CN215995926U - 一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双切‑轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，涉及气液两相分离领域，包括双切向入口、外筒体、排气芯管等结构；分离器外筒体由中间降液板分隔为上下两部分，上半部分形成一级旋流分离腔，下半部分形成二级旋流分离器腔；降液板顶部设有降液开缝；一级旋流分离腔底部连接气液混合物双切向入口，中心设有一级旋流排气芯管；二级旋流分离腔顶部设有导流叶片，与中心二级排气芯管连接；二级排气芯管深入一级旋流分离腔内部并向上延伸至外筒体上方，形成气相出口。该装置将一级双切式入口与二级轴流式入口耦合，结构紧凑，操作弹性大，内部流场稳定性好，能够在较小的空间内实现高效稳定的气液分离效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，特别涉及两级离心分离相结合，可应用于石油天然气开采、运输、加工等领域中的除液净化过程。
背景技术
随着人们生产生活需求的发展以及环境保护意识的提高，天然气作为一种较清洁能源受到广泛关注。在天然气开采及运输过程中，往往会夹带气田水、凝析油等部分液相杂质，其中含有的腐蚀性杂质会对管道、罐体等设备造成较大的损害，导致一定程度的资源浪费。为实现更高效率低成本的天然气存储、运输及开发利用过程，气液分离技术也成为当下研究的热点。其中，旋流器作为多相旋流分离的主要设备具有结构简单，分离效率较高，耗能较少，应用范围广等优点。传统的旋流分离器主要有切流式和轴流式两种结构，切流式结构处理量大、不易堵塞，而轴流式结构流场稳定性高、设备能耗低。
在生产应用中，为提高多相流的分离效率常会采用两级或多级旋流器串联使用的方式，在旋流器溢流出口或底流出口串接下一级分离器。但这种方式往往会在提高效率的同时增加系统的复杂性，在阻力控制和空间布置方面都存在一定缺陷，尤其是在井下开采等分离空间有限的场合，其使用限制性大大增加，而级联式旋流分离器结构紧凑，空间利用率高，操作弹性大，分离效果好，能够在一定程度上解决空间与效率的矛盾问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，以实现上述背景技术中所述的各结构优势的有效耦合，降低气液旋流分离技术应用的局限性。
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：
一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于，包括由双切向入口、一级旋流外筒体、一级旋流排气芯管组成的一级旋流分离区；由导叶、二级旋流外筒体、二级旋流排气芯管组成的二级旋流分离区，所述二级排气芯管深入一级旋流分离腔内部并向上延伸至外筒体上方，形成气相出口，所述二级旋流外筒体、一级旋流外筒体与锥段、液相出口共同构成分离器整体外壳；所述一级旋流分离区与二级旋流分离区由中间降液板分隔，所述降液板顶部设有降液开缝。
优选地，所述一级旋流外筒体直径与所述一级排气芯管直径的比值为1.5～2；所述二级旋流外筒体直径与所述二级旋流排气芯管直径比值为3～4。
优选地，所述导叶由6～8片相同结构的导流叶片构成，每个叶片均采用曲线段与直线段光滑顺接结构，叶片厚度为2～5mm，出口角度小于20°。
优选地，所述导叶中各导流叶片均匀布置，叶片内侧与中心二级排气芯管连接，外侧与降液板连接，所述导叶高度不低于所述降液板插入深度，不高于所述二级排气芯管插入深度。
优选地，降液板由顶部平板部分与下部圆筒部分组成，平板部分与分离器外筒体紧密连接，且与双切向入口底部齐平，顶部两降液开缝与双切向入口交错呈中心对称布置。
优选地，外筒体顶部与盖板通过法兰连接，所述盖板顶部设有开孔，与气相出口焊接或粘接，所述盖板与所述外筒体连接处由垫片进行密封。
本实用新型实现的有益效果在于，一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置在离心力的作用下能够实现较高的气液两相分离效率，同时与两级或多级串联相比，分离装置体积小，结构紧凑，空间利用率高，能够更好的适应空间较为狭小的特殊场合；分离器内部结构简单，两级分离腔中及过渡区无复杂的内构件，加工制造方便；分离器筒体顶部与盖板采用法兰连接，便于内部降液板、导叶等结构的安装更换，连接处通过垫片进行密封以防止泄气现象；一级分离采用双切式入口结构，导叶、溢流管等结构均为对称布置，使得分离器内部流场对称性好，分离性能稳定；二级旋流分离区顶部导叶结构造旋效果好，能够为气液两相二次分离过程提供足够的离心力，同时对于一级旋流过程未实现分离的较小粒径液滴有着聚结作用，从而在二级旋流区实现气液两相的深度分离过程；相对于传统气液旋流分离器而言，该装置单级筒体长度小，使得旋流器内无明显的涡核旋进现象，此外，二级溢流管深入一级旋流分离腔内部，能够进一步减轻一级旋流区的涡核旋进现象；该级联式旋流分离器设置一级旋流区在二级旋流区上方，降液位置靠近壁面，能够有效减少降液位置的窜气现象，使得液相能够顺利沿外筒体壁面汇集至液相出口排出，有利于分离器连续有效的运行。
附图说明
图1为本实用新型的主剖视图；
图2为本实用新型的俯剖视图；
图3为本实用新型的结构轮廓示意图；
图4为降液板结构示意图；
图5为导叶及二级旋流溢流管结构图。
图中：1-双切向入口、2-一级旋流外筒体、3-垫片、4-气相出口、5-盖板、6-一级旋流排气芯管、7-降液板、8-导叶、9-二级旋流排气芯管、10-二级旋流外筒体、11-锥段、12-液相出口、13-降液开缝。
具体实施方式
下面结合实用新型内容及附图对本实用新型实施例中的具体技术方案及使用措施进行进一步阐述，本实用新型包括但不限于以下实施例。
本实用新型提供一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，如图1所示，包括由双切向入口(1)、一级旋流外筒体(2)、一级旋流排气芯管(6)组成的一级旋流分离区；由导叶(8)、二级旋流外筒体(10)、二级旋流排气芯管(9)组成的二级旋流分离区，所述二级排气芯管深入一级旋流分离腔内部并向上延伸至外筒体上方，形成气相出口(4)，所述二级旋流外筒体(10)、一级旋流外筒体(2)与锥段(11)、液相出口(12)共同构成分离器整体外壳；所述一级旋流分离区与二级旋流分离区由中间降液板(7)分隔，所述降液板顶部设有降液开缝(13)；
所述一级旋流外筒体(2)直径与所述一级排气芯管(6)直径的比值为1.5～2；所述二级旋流外筒体(10)直径与二级旋流排气芯管(9)直径比值为3～4，可根据具体方案中处理量确定，二级排气芯管(9)直径小于一级排气芯管(6)直径，两级排气芯管间存在足够的气相通道，气液两相由该通道进入导叶(8)进行二次造旋；所述导叶(8)由6～8片相同结构的导流叶片构成，每个叶片均采用曲线段与直线段光滑顺接结构，叶片厚度为2～5mm，出口角度小于20°，具体实施参数可根据气相含液量及液滴粒径分布情况确定，各导流叶片均匀布置，叶片内侧与中心二级排气芯管(9)连接，外侧与降液板(7)连接，所述导叶(8)高度不低于所述降液板(7)插入深度，不高于所述二级排气芯管(9)插入深度，从而防止进入二级旋流区气相沿降液开缝(13)出现严重窜气现象。所述降液板(7)顶部平板与分离器外筒体紧密连接，且与双切向入口(1)底部齐平，实现气液两相由双切向入口(1)顺利进入一级旋流区，顶部两降液开缝(13)与双切向入口(1)交错呈中心对称布置，一级旋流分离下的液相由此开缝沿壁面流下，具体开缝宽度由气相含液量确定，保证降液过程顺通，同时控制直接逃逸至二级旋流区的气量。
具体工作时，待分离混合相由双切向入口(1)进入旋流分离装置，经壁面造旋作用后形成旋转流沿一级旋流外筒体(2)旋转上升，液相在离心力的作用下甩至壁面形成液膜，在重力作用下液膜汇集至降液板(7)，自降液开缝流(13)下，气相及未分离的液相在顶部盖板(5)的约束下折返向下进入一级旋流排气芯管(6)，由两级排气芯管间通道进入导叶(8)进行二次造旋，部分小液滴在导叶(8)处相互碰撞聚结，形成较大粒径液滴，随气相进入二级旋流分离区后在离心力作用下实现进一步分离，经二级旋流外筒体(10)捕集后向下流动至锥段(11)，最后由液相出口(12)排出，处理后的气相经二级旋流排气芯管(9)到达气相出口(4)排出，最终实现两相分离过程。
本实用新型在传统旋流器的基础上结合了双切式和轴流式旋流分离器的优点，能够实现较高的气液两相分离效率，同时具有结构紧凑，便于安装等特点，能够在空间较为狭小的特殊场合实现气液两相的较深度分离。
本实用新型包括但不限于以上优选实施例，相关领域技术人员可对前述具体实施技术方案和部分技术特征进行修改或等同替换，相关措施在不脱离本实用新型精神和原则之内时，均应包含在本实用新型保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于，包括由双切向入口(1)、一级旋流外筒体(2)、一级旋流排气芯管(6)组成的一级旋流分离区；由导叶(8)、二级旋流外筒体(10)、二级旋流排气芯管(9)组成的二级旋流分离区，所述二级旋流排气芯管深入一级旋流分离腔内部并向上延伸至外筒体上方，形成气相出口(4)，所述二级旋流外筒体(10)、一级旋流外筒体(2)与锥段(11)、液相出口(12)共同构成分离器整体外壳；所述一级旋流分离区与二级旋流分离区由中间降液板(7)分隔，所述降液板顶部设有降液开缝(13)；
所述一级旋流外筒体(2)直径与所述一级旋流排气芯管(6)直径的比值为1.5～2；所述二级旋流外筒体(10)直径与所述二级旋流排气芯管(9)直径比值为3～4；
所述导叶(8)由6～8片相同结构的导流叶片构成，每个叶片均采用曲线段与直线段光滑顺接结构，叶片厚度为2～5mm，出口角度小于20°。
2.根据权利要求1所述的一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于导叶(8)中各导流叶片均匀布置，叶片内侧与中心二级旋流排气芯管(9)连接，外侧与降液板(7)连接，所述导叶高度不低于所述降液板插入深度，不高于所述二级旋流排气芯管插入深度。
3.根据权利要求1所述的一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于二级旋流排气芯管(9)直径小于一级旋流排气芯管(6)直径，两级排气芯管间存在足够的气相通道。
4.根据权利要求1所述的一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于降液板(7)由顶部平板部分与下部圆筒部分组成，顶部平板与分离器外筒体紧密连接，且与双切向入口(1)底部齐平，顶部两降液开缝(13)与双切向入口交错呈中心对称布置。
5.根据权利要求1所述的一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置，其特征在于外筒体(2)顶部与盖板(5)通过法兰连接，所述盖板顶部设有开孔，与气相出口(4)焊接或粘接，所述盖板与所述外筒体连接处由垫片(3)进行密封。
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| CN202122375050.6U CN215995926U (zh) | 2021-09-29 | 2021-09-29 | 一种双切-轴流耦合的级联式气液旋流分离装置 |
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| CN115054950A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-16 | 华东理工大学 | 一种利用离心力梯级调控的装置和方法 |
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2021
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| CN115054950A (zh) * | 2022-06-20 | 2022-09-16 | 华东理工大学 | 一种利用离心力梯级调控的装置和方法 |
| CN115054950B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-12-05 | 华东理工大学 | 一种利用离心力梯级调控的装置和方法 |
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