CN217794670U - 一种去除管内酸性气体的装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种去除管内酸性气体的装置，包括：在管道的上管处连接一个含旋流器的连接管，所述连接管的顶部设有气相出口，所述连接管的底部设有入流口，所述入流口与所述管道的上管相连通；所述连接管的内部腔体为旋流腔，旋流腔内设有旋流器，所述旋流器为单旋流旋流器或双旋流旋流器。旋流器通过离心力和重力作用，使得腐蚀介质从旋流器的上口处排出，从而达到腐蚀酸性气体与金属管道壁面有效隔离、防止金属腐蚀的技术效果。本申请操作简单，分离效果显著，对管道的腐蚀防控具有重要作用。

Description

一种去除管内酸性气体的装置

技术领域

本实用新型涉及旋流器装置及管道腐蚀防护领域，尤其涉及一种去除管内酸性气体的装置。

背景技术

在低碳经济成为经济发展趋势的今天，天然气已经成为一种非常重要的清洁能源。硫化氢和二氧化碳是天然气中含量较高的酸性组分之一，其不仅会降低天然气的品质，在有游离水存在的情况下，也会引起金属管道、设备等的腐蚀，从而带来安全隐患，甚至还会造成污染环境，危害人体健康。另外，金属管道材料表面容易被水汽浸湿，其疏水性较差，容易造成管道结构的腐蚀现象。

腐蚀是大多数压力容器和管道的主要损伤方式，提高耐腐蚀性对于管道至关重要。腐蚀会使金属表面受到破坏，进而会使管道因腐蚀而失效甚至造成泄漏或爆炸等恶性事故，给环境、企业生产和人民财产和生命安全带来严重的隐患。并且在天然气的输送和利用过程中，必须去除管道内的酸性气体，各种防腐措施会消耗较多的人力和物力资源。因此，想要对管道实现气液两相分离，去除腐蚀管道壁面处的酸性气体就是重中之重。

旋流器内的流体的运动方式是复杂的三维旋转流动，流体的旋转运动简称涡流。流体从旋流器入口进入，形成的主要运动为“内旋流”和“外旋流”。外旋流携带粒径较大的流体进入滴流，粒径较小的流体由内旋流从溢流口排除。

如何在管道防护中应用旋流器装置，从而简单并有效地实现腐蚀酸性气体与金属管道壁面有效隔离，防止金属腐蚀，是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种去除管内酸性气体的装置，以将工程管道中堆积的酸性气体排出，从而减少对管道的腐蚀，延长管道的使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种去除管内酸性气体的装置，包括：

在管道的上管的上层壁面处垂直螺纹连接一个连接管，所述连接管的顶部设有气相出口，所述连接管的底部设有入流口，所述入流口与所述管道的上管相连通；所述连接管的内部腔体为旋流腔，旋流腔内设有旋流器，所述旋流器为单旋流旋流器或双旋流旋流器。

优选地，所述连接管的底部设有螺纹连接部，所述连接管通过所述螺纹连接部与所述管道螺纹连接。

优选地，所述旋流器为双旋流旋流器时，所述旋流器包括：内旋流叶片和外旋流叶片，所述内旋流叶片设置在所述外旋流叶片之内，所述外旋流叶片的外周设有圆柱形的筒体，所述内旋流叶片的中心位置具有中心通孔，用于安装旋流中心杆的一端，所述旋流中心杆的另一端与连接管的底部固定连接；所述内旋流叶片和外旋流叶片采用反向旋流结构，内旋流叶片和外旋流叶片之间的夹角形成气体流经的通道。

更优选地，所述旋流中心杆与所述内旋流叶片之间、所述内旋流叶片与所述外旋流叶片之间、所述外旋流叶片与所述筒体的筒壁之间，均为焊接连接。

更优选地，所述内旋流叶片和所述外旋流叶片的倾斜角度不同。

在一种优选实施例中，所述内旋流叶片的倾斜角度为45°，所述外旋流叶片的倾斜角度为40°。

更优选地，所述内旋流叶片和所述外旋流叶片的叶片数量不同。

在一种优选实施例中，所述内旋流叶片的叶片数量为11个，所述外旋流叶片的叶片数量为22个。

优选地，所述旋流器为单旋流旋流器时，包括：螺旋叶轮，所述螺旋叶轮自上而下为连续叶片，所述单旋流旋流器与所述连接管的管壁之间为焊接连接。

优选地，当所述旋流器为双旋流旋流器，所述双旋流旋流器工作时，管道内流体进入双旋流旋流器内，密度较大的液体沿着连接管的管壁流至底部旋流口收集，密度较轻的气体在旋涡的中央形成一个倒圆锥形的涡流面，从顶部的气相出口排出，从而完成气液两相旋流分离。

优选地，当所述旋流器为单旋流旋流器，所述单旋流旋流器工作时，管道内流体进入单旋流旋流器后，单旋流旋流器的螺旋状的导流叶片改变了流体的运动方向，形成强旋流，流体顺着导流叶片向上运动旋转，由于气相和液相的密度不同，通过导流叶片后液相受较大的离心力而集中于边壁，气相则集中于中间部分，从而实现气液两相分离。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

1)本申请操作简单、方便，无需特殊的设备，具有现场施工的条件，具有广泛的应用范畴。

2)其分离过程连续不间断、设备占地面积小、无易损件、易安装、维护方便，具有广泛的应用范畴。

3)本申请同时满足管道表面防腐蚀的要求，降低了管道的安全风险，延长了管道的使用寿命，使用本申请技术方案可以在一定程度上节约人力物力财力，从而获得更大的经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是连接管中双旋流旋流器的俯视图结构；

图2是含双旋流旋流器的连接管的主视图结构；

图3是含单旋旋流流器的连接管的主视图结构；

图4是采用双旋流旋流器的连接管与管道连接后的整体结构示意图；

图5是采用单旋流旋流器的连接管与管道连接后的整体结构示意图；

图6是11s内管道使用旋流器分离气液两相后的分离效率图。

图例说明：

1、旋流中心杆；

2、双旋流叶片整体部分；201、内旋流叶片；202、内旋流叶片与外旋流叶片的连接处；203、外旋流叶片；204、双旋流器筒壁；

3、连接管底部的螺纹；

4、含双旋流器连接管管壁；

5、单旋流器旋流叶片；

6、管道壁面；

7、含单旋流器连接管壁。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本申请的目的是为了将工程管道中堆积的酸性气体排出，从而减少对管道的腐蚀，延长管道的使用寿命。在实际工程中，气液两相流对管道的腐蚀情况较为严重，所释放的酸性气体大多会在管道上壁堆积，从而造成管道壁面腐蚀，造成大量经济损失。为了避免出现由于管道酸性气体的堆积而引起管道腐蚀的情况，减少对管道的腐蚀，延长管道的使用寿命，本实用新型采用在实验管道的上管处连接一个含旋流器的连接管，以将堆积在上方管处的酸性气体排出。酸性气体大多堆积在管道上壁处，故在此处采用螺纹连接(方便更换)方式连接含旋流器的连接管，可通过安装的旋流叶片将管道内酸性气体甩出，从而达到管道防腐的效果，其主要原理是通过旋流产生的离心力以及重力实现管道内气液的高效分离。

旋流器是利用离心沉降原理将流场中多相进行分离的设备。本实用新型技术方案采取两种旋流器实现气液两相分离，即单旋流旋流器和双旋流旋流器。

具体地，本实用新型公开的一种去除管内酸性气体的装置，包括：在管道的上管的上层壁面处垂直螺纹连接一个连接管，所述连接管的顶部设有气相出口，所述连接管的底部设有入流口，所述入流口与所述管道的上管相连通；所述连接管的内部腔体为旋流腔，旋流腔内设有旋流器，所述旋流器为单旋流旋流器或双旋流旋流器。

所述旋流器工作时，管道内的多相液体由连接管底部的入流口进入连接管的旋流腔后，混合物在旋流器内做旋流转动产生离心力及重力分离，密度较大的液体沿着连接管的管壁重力沉降至连接管的底部，密度较轻的气体从连接管顶部的气相出口排出，从而达到气液的旋流分离。

实施例一：

图1表示的是连接管中双旋流旋流器的俯视图结构。图中，编号1为旋流中心杆，编号201为内旋流叶片，编号202为内旋流叶片与外旋流叶片的连接处，连接方式为焊接，编号203为外旋流叶片，编号204为双旋流器筒壁，编号1与201之间、201与202之间、202与203之间、203与204之间均为焊接连接。

图2表示的是含双旋流旋流器的连接管的主视图结构。图中，编号1为旋流中心杆，编号2表示双旋流叶片整体部分，编号3表示连接管底部的螺纹，其与管道的连接方式为螺纹连接，用此连接方式的原因是为了便于更换连接管，编号4为含双旋流器连接管管壁。

参阅图1～图2所示，所述双旋流旋流器包括：内旋流叶片201和外旋流叶片203，所述内旋流叶片201设置在所述外旋流叶片203之内，所述外旋流叶片203的外周设有圆柱形的筒体，所述内旋流叶片201的中心位置具有中心通孔，用于安装旋流中心杆1的一端，所述旋流中心杆1的另一端与连接管的底部固定连接；所述内旋流叶片201和外旋流叶片203采用反向旋流结构，内旋流叶片201和外旋流叶片203之间的夹角形成气体流经的通道。

其中，所述内旋流叶片201和所述外旋流叶片203的倾斜角度不同。例如，所述内旋流叶片201的倾斜角度为45°，所述外旋流叶片203的倾斜角度为40°。所述内旋流叶片201和所述外旋流叶片203的数量不同。例如，所述内旋流叶片201的叶片数量为11个，所述外旋流叶片203的叶片数量为22个。

图4表示的是采用双旋流旋流器的连接管与管道连接后的整体结构图。其中编号1为旋流中心杆，编号2为双旋流叶片整体部分，编号3为连接管底部螺纹，与管道螺纹连接，编号4为含双旋流器连接管管壁，编号6为管道壁面。

其工作原理为：

气液两相混合物从图4中进口处进入管道，酸性气体会在管道上壁处堆积，由于管道内部的压力，流体会由一定的速度进入旋流器内，并在旋流器内做旋流转动。通过转动产生的离心力以及重力的作用下，密度较大的液体沿着连接管的管壁到底部旋流口收集，密度较轻的气体在旋涡的中央，形成一个倒圆锥形的涡流面，从旋流器顶部的溢流出口排出，从而完成气液两相旋流分离。

实施例二：

图3表示的是含单旋流旋流器的连接管主视图结构。图中，编号3表示连接管底部的螺纹，其与管道的连接方式为螺纹连接，编号5表示的是单旋流叶片，编号7为含单旋流器连接管壁，与单旋流旋流器为焊接连接。所述单旋流旋流器的旋流叶片为螺旋状叶轮，所述旋流叶片自上而下为连续叶片。

图5表示的是采用单旋流旋流器的连接管与管道连接后的整体结构图。编号3为连接管底部螺纹，与管道螺纹连接，编号5为单旋流器旋流叶片，编号6为管道壁面，编号7为含单旋流器连接管壁。

其工作原理为：

相比双旋流方式，采用单旋流方式进行去除酸性气体，管道内流体进入旋流器后，导流叶片改变了流体的运动方向，形成强旋流。流体顺着旋流叶片向上运动旋转，由于气相和液相的密度不同，通过导流叶片后液相受较大的离心力而集中于边壁，气相则集中于中间部分，从而实现气液两相分离。

实验效果：

图6表示的是11s内管道使用旋流器分离气液两相后的分离效率图。

通过图6可以得到：H₂S的分离效率波动随时间增加逐渐趋于稳定，分离效率大多集中在99.8％左右，具有良好的分离效率。因此，使用旋流器可以很好地完成管道的气液分离，延长管道的使用寿命。

综上所述，本实用新型在管道的上管处连接一个含旋流器的连接管，旋流器通过离心力和重力作用，使得腐蚀介质从旋流器的上口处排出，从而达到腐蚀酸性气体与金属管道壁面有效隔离、防止金属腐蚀的技术效果。此方法操作简单，分离效果显著，对管道的腐蚀防控具有重要作用。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (8)

1.一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，包括：

在管道的上管的上层壁面处垂直螺纹连接一个连接管，所述连接管的顶部设有气相出口，所述连接管的底部设有入流口，所述入流口与所述管道的上管相连通；所述连接管的内部腔体为旋流腔，旋流腔内设有旋流器，所述旋流器为单旋流旋流器或双旋流旋流器。

2.根据权利要求1所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述连接管的底部设有螺纹连接部，所述连接管通过所述螺纹连接部与所述管道螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述旋流器为双旋流旋流器时，所述旋流器包括：内旋流叶片和外旋流叶片，所述内旋流叶片设置在所述外旋流叶片之内，所述外旋流叶片的外周设有圆柱形的筒体，所述内旋流叶片的中心位置具有中心通孔，用于安装旋流中心杆的一端，所述旋流中心杆的另一端与连接管的底部固定连接；所述内旋流叶片和外旋流叶片采用反向旋流结构，内旋流叶片和外旋流叶片之间的夹角形成气体流经的通道。

4.根据权利要求3所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述旋流中心杆与所述内旋流叶片之间、所述内旋流叶片与所述外旋流叶片之间、所述外旋流叶片与所述筒体的筒壁之间，均为焊接连接。

5.根据权利要求3所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述内旋流叶片和所述外旋流叶片的倾斜角度不同，所述内旋流叶片和所述外旋流叶片的叶片数量不同。

6.根据权利要求5所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述内旋流叶片的倾斜角度为45°，所述外旋流叶片的倾斜角度为40°。

7.根据权利要求5所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述内旋流叶片的叶片数量为11个，所述外旋流叶片的叶片数量为22个。

8.根据权利要求1所述的一种去除管内酸性气体的装置，其特征在于，所述旋流器为单旋流旋流器时，包括：螺旋叶轮，所述螺旋叶轮自上而下为连续叶片，所述单旋流旋流器与所述连接管的管壁之间为焊接连接。

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