CN217068050U - 一种卧式管道气液分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种卧式管道气液分离器，包括外分离管、流入管、流出管、阻流盘、分液盘和液相收集机构；外分离管为具有轴向空腔的筒型结构；阻流盘和分液盘均固定安装在轴向空腔内，且阻流盘和分液盘在轴向空腔内沿自流入管至流出管的流体流动方向A间隔设置；流入管固定安装在外分离管的混合流体入口端，且流入管与外分离管的混合流体入口端流体导通；流出管固定安装在外分离管的气相流体出口端，且流出管与外分离管的气相流体出口端流体导通；液相收集机构固定安装在外分离管的下方，且液相收集机构与外分离管底部的液相流体出口端流体导通。本实用新型采用多级折流分离的方式，对气液两相流进行高效分离，并使气相含液量下降到5％以下。

Description

一种卧式管道气液分离器

技术领域

本实用新型涉及气液分离技术领域。具体地说是一种卧式管道气液分离器。

背景技术

在石油、化工、天然气、环保行业等工业生产过程中，由于需要将两相流的流体进行气液分离，以满足下游工艺的运行需求。在进行流体气液分离时，在满足气液分离要求的同时，通常希望用于气液分离的设备分离效率高、占地面积小。在布置安装空间有限的应用场合，因为可利用的安装空间非常有限，就要求气液分离器尽量紧凑和节约能源，所以需要体积小、占地面积小、高效而又节能的气液分离器，从而提高平台空间的利用率，符合上述特征的卧式管道气液分离器成为管道的气液分离场合的首选。但现有技术难以满足在管道中分离气液两相流体的应用要求。

现有卧式气液分离器的工作原理一般为：将含液气体停留在腔体内一段时间，以液体自身重力作为驱动力使气液两相分离，具有结构简单、处理量大、耗能小、压降小、易于维护等优点，但因为需要保证气液两相在腔体内的停留时间，所以现有卧式气液分离器通常具有体积大、笨重、造价高、不耐高压以及分离效果差等缺点，因此在安装空间有限的应用场合无法适用。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种气液两相流体在分离器中停留时间短、设备占地面积小、高效且节能的卧式管道气液分离器，以解决现有卧式气液分离器气液两相流体在腔体中停留时间长而导致设备占地面积大，不能满足安装空间有限的应用场合的气液分离应用要求的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种卧式管道气液分离器，包括外分离管、流入管、流出管、阻流盘、分液盘和液相收集机构；所述外分离管为具有轴向空腔的筒型结构，且所述轴向空腔的轴线平行水平面；所述阻流盘和所述分液盘均固定安装在所述轴向空腔内，且所述阻流盘和所述分液盘在所述轴向空腔内沿自所述流入管至所述流出管的流体流动方向A间隔设置；气液混合流体依次交替经过所述阻流盘和所述分液盘以使得所述气液混合流体中的气相流体和液相流体分离；所述流入管固定安装在所述外分离管的混合流体入口端，且所述流入管与所述外分离管的混合流体入口端流体导通；所述流出管固定安装在所述外分离管的气相流体出口端，且所述流出管与所述外分离管的气相流体出口端流体导通；所述外分离管、所述流入管和所述流出管同轴设置；所述液相收集机构固定安装在所述外分离管的下方，且所述液相收集机构与所述外分离管底部的液相流体出口端流体导通。

上述卧式管道气液分离器，所述阻流盘迎着所述流体流动方向A的一面向着背离所述流体流动方向A的方向凸出，形成凸面；所述阻流盘与所述外分离管同轴设置；所述阻流盘的直径小于所述外分离管的内径；所述阻流盘通过阻流盘支撑件与所述外分离管的内壁固定连接。

上述卧式管道气液分离器，所述阻流盘背离所述流体流动方向A的一面向着迎着所述流体流动方向A的方向凹进，形成凹面；所述阻流盘的凸面为球面、抛物面或锥面。

上述卧式管道气液分离器，所述分液盘包括分液盘支撑件、分流筒和分流环；所述分液盘支撑件固定安装在所述分流环边沿，所述分流环通过所述分液盘支撑件与所述外分离管的内壁固定连接，所述分流环的外径小于或等于所述外分离管的内径；所述分流筒的固定端端面与所述分流环的内环边沿密封连接，并且所述分流环的内环圆心位于所述分流筒的轴线上；所述分流环内环的内径与所述分流筒的内径相等；所述分流筒的自由端朝向所述流入管。

上述卧式管道气液分离器，所述流入管的混合流体出口端伸入到所述外分离管内部；所述阻流盘的凸面与邻近的混合流体供给管之间的最小距离为L1，邻近所述阻流盘的凸面的所述混合流体供给管的内径为d1，则L1＝(15％～50％)*d1。

上述卧式管道气液分离器，与邻近所述流入管的所述阻流盘相对应的所述混合流体供给管为所述流入管，其余所述阻流盘相对应的所述混合流体供给管为所述分流筒。

上述卧式管道气液分离器，所述流出管的气相流体入口端伸入到所述外分离管内部；所述阻流盘的凹面与邻近的混合流体输送管之间的最小距离为L2，邻近所述阻流盘的凹面的所述混合流体输送管的内径为d2，则L2＝(15％～50％)*d2。

上述卧式管道气液分离器，与邻近所述流出管的所述阻流盘相对应的所述混合流体输送管为所述流出管，其余所述阻流盘相对应的所述混合流体输送管为所述分流筒。

上述卧式管道气液分离器，所述流入管管道横截面积为所述外分离管管道横截面积的25％～60％；所述流出管管道横截面积为所述外分离管管道横截面积的25％～60％；

所述阻流盘与所述外分离管形成的环腔流道最小横截面积为所述外分离管管道横截面积的25％～60％；所述分液盘与所述外分离管形成的环腔流道横截面积为所述外分离管横截面积的25％～60％。

上述卧式管道气液分离器，还包括支座，所述支座固定安装在所述外分离管的外管壁上；所述液相收集机构包括下液管和汇液管；所述下液管与所述汇液管流体导通；所述下液管的流体入口端通过开设在所述外分离管下方管壁上的流体出口与所述外分离管的液相流体出口端流体导通，且所述流体出口位于所述阻流盘和与其相邻的所述分液盘之间的所述外分离管底部管壁上。

本实用新型中，卧式管道气液分离器的工作原理：通过气液流动产生的惯性力来分离气体中的液体，阻流盘使气液两相进入环腔之后产生加速，将密度大的液相甩向分离器筒壁，并在重力作用下，沿筒壁下落至底部储液区，并从液相出口流出，气流在工作腔内折流向相反方向流动，并通过阻流盘凹侧，向分液盘内环腔低压区加速流动，再次经过阻流盘及分液盘的作用，进行进一步分离。本实用新型的气液分离器具有停留时间短、设备体积和占地面积小、容易安装、维护方便的优点。

本实用新型的技术方案取得了如下有益的技术效果：

本实用新型采用多级折流分离的方式，能对气液两相流进行高效的气液分离，分离后的气相含液量下降到5％以下，减少了气液混合流体对后续设备和管道引起的颤振、气蚀、腐蚀等危害；本实用新型具有结构简单、紧凑，容易制造等优点，同时，由于具有多次加速的分离、大流量缓冲的效果，在流量、气液比变动大而频繁的情况下，均能取得很好的气液分离效果，不会产生短路流和二次挟带，消除了短路流和二次挟带对分离效果的影响，广泛适用于各种气液分离领域，尤其适用于高分离率要求、需要在管道水平段进行气液分离的场合，不用额外改变管道走向即可完成分液。

附图说明

图1本实用新型实施例中卧式管道气液分离器的外观结构示意图；

图2本实用新型实施例中卧式管道气液分离器的内部结构示意图；

图3本实用新型实施例中卧式管道气液分离器阻流盘结构示意图；

图4本实用新型实施例中卧式管道气液分离器分液盘结构示意图；

图5本实用新型实施例中卧式管道气液分离器内件组合相对位置结构示意图；

图6本实用新型中卧式管道气液分离器的另一个外观结构示意图。

图中附图标记表示为：1-外分离管；2-流入管；3-流出管；4-阻流盘；5-分液盘；6-下液管；7-汇液管；8-排液阀；9-支座；41-阻流盘支撑件；51-分液盘支撑件；52-分流筒；53-分流环。

具体实施方式

本实施例中卧式管道气液分离器的结构如图1和图2所示，包括外分离管1、流入管2、流出管3、阻流盘4、分液盘5、支座9和液相收集机构；所述外分离管1为具有轴向空腔的筒型结构，且所述轴向空腔的轴线平行水平面，外分离管1采用圆筒结构，用于将各部件组装成一体，以及形成有效的分离空间；所述阻流盘4和所述分液盘5均固定安装在所述轴向空腔内，且所述阻流盘4和所述分液盘5在所述轴向空腔内沿自所述流入管2至所述流出管3的流体流动方向A间隔设置，本实施例沿流体方向共设置三个阻流盘4和两个分液盘5；气液混合流体依次交替经过所述阻流盘4和所述分液盘5以使得所述气液混合流体中的气相流体和液相流体进行三级折流分离；

如图2所示，所述阻流盘4迎着所述流体流动方向A的一面向着背离所述流体流动方向A的方向凸出，形成凸面；所述阻流盘4背离所述流体流动方向A的一面向着迎着所述流体流动方向A的方向凹进，形成凹面；所述阻流盘4的凸面为球面【在其它一些实施例中，阻流盘4的凸面也可以是抛物面或锥面】；所述阻流盘4的凹面朝向所述流出管3，所述阻流盘4的凸面朝向所述流入管2；所述阻流盘4与所述外分离管1同轴设置；所述阻流盘4的直径小于所述外分离管1的内径；所述阻流盘4边沿通过阻流盘支撑件41与所述外分离管1的内壁固定连接【见图3】。所述阻流盘4与所述外分离管1形成的环腔流道最小横截面积为所述外分离管1管道横截面积的48％；

如图4所示，所述分液盘5包括分液盘支撑件51、分流筒52和分流环53；所述分液盘支撑件51固定安装在所述分流环53边沿上；所述分流环53通过所述分液盘支撑件51与所述外分离管1的内壁固定连接，所述分流环53的外径小于或等于所述外分离管1的内径；所述分流筒52的固定端端面与所述分流环53的内环边沿密封连接，并且所述分流环53的内环圆心位于所述分流筒52的轴线上；所述分流环53内环的内径与所述分流筒52的内径相等；所述分流筒52的自由端朝向所述流入管2。所述分液盘5与所述外分离管1形成的环腔流道横截面积为所述外分离管1横截面积的30％。

所述流入管2固定安装在所述外分离管1的混合流体入口端，且所述流入管2与所述外分离管1的混合流体入口端流体导通；所述流出管3固定安装在所述所述外分离管1的气相流体出口端，且所述流出管3与所述外分离管1的气相流体出口端流体导通；所述外分离管1、所述流入管2和所述流出管3同轴设置；

所述流入管2的混合流体出口端伸入到所述外分离管1内部；所述阻流盘4的凸面与邻近的混合流体供给管之间的最小距离为L1，邻近所述阻流盘4的凸面的所述混合流体供给管的内径为d1；与邻近所述流入管2的所述阻流盘4相对应的所述混合流体供给管为所述流入管2，其余所述阻流盘4相对应的所述混合流体供给管为所述分流筒52；因此，将本实施例中，所述阻流盘4的凸面与所述流入管2或所述分液盘5之间的最小距离记为L1，所述流入管2的内径与所述分流筒52的内径相等且为d1，则L1＝34％～45％*d1；所述流入管2管道横截面积为所述外分离管1管道横截面积的50％；

所述流出管3的气相流体入口端伸入到所述外分离管1内部；所述阻流盘4的凹面与邻近的混合流体输送管之间的最小距离为L2，邻近所述阻流盘4的凹面的所述混合流体输送管的内径为d2；与邻近所述流出管3的所述阻流盘4相对应的所述混合流体输送管为所述流出管3，其余所述阻流盘4相对应的所述混合流体输送管为所述分流筒52；因此，将本实施例中，所述阻流盘4的凹面与所述流出管3或所述分液盘5之间的最小距离记为L2，所述流出管3的内径与所述分流筒52的内径相等且为d2，则L2＝37％～45％*d2。所述流出管3管道横截面积为所述外分离管1管道横截面积的30％。

所述液相收集机构固定安装在所述外分离管1的下方，且所述液相收集机构与所述外分离管1的液相流体出口端流体导通；如图1所示，所述液相收集机构包括下液管6和汇液管7；所述下液管6与所述汇液管7流体导通；所述下液管6的流体入口端通过开设在所述外分离管1下方管壁上的流体出口与所述外分离管1的液相流体出口端流体导通，且所述流体出口位于所述阻流盘4和与其相邻的所述分液盘5之间的所述外分离管1底部管壁上；下液管6设置于外分离管1的最低点，且位于阻流盘4末端与分液盘5之间，以便将外分离管1中分离的液体流入下液管中；端部下液管设置于外分离管1的低点且靠近外分离管末端的位置，保证在邻近流出管3分离出的液体也能顺利流入下液管中；集液管7位于设备下方最低位置，与下液管和端部下液管联通；所述支座9固定安装在所述外分离管1的外管壁上，支座9的作用是将外分离管1固定在应用场合【在其它一些实施例中，支座9的位置也可以如图6所示】。

工作原理：在外分离管1内部，阻流盘4的边沿与外分离管1构成环形流道；阻流盘4的凸面与流入管2构成折流面；阻流盘4的凹面与分液盘5构成回流流道；阻流盘4与分液盘5形成环形回转流道，分液盘5与外分离管1形成集液流道，分液盘5的分流筒52形成中心流道；当气液混合流体自流入管2流入外分离管1中时，遇到阻流盘4的凸面与流入管2构成折流面，并在气液混合流体流动产生的惯性力作用下产生加速，使得密度大的液相流体甩向外分离管1的内壁，并在重力作用下下落至外分离管1底部的液相收集机构中，而剩余气液混合流体则通过阻流盘4的边沿与外分离管1构成环形流道继续前进，当流体遇到分液盘5后，在外分离管1内部折流沿阻流盘4的凹面与分液盘5构成回流流道向相反的方向流动，并在阻流盘凹面的阻挡作用下，流体沿阻流盘4与分液盘5形成环形回转流道再次调转方向，并进入分液盘5的分流筒52形成中心流道；在此过程中，气液混合流体中的剩余液相流体由于密度较大，在流体被分液盘5的分流环53和阻流盘4的凹面阻挡时，继续从气液混合流体中分离出来，在重力作用下下落至外分离管1的底部被收集；剩下的混合流体继续前进，重复上述分离过程，最后通过流出管3排出；此过程气液混合流体经过三级多次折流惯性分离使得气液混合流体中的气相和液相得以有效分离，可使最终自流出管3排出的气相流体中的液相含量降至5％以下。

本实施例中所述外分离管1一体形成，阻流盘4和分液盘5形成的分离组件布置在所述外分离管中。由此，即使外分离管与分离组件由不同材料制成，也能够以简单的工艺制造气液分离器。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种卧式管道气液分离器，其特征在于，包括外分离管(1)、流入管(2)、流出管(3)、阻流盘(4)、分液盘(5)和液相收集机构；所述外分离管(1)为具有轴向空腔的筒型结构，且所述轴向空腔的轴线平行水平面；所述阻流盘(4)和所述分液盘(5)均固定安装在所述轴向空腔内，且所述阻流盘(4)和所述分液盘(5)在所述轴向空腔内沿自所述流入管(2)至所述流出管(3)的流体流动方向A间隔设置；气液混合流体依次交替经过所述阻流盘(4)和所述分液盘(5)以使得所述气液混合流体中的气相流体和液相流体分离；所述流入管(2)固定安装在所述外分离管(1)的混合流体入口端，且所述流入管(2)与所述外分离管(1)的混合流体入口端流体导通；所述流出管(3)固定安装在所述外分离管(1)的气相流体出口端，且所述流出管(3)与所述外分离管(1)的气相流体出口端流体导通；所述外分离管(1)、所述流入管(2)和所述流出管(3)同轴设置；所述液相收集机构固定安装在所述外分离管(1)的下方，且所述液相收集机构与所述外分离管(1)底部的液相流体出口端流体导通。

2.根据权利要求1所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述阻流盘(4)迎着所述流体流动方向A的一面向着背离所述流体流动方向A的方向凸出，形成凸面；所述阻流盘(4)与所述外分离管(1)同轴设置；所述阻流盘(4)的直径小于所述外分离管(1)的内径；所述阻流盘(4)边沿通过阻流盘支撑件(41)与所述外分离管(1)的内壁固定连接。

3.根据权利要求2所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述阻流盘(4)背离所述流体流动方向A的一面向着迎着所述流体流动方向A的方向凹进，形成凹面；所述阻流盘(4)的凸面为球面、抛物面或锥面。

4.根据权利要求3所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述分液盘(5)包括分液盘支撑件(51)、分流筒(52)和分流环(53)；所述分液盘支撑件(51)固定安装在所述分流环(53)边沿上，所述分流环(53)通过所述分液盘支撑件(51)与所述外分离管(1)的内壁固定连接，所述分流环(53)的外径小于或等于所述外分离管(1)的内径；所述分流筒(52)的固定端端面与所述分流环(53)的内环边沿密封连接，并且所述分流环(53)的内环圆心位于所述分流筒(52)的轴线上；所述分流环(53)内环的内径与所述分流筒(52)的内径相等；所述分流筒(52)的自由端朝向所述流入管(2)。

5.根据权利要求4所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述流入管(2)的混合流体出口端伸入到所述外分离管(1)内部；所述阻流盘(4)的凸面与邻近的混合流体供给管之间的最小距离为L1，邻近所述阻流盘(4)的凸面的所述混合流体供给管的内径为d1，则L1＝(15％～50％)*d1。

6.根据权利要求5所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，与邻近所述流入管(2)的所述阻流盘(4)相对应的所述混合流体供给管为所述流入管(2)，其余所述阻流盘(4)相对应的所述混合流体供给管为所述分流筒(52)。

7.根据权利要求4所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述流出管(3)的气相流体入口端伸入到所述外分离管(1)内部；所述阻流盘(4)的凹面与邻近的混合流体输送管之间的最小距离为L2，邻近所述阻流盘(4)的凹面的所述混合流体输送管的内径为d2，则L2＝(15％～50％)*d2。

8.根据权利要求7所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，与邻近所述流出管(3)的所述阻流盘(4)相对应的所述混合流体输送管为所述流出管(3)，其余所述阻流盘(4)相对应的所述混合流体输送管为所述分流筒(52)。

9.根据权利要求1所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，所述流入管(2)管道横截面积为所述外分离管(1)管道横截面积的25％～60％；所述流出管(3)管道横截面积为所述外分离管(1)管道横截面积的25％～60％；

所述阻流盘(4)与所述外分离管(1)形成的环腔流道最小横截面积为所述外分离管(1)管道横截面积的25％～60％；所述分液盘(5)与所述外分离管(1)形成的环腔流道横截面积为所述外分离管(1)横截面积的25％～60％。

10.根据权利要求1所述的卧式管道气液分离器，其特征在于，还包括支座(9)，所述支座(9)固定安装在所述外分离管(1)的外管壁上；所述液相收集机构包括下液管(6)和汇液管(7)；所述下液管(6)与所述汇液管(7)流体导通；所述下液管(6)的流体入口端通过开设在所述外分离管(1)下方管壁上的流体出口与所述外分离管(1)的液相流体出口端流体导通，且所述流体出口位于所述阻流盘(4)和与其相邻的所述分液盘(5)之间的所述外分离管(1)底部管壁上。

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