心力，实现较高的气液分离效率。

本实用新型可根据工艺处理量增减实际参与气液分离过程的管束数量，大大降低工程改造成本，缩短工程改造周期。

附图说明

图1是一种新型管束式气液分离器剖视图

图2是一种新型管束式气液分离器仰视图

图3是管束单元体等轴测试图

图4是导叶带有导流锥的管束单元等轴测试图

图5是一级导叶等轴测试图

图6是二级导叶等轴测试图

图7是带导流锥的一级导叶等轴测试图

图8是带导流锥的二级导叶等轴测试图

图中：1、管道连接过渡段 2、汇流段 3、下游运行参数测量点 4、管束上端定位板5、中间段 6、管束 7、二级导叶 8、一级导叶 9、管束下端定位板 10、上游运行参数测量点11、稳流段 12、带导流锥的二级导叶 13、带导流锥的一级导叶 14、一级导叶支撑柱 15、一级导叶叶片 16、二级导叶支撑柱 17、二级导叶叶片 18、一级导叶导流锥 19、二级导叶导流锥 20、气液两相流入口 21、管束入口 22、管束出口 23、管道连接过渡段出口

具体实施方式

图1，图2，图3，图5和图6是本实用新型的最佳实施例，下面将结合本实用新型附图中的图1，图2，图3，图5和图6，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照附图1，图2，图3，图5和图6：一种新型管束式气液分离器，包括管束封装体、管束单元体。

管束封装体包括管道连接过渡段1、汇流段2、下游运行参数测量点3、管束上端定位板4、中间段5、管束下端定位板9、上游运行参数测量点10、稳流段11、气液两相流入口20、管道连接过渡段出口23，稳流段11、管束下端定位板9、中间段5、管束上端定位板4、汇流段2、管道连接过渡段1顺次连接。

管束单元体置于管束下端定位板9与管束上端定位板4之间，包括管束6、二级导叶7、一级导叶8、管束入口21、管束出口22，一级导叶8与二级导叶7顺次固定在管束6内部，一级导叶8和二级导叶7的外径与管束6的内径相同，均为120mm，一级导叶8中心位置距离管束入口21为200mm。二级导叶7与一级导叶8之间的距离为300mm，二级导叶7与管束出口22之间的距离为700mm。

一级导叶8包括一级导叶支撑柱14、8片一级导叶叶片15，8片一级导叶叶片15周向均匀布置在一级导叶支撑柱14圆周侧面，一级导叶叶片15出口角为45°。

二级导叶7包括二级导叶支撑柱16、10片二级导叶叶片17，10片二级导叶叶片17周向均匀布置在二级导叶支撑柱16圆周侧面，二级导叶叶片17出口角为30°。

工作原理：根据工程应用的需要，将一种新型管束式气液分离器置于需要进行气液两相分离的工业运行系统中。根据具体的工业应用情况，可设计内径不同的管束6、内径不同的管束封装体，配合相应数量的管束单元体。

气液两相经气液两相流入口20经稳流段11的整流作用将气液两相均匀分配后，经管束入口21进入管束6，气液两相首先流经各管束6中的一级导叶8，在一级导叶8的造旋作用下，气液两相流型由直流状态变为初步旋转状态，气液两相中部分粒径较大的液滴在离心力的作用下脱离原有气相运动轨迹被甩向管束6壁面，从而被管束6壁面捕集下来，实现初步的气液分离，并伴随产生较小的压力损失；经过一级导叶8未被分离掉的粒径较小的液滴跟随气流继续旋流前进至二级导叶7，二级导叶7充分利用一级导叶8产生的旋流作用继续增强旋流强度，此时粒径较小的液滴受到了更大的离心力作用，可大幅度偏离原有旋转运动轨迹，运动至管束6壁面，从而粒径较小的液滴被捕集下来，实现较高的气液分离效率，因为在此过程中二级导叶7充分利用了气液两相流经过一级导叶8后的残余旋流强度，而不是直接由直流状态转变为强旋流状态，故不会产生较高的压力损失，同时还可以保证较高的气液分离效率。并且在运行过程中，由下游运行参数测量点3以及上游运行参数测量点10实时在线测量运行参数，保证工艺系统运行的稳定性。

当液滴运动至管束6壁面时，随着管束6壁面捕集到液滴的增多从而在管束6壁面形成液膜，当工业应用中气液两相流动速度较小时，相应的管束6内的气液两相流动速度也较小，此时管束6壁面的持液能力较弱，液膜累积到一定厚度后成股留下进入稳流段11，洁净的气相经管束出口22进入汇流段2，然后经管道连接过渡段1流向下游管道，完成气液分离过程；当工业应用工况中气液两相流动速度较大时，相应的管束6内的气液两相流动速度也较大，此时管束6壁面的持液能力较强，液膜累积到一定厚度成股旋流经过管束出口22进入汇流段2，液体在汇流段2内累积一定量后经设置的排液管道排出，洁净的气相同样可以经管束出口22进入汇流段2，然后经管道连接过渡段1流向下游管道，完成气液分离过程；由此可见，不论本实用新型应用于何种工况的气液两相流动速度，均可实现优越的气液分离性能。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和等同替换，但这些变化、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种新型管束式气液分离器，其特征在于：包括管束封装体、管束单元体，管束单元体装配于管束封装体内；

所述管束封装体包括管道连接过渡段(1)、汇流段(2)、下游运行参数测量点(3)、管束上端定位板(4)、中间段(5)、管束下端定位板(9)、上游运行参数测量点(10)、稳流段(11)、气液两相流入口(20)、管道连接过渡段出口(23)，稳流段(11)、管束下端定位板(9)、中间段(5)、管束上端定位板(4)、汇流段(2)、管道连接过渡段(1)顺次连接；

所述管束单元体置于管束下端定位板(9)与管束上端定位板(4)之间，包括管束(6)、二级导叶(7)、一级导叶(8)、管束入口(21)、管束出口(22)，一级导叶(8)与二级导叶(7)顺次固定在管束(6)内部，一级导叶(8)和二级导叶(7)的外径与管束(6)的内径相同，均为120mm，一级导叶(8)中心位置距离管束入口(21)为200mm，二级导叶(7)与一级导叶(8)之间的距离为300mm，二级导叶(7)与管束出口(22)之间的距离为700mm。

2.根据权利要求1所述的一种新型管束式气液分离器，其特征在于：一级导叶(8)包括一级导叶支撑柱(14)、8片一级导叶叶片(15)，8片一级导叶叶片(15)周向均匀布置在一级导叶支撑柱(14)圆周侧面，一级导叶叶片(15)出口角为45°。

3.根据权利要求1所述的一种新型管束式气液分离器，其特征在于：二级导叶(7)包括二级导叶支撑柱(16)、10片二级导叶叶片(17)，10片二级导叶叶片(17)周向均匀布置在二级导叶支撑柱(16)圆周侧面，二级导叶叶片(17)出口角为30°。