一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器，分離器主要包括容器殼體以及自下而上設置的旋流離心分離段、整流集液板、納米纖維聚結(jié)分離段、螺旋分離段等梯度組成部分；容器殼體上設置有混合氣體進口、凈化氣體出口和液相出口部分；所述液相出口部分設置集液室，集液室上設置液相出口，并在集液室部分設置液位計。本發(fā)明將重力沉降、離心分離和聚結(jié)分離等三種分離方法和表面改性技術有效結(jié)合起來，具有很高的分離效率和處理能力，能有效防止二次夾帶問題。較普通氣液分離器的分離效率提高5倍以上，提高了原料的利用率和產(chǎn)品回收率，降低了能源消耗。
【專利說明】一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明專利涉及一種天然氣凈化、石油化工氣液分離【技術領域】,特別涉及一種天然氣凈化、石油化工領域氣液分離的一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器。

【背景技術】
[0002]氣液分離是天然氣凈化、石油化工等行業(yè)在生產(chǎn)過程中的經(jīng)常遇到的一項工藝，利用氣液分離進行物料回收、物質(zhì)提純等。其基本分離方法有重力分離、碰撞分離、離心分離、聚結(jié)分離、文丘里氣液分離和電力沉降等，分別適合不同的粒徑范圍。采用不同的分離原理，氣液分離器的性能和結(jié)構(gòu)也有較大差異，包括重力沉降分離器、絲網(wǎng)氣液分離器、分液罐分離器、雙相渦輪分離器、無分流式慣性分離器、平行蛇管分離器、旋流分離器、離心力分離器和高效氣液聚結(jié)器等。但是由于結(jié)構(gòu)設計等原因，現(xiàn)在工業(yè)上應用的氣液分離器大多分離效率不高，適用范圍較窄、二次夾帶嚴重，造成氣液分離不徹底，不能很好地滿足生產(chǎn)要求。
[0003]中國實用新型(200995173Y)公開了一種多級氣液分離器，它包括帶進水口、出氣口和出液口的殼體，在殼體內(nèi)的中部設置高速切線分離室，在高速切線分離室內(nèi)組裝多個小分離室，小分離室設置切向入口和集液管，在小分離室內(nèi)設置導氣管，導氣管通向設置在上方的旋流板分離室，旋流板分離室的外圍有導流通道通向集液室。該實用新型專利結(jié)構(gòu)簡單，主要運用了離心分離方法，但氣液分離精度不高，效果不好，無法防止二次夾帶嚴重問題，不能適用于高精度分離場合。
[0004]中國發(fā)明專利(CN102489101A)給出了一種高效氣液分離設備，該發(fā)明專利含油旋流分離、渦流分離和絲網(wǎng)破沫分離等三種方法，可有效進行氣液分離。不過，該設備雖然能夠有效地進行氣液分離，但是分離精度仍然不是很高，也無法防止二次夾帶的問題，因此，適用范圍較窄，無法應用于高精度分離場合。
[0005]為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，必須進一步提高混合氣液流的分離效率，防止二次夾帶問題，提供分離效率高、適用范圍廣、處理能力強、操作周期長的氣液分離設備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有氣液分離設備上述缺點，提供一種分離效率高、適用范圍廣、有效防止二次夾帶、操作周期長、可適宜精度分離的氣液分離器。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0008]一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的分離器主要包括容器殼體以及自下而上設置的旋流離心分離段、整流集液板、納米纖維聚結(jié)分離段、螺旋分離段；
[0009]所述的容器殼體的頂端設置一凈化氣體出口，容器殼體的底部為一個帶有液位計的集液室，集液室底端設有一液相出口，位于旋流離心分離段部分的容器殼體側(cè)面上有一氣體進口，氣體進口處一個氣體均布整流器連接在容器殼體上；
[0010]所述的旋流離心分離段位于集液室上方，由一個或多個旋流器組成；所述的旋流器通過旋流器平板連接在容器殼體上，旋流器自上而下包括圓柱段、圓錐段、U型管形底流管，圓柱段上部側(cè)面設置一長方形進口，圓柱段內(nèi)設置有一旋流器溢流管，旋流器溢流管上端出口設置防沖擋板，旋流器溢流管下端設有導流裙邊，U型管形底流管位于圓錐段底端，U型管形底流管上端口處有一圓弧形隔離板、尾部連接一內(nèi)徑小于U型管形底流管的出口漸縮的J形漸縮管；
[0011]所述的整流集液板為一個固定在容器殼上的多孔均布的開孔厚板，厚板開孔處設置有長度大于板厚度的氣相導流管，氣相導流管上端出口封閉，上部四周開有長方形孔，厚板四周設置有出口為漸縮口的液相導流管；
[0012]所述的納米纖維聚結(jié)分離段為填充在兩塊擋板之間的納米纖維材料，兩塊擋板固定于容器殼體上；
[0013]所述的螺旋分離段通過一分離段平板安裝在容器殼體內(nèi)，包括一個或多個設置在分離段平板上的圓筒，圓筒內(nèi)有一固定在分離段平板上的圓柱，螺旋板纏繞在圓柱上，導流板前端伸進圓筒內(nèi)部并連接于筒壁底部邊緣上。
[0014]所述的均布整流器為選自多孔管、分支管、防沖擋板、列式葉片中的一種。
[0015]所述的位于旋流器溢流管上端出口處的防沖擋板為選自圓弧板、半橢圓板或斜板中的一種。
[0016]所述的導流裙邊的底邊為開有槽形或鋸齒形的底邊。
[0017]所述的旋流器的內(nèi)外壁為光滑壁面。
[0018]所述的納米纖維材料是由選自金屬纖維、玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚丙烯纖維中的一種或多種按照X或Ω方式編結(jié)而成的納米纖維材料。一般地，以不銹鋼細圓柱為骨架，以金屬纖維和其他纖維混合編結(jié)而成。納米纖維材料可以經(jīng)過親水疏油或親油疏水改性處理，長度為100?600_。
[0019]所述的螺旋板的上表面為光滑面，下表面為經(jīng)過親水疏油或親油疏水改性處理的改性表面。
[0020]所述的旋流離心分離段、整流集液板、納米纖維聚結(jié)分離段、螺旋分離段之間的間隔距離大于100mm。
[0021]本發(fā)明的有益效果在于，將旋流離心分離、重力分離和納米纖維聚結(jié)分離等三種分離方法和表面改性技術有效結(jié)合起來，并通過螺旋聚結(jié)的方法防止二次夾帶問題，可以適合不同的粒徑范圍，具有很高的分離效率和處理能力，能有效防止二次夾帶問題。
[0021]本發(fā)明設備中采用的材料，可根據(jù)氣體含液濃度、氣液兩相的物性特點和分離要求，對螺旋板和納米纖維材料進行表面改性處理，能有效、迅速地將液相從氣相中分離。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，1-液相出口 ；2 -集液室；3 -液位計；4 -氣體均布整流器；5 -氣體進口 ；6 -旋流器；7 -整流集液板；8 -納米纖維材料；9 -導流板；10 -螺旋板；11 -圓筒；12 -凈化氣體出口，24 -旋流器平板，25 -分離段平板，26 -上擋板，27 -下?lián)醢濉?br> 圖2是本發(fā)明的旋流器結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，13 - U型管形底流管；14 - J形漸縮管；15 -圓弧型隔離板；16 -圓錐段；17 -導流裙邊；18 -圓柱段；19 -旋流器溢流管；20 -長方形進口 ；21 -防沖擋板。
圖3是整流集液板結(jié)構(gòu)示意圖。
其中，22 -液相導流管；23 -氣相導流管。
圖4是螺旋分離段導流板連接示意圖。
圖5 -1是納米材料X型編制方法意圖。
圖5 - 2是納米材料Ω型編制方法意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面通過附圖、實施方式和實施例對本發(fā)明作出闡述。
[0024]高效旋流聚結(jié)氣液分離器，如圖1所示，包括位于氣液分離器底部的液相出口 I以及與之相連接的集液室2和用于界定液位的液位計3，位于氣體氣液分離器旋流分離段處的氣體進口 5及與之連接的用于整流的均布整流器4，還包括改進結(jié)構(gòu)后的旋流器6以及其上部的各個內(nèi)件:用于整流和收集液體的整流集液板7、進行精細分離的納米纖維材料8、螺旋分離段的導流板9和螺旋板10和集液導流的圓筒11，還有位于氣液分離器頂部的凈化氣體出口 12 ;另外，在整流集液板上還有專門用于氣相導流管23和液相導流管22。
[0025]旋流器如圖2所示，除了具備旋流器所應有的部件:圓柱段18、圓錐段16、溢流管19和底流管13 ;本發(fā)明還針對氣液分離的特點，特別改進的設計的U型底流管13和出口漸縮的底流管J形漸縮管14以及圓弧型隔離板15、導流裙邊17和防沖擋板21。
[0026]改進結(jié)構(gòu)后的旋流器作用:為防止氣流直接由底流管進入旋流器6，故設置U型底流管13和出口漸縮的底流管J形漸縮管14 ;為防止分離出來的液體再度被旋流氣體裹挾，故設計圓弧型隔離板15 ;為防止在溢流管19外壁凝結(jié)的液膜脫落時被氣流帶入溢流管19而降低旋流器分離效率，故在溢流管19的底部設置導流裙邊17，其通常開有槽形或鋸齒形的底邊，便于使液膜脫落；為防止氣流直接沖擊整流&集液板7和由納米纖維材料8分離出來的液相直接進入溢流管19時被氣流重新帶起而降低分離效率，故在溢流管19的出口處設置防沖擋板21。
實施例
[0027]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0028]實例I
[0029]重慶市某天然氣凈化廠的凈化過濾器，試用了本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，對其輸送的天然氣進行凈化，以除去天然氣中的油、水及其他凝析液體和雜質(zhì)。
[0030]其具體運作過程及效果描述如下:
[0031]1.天然氣凈化設備的操作條件:主要成分為:95%天然氣，3%凝析水，1.5%凝析油，0.5%其他雜質(zhì)；處理量為8X105m3/d，凝析液為3 X 14 kg /d，操作溫度為45°C，操作壓力為 4.0MPa。
[0032]2.實施過程:
[0033]氣液混合液進入本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，先經(jīng)過均布整流器進行整流，然后進入容器殼體下部，先由重力分離進行初次分離，以分離出大粒徑的液體顆粒；隨著進入氣體增多，氣壓增大，混合物進入結(jié)構(gòu)改進后的旋流器進行再次分離，在離心力作用下，分出較小粒徑的液滴；而后混合氣流經(jīng)整流集液板進行整流后進入納米纖維材料進行精細分離，以分離出小粒徑的液體；此時混合氣流中的液體基本上被分離干凈?？紤]到氣流流出納米纖維時可能會產(chǎn)生二次夾帶問題，分離出來的氣流進入的螺旋分離段，小液滴會在螺旋板改性表面聚結(jié)成液膜，逐漸增大后，由于旋流離心力作用而脫落，被甩至螺旋分離段的圓筒內(nèi)壁上，順著內(nèi)壁流下，由導流板(上表面)導流至納米纖維材料的四周部位；和納米纖維材料聚結(jié)分離出來的液體在整流集液板上收集，由液相導流管進入旋流器上方的平板，液體沿溢流管的內(nèi)壁進入U型管形底流管，然后經(jīng)底流管后的J形漸縮管進入集液室；分離出來的液體被收集在集液室內(nèi)，由液位計檢測其液位，當達到一定液位后排出分離器。
[0034]3.結(jié)果分析
[0035]通過本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，梯度組合式聚結(jié)分離方法，氣體脫出液體粒徑在I μ m以上液滴的效果達到99.9%以上。即在操作條件下，凈化后天然氣含液量約為4.5%。左右。
[0036]實施例2
[0037]河北某石化廠的循環(huán)加氫精制工藝中的循環(huán)氫脫烴器，試用了本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，對循環(huán)氫進行凈化，以除去循環(huán)氫中的重烴組分及其他雜質(zhì)。
[0038]其具體運作過程及效果描述如下:
[0039]1.循環(huán)氫脫烴器設備的操作條件:重烴組分的質(zhì)量分數(shù)約為3000?20000ppm ；密度約為0.86?1.1 kg /m3，粒徑約為I?200 μ m ;正常流量為2.7 X 105m3/h，最大流量為3.4 X 105m3/h。
[0040]2.實施過程:
[0041]含有重烴組分的循環(huán)氫進入本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，先經(jīng)過均布整流器進行整流，然后進入容器殼體下部，先由重力分離進行初次分離，以分離出大粒徑的液體顆粒；隨著進入氣體增多，氣壓增大，混合物進入結(jié)構(gòu)改進后的旋流器進行再次分離，在離心力作用下，分出較小粒徑的液滴；而后混合氣流經(jīng)整流&集液板進行整流后進入納米纖維材料進行精細分離，以分離出小粒徑的液體；此時混合氣流中的液體基本上被分離干凈?？紤]到氣流流出納米纖維時可能會產(chǎn)生二次夾帶問題，分離出來的氣流進入的螺旋分離段，小液滴會在螺旋板改性表面聚結(jié)成液膜，逐漸增大后，由于旋流離心力作用而脫落，被甩至螺旋分離段的圓筒內(nèi)壁上，順著內(nèi)壁流下，由導流板(上表面)導流至納米纖維材料的四周部位；和納米纖維材料聚結(jié)分離出來的液體在整流集液板上收集，由液相導流管進入旋流器上方的平板，液體沿溢流管的內(nèi)壁進入U型管形底流管，然后經(jīng)底流管J形漸縮管進入集液室；分離出來的液體被收集在集液室內(nèi)，由液位計檢測其液位，當達到一定液位后排出分離器。
[0042]3.結(jié)果分析
[0043]通過本發(fā)明的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，梯度組合式聚結(jié)分離方法，循環(huán)氫中C5+以上重烴組分的平均脫除率是92.7% ;循環(huán)氫中水的平均脫除率為96.8% ;從而間接地提高了循環(huán)氫的濃度，循環(huán)氫體積分數(shù)提高4.3%。
【權利要求】
1.一種高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的分離器主要包括容器殼體以及自下而上設置的旋流離心分離段、整流集液板、納米纖維聚結(jié)分離段、螺旋分離段； 所述的容器殼體的頂端設置一凈化氣體出口，容器殼體的底部為一個帶有液位計的集液室，集液室底端設有一液相出口，位于旋流離心分離段部分的容器殼體側(cè)面上有一氣體進口，氣體進口處一個氣體均布整流器連接在容器殼體上； 所述的旋流離心分離段位于集液室上方，由一個或多個旋流器組成；所述的旋流器通過平板連接在容器殼體上，旋流器自上而下包括圓柱段、圓錐段、U型管形底流管，圓柱段上部側(cè)面設置一長方形進口，圓柱段內(nèi)設置有一旋流器溢流管，旋流器溢流管上端出口設置防沖擋板，旋流器溢流管下端設有導流裙邊，U型管形底流管位于圓錐段底端，U型管形底流管上端口處有一圓弧形隔離板、尾部連接一內(nèi)徑小于U型管形底流管的出口漸縮的J形漸縮管； 所述的整流集液板為一個固定在容器殼上的多孔均布的開孔厚板，厚板開孔處設置有長度大于板厚度的氣相導流管，氣相導流管上端出口封閉，上部四周開有長方形孔，厚板四周設置有出口為漸縮口的液相導流管； 所述的納米纖維聚結(jié)分離段為填充在兩塊擋板之間的納米纖維材料，兩塊擋板固定于容器殼體上； 所述的螺旋分離段通過一平板安裝在容器殼體內(nèi)，包括一個或多個設置在平板上的圓筒，圓筒內(nèi)有一固定在平板上的圓柱，螺旋板纏繞在圓柱上，導流板前端伸進圓筒內(nèi)部并連接于筒壁底部邊緣上。
2.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的均布整流器為選自多孔管、分支管、防沖擋板、列式葉片中的一種。
3.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的位于旋流器溢流管上端出口處的防沖擋板為選自圓弧板、半橢圓板或斜板中的一種。
4.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的導流裙邊的底邊為開有槽形或鋸齒形的底邊。
5.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的旋流器的內(nèi)外壁為光滑壁面。
6.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的納米纖維材料是由選自金屬纖維、玻璃纖維、聚四氟乙烯纖維、聚丙烯纖維中的一種或多種按照X或Ω方式編結(jié)而成的納米纖維材料。
7.如權利要求6所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的納米纖維材料是經(jīng)過親水疏油或親油疏水改性處理的納米纖維材料。
8.如權利要求6或7所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的納米纖維材料的長度為100?600mm。
9.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的螺旋板的上表面為光滑面，下表面為經(jīng)過親水疏油或親油疏水改性處理的改性表面。
10.如權利要求1所述的高效旋流聚結(jié)氣液分離器，其特征在于，所述的旋流離心分離段、整流集液板、納米纖維聚結(jié)分離段、螺旋分離段之間的間隔距離大于100mm。
【文檔編號】C10L3/10GK104307288SQ201410534874
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優(yōu)先權日:2014年10月11日
【發(fā)明者】白志山, 喬偉, 王炳捷, 姚本飛, 張 杰, 劉文君, 楊曉勇 申請人:華東理工大學