CN219333653U - 一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气液分离设备技术领域，提供一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，包括：带有进气口和排气口的罐体，所述罐体由上往下依次为排气室、缓冲室、进气室以及集液室；所述进气口设在进气室，所述排气口设在排气室；所述进气室与集液室以及集液室与缓冲室之间通过旋流管组相连通，且进气室中设有对气液进行聚结分离的聚结板组。本实用新型通过让气体依次通过聚结板组、旋流管组，将气体内的气相和液相逐级分离，提高了分离效率，同时也能降低耗材，降低生产成本，通过旋流管组中的多组第一旋流管和多组第二旋流管共同运作，提高了分离效率同时，通过圆周分布，使罐体内的气流更加稳定。

Description

一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器

技术领域

本实用新型属于气液分离设备领域技术领域，具体涉及一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器。

背景技术

跟石油、煤等化石燃料相比，天然气具有干净、方便、优质、高效等诸多优点。天然气集输一般选用的是大型往复活塞式压缩机，同时配有压缩机冷却器以降低气温。压缩机工作时，活塞高速的往复运动使得气缸内温度急剧升高，此时气缸和活塞之间的部分润滑油蒸发变为润滑油气，而这部分油气则会与天然气一起从气缸排出进入压缩机冷却器，但经冷却后，这部分油气并不能完全冷凝成油滴沉降，仍有许多气相润滑油夹带在天然气中一起进入下游管道，这部分气相润滑油在管道中不断的降温冷凝，润滑油以液滴形式分散在天然气中，冷凝液滴中位粒径在20μm左右，流动过程中液滴因自身重力作用存在自由沉降现象，随着设备长时间的运行并且输气管道非常长，管道底会逐渐沉积大量润滑油形成段塞流，严重影响管道输送气量，并且会产生压力波动，威胁设备安全。因此，除去这些经过蒸发冷凝后的润滑油雾滴，保证下游管道为干气输送，是天然气集输中的重要环节之一。

现阶段，传统的气液分离设备通常由多个分离设备组合而成，这些设备对气液比以及流量的变化比较敏感，具有很大的重量，而且会占用很大的面积。常见的天然气气液分离设备大多为单级旋风式或旋风与过滤组合式。其中单级旋风式气液分离器对高含液天然气分离效果较差、对粒径较小的液滴分离精度低；本专利主要研究的是压缩机后置的气液分离器，分离的对象是经过蒸发冷凝后的油滴，粒度更小，并且工况十分不稳定，直接用旋流分离无法分离细小液滴；该工况中含液浓度较大，直接采用聚结滤芯分离效果不佳，滤芯易发生堵塞；旋风与过滤组合式气液分离器虽然分离效果好，但是存在压降大、滤芯需频繁更换等缺点。

实用新型内容

为了克服现有技术中分离效果不佳的问题，本实用新型的目的是提供一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，包括：带有进气口和排气口的罐体，所述罐体由上往下依次为排气室、缓冲室、进气室以及集液室；所述进气口设在进气室，所述排气口设在排气室；所述进气室与集液室通过第一旋流管连通，集液室与缓冲室之间通过第二旋流管相连通，且进气室中设有对气液进行聚结分离的聚结板组。

在设备启动的过程中，待处理的气体从进气口进入到进气室中，经过聚结板组弯折通道将液相与气体分离，并通过旋流管组将液相吹出，使得气体中的液相分离出来并滴落到集液室中进行收集，并在气体经过旋流管组的进一步气液分离后排到缓冲室中，最后从排气室的排气口中排出。

作为优选，所述聚结板组包括多组互相堆叠的波纹板，所述聚结板组铺设进气室底部。通过多层波纹板多层分离，达到更好的分离效果。

作为优选，多组所述第一旋流管沿着所述罐体的轴线圆周设置在集液室中，且与所述进气室连通，所述第一旋流管的入口位于所述聚结板组的下方。由此可以提高分离的效率以及使罐体内的气体更加平稳。

作为优选，所述第一旋流管中设有第一漩涡发生器，所述第一漩涡发生器与第一旋流管驱动连接且所述第一漩涡发生器的作用方向与第一旋流管平行。由此，通过第一漩涡发生器产生的旋流将液相甩出分离。

作为优选，所述集液室的底部设有第一排液口。由此，可以将收集到的液相从底部直接排出。

作为优选，所述第二旋流管完全贯穿进气室，所述第二旋流管的入口端设在集液室的顶部，所述第二旋流管的出口设在缓冲室的底部。由此，在节约空间的同时让集液室与缓冲室相互连通，并进行进一步的分离。

作为优选，多组第二旋流管沿着所述罐体的轴线圆周设置，且所述第二旋流管内设有第二漩涡发生器。由此，通过第二漩涡发生器产生的旋流将液相进行进一步的分离。

作为优选，所述排气室中设置有聚结滤芯，所述聚结滤芯的入口穿过排气室的底部与缓冲室连通。由此，对更细小的液相进行过滤。

作为优选，所述聚结滤芯的数量至少两组。由此提高过滤的效率。

作为优选，所述缓冲室的底部设有第二排液口，所述排气室的底部设有第三排液口。由此，可将在排气室与缓冲室过滤的液相排出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过让气体依次通过聚结板组、第一旋流管以及第二旋流管，将气体内的气相和液相逐级分离，原本杂质均通过滤芯分离出来，该方案通过将滤芯的过滤压力分摊到聚结板组以及第一旋流管和第二旋流管上，提高了分离效率同时也能降低滤芯的损耗，降低生产成本。

2、通过设置多组第一旋流管和第二旋流管，第一旋流管和多组第二旋流管共同运作，提高了分离效率，使罐体内的气流更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器的结构示意图；

图2为该第一旋流管和第二旋流管的位置分布图；

图3为单组波纹板的俯视图和剖视图。

1、排气室；2、缓冲室；3、进气室；4、集液室；5、进气口；6、排气口；7、第一排液口；8、第二排液口；9、第三排液口；10、聚结板组；11、第一旋流管；12、第一漩涡发生器；13、第二旋流管；14、第二漩涡发生器；15、聚结滤芯；16、固定螺丝；17、集液室排液口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。

实施例1

如图1所示该用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器的结构示意图，其中结构的主体为一个垂直放置的罐体，罐体的内部由上往下依次为排气室1、缓冲室2、进气室3以及集液室4，并且每个工作室间皆通过隔板分隔，其中在进气口5安装在进气室3的一侧使需要过滤的气体能从外界进入罐体中，排气口6安装在排气室1的一侧使处理完的气体从罐体排出。

其中聚结板组10由多组波纹板堆叠而成，并直接平铺在进气室3的底部，如图3所示为单组波纹板的俯视图和剖视图，其中通道有多处弯折，当气体流经的时候气体中的液相会贴合到通道的内壁并随着内壁往下流，多组堆叠的波纹板可以大大提高分离效果并对大于15μm的颗粒进行分离。

在进气室3的底部沿着罐体的轴线圆周设置有多个通孔，且多个通孔的位置位于平铺的聚结板组10下方，多组第一旋流管11插入多个通孔中，使进气室3与集液室4通过多组第一旋流管11相连通。在每组第一旋流管11的内部均安装有一个第一漩涡发生器12，第一漩涡发生器12与第一旋流管11紧密连接，且第一漩涡发生器12的作用方向与第一旋流管11 轴线方向一致，此步骤对大于8μm的颗粒进行分离。此外进气室3的顶部和底部相对设置有另外多个通孔，且该多个通孔沿着罐体的轴线圆周设置，第二旋流管13从进气室3顶部的一侧通孔直穿至进气室3底部一侧的通孔，使得进气室3上方的缓冲室2与进气室3下方的集液室4通过第二旋流管13直接相连通，在每组第二旋流管13的内部均安装有一个第二漩涡发生器14，第二漩涡发生器14与第二旋流管13驱动连接，且第二漩涡发生器14的作用方向与第二旋流管13轴线方向一致，此步骤对大于5μm的颗粒进行分离。

其中，根据具体的运行工况，上游的含高浓度小液滴的气液两相流经进气口5进入进气室3，聚结板组10使小液滴在聚结板组10上发生惯性碰撞形成液膜，液膜再被剥离或夹带形成子液滴，而子液滴的粒径通常比母液滴粒径更大，从而实现聚结作用；随后聚结过后的液滴和气体共同进入第一旋流管11、第二旋流管12，第一旋流管11为顺流排液，第二旋流管12为逆流排液；其中，管中的第一漩涡发生器12和第二漩涡发生器14为造旋叶片，第一漩涡发生器12为6叶片型，第二漩涡发生器14为8叶片型，这样第二旋流管13内具有更大的旋转强度，提升细小液滴分离能力，且不会产生太高的能耗损失。在离心力作用下，液相向管壁运动碰撞壁面形成液膜，分离出的液体在重力与惯性作用下向下流动进入集液室4，通过实时监测集液室4液位高度，开关第一排液口7阀门实现间歇性无干扰排液。分离出的气体则向上流动进入排气室3，通过聚结滤芯15进一步分离气体中的粒径较小的液滴，干净最终经排气口2进入下游管道，实现含高浓度小液滴的气液两相流的高效分离。

在集液室4的下方设有一个与外界联通的第一排液口7，该第一排液口7上设置有控制开关的阀门，可根据使用状态将阀门打开或者关闭，在集液室4的侧壁还设有一集液室排液口17，该集液室排液口17可根据集液室4内的液位过高时，通过打开集液室排气口6将多余的液体排出。

在缓冲室2的一侧设有第二排液口8，可将第二旋流管13分离出的液相从第二排液口8 中排出。

在排气室1的底部设置有聚结滤芯15，其中聚结滤芯15穿过底部与缓冲室2连通，该聚结滤芯15通过固定螺杆与排气室1底部安装固定，如图所示，在四组聚结滤芯15的作用下可以大幅度提高过滤的效率，同时在排气室1的侧壁设置有第三排液口9用于排出聚结滤芯15收集分离出的液相，此步骤对大于0.3μm的颗粒进行分离。

在具体实施方式中，首先带有杂质的气体通过进气口5进入到进气室3中，而进气室3 中的温度会比外界低，利用气体混合物中各组分具有不同的挥发度,即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质,气相中的重组分(高沸物)转移到液相中,从而实现分离的目的。当气体进入到聚结板组10时，气体会通过波纹板中弯折的通道，其中较大的液相会附着在通道的内壁且沿着内壁往下流，而气体则会从通道中间通过，当气体进入到第一旋流管11中，第一漩涡发生器12启动，在第一旋流管11中形成向下的旋流，聚结板组10无法取出的较小的液相会通过旋流被吹到第一旋流管11的内壁上，不断被吹到内壁上较小的液相会相互汇聚成较大的液相然后流下，被聚结板组10和第一旋流管11分离出的液相会低落到集液室4的底部进行集中收集，根据实际情况打开集液室4底部的第一排液口7即可将废液排出。进行初步处理的气体则会通过第二旋流管13进入到缓冲室2中，在气体进入第二旋流管13中时，第二旋流管13中的第二漩涡发生器14会启动，并在第二旋流管13中形成一股向上的旋流，在旋流的作用下，会将更小的液相吹到第二旋流管13的内部上，并被旋流带到缓冲室2中，收集到的废液从缓冲室2一侧的第二排液口8排出。最终去除更小的液相，气体通过聚结滤芯15 进入到排气室1中，聚结滤芯15对更小的液相进行过滤分离，从而得到更加干净的气体，而收集到的液相从第三排液口9中排出，处理完毕的气体从排气口6中排出，即可完成所有处理工序。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，包括：

带有进气口和排气口的罐体，所述罐体由上往下依次为排气室、缓冲室、进气室以及集液室；

所述进气口设在进气室，所述排气口设在排气室；

所述进气室与集液室通过第一旋流管连通，集液室与缓冲室之间通过第二旋流管相连通，且进气室中设有对气液进行聚结分离的聚结板组。

2.根据权利要求1所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述聚结板组包括多组互相堆叠的波纹板，所述聚结板组铺设进气室底部。

3.根据权利要求1所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述第一旋流管设有多组，多组所述第一旋流管沿着所述罐体的轴线圆周设置在集液室中，且与所述进气室连通，所述第一旋流管的入口位于所述聚结板组的下方。

4.根据权利要求3所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述第一旋流管中设有第一漩涡发生器，所述第一漩涡发生器与第一旋流管驱动连接且所述第一漩涡发生器的作用方向与第一旋流管平行。

5.根据权利要求1所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述集液室的底部设有第一排液口。

6.根据权利要求3所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述第二旋流管完全贯穿进气室，所述第二旋流管的入口端设在集液室的顶部，所述第二旋流管的出口设在缓冲室的底部。

7.根据权利要求3所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述第二旋流管设有多组，多组所述第二旋流管沿着所述罐体的轴线圆周设置，且所述第二旋流管内设有第二漩涡发生器。

8.根据权利要求1所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述排气室中设置有聚结滤芯，所述聚结滤芯的入口穿过排气室的底部与缓冲室连通。

9.根据权利要求8所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述聚结滤芯的数量至少一组。

10.根据权利要求1所述的用于天然气净化的组合式聚结旋风分离器，其特征在于，

所述缓冲室的底部设有第二排液口，所述排气室的底部设有第三排液口。

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