双导入层塔扩张腔式分离器制造技术

双导入层塔扩张腔式分离器，能适应生产负荷的大幅度变化，不会在高负荷下出现高速气液搅生泡沫而无法分离的现象。独有的双导入机制和多层渐扩的分离腔室，能保证即使分离介质的流量和物性大幅度地变化，分离器都能适应。借助于柯恩达效应即流体在扩展壁面处的附壁流动，使边界附近的流体向外偏转，能自然产生周边向下、中心向上的轴对称环流，从而克服纯圆柱腔中的内流与底部反射流对撞冲击而引起的自激振荡。该旋流沉降分离器可多个单元组合并用，能节省分离空间、分离效率高、运行稳定、有很好的变工况适应性能。可广泛适用于油气、水气、以及固液和除尘分离等场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多相组分的离心旋流沉降分离
，适合于含固体颗粒的气固相、液固相，含液滴的气液相介质，在其流量变化范围很大的工况下进行高效分离。
技术介绍
沉降式和离心旋流式分离器是工业应用量最大的多相分离器型式。沉降式依靠重力推动重、轻相的沉降与上浮，需要很大的沉降面。离心旋流式依靠离心力场进行强力分离，效率较高。一般沉降式分离器(罐)常伴有入口的离心分离，使重组分附向容器内壁沉降，轻组分向上浮升聚中到出口，再通过过滤装置除掉混入的颗粒或液滴。而离心旋流式分离器根据用途的不同，常称为旋风分离器、水力旋流器等。普通沉降式分离器，其罐内腔体中含有大量悬浮的重相，由于轻质相的上升流速不能吹升重相颗粒，因此其体积大、效率低、且流量不能超负荷。卧式沉降式稍好，但仍不能满足需求。离心旋流式分离器，借助于强大的离心力场，可使轻、重介质快速分层，具有较高的分离效率和生产能力。但是，由于无外力矩的加入，在遵从动量矩定理的前提下，介质各层之间的旋转角速度和压力不一致，产生的剪切紊流和涡流会使分离效果变差。在旋流剧烈的情况下，会导致大微团破碎，搅生出泡沫或产生乳化，使介质难以分离；而旋流太轻又无从效果。由于切向流速即旋流强度于流量的增减成正比，因此对应于高效分离的处理量范围一般很窄。对于油、气田的油气分离等负荷变化大、或使用场所变更的情况，常要求处理设备具有尽可能大的操作弹性。采用多个设备并联的切断、投入操作不但麻烦，也增加成本， 如果工况变化过于频繁，跟不上操作就会陷入失效状态。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有分离器的上述不足，而创新出的一种全新结构、和作用原理更加有效的“双导入层塔扩张腔式分离器”，可以克服现有分离器技术的不足，极大地提升分离器的变工况适应性能，并能大幅度地缩小分离器的体积。本专利技术提供了一种结构相对简单、高效、处理量变化的适应范围很大、介质物性适应性强、耐压高的分离器，满足油、气田开采和其他场合下，对于气液分离、气固和液固分离的需求。本专利技术所采取的创新技术解决方案为I.层塔扩张腔式结构的分离室本专利技术将旋流沉降分离罐(16)的内室分成上、下两段，其主旋流段(18)完成介质的分层和重介质相的靠向内壁的流动。而多层扩张的旋流沉降段(17)，则是本专利技术的重点，它具有像层塔那样的多层扩张腔式的结构，通过逐渐扩张的圆锥腔结构，将一段圆柱腔连通到下一段直径扩大的圆柱腔，形成一层一层的锥柱腔——即一段扩张的圆锥腔再续接一段圆柱腔。锥柱腔的层数最少为一层，多则不限，下一层圆柱腔的直径大于上一层，各个腔均轴向贯通，最后一层锥柱腔的底端封闭。采用上述的结构，可以起到两方面的作用第一作用是达到处理量的自适应。当流量增大时，结合介质导入的切换，能快速下降流到下一层锥柱腔中，由于直径的增大，能显著降低旋流强度，不会发生搅动泡沫和乳化，并继续分离和附壁沉降；而若流量继续增大，介质还会快速下降流到下一层直径更大的锥柱腔中，再降低旋流强度，继续分离和附壁沉降，依次类推。如果处理量较小，介质在最上一层锥柱腔中就几乎完成分离，再沉降到下面的锥柱腔。第二作用是使分离器工作稳定。利用射流的附壁效应(Coanda效应)，在渐扩锥腔的内壁，介质的轴向流动会沿锥腔壁面向外偏转，从而避开轻介质相的上升排出流，产生沿壁面周边向下，沿中心向上的腔内环流，可使分离器工作稳定，避免像纯圆柱腔那样，腔中的介质内流与底部的反射流对撞冲击，引起自激振荡的恶劣情况。2.对应于不同流量的双导入机制本专利技术分离器采用两个独立的介质入口和入口腔。小流量下，混合介质大多从小流量入口(2)通过小流量缓冲室￠)、进到向心旋流发生器(20)中进行强预旋后，切向流入旋流沉降分离罐(16)内进行离心和沉降分离，由于流量不大，流入的切向速度是有限的， 旋流强度也合适，不会搅生出泡沫或产生乳化。而当处理量增大时，通过外部的流路调节控制，混合介质大多从上部的大流量入口(I)通过大流量缓冲室(4)，进到轴向旋流发生器(22)中进行适当的预旋，再螺旋下流到旋流沉降分离罐(16)内进行离心和沉降分离，由于流量大，螺旋进入的切向速度仍然较高，足够旋流分离，并且螺旋流的轴向流速，能使介质较快地下降到下一层直径较大的锥柱腔中，避免时间长了搅生泡沫，和自动增加分离器的处理量。3.多单元的任意并联和部件的共用本专利技术分离器还采用将多个分离单元并联应用的结构布局，每个旋流沉降分离单元都由各自的旋流沉降分离罐(16)、预旋大流量混合介质的轴向旋流发生器(22)、预旋小流量混合介质的向心旋流发生器(20)、轻介质导出管(15)、重介质导出孔(14)等部分所组成，轴向旋流发生器(22)安装于上隔板(5)的上表面，上隔板(5)在轴向旋流发生器(22)所覆盖的位置开上隔板开孔0，向心旋流发生器(20)装在上隔板(5)与中隔板(7) 之间，中隔板在向心旋流发生器(20)的中空位置处对应开中隔板开孔(19)，轴向旋流发生器(22)、向心旋流发生器(20)、两隔板的开孔均与旋流沉降分离罐(16)对中圆心。如此结构，各个旋流沉降分离单元可以共用介质入口、出口、缓冲室、隔板支撑等部件，而且都不必承受介质压力，因此可节省大量的材料成本和空间，介质的压力依靠分离器的外壳(3)来承担。本专利技术的有益效果是I.能大幅度提升分离器的流量变化适应范围，分离效率的高效区间宽阔，操作弹性大，不需要从外部频繁调节。2.分离器内不易搅生泡沫和乳化，分离器对介质物性的适应性强。3.阻力损失小，单位体积设备的处理量大。4.节省材料，制造容易，能承受高压介质，特别适应于高压油气的分离。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。附图说明附图I是本专利技术双导入层塔扩张腔式分离器的总体结构图。附图2是本专利技术分离器各个旋流沉降分离单元中，预旋小流量混合介质的向心旋流发生器(20)的结构图。附图3是本专利技术分离器各个旋流沉降分离单元中，预旋大流量混合介质的轴向旋流发生器(22)的第一种结构形式——由轴向导流预旋叶片实现的轴向旋流发生器(22)的结构图。附图4是本专利技术分离器各个旋流沉降分离单元中，预旋大流量混合介质的轴向旋流发生器(22)的第二种结构形式——由螺旋沟槽轴段0实现的轴向旋流发生器(22)的结构图。参见附图1，本专利技术双导入层塔扩张腔式分离器包括外壳(3)、上隔板(5)、中隔板(7)、下隔板(9)、大流量入口(I)、上隔板与外壳上部围成的大流量缓冲室(4)、小流量入口(2)、上和中二隔板与外壳上侧部分围成的小流量缓冲室(6)、中和下二隔板与外壳中下侧部分围成的重介质汇流室(8)、重介质出口(10)、下隔板与外壳下部围成的轻介质汇流室 (11)、轻介质出口(12)，和至少一个旋流沉降分离单元所。对于每一个旋流沉降分离单元， 主要由各自的旋流沉降分离罐(16)、罐底封闭板(13)、预旋大流量混合介质的轴向旋流发生器(22)、预旋小流量混合介质的向心旋流发生器(20)、轻介质导出管(15)、重介质导出孔(14)等部分所组成。其中轴向旋流发生器(22)安装于上隔板(5)的上表面，上隔板(5) 在轴向旋流发生器(22)所覆盖的位置开上隔板开孔0 ;而向心旋流发生器(20)安装在上隔板(5)和中隔板(7)之间，中隔板在向心旋流发生器(20)的中空位置处对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡大鹏，邹久朋，代玉强，刘培启，朱彻，刘凤霞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：