專(zhuān)利名稱(chēng)：固液氣分離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種分離裝置，尤其是一種利用離心分離原理的固液氣分離裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)現(xiàn)有的高產(chǎn)油田均進(jìn)入了高含水時(shí)期，鉆采上來(lái)的油氣水混合液通常需要 先經(jīng)過(guò)三相分離器和兩相分離器，將從油井鉆采上來(lái)的油氣水混合液初步分離為天然 氣、含水油與含油的污水。其中初步分離出的高含油的油水混合液進(jìn)入大型沉降罐中 靜置分離，沉降罐中分離出的少量天然氣進(jìn)入天然氣管網(wǎng)，沉降罐底部的水注回地下， 而沉降罐上層的含水油品再經(jīng)過(guò)沉降罐的數(shù)級(jí)重力沉降，最終獲得滿足含水率要求的原 油。大型儲(chǔ)罐的靜置沉降工藝是一種在生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛采用的非常成熟的工藝路線， 技術(shù)與裝備的可靠性高，但是需要較長(zhǎng)的靜置時(shí)間，混合液的分離效率低下，并且占用 大罐時(shí)間長(zhǎng)、儲(chǔ)罐體積較大。隨著石油開(kāi)采進(jìn)入枯油期，鉆采出的油水混合液中含水率 的增加，開(kāi)發(fā)高效的油水分離器產(chǎn)品以減少或者替代沉降罐分離工藝，是行業(yè)發(fā)展的必 然需求。目前，國(guó)內(nèi)基于離心分離器的專(zhuān)利較多，比較典型的有中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)為 CN100435902C的名稱(chēng)為“一種旋流氣液、液液分離器”、公開(kāi)號(hào)CN101537266A的名稱(chēng)
“油水分離方法及裝置”等公開(kāi)的專(zhuān)利文件，這些公開(kāi)的技術(shù)方案采用的是以螺旋管為 主題的旋流離心分離技術(shù)，雖然能達(dá)到減小分離過(guò)程擾動(dòng)的目的并有一定的分離效果， 但螺旋管路沿程阻力大，一般也只能分離兩相混合液。其它的如采用錐形筒旋風(fēng)分離器 和普通管式離心分離器等，則由于分離器內(nèi)流體的流動(dòng)剪切作用容易將液滴比如油滴或 水滴打碎乳化，而降低分離效果，因此其液液分離效果并不理想。公開(kāi)號(hào)為US005571070A的美國(guó)專(zhuān)利和國(guó)際專(zhuān)利W000/29120公開(kāi)了一種上下開(kāi)
口的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，待分離的混合液體由轉(zhuǎn)鼓的底部進(jìn)入并隨轉(zhuǎn)鼓一起轉(zhuǎn)動(dòng)分離，分離的輕 相與重相由轉(zhuǎn)鼓的上部不同出口流出分離器。該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，減小了旋轉(zhuǎn)液體與轉(zhuǎn) 鼓壁間的相對(duì)剪切運(yùn)動(dòng)影響分離效果的情況。其最大優(yōu)點(diǎn)正如國(guó)際專(zhuān)利W000/29120所 描寫(xiě)的那樣，其轉(zhuǎn)子裝配簡(jiǎn)單且結(jié)構(gòu)間無(wú)焊接連接，特別是適用于清潔度要求高的特殊 環(huán)境使用。但該結(jié)構(gòu)只能分離兩相如固液、液液混合液，對(duì)大流量、多相混合液特別是 混合液中混有少量溶解氣體的分離，存在著不足。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種固液氣分離裝置，該裝置能夠?qū)⒚芏炔煌墓?液、液液、氣液兩相或固液氣三相進(jìn)行精確分離。本實(shí)用新型是采用以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種固液氣分離裝置，包括殼體， 以及設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓，殼體上設(shè)有混合液入口、重相出口、出液口和氣相出 口，轉(zhuǎn)軸貫穿殼體的上下兩端，并與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)鼓之間通過(guò)沿軸向設(shè)置的導(dǎo)流葉片固定連接，其中，所述轉(zhuǎn)鼓呈上下開(kāi)口的筒狀，轉(zhuǎn)軸為中 空軸，轉(zhuǎn)軸靠近轉(zhuǎn)鼓上開(kāi)口處的軸壁上固定有擋板，擋板與殼體之間設(shè)置密封裝置，并 在殼體的頂部形成氣腔，氣腔與氣相出口連通；位于擋板上方的轉(zhuǎn)軸軸壁設(shè)有出氣孔， 出氣孔與氣腔連通，擋板下方的轉(zhuǎn)軸軸壁設(shè)有輕相收集孔；轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔固定有氣液分離 器，氣液分離器位于出氣孔和輕相收集孔之間；轉(zhuǎn)軸底部的開(kāi)口與殼體的出液口連通。本實(shí)用新型中，轉(zhuǎn)鼓的外壁與殼體的內(nèi)壁之間存在間隙，轉(zhuǎn)鼓與殼體之間設(shè)有 密封裝置，該密封裝置將間隙空間分為進(jìn)料腔和重相出料腔，進(jìn)料腔與混合液入口連 通，重相出料腔與重相出口連通。所述轉(zhuǎn)鼓上開(kāi)口處的擋板為堰流板，轉(zhuǎn)鼓的下開(kāi)口處也設(shè)置堰流板，堰流板與 轉(zhuǎn)軸固定連接，堰流板可以改變液體進(jìn)出轉(zhuǎn)鼓的流道。所述轉(zhuǎn)軸的上下兩端與殼體之間的密封為轉(zhuǎn)動(dòng)密封，如采用O形圈密封、填料 密封或者機(jī)械密封。所述氣液分離器可以為波紋式氣液分離器或填料式氣液分離器。所述輕相收集孔位于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的輕相匯集區(qū)，輕相收集孔呈均勻間隔設(shè)置或呈間 隔式分區(qū)集中分布?？讖酱笮∮梢合嗉盎烊氲臍庀嗵卣鳑Q定。所述導(dǎo)流葉片平行于轉(zhuǎn)軸的軸向，且各導(dǎo)流葉片之間呈均勻間隔設(shè)置。所述導(dǎo) 流葉片也可以相對(duì)于轉(zhuǎn)軸的軸向呈傾斜狀，且各導(dǎo)流葉片之間呈均勻間隔設(shè)置。所述導(dǎo)流葉片之間設(shè)置擋流片或填料，以穩(wěn)定分離器內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)。本實(shí)用新型的有益效果是與現(xiàn)有的離心分離裝置相比，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體 積小，設(shè)計(jì)緊湊，能夠?qū)⒒旌嫌胁煌芏鹊膬上嗷蛉嗟幕旌弦壕_分離，并且能夠?qū)?現(xiàn)氣液分離，分離效果好，并且分離效率高。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、殼體；2、轉(zhuǎn)軸；3、出液管；4、轉(zhuǎn)鼓；5、導(dǎo)流葉片；6、動(dòng)靜密 封機(jī)構(gòu)；7、重相出口管；8、堰流板；9、氣相出口管；10、氣液分離器；11、O形密 封圈；12、氣腔；13、重相出料腔；14、混合液入口管；15、進(jìn)料腔；16、輕相收集 孔；17、出氣孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型所述的固液氣分離裝置，該裝置包括殼體1，殼體1內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn) 軸2和轉(zhuǎn)鼓4，轉(zhuǎn)軸2貫穿殼體1的上下兩端。殼體1的側(cè)壁上設(shè)有混合液入口管14、 重相出口管7、出液管3和氣相出口管9。轉(zhuǎn)軸2與殼體1之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸2與殼體 1之間的密封相應(yīng)的為轉(zhuǎn)動(dòng)密封，其密封方式可以為O形密封圈11密封、填料密封或機(jī) 械密封。轉(zhuǎn)軸2設(shè)置在轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)，轉(zhuǎn)軸2與轉(zhuǎn)鼓4之間設(shè)有沿轉(zhuǎn)軸軸向設(shè)置的導(dǎo)流葉片 5，導(dǎo)流葉片5的一側(cè)邊與轉(zhuǎn)軸2的軸壁固定連接，對(duì)應(yīng)的另一側(cè)邊與轉(zhuǎn)鼓4的內(nèi)表面固 定連接，即轉(zhuǎn)鼓4通過(guò)導(dǎo)流葉片5與轉(zhuǎn)軸2固定連接。導(dǎo)流葉片5可以平行于轉(zhuǎn)軸2的軸向，也可以相對(duì)于轉(zhuǎn)軸2的軸向呈傾斜狀，即與軸向之間呈一定的夾角。轉(zhuǎn)軸2與轉(zhuǎn) 鼓4之間設(shè)置多個(gè)導(dǎo)流葉片5，導(dǎo)流葉片5將轉(zhuǎn)軸2與轉(zhuǎn)鼓4之間分為多個(gè)分離室。各導(dǎo) 流葉片5可以為均勻間隔設(shè)置，也可以為不均勻間隔設(shè)置。導(dǎo)流葉片5之間可以設(shè)置擋 流板或填料，以穩(wěn)定分離器內(nèi)流體的流動(dòng)狀態(tài)。轉(zhuǎn)鼓4呈上下開(kāi)口的圓筒狀。轉(zhuǎn)軸2呈中空管狀，轉(zhuǎn)軸2靠近轉(zhuǎn)鼓4上開(kāi)口處 的軸壁上固定有堰流板8，堰流板8與殼體1之間設(shè)有動(dòng)靜密封機(jī)構(gòu)6，從而在殼體1的 上部形成氣腔12，氣腔12與氣相出口管9連通。堰流板8上方的轉(zhuǎn)軸2軸壁上設(shè)有出氣 孔17，出氣孔17與氣腔12連通。堰流板8下方的轉(zhuǎn)軸2軸壁上設(shè)有輕相收集孔16，輕 相收集孔16為通孔，該孔可以為圓孔或長(zhǎng)條形孔，其分布于轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)的輕相匯集區(qū)；所 述輕相收集孔16之間可以為均勻間隔分布，也可以間隔一定的距離分區(qū)集中分布；輕相 收集孔16的數(shù)量及孔徑的大小主要由混合液中的氣相特征來(lái)決定。轉(zhuǎn)鼓4的下開(kāi)口處也 可以設(shè)置堰流板，通過(guò)堰流板改變混合液進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓4的流道。轉(zhuǎn)軸2的中空管的內(nèi)壁固定有氣液分離器10，氣液分離器10位于出氣孔17和輕 相收集孔16之間，其作用是對(duì)輕相中的氣體和液體進(jìn)行分離。氣液分離器10可以采用 波紋式氣液分離器或者填料式氣液分離器。轉(zhuǎn)軸2的上端穿出殼體1，并與外部驅(qū)動(dòng)機(jī)械連接，外部驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)軸2以 及與轉(zhuǎn)軸2固定連接的轉(zhuǎn)鼓4和導(dǎo)流葉片5高速旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)軸2底部的開(kāi)口與殼體1的出 液管3連通。轉(zhuǎn)鼓4的外壁與殼體1的內(nèi)壁之間存在間隙，轉(zhuǎn)鼓4與殼體1之間設(shè)有動(dòng)靜密封 機(jī)構(gòu)6，該密封機(jī)構(gòu)將間隙空間分為進(jìn)料腔15和重相出料腔13，進(jìn)料腔15與混合液入口 管14連通，重相出料腔13與重相出口管7連通。該三相分離裝置的工作過(guò)程如下所述該裝置工作時(shí)，外部轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)，帶 動(dòng)轉(zhuǎn)軸2和轉(zhuǎn)鼓4旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生離心力，殼體1處于靜止?fàn)顟B(tài)。此時(shí)，混合液持續(xù)地沿著混 合液入口管14進(jìn)入殼體1和轉(zhuǎn)鼓4之間的進(jìn)料腔15，并通過(guò)轉(zhuǎn)鼓4 一端的開(kāi)口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓 4內(nèi)腔的各個(gè)分離室內(nèi)，受迫隨著轉(zhuǎn)鼓4 一起旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中混合液逐漸上升，同時(shí)在 轉(zhuǎn)動(dòng)離心力的作用下，混合液中分離出的輕相包括液相和氣相向轉(zhuǎn)鼓4的中心濃縮并聚 集于轉(zhuǎn)軸2與堰流板8之間，聚集的輕相經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)軸2上的輕相收集孔16進(jìn)入轉(zhuǎn)軸2的中 空軸內(nèi)，氣相自然上升，并經(jīng)過(guò)氣液分離器10分離后，經(jīng)氣腔12和氣相出口管9流出， 而液相則通過(guò)轉(zhuǎn)軸2中空軸底部的開(kāi)口和出液管3流出。與此對(duì)應(yīng)的，轉(zhuǎn)鼓4內(nèi)混合液 中的重相受離心力作用不斷地向轉(zhuǎn)鼓4的內(nèi)壁聚集，并沿轉(zhuǎn)鼓4的內(nèi)壁向轉(zhuǎn)鼓4的重相開(kāi) 口移動(dòng)，經(jīng)過(guò)重相出料腔13由重相出口管7流出。至此，混合液中的液相、氣相和和重 相在該分離裝置內(nèi)得到有效分離，并從不同的出口管流出收集。該裝置中，混合液入口管14以及重相出口管7的位置并不限于圖1所示的位 置，混合液入口管14可以設(shè)置在殼體1的上部，同樣可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)三相分離。另外，根據(jù)上述描述，該分離裝置除了可以進(jìn)行三相分離外，還可以對(duì)具有密 度差的氣液混合液、液液混合液、固液混合液或者氣液固混合液分離提取。
權(quán)利要求1.一種固液氣分離裝置，包括殼體(1)，以及設(shè)置在殼體(1)內(nèi)的轉(zhuǎn)軸(2)和轉(zhuǎn)鼓 (4)，殼體(1)上設(shè)有混合液入口、重相出口、出液口和氣相出口，轉(zhuǎn)軸(2)貫穿殼體(1) 的上下兩端，并與殼體(1)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸(2)設(shè)置在轉(zhuǎn)鼓(4)內(nèi)，轉(zhuǎn)軸(2)與轉(zhuǎn)鼓(4) 之間通過(guò)沿軸向設(shè)置的導(dǎo)流葉片(5)固定連接，其特征在于所述轉(zhuǎn)鼓(4)呈上下開(kāi)口的 筒狀，轉(zhuǎn)軸(2)為中空軸，轉(zhuǎn)軸(2)靠近轉(zhuǎn)鼓(4)上開(kāi)口處的軸壁上固定有擋板，擋板與 殼體(1)之間設(shè)置密封裝置(6)，并在殼體(1)的頂部形成氣腔(12)，氣腔(12)與氣相出 口連通；位于擋板上方的轉(zhuǎn)軸(2)軸壁設(shè)有出氣孔(17)，出氣孔(17)與氣腔(12)連通， 擋板下方的轉(zhuǎn)軸(1)軸壁設(shè)有輕相收集孔(16)；轉(zhuǎn)軸(2)內(nèi)腔固定有氣液分離器(10)， 氣液分離器(10)位于出氣孔(17)和輕相收集孔(16)之間；轉(zhuǎn)軸(2)底部的開(kāi)口與殼體 (1)的出液口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于轉(zhuǎn)鼓(4)的外壁與殼體(1) 的內(nèi)壁之間存在間隙，轉(zhuǎn)鼓(4)與殼體(1)之間設(shè)有密封裝置，該密封裝置將間隙空間分 為進(jìn)料腔(15)和重相出料腔(13)，進(jìn)料腔(15)與混合液入口連通，重相出料腔(13)與 重相出口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于轉(zhuǎn)鼓(4)上開(kāi)口處的擋板為 堰流板(8)，轉(zhuǎn)鼓(4)的下開(kāi)口處也設(shè)置堰流板，堰流板與轉(zhuǎn)軸(2)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于轉(zhuǎn)軸(2)的上下兩端與殼體 (1)之間的密封為轉(zhuǎn)動(dòng)密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于所述氣液分離器(10)為波 紋式氣液分離器或填料式氣液分離器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于所述輕相收集孔(16)位于 轉(zhuǎn)鼓(4)內(nèi)的輕相匯集區(qū)，輕相收集孔(16)呈均勻間隔設(shè)置或呈間隔式分區(qū)集中分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片(5)平行于轉(zhuǎn) 軸(2)的軸向，且各導(dǎo)流葉片(5)之間呈均勻間隔設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固液氣分離裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片(5)相對(duì)于轉(zhuǎn) 軸⑵的軸向呈傾斜狀，且各導(dǎo)流葉片(5)之間呈均勻間隔設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7或8所述的固液氣分離裝置，其特征在于所述導(dǎo)流葉片(5) 之間設(shè)置擋流片或填料。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種分離裝置，尤其是一種利用離心分離原理的固液氣分離裝置。該裝置包括殼體，以及設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)鼓，殼體上設(shè)有混合液入口、重相出口、出液口和氣相出口，轉(zhuǎn)軸貫穿殼體的上下兩端，并與殼體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸設(shè)置在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)鼓之間通過(guò)沿軸向設(shè)置的導(dǎo)流葉片固定連接，其中，所述轉(zhuǎn)鼓呈上下開(kāi)口的筒狀，轉(zhuǎn)軸為中空軸，轉(zhuǎn)軸靠近轉(zhuǎn)鼓上開(kāi)口處的軸壁上固定有擋板，擋板與殼體之間設(shè)置密封裝置，并在殼體的頂部形成氣腔，氣腔與氣相出口連通；位于擋板上方的轉(zhuǎn)軸軸壁設(shè)有出氣孔，出氣孔與氣腔連通，擋板下方的轉(zhuǎn)軸軸壁設(shè)有輕相收集孔；轉(zhuǎn)軸內(nèi)腔固定有氣液分離器，氣液分離器位于出氣孔和輕相收集孔之間；轉(zhuǎn)軸底部的開(kāi)口與殼體的出液口連通。其能夠?qū)⒚芏炔煌墓桃?、液液、氣液兩相或固液氣三相進(jìn)行精確分離。
文檔編號(hào)B01D17/038GK201791400SQ20102053388
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者吳懷之 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所