一种气液分离装置

1.一种气液分离装置，其包括中空管体，管体顶部设有排气口，管体底部设有排液口，其特征在于：所述管体中部设有隔板，隔板将管体分隔为上腔和下腔，管体下腔一侧连接有输入管，由输入管输入的混合流体与管壁相切，隔板中心连接有与管体下腔连通并向管体上腔延伸的中空直形管，中空直形管直径大于或等于输入管直径，直形管顶部一侧设有与其连通的回旋管，回旋管朝向管体的管壁方向延伸，向下弧线切向倾斜20-50°，并与管壁间留有间隙；隔板上还连接有与管体上腔连通并向管体下腔延伸的排液管，排液管先向管体中心倾斜延伸，当排液管中心与管体中心重合时，排液管垂直向下延伸，排液管底部低于输入口。
2.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：所述管体下腔一侧的输入管与管体连接后，继续延伸入管体内，延伸段以向下弧线切向倾斜20-50°向管壁延伸，且与管壁间留有间隙。
3.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：所述隔板与水平面的夹角为
0-70°。
4.根据权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于：所述隔板与水平面的夹角为
30°。
5.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：所述隔板中心连接的中空直形管的高度为管体高度的20-70%。
6.根据权利要求3所述的气液分离装置，其特征在于：所述隔板倾斜设置时，排液管与隔板向下倾斜的一侧连接。
7.根据权利要求1所述的气液分离装置，其特征在于：所述排液管向管体中心倾斜延伸时，该延伸段与水平面的夹角为10-80°。
8.根据权利要求7所述的气液分离装置，其特征在于：所述排液管的下部外均匀分布有三根支撑管，三根支撑管的另一端与管体的管壁连接。
9.根据权利要求8所述的气液分离装置，其特征在于：所述排液管底部延伸入排液口。

一种气液分离装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及GLCC气液分离装置，尤其涉及一种新型气液分离装置。\n背景技术\n[0002] 近年来海陆天然气，页岩气，煤层气的勘探开发以及各种工业生产过程中各种气液分离技术的研究越来越受到重视，发展很快。如GLCC（单管旋流分离器）技术的广泛应用。GLCC分离器结构简单成本低，但其结构尺寸较高，分离液相滞留时间短，对于气液流量波动较大的介质适应性差。\n[0003] 如图1所示，GLCC分离器是根据气液旋流分离原理，分离器由倾斜向下的输入管沿特定角度的切线方向与铅垂的分离器管体相连，经输入管输入的混合流体经入口段预分离后切向进入分离器管体内。由于旋流作用，在分离器管体中，离心力、重力和浮力形成一个倒圆锥型的涡流面。密度大的液相沿铅垂管体的管壁流到分离器底部，密度小的气相沿涡旋的中央上升至涡面并流至分离器顶部，最终气相和液相分别从分离器的顶部和底部排出，从而实现两相分离。\n[0004] 传统的GLCC分离器的输入管是切向与分离器管体焊接，这样的结构使得输入管与分离器管体的焊接面积大，焊接操作困难，焊接后的产品外形极不美观。\n[0005] 虽然现有的GLCC分离器在分离混合流体上取得一定的成效，但GLCC分离器还存在以下的缺点：\n[0006] 1、由于GLCC分离器是严格根据工况而设计，故尺寸大小不能确定，只能根据实际情况进行定制，不能实现标准化产品，进而也无法形成流水线生产。\n[0007] 2、GLCC分离器只进行一次分离，所以对气液两相流量变化较大的工况分离效果差。\n[0008] 3、GLCC分离器结构尺寸比较高，不方便进行移动撬装，移动运输困难。\n[0009] 4、GLCC分离器对突发的段塞流没有很好的抑制作用，易导致气相带液。\n[0010] 5、GLCC分离器进行分离混合流体时，混合流体中的液相停留时间短，没有足够多的沉降分离时间，导致气液分离不充分。\n发明内容\n[0011] 本发明的目的是提供一种对混合流体的气液两相分离效果好，装置体积小，外形美观的新型气液分离装置。\n[0012] 为实现上述目的，本发明一种新型气液分离装置，其包括中空管体，管体顶部设有排气口，管体底部设有排液口，所述管体中部设有隔板，隔板将管体分隔为上腔和下腔，管体下腔一侧连接有输入管，由输入管输入的混合流体与管壁相切，隔板中心连接有与管体下腔连通并向管体上腔延伸的中空直形管，中空直形管直径大于或等于输入管直径，直形管顶部一侧设有与其连通的回旋管，回旋管朝向管体的管壁方向延伸，向下弧线切向倾斜\n20-50°，并与管壁间留有间隙；隔板上还连接有与管体上腔连通并向管体下腔延伸的排液管，排液管先向管体中心倾斜延伸，当排液管中心与管体中心重合时，排液管垂直向下延伸，排液管底部低于输入口。\n[0013] 采用以上结构，混合流体经输入管进入管体后，先在管体下腔进行一次分离，经一次分离的气相通过隔板的中空直形管向上上升，进入管体上腔，然后再由直形管顶部一侧的回旋管向管体的管壁切向向下流出，在管体上腔进行二次旋流，二次旋流分离的液相通过与隔板连接的排液管从管体的排液口排出，二次分离后的气相由管体顶部的排气口排出。\n[0014] 以上结构中，中空直形管直径必须大于或等于输入管直径，这样混合流体在旋流分离过程中，易平衡管体内的压力，防止管体内压力过高；而且采用以上的结构后，不需在管体上设置泄压阀，即可保证管体内不会形成过高压。\n[0015] 本发明采用以上的结构，在现有GLCC分离器一次分离的基础上实现了对混合流体的二次分离，从而使得对混合流体的分离效果更好。采用以上的结构使得液相在管体的停留时间长，从而可将液相与气相充分分离。因本发明的气液分离装置可对混合流体的液相和气相进行充分的分离，所以本发明的气液分离装置可将高度降低，同时还可将气液分离装置的管体直径缩小，从而从整体上缩小气液分离装置的体积。另外，本发明的气液分离装置在充分分离混合流体中的液相和气相的情况下，可以实现气液分离装置的标准化批量生产，使气液分离装置具有更广的应用前景。\n[0016] 所述管体下腔一侧的输入管与管体连接后，继续延伸入管体内，延伸段以向下弧线切向倾斜20-50°向管壁延伸，且与管壁间留有间隙。采用以上的结构，输入管与管体的连接处可以是垂直的焊接，这样输入管与管体的焊接面积最小，不仅简化了焊接操作，还可以使焊接处外形美观。同时，输入管在管体外部的一段还可以是其他任何角度与管体连接，只需输入管延伸入管体的延伸段以向下弧线切向倾斜20-50°向管壁延伸，即保证输入管中的混合流体进入管体后与管壁相切。\n[0017] 所述隔板与水平面的夹角为0-70°。 当隔板与水平面的夹角为0°时，隔板与管体垂直连接。当隔板与管体倾斜连接时，更便于二次分离后的液相从与隔板连接的排液管排走。其中，隔板与水平面的夹角为30°时，二次分离的液相最易从排液管排走。\n[0018] 所述隔板上连接的中空直形管的高度为管体高度的20-70%。这样的高度，便于一次分离的气相从中空直形管上升后，从其顶部一侧的回旋管回到管体内进行二次旋流分离，这样的高度可保证二次旋流分离的效果。\n[0019] 所述隔板倾斜设置时，排液管与隔板向下倾斜的一侧连接，便于二次旋流分离的液相从排液管排出。\n[0020] 所述排液管向管体中心倾斜延伸时，该延伸段与水平面的夹角为10-80°。排液管先进行倾斜至管体中心，然后再从中心向下垂直延伸，这样可防止排液管挡住一次旋流的混合流体。同时，排液管向管体中心倾斜延伸时，当排液管与水平面的夹角过小时，虽然排液管中的液体排出比较顺畅，但排液管需要在比较长的高度才能倾斜至管体中心；当排液管与水平面的夹角过大时，排液管可在比较短的范围内倾斜至中心，但会影响排液管中的液体排出。其中，当排液管与水平面的夹角为60°，不仅排液管中的液体向下排出顺畅，同时排液管也可在较短的高度倾斜至中心。\n[0021] 所述排液管的下部外均匀分布有三根支撑管，三根支撑管的另一端与管体的管壁连接，这样便于固定排液管下部。\n[0022] 所述排液管底部延伸入排液口，从而使二次旋流分离的液体不会被气相带入与隔板连接的中空直形管内，再次进行分离，从而影响分离效率。\n[0023] 采用本发明的气液分离装置，具有以下的优点：\n[0024] 1）在现有GLCC分离器一次分离的基础上实现了对混合流体的二次分离，从而使得对混合流体的分离效果更好。\n[0025] 2）采用本发明的结构使得液相在管体的停留时间长，从而可将混合流体中的液相与气相充分分离。\n[0026] 3）本发明的气液分离装置在保证气相和液相充分分离的同时，可从整体上缩小气液分离装置的体积，从而便于移动、安装或运输气液分离装置。\n[0027] 4）本发明的气液分离装置可标准化批量生产，使气液分离装置具有更广的应用前景。\n[0028] 5）本发明的气液分离装置对输入管进行改进后，输入管在管体外的一段形状可任意设置，可实现输入管最小面积地与管体焊接，简化焊接操作，使气液分离装置的外形更加美观。\n附图说明\n[0029] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：\n[0030] 图1为现有技术GLCC分离器的分离原理图； \n[0031] 图2为本发明气液分离装置的结构示意图。\n具体实施方式\n[0032] 如图2所示，本发明一种新型气液分离装置，其包括中空管体1，管体1顶部设有排气口3，管体1底部设有排液口4，所述管体1中部设有隔板5，隔板5将管体1分隔为上腔\n11和下腔12，管体下腔12一侧连接有输入管2，由输入管2输入的混合流体与管壁相切，隔板5中心连接有与管体下腔12连通并向管体上腔11延伸的中空直形管6，中空直形管6直径大于或等于输入管2直径，直形管6顶部一侧设有与其连通的回旋管7，回旋管7朝向管体1的管壁方向延伸，向下弧线切向倾斜20-50°，并与管壁间留有间隙；隔板5上还连接有与管体上腔11连通并向管体下腔12延伸的排液管8，排液管8先向管体1中心倾斜延伸，当排液管8中心与管体1中心重合时，排液管8垂直向下延伸，排液管8底部低于输入口21。\n[0033] 所述管体下腔12一侧的输入管2与管体1连接后，继续延伸入管体1内，延伸段22以向下弧线切向倾斜20-50°向管壁延伸，且与管壁间留有间隙。采用以上的结构，输入管\n2与管体1的连接处可以是垂直的焊接，这样输入管2与管体1的焊接面积最小，不仅简化了焊接操作，还可以使焊接处外形美观。同时，输入管2在管体1外部的一段还可以是其他任何角度与管体1连接，只需输入管2延伸入管体1的延伸段以向下弧线切向倾斜20-50°向管壁延伸，即保证输入管2中的混合流体进入管体1后与管壁相切。\n[0034] 采用以上结构，混合流体经输入管2的延伸段22切向进入管体1后，先在管体1内进行一次旋流分离，经一次分离的气相通过与隔板5连接的中空直形管6向上上升，然后再由直形管6顶部一侧的回旋管7切向向下回到管体上腔11中进行二次旋流，二次旋流分离的液相通过与隔板5连接的排液管8从管体1的排液口4排出，二次分离后的气相由管体1顶部的排气口3排出。这样隔板5将管体1分隔成上腔11和下腔12后，混合流体先在管体下腔12内进行一次旋流分离，一次旋流分离的气体再在管体上腔11内再进行二次旋流分离。\n[0035] 以上结构中，中空直形管6直径必须大于或等于输入管2直径，这样混合流体在旋流分离过程中，易平衡管体1内的压力，防止管体1内压力过高；而且采用以上的结构后，不需在管体1上设置泄压阀，即可保证管体1内不会形成过高压。\n[0036] 所述隔板5与水平面的夹角为0-70°。 当隔板5与水平面的夹角为0°时，隔板\n5与管1体垂直连接。当隔板5与管体1倾斜连接时，更便于二次分离后的液相从与隔板5连接的排液管8排走。其中，隔板5与水平面的夹角为30°时，二次分离的液相最易从排液管8排走。\n[0037] 所述隔板5上连接的中空直形管6的高度为管体高度的20-70%。这样的高度，便于一次分离的气相从中空直形管6上升后，从其顶部一侧的回旋管7回到管体1内进行二次旋流分离，这样的高度可保证二次旋流分离的效果。\n[0038] 所述隔板5倾斜设置时，排液管8与隔板5向下倾斜的一侧连接，便于二次旋流分离的液相从排液管8排出。\n[0039] 所述排液管8向管体1中心倾斜延伸时，该延伸段81与水平面的夹角为10-80°。\n排液管8先进行倾斜至管体1中心，然后再从中心向下垂直延伸，这样可防止排液管8挡住一次旋流的混合流体。同时，排液管8向管体1中心倾斜延伸时，当排液管8与水平面的夹角过小时，虽然排液管8中的液体排出比较顺畅，但排液管8需要在比较长的高度才能倾斜至管体1中心；当排液管8与水平面的夹角过大时，排液管8可在比较短的范围内倾斜至中心，但会影响排液管8中的液体排出。其中，当排液管8与水平面的夹角为60°，不仅排液管8中的液体向下排出顺畅，同时排液管8也可在较短的高度倾斜至中心。\n[0040] 所述排液管8的下部外均匀分布有三根支撑管9，三根支撑管9的另一端与管体1的管壁连接，这样便于固定排液管8底部。\n[0041] 所述排液管8底部延伸入排液口4，从而使二次旋流分离的液体不会被气相带入隔板5的中空直形管6内，再次进行分离，从而影响分离效率。