一種可調(diào)式超音速氣液體分離器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分離器，具體是一種可調(diào)式超音速氣液體分離器。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的天然氣脫水工藝包括低溫脫水、溶劑吸收法脫水、固體吸附法脫水和化學(xué) 反應(yīng)法脫水。根據(jù)工作環(huán)境和處理介質(zhì)的不同，利用多種處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)天然氣脫水?，F(xiàn)有的 處理方法存在的突出問題是:投資運(yùn)行成本高昂，系統(tǒng)設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流程嚴(yán)苛，需外 加動(dòng)力，添加其他溶劑而導(dǎo)致后續(xù)處理工藝難度加大，污染源不易處理等。由于工藝流程的 復(fù)雜，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不足，處理后氣體的質(zhì)量不能保證
[0003] 使用時(shí)需要運(yùn)動(dòng)部件并外加動(dòng)力裝置，成本高昂，需要添加化學(xué)藥劑，對(duì)環(huán)境造成 污染，并且需要人值守操作。
[0004] 現(xiàn)有超音速氣液體分離器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，作業(yè)不方便，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)， 適用范圍小，流場狀態(tài)不穩(wěn)定，處理量無法調(diào)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種可調(diào)式超音速氣液體分離器，體積小，可調(diào)節(jié)，分離效 率高，適應(yīng)性強(qiáng)，可作為實(shí)驗(yàn)型用，可保持分離管內(nèi)最佳的穩(wěn)定流場狀態(tài)，適用于各種介質(zhì) 條件，采用自鎖密封結(jié)構(gòu)，可保證在承受高壓時(shí)仍具有可調(diào)性。以解決上述【背景技術(shù)】中提出 的問題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] -種可調(diào)式超音速氣液體分離器，包括拉瓦爾噴管段、旋流管段和擴(kuò)壓管段，所述 旋流管段設(shè)置在拉瓦爾噴管段和擴(kuò)壓管段之間，濕氣從拉瓦爾噴管段左側(cè)的濕氣入口進(jìn) 入，經(jīng)處理后水分和部分重?zé)N從擴(kuò)壓管段下端的液體出口排出，干氣從擴(kuò)壓管段右側(cè)的干 氣出口排出，所述拉瓦爾噴管段用于實(shí)現(xiàn)氣體由亞音速到超音速加速的過程，氣體的壓力 和溫度在該段內(nèi)急劇下降;所述旋流管段用于使噴管段出口的氣體有一段緩沖區(qū)間，氣體 由直線流動(dòng)變?yōu)槁菪\(yùn)動(dòng)，通過產(chǎn)生的離心作用使液體被分離到壁面流出，氣體速度的方 向和大小發(fā)生改變;所述擴(kuò)壓管段用于實(shí)現(xiàn)氣體的增壓降速，在流過漸擴(kuò)型流道時(shí)，氣體 的速度下降，壓力升高。
[0008] 作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:所述拉瓦爾噴管段由漸縮型錐管段、直管段、漸擴(kuò)型直 管段構(gòu)成，所述漸縮型錐管段、直管段、漸擴(kuò)型直管段分別采用螺栓連接，所述漸縮型錐管 段錐管一端連接第一法蘭，另一端連接直管段，所述漸縮型錐管段錐管與直管段連接處設(shè) 有墊片和墊塊，所述漸擴(kuò)型直管段包括第一擴(kuò)張管、第二擴(kuò)張管、第三擴(kuò)張管和加長管，所 述第一擴(kuò)張管一端與直管段連接，另一端連接第二擴(kuò)張管，所述第二擴(kuò)張管通過第二法蘭 連接第三擴(kuò)張管，所述加長管一端連接第三擴(kuò)張管，另一端連接加長管法蘭。
[0009] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述旋流管段包括滑動(dòng)塊和旋流管，所述旋流管段 兩端分別焊接有旋流段法蘭，兩側(cè)旋流段法蘭一側(cè)通過螺栓法蘭連接拉瓦爾噴管段，另一 側(cè)通過螺栓法蘭連接接擴(kuò)壓管段，所述滑動(dòng)塊包括上蓋板、下燕尾板和分離翼，所述上蓋板 設(shè)置在旋流管中突起的滑軌內(nèi)，下燕尾板設(shè)置在旋流管燕尾槽內(nèi)，分離翼設(shè)置在下燕尾板 的下端，三者分別用螺栓相連接。
[0010] 作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案:所述擴(kuò)壓管段包括分離段、液體出口管和漸擴(kuò)型錐 管段，所述分離段通過接管連接液體出口管，所述液體出口管出口端安裝液體出口法蘭，所 述分離段一端與旋流管連接，另一端通過第四法蘭與漸擴(kuò)型錐管段連接，所述漸擴(kuò)型錐管 段與分離段連接的一端設(shè)有第五法蘭，另一端設(shè)有第一法蘭。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:結(jié)構(gòu)緊湊，無運(yùn)動(dòng)部件，無需外加動(dòng)力裝 置，無需添加化學(xué)藥劑，高效環(huán)保，可實(shí)現(xiàn)無人值守操作，建造成本低，運(yùn)營費(fèi)用小，具有重 要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0012] 圖1為可調(diào)式超音速氣液體分離器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖2為可調(diào)式超音速氣液體分離器中A-A剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]請參閱圖1~2，本發(fā)明實(shí)施例中，一種可調(diào)式超音速氣液體分離器，包括拉瓦爾噴 管段、含分離翼的旋流管段和擴(kuò)壓管段，所述旋流管段設(shè)置在拉瓦爾噴管段和擴(kuò)壓管段之 間。
[0016] 所述拉瓦爾噴管段由漸縮型錐管段22、直管段11、漸擴(kuò)型直管段構(gòu)成，所述漸縮型 錐管段22、直管段11、漸擴(kuò)型直管段分別采用螺栓連接，所述漸縮型錐管段錐管22-端連接 第一法蘭20,另一端連接直管段11，所述漸縮型錐管段錐管22與直管段11連接處設(shè)有墊片 23和墊塊24,所述漸擴(kuò)型直管段包括第一擴(kuò)張管10、第二擴(kuò)張管9、第三擴(kuò)張管8和加長管6， 所述第一擴(kuò)張管10-端與直管段11連接，另一端連接第二擴(kuò)張管9,所述第二擴(kuò)張管9通過 第二法蘭12連接第三擴(kuò)張管8,所述加長管6-端連接第三擴(kuò)張管8,另一端連接加長管法蘭 7〇
[0017] 所述旋流管段包括滑動(dòng)塊和旋流管1，所述旋流管段兩端分別焊接有旋流段法蘭 2，兩側(cè)旋流段法蘭2-側(cè)通過螺栓法蘭連接拉瓦爾噴管段，另一側(cè)通過螺栓法蘭連接接擴(kuò) 壓管段，所述滑動(dòng)塊包括上蓋板5、下燕尾板3和分離翼4，所述上蓋板5設(shè)置在旋流管1中突 起的滑軌內(nèi)，下燕尾板3設(shè)置在旋流管燕尾槽內(nèi)，分離翼4設(shè)置在下燕尾板3的下端，三者分 別用螺栓相連接。
[0018] 所述擴(kuò)壓管段包括分離段13、液體出口管14和漸擴(kuò)型錐管段19,所述分離段13通 過接管17連接液體出口管14,所述液體出口管14出口端安裝液體出口法蘭15,所述分離段 13-端與旋流管1連接，另一端通過第四法蘭16與漸擴(kuò)型錐管段19連接，所述漸擴(kuò)型錐管段 19與分離段13連接的一端設(shè)有第五法蘭21，另一端設(shè)有第一法蘭20。
[0019] 本發(fā)明濕氣從拉瓦爾噴管段左側(cè)的濕氣入口進(jìn)入，經(jīng)處理后水分和部分重?zé)N從擴(kuò) 壓管段下端的液體出口排出，干氣從擴(kuò)壓管段右側(cè)的干氣出口排出，所述拉瓦爾噴管段用 于實(shí)現(xiàn)氣體由亞音速到超音速加速的過程，氣體的壓力和溫度在該段內(nèi)急劇下降；所述旋 流管段用于使噴管段出口的氣體有一段緩沖區(qū)間，分離翼則使氣體由直線流動(dòng)變?yōu)槁菪\(yùn) 動(dòng)，通過產(chǎn)生的離心作用使液體被分離到壁面流出，在這一階段氣體的壓力和溫度相對(duì)變 化不大，速度的方向和大小發(fā)生改變;所述擴(kuò)壓管段用于實(shí)現(xiàn)氣體的增壓降速，在流過漸擴(kuò) 型流道時(shí)，氣體的速度下降，壓力所有升高。
[0020] 超音速分離裝置整體尺寸不大，與氣體音速流速相比，長度非常小，氣體停留時(shí)間 極短，只有數(shù)毫秒，屬于非平衡的瞬態(tài)過程，整個(gè)過程持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水化物形成所需的 時(shí)間，因此不會(huì)出現(xiàn)水化物聚集的現(xiàn)象，即無需添加化學(xué)藥劑。
[0021] 以本發(fā)明為主體，輔以相應(yīng)的動(dòng)力裝置與測量裝置，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于研究分離 器參數(shù)對(duì)流場的影響及驗(yàn)證相關(guān)理論。
[0022] 實(shí)驗(yàn)的參數(shù)分為操作參數(shù)與性能參數(shù)。操作參數(shù)用于進(jìn)行不同的工況設(shè)定，主要 的操作參數(shù)包括含液濃度Ci和壓比Pr。性能參數(shù)用于表征分離器的性能優(yōu)劣，主要的性能參 數(shù)有分離效率Et和溫度降△T。各參數(shù)的測算方法如下所示：
[0023] (1)入口含液濃度Ci
[0024] 入口含液濃度主要用于模擬天然氣的含水率，天然氣含水率因其出產(chǎn)地域不同而 存在差異。Q值對(duì)于分離器的分離效率有著非常直接的影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)需預(yù)先設(shè)定入口含液 濃度ClQ，預(yù)設(shè)入口含液濃度通過下式計(jì)算：
[0026] 式中，Gi--液體質(zhì)量流量kg/s
[0027]G2--氣體質(zhì)量流量kg/s
[0028] 考慮到氣體流量調(diào)節(jié)較為困難，預(yù)設(shè)時(shí)保持氣體質(zhì)量流量G2不變，通過調(diào)節(jié)&來達(dá) 到預(yù)定的含液濃度。
[0029] 在緩沖器出口端設(shè)置有溫濕度傳感器用于測定分離器入口端流體濕度，測定值匕 與設(shè)定值Ci〇誤差在0.5%以內(nèi)即視為合格。
[0030] (2)壓比Pr
[0031] 壓比是指超音速分離器入口壓力Ριη與干氣出口壓力P〇u^比值。
[0033]根據(jù)現(xiàn)有的理論可知，壓比對(duì)于分離器內(nèi)氣流的流動(dòng)狀態(tài)有著非常重要的影響。 壓比過大時(shí)，導(dǎo)致分離器內(nèi)流體速度過高，氣流均勻性不足，無法保證后續(xù)旋流的有效進(jìn) 行，壓比過大則意味著氣體能量損失過大，較高的能量損失無法滿足后續(xù)其他工藝的順利 進(jìn)行。壓比較小時(shí)，流經(jīng)噴管的氣體能量有限，不能保證有效的實(shí)現(xiàn)超音速流動(dòng)，噴管出口 的氣體速度較小，在流經(jīng)分離翼時(shí)不能產(chǎn)生足夠的旋流強(qiáng)度，氣液分離不徹底。在工藝允許 的范圍內(nèi)，盡量選擇小壓比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
[0034] (3)分離效率Et
[0035]分離效率是表征超音速分離器性能的關(guān)鍵指標(biāo)，分離效率