气液分离设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种气液分离设备，其涉及化工分离设备技术领域，所述气液分离设备包括：沿竖直方向延伸的外壳体，所述外壳体上具有排气口和排液口，所述排气口位于所述外壳体的上端，所述排液口位于所述外壳体的下端；设置在所述外壳体中沿竖直方向延伸的内壳体，所述内壳体的上端与所述外壳体相密封连接，所述内壳体的下端为敞口，所述外壳体与所述内壳体之间形成环状空间；插入所述外壳体并与所述内壳体相连通的进料管，所述进料管与所述内壳体之间具有用于将进料管中的流体以旋流的流动方式输出至所述内壳体中的旋流机构。本申请能够降低下行气流与上行气流在分离空间内的扰动，从而提高分离效率。

【技术实现步骤摘要】
气液分离设备
本技术涉及化工分离设备
，特别涉及一种气液分离设备。
技术介绍
气液分离设备广泛应用于能源和化工领域，主要应用于天然气输送净化、深海油气水分离、精馏塔/洗涤塔除雾分离和反应产物分离等。针对不同的应用背景，气液分离设备的结构和原理一般不同。目前采用离心分离原理的分离设备很多，这是由于离心力能达到重力数十倍甚至更多，故离心分离比重力分离具有更高的效率，并且离心分离器的优点是分离效率高、设备体积及占地面积小、易安装、操作灵活、运行稳定连续、无易损件、维护方便等。
技术实现思路
现有的基于离心分离原理的气液旋流分离器多采用切流“反转式”的流动模式，只是对气液混合物进入分离器的入口结构中进行结构改进，从而实现对气液分离器进行结构创新。图1为现有技术中切流式反转式旋流分离器的结构示意图，如图1所示，气流经旋流分离器的入口沿切向进入分离设备，在旋流分离器的内部形成双旋涡流动，外旋流在筒壁附近主要进行向下的旋转流动，内旋流在筒中心区域进行向上的旋转流动。液滴在离心力的作用下与气相主体分离，运动到边壁位置后完成汇集并沿边壁下行至排液口排出分离器。净化后的气体沿径向或“反转”进入内旋流，最终经分离器顶端的排气芯管排出设备，从而完成气液的两相分离。又例如，中国专利公开号为CN102533311A的专利中公开了一种轴流式超短接触旋流反应器，图2为现有技术中轴流式超短接触旋流反应器的结构示意图，如图2所示，这是一种带有螺旋导向叶片结构的轴流反转式分离器。气液两相混合物轴向进入分离器后在导向叶片的作用下能够进行切向旋转流动，而正是这种流动方式提供了气液两相分离所需的离心力。气流在分离空间内的流动方式与切流式反转式旋流分离器一致，均是气流在分离空间内完成“反转”运动。申请人发现上述现有的切流反转旋风分离器和轴流式旋风分离器在实践应用中，单个分离设备在较优的分离效率区间内很难够满足大处理量的要求，并且气流在分离空间内会发生“反转”流动，下行气流与上行气流在分离空间内会有扰动存在，造成强烈的气流湍动和严重的短路流现象，这使部分微小液滴卷吸进入上行气流，通过夹带排出分离设备，降低了分离效率。在过高的气速下，液滴就会被气体剪切粉碎成更小的液滴，在反转式流动过程中夹带现象十分严重，对分离效率极为不利。且上述设备为了满足大处理量要求，通常采用多组分离设备并联的方式进行操作。但是多组分离设备并联组合后存在进气分布不均匀，各分离设备之间窜气现象明显的问题，这使得并联组合后的分离效率大幅度降低。为了克服现有技术的上述缺陷，本技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种气液分离设备，其能够降低下行气流与上行气流在分离空间内的扰动，从而提高分离效率。本技术实施例的具体技术方案是：一种气液分离设备，所述气液分离设备包括：沿竖直方向延伸的外壳体，所述外壳体上具有排气口和排液口，所述排气口位于所述外壳体的上端，所述排液口位于所述外壳体的下端；设置在所述外壳体中沿竖直方向延伸的内壳体，所述内壳体的上端与所述外壳体相密封连接，所述内壳体的下端为敞口，所述外壳体与所述内壳体之间形成环状空间；插入所述外壳体并与所述内壳体相连通的进料管，所述进料管与所述内壳体之间具有用于将进料管中的流体以旋流的流动方式输出至所述内壳体中的旋流机构。优选地，所述进料管从所述外壳体的上方插入至所述内壳体中，所述进料管的下端为封闭的，所述旋流机构位于所述进料管的侧壁上。优选地，所述外壳体的横截面呈圆形，所述内壳体的横截面呈圆形，所述内壳体的直径与所述外壳体的直径的比值在0.5至0.8之间，所述外壳体的长度与所述外壳体的直径比值在1至3范围内，所述内壳体的长度与所述内壳体的直径比值在1至3范围内。优选地，所述气液分离设备还包括：设置在所述外壳体内的格栅挡板，所述格栅挡板位于所述内壳体的下方，所述格栅挡板呈圆锥状，圆锥状的顶尖朝向所述内壳体；当所述气液分离设备分离气液时，所述外壳体具有预设液位，所述格栅挡板高于所述预设液位。优选地，所述旋流机构输出的流体以第一方向旋流；所述内壳体下端的侧壁开设有开口，所述开口在水平方向上以第二方向进行延伸，所述第二方向与所述第一方向相反。优选地，所述内壳体下端周向外缘处具有折边，所述折边在径向向外方向上朝向斜下方延伸。优选地，所述气液分离设备还包括：设置在所述外壳体内的防冲挡板，所述防冲挡板呈圆锥状，圆锥状的顶尖朝向所述内壳体，所述防冲挡板位于所述内壳体的正下方，当所述气液分离设备分离气液时，所述外壳体具有预设液位，所述内壳体的下端面低于预设液位。优选地，所述内壳体由上到下呈渐缩趋势。优选地，所述内壳体为多个，多个所述内壳体绕所述进料管呈圆周分布；所述进料管从所述外壳体的上方插入所述外壳体，所述进料管输出的流体以切向流入至所述内壳体中。优选地，所述内壳体为多个，所述进料管从所述外壳体的上方插入所述外壳体，所述内壳体的上端与所述进料管通过分配器相连接，所述内壳体与所述分配器之间具有将所述分配器输出的流体以旋流的流动方式输出至所述内壳体中的螺旋导向叶片机构。本技术的技术方案具有以下显著有益效果：1、本申请中的分离方式不存在环状空间中气流上转向运动的扰动作用，所以能够有效减小气流在内壳体内的湍动，利于液滴的聚结和分离。在内壳体内，过高的气速即使让部分液滴发生了破碎现象，但是无上行气流的夹带，液滴还是会从下端的排料口排出。因为液体具有表面张力，它具有一种特殊性质，即微小液滴融于液流之后，便很难在从液流中再脱离。利用此性质，在内壳体下端出口附近，已经通过离心分离出的液流可以吸收大部分的微小液滴。在流体进入环状空间前，大部分液体已经完成分离，被夹带的少量液体也可在环状空间内完成二次分离，最终达到极优的分离效果。而且本申请中的气液分离设备结构简单并且无机械部件，使用寿命长，易于安装和维修，相比于能够实现同种目的的其它气液分离设备，本申请在结构和操作简易程度上更具有优势。2、由于气流在环状空间内不受内壳体中下转向运动的扰动影响，因此可以增大气液两相的切向速度，从而增大离心力，进一步提高分离效率。同时，还可以在保持较优的分离效率的区间内，大幅度的提高截面气速，从而提高单位时间的气流处理量。参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本技术的理解，并不是具体限定本技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液分离设备，其特征在于，所述气液分离设备包括：/n沿竖直方向延伸的外壳体，所述外壳体上具有排气口和排液口，所述排气口位于所述外壳体的上端，所述排液口位于所述外壳体的下端；/n设置在所述外壳体中沿竖直方向延伸的内壳体，所述内壳体的上端与所述外壳体相密封连接，所述内壳体的下端为敞口，所述外壳体与所述内壳体之间形成环状空间；/n插入所述外壳体并与所述内壳体相连通的进料管，所述进料管与所述内壳体之间具有用于将进料管中的流体以旋流的流动方式输出至所述内壳体中的旋流机构。/n

【技术特征摘要】
1.一种气液分离设备，其特征在于，所述气液分离设备包括：
沿竖直方向延伸的外壳体，所述外壳体上具有排气口和排液口，所述排气口位于所述外壳体的上端，所述排液口位于所述外壳体的下端；
设置在所述外壳体中沿竖直方向延伸的内壳体，所述内壳体的上端与所述外壳体相密封连接，所述内壳体的下端为敞口，所述外壳体与所述内壳体之间形成环状空间；
插入所述外壳体并与所述内壳体相连通的进料管，所述进料管与所述内壳体之间具有用于将进料管中的流体以旋流的流动方式输出至所述内壳体中的旋流机构。


2.根据权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述进料管从所述外壳体的上方插入至所述内壳体中，所述进料管的下端为封闭的，所述旋流机构位于所述进料管的侧壁上。


3.根据权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述外壳体的横截面呈圆形，所述内壳体的横截面呈圆形，所述内壳体的直径与所述外壳体的直径的比值在0.5至0.8之间，所述外壳体的长度与所述外壳体的直径比值在1至3范围内，所述内壳体的长度与所述内壳体的直径比值在1至3范围内。


4.根据权利要求3所述的气液分离设备，其特征在于，当外壳体的直径D取值为0.5m至8.0m时，内壳体的横截面的平均气速为1.8m/s至8.0m/s。


5.根据权利要求1所述的气液分离设备，其特征在于，所述气液分离设备还包括：设置在所述外壳体内的格栅挡板，所述格栅挡板位于所述内壳体的下方，所述格栅挡板呈圆锥状，圆锥状的顶尖朝向所述内壳体；或所述格栅挡板呈圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢春喜，周闻，鄂承林，李子轩，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11