一种管式旋流气液分离装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种管式旋流气液分离装置，包括整流预分段和旋流分离段；整流预分段包括：缓冲立管，下端与入口管相连接；弯管，下端与缓冲立管上端相连接；下倾管，一端与弯管上端相连接；分液罐，设置在下倾管下方，其顶部通过第一连接管与下倾管中部相连通；旋流分离段包括：气液分离柱，下部通过第二连接管与分液罐下部相连通，中部与下倾管另一端相连通，顶部和下部分别设置有气相和液相出口管；渐缩喷嘴，设置在靠近下倾管出口端的下倾管内。本发明专利技术能有效地将来流的气液段塞转化为分层流动，消除入口段塞对分离器造成的强烈冲击，保持分离器内旋流场以及气液界面的稳定，提高流型转化效率和对恶劣工况的适应能力，实现气液分离器的稳定可靠运行。

【技术实现步骤摘要】
一种管式旋流气液分离装置
本专利技术涉及一种气液分离装置，具体是关于一种适用于对分离器重量与体积有严格要求的油气分离场所的管式旋流气液分离装置，属于气液旋流分离器与多相流动

技术介绍
随着油田开发逐渐从陆地走向海洋，海上油气田的开发已成为海洋石油发展的重点，研发高效分离设备是海上经济开发、降本增效的必然途径。同时，随着油田后期含水率的升高，原有处理系统升级改造迫切需要高效分离新技术。水下气液分离技术是控制深水段塞、提高采收率、减少药剂用量、延长油气田寿命的创新技术，是世界也是我国未来深水开发急需攻克的技术瓶颈。管式旋流气液分离装置质量轻，便于建造与安装，结构简单便于维护，并且分离器内烃的残留量较之常规重力式分离器来说明显降低，具有巨大的经济潜力，近年来在全世界的油气田得到了广泛应用。但管式旋流气液分离装置对结构紧凑性的要求也带来了一定的负面效应，由于分离装置内部空间较之常规重力式分离器来说非常有限，气液流量的起伏变化会对柱状分离段的旋流场以及气液界面特征产生很大的影响，尤其在入口流型为段塞流的条件下会对分离器造成强烈的冲击，狭小的内部空间不具有缓冲作用从而使得分离器的分离性能与稳定性难以达到预期。而现有的带下倾管的管式旋流气液分离装置虽有一定的整流作用，能减弱段塞的影响，但下倾段较长，安装不方便，不适用于对分离器重量与体积有严格要求的油气分离场所。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种集成分液罐的管式旋流气液分离装置，该装置结构简单，能有效地将来流的气液段塞转化为分层流动，消除入口段塞对分离器造成的强烈冲击，保持分离器内旋流场以及气液界面的稳定，进一步降低分离器柱体高度及下倾管长度，提高流型转化效率和对恶劣工况的适应能力，实现气液分离器的稳定可靠运行。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种管式旋流气液分离装置，包括整流预分段和旋流分离段；其中，所述整流预分段包括：缓冲立管，所述缓冲立管的下端形成入口端并与入口管相连接，所述缓冲立管的上端则形成出口端；弯管，所述弯管的下端形成入口端并与所述缓冲立管的出口端相连接，所述弯管的上端的形成出口端；下倾管，所述下倾管的一端形成入口端并与所述弯管的出口端相连接，所述下倾管的另一端则形成出口端，且所述下倾管由入口端至出口端向下倾斜设置；分液罐，设置在所述下倾管的下方，且所述分液罐的顶部通过第一连接管与所述下倾管的中部相连通；所述旋流分离段包括：气液分离柱，为上下端封闭的中空柱体，所述气液分离柱的下部通过第二连接管与所述分液罐的下部相连通，所述气液分离柱的中部与所述下倾管的出口端相连通，所述气液分离柱的顶部和下部分别设置有与外界相通的气相出口管和液相出口管；渐缩喷嘴，设置在靠近所述下倾管出口端的所述下倾管内，且所述渐缩喷嘴的出口设置方向垂直于气液流体的流动方向。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述入口管通过扩径头与所述缓冲立管的入口端连接，所述入口管与所述扩径头直径较小的一端相连且两者直径相同，所述缓冲立管与所述扩径头直径较大的一端相连且两者直径相同；并且，所述扩径头的扩径角度取0～30°，扩径比为2～6。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述弯管的角度不大于120°，且所述弯管的管径与所述缓冲立管的管径相同；同时，所述缓冲立管的高度应大于一个液塞长度，且液塞长度计算公式如下：lnls＝-26.8+28.5(lnd′+3.67)0.1(1)式中，ls为一个液塞长度；d＇为所述缓冲立管的管径。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述下倾管的管径与所述弯管的管径相同，且所述下倾管的下倾角度范围为-30～0°，所述下倾管的管长为1.0～1.5m；其中，所述下倾管的管径计算公式如下：式中，和均为无因次数；ws习为气相表观流速；d为所述下倾管的管径；g为重力加速度；θ为所述下倾管的下倾角度；ρ习和ρl分别为气相和液相的密度。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述下倾管与所述气液分离柱的连接处形成新月形切向入口，且所述新月形切向入口距离所述气液分离柱底部高度H1的计算公式如下：式中，vsl为经过所述渐缩喷嘴后液相的表观速度；vtl为经过所述渐缩喷嘴后的切向液相速度；vbz(r)为在所述气液分离柱内部半径为r位置处气泡沿轴向向上的滑脱速度；vbr为在所述气液分离柱内部半径为r位置处气泡沿径向向内的滑脱速度。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述渐缩喷嘴采用扇形入口槽结构，且所述渐缩喷嘴的入口槽截面积Aslot的计算公式如下：式中，Qg为气相流量；Ql为液相流量；vl为经过所述渐缩喷嘴之后的液相速度；ve为冲蚀速度，且冲蚀速度ve定义为：式中，C取122；ρm为分离工况下的气液混合物平均密度；Sl为液体的湿周长；Sg为气体的湿周长；P为该气液分离装置的操作压力；T为该气液分离装置的操作温度；R为标准条件下的气液比；Z为气体压缩系数。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述分液罐的直径不大于气液分离柱的直径，且所述气液分离柱的直径满足所述新月形切向入口旋流强度为10～20G；同时，所述气液分离柱总高度H的计算公式如下：式中，vsg为气相的表观流速；vdz(r)为在所述气液分离柱内部半径为r位置处液滴的轴向滑脱速度；vdr(r)为在所述气液分离柱内部半径为r位置处液滴的径向滑脱速度。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述第一连接管的管径不大于所述下倾管的管径，且总来液量越大，所述第一连接管的管径越大；同时，所述第一连接管与所述下倾管的连接点在所述下倾管的正下方。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述第二连接管的管径不大于所述液相出口管的管径，且所述第二连接管的轴心位置距离所述分液罐底部的高度不低于10cm。所述的管式旋流气液分离装置，优选地，所述气相出口管和液相出口管上分别安装气相出口阀门和液相出口阀门。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术提供的管式旋流气液分离装置内部无活动部件，能够长时间稳定高效运行；扩径头、缓冲立管能有效降低液塞的速度与动量，有利于液塞的耗散；下倾管结合分液罐的创新设计，提高了液塞耗散效率，可以实现在更大的气液流量与流速下将来流的气液段塞转化为分层流动，增强了对恶劣工况的适应能力，实现了高效气液分离，并且分液罐提前预分部分液体，减小了下倾段长度与气液分离柱体积，结构紧凑，尤其适用于对分离器重量与体积有严格要求的油气分离场所。2、本专利技术采用以液位控制为主、气相压力控制为辅的一体化控制模式能，能减小来液对分离装置的冲击，有利于分离装置自动化控制，显著提高了分离装置的稳定性，进一步提高了装置的气液分离效果。3、本专利技术可推广应用到气液分离、段塞捕集、生产计量等工艺流程中，适用性广。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管式旋流气液分离装置，其特征在于，包括整流预分段和旋流分离段；/n其中，所述整流预分段包括：/n缓冲立管(3)，所述缓冲立管(3)的下端形成入口端并与入口管(1)相连接，所述缓冲立管(3)的上端则形成出口端；/n弯管(4)，所述弯管(4)的下端形成入口端并与所述缓冲立管(3)的出口端相连接，所述弯管(4)的上端的形成出口端；/n下倾管(5)，所述下倾管(5)的一端形成入口端并与所述弯管(4)的出口端相连接，所述下倾管(5)的另一端则形成出口端，且所述下倾管(5)由入口端至出口端向下倾斜设置；/n分液罐(7)，设置在所述下倾管(5)的下方，且所述分液罐(7)的顶部通过第一连接管(6)与所述下倾管(5)的中部相连通；/n所述旋流分离段包括：/n气液分离柱(11)，为上下端封闭的中空柱体，所述气液分离柱(11)的下部通过第二连接管(8)与所述分液罐(7)的下部相连通，所述气液分离柱(11)的中部与所述下倾管(5)的出口端相连通，所述气液分离柱(11)的顶部和下部分别设置有与外界相通的气相出口管(10)和液相出口管(12)；/n渐缩喷嘴(9)，设置在靠近所述下倾管(5)出口端的所述下倾管(5)内，且所述渐缩喷嘴(9)的出口设置方向垂直于气液流体的流动方向。/n...

【技术特征摘要】
1.一种管式旋流气液分离装置，其特征在于，包括整流预分段和旋流分离段；
其中，所述整流预分段包括：
缓冲立管(3)，所述缓冲立管(3)的下端形成入口端并与入口管(1)相连接，所述缓冲立管(3)的上端则形成出口端；
弯管(4)，所述弯管(4)的下端形成入口端并与所述缓冲立管(3)的出口端相连接，所述弯管(4)的上端的形成出口端；
下倾管(5)，所述下倾管(5)的一端形成入口端并与所述弯管(4)的出口端相连接，所述下倾管(5)的另一端则形成出口端，且所述下倾管(5)由入口端至出口端向下倾斜设置；
分液罐(7)，设置在所述下倾管(5)的下方，且所述分液罐(7)的顶部通过第一连接管(6)与所述下倾管(5)的中部相连通；
所述旋流分离段包括：
气液分离柱(11)，为上下端封闭的中空柱体，所述气液分离柱(11)的下部通过第二连接管(8)与所述分液罐(7)的下部相连通，所述气液分离柱(11)的中部与所述下倾管(5)的出口端相连通，所述气液分离柱(11)的顶部和下部分别设置有与外界相通的气相出口管(10)和液相出口管(12)；
渐缩喷嘴(9)，设置在靠近所述下倾管(5)出口端的所述下倾管(5)内，且所述渐缩喷嘴(9)的出口设置方向垂直于气液流体的流动方向。


2.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述入口管(1)通过扩径头(2)与所述缓冲立管(3)的入口端连接，所述入口管(1)与所述扩径头(2)直径较小的一端相连且两者直径相同，所述缓冲立管(3)与所述扩径头(2)直径较大的一端相连且两者直径相同；并且，所述扩径头(2)的扩径角度取0～30°，扩径比为2～6。


3.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述弯管(4)的角度不大于120°，且所述弯管(4)的管径与所述缓冲立管(3)的管径相同；同时，所述缓冲立管(3)的高度应大于一个液塞长度，且液塞长度计算公式如下：
lnls＝-26.8+28.5(lnd′+3.67)0.1(1)
式中，ls为一个液塞长度；d＇为所述缓冲立管(3)的管径。


4.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述下倾管(5)的管径与所述弯管(4)的管径相同，且所述下倾管(5)的下倾角度范围为-30～0°，所述下倾管(5)的管长为1.0～1.5m；其中，所述下倾管(5)的管径计算公式如下：









式中，和均为无因次数；wsg为气相表观流速；d为所述下倾管(5)的管径；g为重力加速度；θ为所述下倾管(5)的下倾角度；ρg和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，姚海元，朱海山，罗晓明，秦蕊，刘永飞，王春升，喻西崇，朱军龙，刘仁玮，郑晓鹏，陈海宏，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11