專利名稱：一種氣液分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種從混合氣液流中分離氣相物流和液相物流的氣液分離器。
背景技術(shù)：
氣液分離是石油化工等行業(yè)一種基礎(chǔ)性的化工過程，可實(shí)現(xiàn)物料的回收、目標(biāo)物質(zhì)的提純等，其基本的分離方法有重力沉降、碰撞分離、離心分離、文丘里氣液分離、電力沉降等，分別適用于不同的粒徑范圍；采用不同的分離原理，氣液分離器的性能和結(jié)構(gòu)也有較大差異，包括無分流式慣性分離器，絲網(wǎng)氣液分離器、分液罐分離器、雙相渦輪分離器、重力沉降分離器、平行蛇管分離器、旋流分離器、離心力分離器和螺旋分離器，破沫網(wǎng)和高效氣液聚結(jié)器等。 200620168607. I公開了一種多級氣液分離器，它包括帶進(jìn)水口、出氣口和出液口的殼體，在殼體內(nèi)的中部設(shè)置高速切線分離室，在高速切線分離室內(nèi)組裝多個(gè)小分離室，小分離室設(shè)置切向入口和集液管，在小分離室內(nèi)設(shè)置導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管通向設(shè)置在上方的旋流板分離器，旋流板分離器的外周有導(dǎo)流通道通向集液室。該技術(shù)適用于石化行業(yè)生產(chǎn)過程中的氣體壓縮機(jī)入口分離、分餾塔等氣相帶液的分離。200510104896. 9提供了一種用于石油化工氣液分離的氣液分離器，其包括分離室，分離室的一端具有再分離室，在分離室和再分離室之間設(shè)有隔板，升氣管的一端部位于分離室內(nèi)，其另一端部位于再分離室內(nèi)，并且與排氣管的端部相對置，分離室的另一端具有集液室。循環(huán)管位于分離室的內(nèi)部，循環(huán)管的縱向軸線與分離室的縱向軸線朝向同一方向延伸，循環(huán)管的一部分延伸進(jìn)入升氣管的內(nèi)部，在循環(huán)管的外壁與升氣管的內(nèi)壁之間形成供內(nèi)旋流通過的環(huán)形間隙，循環(huán)管的一端與橫管連通，橫管連通再分離室。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，必須進(jìn)一步提高分離混合氣液流的分離效率，提供通量大、操作彈性大、操作周期長、制造成本和操作成本少的氣液分離器。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的主要技術(shù)問題，在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、適用范圍廣的氣液分離器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種氣液分離器，包括殼體、設(shè)于殼體上部側(cè)壁的氣液入口管、殼體頂部的排氣管及殼體底部的排液管，其特征在于該氣液分離器自下而上設(shè)置有集液區(qū)、一次分離區(qū)、二次分離區(qū)和氣體出口部分，一次分離區(qū)和二次分離區(qū)之間設(shè)有隔板，所述氣液入口管位于隔板下部；二次分離區(qū)和集液區(qū)通過回流管連通；所述集液區(qū)下部與排液管連通，集液區(qū)內(nèi)設(shè)有液位，回流下部出口位于液位下方；[0011]一次分離區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流罩及與其上端直接連通的升氣管，導(dǎo)流罩為錐頂角為e的錐筒，開口向下，在導(dǎo)流罩外壁沿軸向間隔均勻設(shè)置旋流片，兩兩旋流片之間形成旋流通道，使經(jīng)過旋流片的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；升氣管出口端穿出隔板延伸至二次分離區(qū)內(nèi)；所述排氣管、升氣管出口端上下對置并留有氣液與升氣管外部連通的通道，所述氣體出口部分包括排氣管、升氣管出口端及通道。在上述的氣液分離器中，進(jìn)一步地，氣液入口切向設(shè)置于一次分離區(qū)上部側(cè)壁，使進(jìn)入氣液分離器的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，錐頂角0彡0°，當(dāng)0為0°時(shí)，導(dǎo)流罩為直筒。進(jìn)一步地，所述旋流片為梯形或矩形金屬片，焊接于導(dǎo)流罩外壁，沿螺旋方向圓周均布。進(jìn)一步地，回流管設(shè)置于殼體的內(nèi)部或外部。進(jìn)一步地，氣體出口部分的排氣管直徑D3、升氣管出口端直徑D2和導(dǎo)流罩下口直徑Dl的關(guān)系是D3彡D2 < Dl。進(jìn)一步地，在升氣管出口端頂部設(shè)有擴(kuò)徑的錐筒，錐筒上口直徑D4與排氣管直徑D3的關(guān)系是D4 > D3，所述氣體出口部分還包括錐筒。進(jìn)一步地，在升氣管出口端頂部設(shè)有水平擋板，在擋板下部、升氣管側(cè)壁設(shè)置開口，所述氣體出口部分還包括擋板和開口。進(jìn)一步地，通道的高度為(0.5 5.0)和3，03為排氣管直徑。采用本實(shí)用新型提供的氣液分離器，至少具有以下有益效果首先，本實(shí)用新型提供的氣液分離器結(jié)構(gòu)簡單，僅在殼體內(nèi)部設(shè)置了導(dǎo)流罩及升氣管，使分離器結(jié)構(gòu)緊湊、縮小設(shè)備占用空間，制造成本低，利于工業(yè)應(yīng)用；其次，導(dǎo)流罩的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)氣液混合流在一次分離區(qū)內(nèi)的軸向加速，在導(dǎo)流罩外壁設(shè)置的旋流片則使氣液混合流在軸向加速的同時(shí)進(jìn)行徑向加速并旋轉(zhuǎn)，提高了分離效率和速度；第三，排氣管、升氣管出口端之間通道的存在，使自升氣管出口端噴出的液體依靠自身旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)量彈射到通道外落入二次分離區(qū)內(nèi)并聚集在隔板上方，而氣體則急轉(zhuǎn)進(jìn)入排氣管引出氣液分離器；第四，隔板的設(shè)置，使一次分離區(qū)內(nèi)的氣體物流必須經(jīng)過導(dǎo)流罩、旋流片、升氣管及氣體出口部分的流通路徑，實(shí)現(xiàn)多次分離的目標(biāo)；此外，可根據(jù)實(shí)踐中氣液混合流的液滴粒徑大小及分布設(shè)計(jì)適合的分離器結(jié)構(gòu)，如進(jìn)行分餾塔氣相帶液的分離時(shí)，可采用氣液混合流自入口切向進(jìn)入分離器，在一次分離區(qū)快速實(shí)現(xiàn)一級分離過程；當(dāng)進(jìn)行干氣、天然氣等可燃?xì)怏w急壓縮空氣的凈化時(shí)，可采用氣液混合流自入口管徑向進(jìn)入分離器，在導(dǎo)流罩外旋流片的作用下使含液氣體在切向速度的作用下實(shí)現(xiàn)快速分離。

圖I :本實(shí)用新型的氣液分離器總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器A-A向視圖，氣液入口徑向設(shè)置。圖3 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器A-A向視圖，氣液入口切向設(shè)置。、[0030]圖4 :本實(shí)用新型的氣液分離器中導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)示意圖。圖5 :本實(shí)用新型的氣液分離器中旋流片結(jié)構(gòu)示意圖。圖6 :圖5中的旋流片C向視圖。圖7 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器B-B向旋流片型式及物流流向示意圖，箭頭表示氣液混合流流向。圖8 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結(jié)構(gòu)型式一示意圖，其中排氣管直徑小于升氣管直徑，雙線代表液體流向。圖9 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結(jié)構(gòu)型式二示意圖，設(shè)有錐筒，雙線代表液體流向。圖10 :本實(shí)用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結(jié)構(gòu)型式三示意圖，設(shè)有擋板和 開口，雙線代表液體流向。圖11 :本實(shí)用新型的回流管設(shè)于殼體內(nèi)部的氣液分離器總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖12 :本實(shí)用新型氣液分離器分離過程中氣體流向示意圖，雙線代表液體流向。圖中主要編號說明1氣液分離器；2氣液入口管；3排氣管；4排液管；5集液區(qū)；6一次分離區(qū)；7 二次分離區(qū)；8隔板；9回流管；10導(dǎo)流罩；11升氣管；12通道；13擋板；14開口 ；15旋流片；16殼體；17旋流通道；18氣體出口部分；19錐筒；20氣液混合流；21氣體；22液體；23液位；24升氣管出口端；25回流管下部出口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍包括但是不限于此圖I為本實(shí)用新型的氣液分離器總體結(jié)構(gòu)示意圖，在氣液分離器I的殼體16上部設(shè)有氣液入口管2、頂部設(shè)有排氣管3、底部設(shè)有排液管4，氣液分離器自下而上設(shè)置有集液區(qū)5、一次分離區(qū)6、二次分離區(qū)7和氣體出口部分18，一次分離區(qū)6和二次分離區(qū)7之間設(shè)有隔板8，氣液入口 2位于隔板8下部；二次分離區(qū)7和集液區(qū)5通過回流管9連通；集液區(qū)5下部與排液管4連通，集液區(qū)5內(nèi)設(shè)有液位23，回流管下部出口 25位于液位23下方；一次分離區(qū)6內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流罩10及與其上端直接連通的升氣管11，導(dǎo)流罩10為錐筒形，開口向下，在導(dǎo)流罩10外壁沿徑向間隔均勻設(shè)置旋流片15，相鄰旋流片之間形成旋流通道17，使經(jīng)過旋流片15的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；升氣管出口端24穿出隔板8延伸至二次分離區(qū)7內(nèi)；排氣管3、升氣管出口端24上下對置并留有通道12，以使氣液與升氣管外部連通，氣體出口部分18包括排氣管3、升氣管出口端24及通道12。在圖I的氣液分離器中，氣液入口管2可切向或徑向設(shè)置于一次分離區(qū)6上部側(cè)壁，徑向設(shè)置的氣液入口管2結(jié)構(gòu)如圖2的A-A向視圖所示，氣液混合流20自入口管2進(jìn)入殼體16內(nèi)，沿殼體16與升氣管11外壁間的空間向不同方向流動(dòng)，進(jìn)入一次分離區(qū)6內(nèi)；切向設(shè)置的氣液入口管2結(jié)構(gòu)如圖3的A-A向視圖所示，氣液混合流20自入口 2切向進(jìn)入殼體16內(nèi)，沿殼體16與升氣管11外壁間的空間朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，初步分離后進(jìn)入一次分離區(qū)6內(nèi)。本實(shí)用新型的氣液分離器中導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)圖4所示，導(dǎo)流罩10為錐筒形，開口向下，下口直徑為D1、上口直徑為D2，錐頂角為0 ;導(dǎo)流罩10的外壁焊接有多個(gè)如圖5所示的旋流片15 ;旋流片15的上底LI、下底L2與導(dǎo)流罩下口直徑D1、上口直徑D2、殼體直徑DO的關(guān)系是L1=1/2(D0-D2)，L2=l/2 (DO-Dl)，當(dāng)錐頂角0為O。時(shí)，導(dǎo)流罩為直筒結(jié)構(gòu)，此時(shí)L1=L2，旋流片15為矩形；兩兩旋流片之間形成旋流通道17，使經(jīng)過旋流片15的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；圖5中旋流片15的C向視圖如圖6所示，旋流片15的平面與軸向夾角為a，a的設(shè)計(jì)以與旋流通道17的角度與通過通道17的氣液流流向一致為原則；圖7為圖I中B-B向視圖及氣液混合流20流經(jīng)導(dǎo)流罩10及旋流通道17的物流流向示意，氣液混合流20通過導(dǎo)流罩10時(shí)，由于導(dǎo)流罩10橫截面積的擴(kuò)張導(dǎo)致流通面積縮小，使氣液混合流20加速，同時(shí)兩兩旋流片15之間的通道17造成物流旋轉(zhuǎn)，因此氣液混合流在不斷向下加速、旋轉(zhuǎn)過程中通過導(dǎo)流罩10及通道17，在離心力的作用下，混合流中的液體物質(zhì)被甩到旋轉(zhuǎn)流外側(cè)形成液膜，隨液膜增厚在重力作用下沿殼體16內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流入集液區(qū)5內(nèi)，分離出的液體物質(zhì)通過排液管4排出，氣體則轉(zhuǎn)向從導(dǎo)流罩10內(nèi)部向上進(jìn)入升氣管11內(nèi)，完成氣液混合流在一次分離區(qū)的分離。由于升氣管11直徑縮小，進(jìn)入升氣管11的氣體攜帶未分離的液體沿升氣管11進(jìn)一步加速旋轉(zhuǎn)上升，在上升過程中，由于比重和動(dòng)量的差別，混合氣液流中的少量液滴被甩到升氣管11內(nèi)壁上，液滴凝聚成液膜并被氣流攜帶邊旋轉(zhuǎn)邊向上移動(dòng)進(jìn)入氣體出口部分18中。圖8為氣體出口部分18結(jié)構(gòu)型式一示意圖，其中排氣管直徑D3、升氣管出口端直徑D2和導(dǎo)流罩下口直徑Dl的關(guān)系是D3 < D2 < Dl ;上述被氣體21攜帶上升的液體22經(jīng)過升氣管出口端24上部的通道12時(shí)，依靠自身旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)量彈射到通道12外部，而氣體21則向上進(jìn)入排氣管3引出氣液分離器；圖9為氣體出口部分18結(jié)構(gòu)型式二示意圖，在升氣管出口端24頂部設(shè)有擴(kuò)徑的錐筒19，錐筒19上口直徑D4與排氣管3直徑D3的關(guān)系是D4 > D3 ;上述沿升氣管11旋轉(zhuǎn)上升的氣流中的液滴22經(jīng)過錐筒19及通道12時(shí)，由于錐筒19的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使液流22更容易依靠自身旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)量脫離氣流彈射到通道12外部，而氣體21則向上進(jìn)入排氣管3引出氣液分離器；圖10為氣體出口部分18結(jié)構(gòu)型式三示意圖，在升氣管出口端24頂部設(shè)有水平擋板13，在擋板13下部、升氣管11側(cè)壁設(shè)置開口 14，上述沿升氣管11旋轉(zhuǎn)上升的氣流中的液體22經(jīng)過通道12時(shí)，液體22依靠自身旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)量經(jīng)開口 14彈射到通道12外部，而氣體21由于擋板13的阻擋則沿開口 14、通道12的路徑進(jìn)入排氣管3引出氣液分離器；上述圖8-10中經(jīng)過氣體出口部分18分離出的液體22落入二次分離區(qū)7內(nèi)并在隔板8上方聚集成液體流后沿回流管9流入集液區(qū)5內(nèi)。圖11為本實(shí)用新型的回流管設(shè)于殼體內(nèi)部的氣液分離器總體結(jié)構(gòu)示意圖，氣液分離器I的殼體16自下而上設(shè)置有集液區(qū)5、一次分離區(qū)6、二次分離區(qū)7和氣體出口部分18，一次分離區(qū)6和二次分離區(qū)7之間設(shè)有隔板8，氣液入口管2位于隔板8下部；二次分離區(qū)7和集液區(qū)5通過回流管9連通，回流管9內(nèi)置于殼體16內(nèi)；集液區(qū)5下部與排液管4連通，集液區(qū)5內(nèi)設(shè)有液位23，回流管下部出口 25位于液位23下方；一次分離區(qū)6內(nèi)設(shè) 有導(dǎo)流罩10及與其上端直接連通的升氣管11，導(dǎo)流罩10為錐筒形，開口向下，在導(dǎo)流罩10外壁沿徑向間隔均勻設(shè)置旋流片15，兩兩旋流片之間形成旋流通道17，使經(jīng)過旋流片15的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；升氣管出口端24穿出隔板8延伸至二次分離區(qū)7內(nèi)；排氣管3、升氣管出口端24上下對置并留有通道12，排氣管3、升氣管出口端24及通道12構(gòu)成氣體出口部分18。圖12為本實(shí)用新型的氣液分離器分離氣液混合流過程中氣液流向示意圖，氣液混合流20通過氣液入口管2沿切線方向進(jìn)入一次分離區(qū)6，在殼體16與升氣管11外壁之間的空間內(nèi)向下旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，進(jìn)行初步分離，下移的氣液混合流通過導(dǎo)流罩10外壁上旋流片15之間的旋流通道17時(shí)，由于流通面積急劇縮小，混合流受壓而流速快速增加，沿通道17加速旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，在離心力的作用下，混合流中的液體物質(zhì)被甩到旋轉(zhuǎn)流外側(cè)形成液膜，隨液膜增厚在重力作用下沿殼體16內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流入集液區(qū)5內(nèi)，分離出的液體物質(zhì)22通過排液管4排出，完成氣液混合流在一次分離區(qū)的分離；含有少量液體的氣體流在導(dǎo)流罩10內(nèi)部沿軸向逆流旋轉(zhuǎn)向上進(jìn)入升氣管11內(nèi)并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)向上流動(dòng)，混合氣液流中的少量液滴在旋轉(zhuǎn)上升過程中被甩到升氣管11內(nèi)壁區(qū)域，并被氣流攜帶邊旋轉(zhuǎn)邊向上移動(dòng)進(jìn)入氣體出口部分18中，在氣體出口部分18中，被氣 體攜帶的液體22依靠自身旋轉(zhuǎn)的離心動(dòng)量通過錐筒19或開口 14彈射到通道12外部，并在隔板8上方聚集成液體流后沿回流管9流入集液區(qū)5 ;氣體21則通過通道12向上進(jìn)入排氣管3，完成氣液的最后分離過程。最后所應(yīng)說明的是以上說明僅用以說明本實(shí)用新型而非限制，盡管參照較佳實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種氣液分離器(I)，包括殼體(16)、設(shè)于殼體(16)上部側(cè)壁的氣液入口管(2)、殼體頂部的排氣管(3)及殼體底部的排液管(4)，其特征在于 該氣液分離器自下而上設(shè)置有集液區(qū)(5)、一次分離區(qū)(6)、二次分離區(qū)(7)和氣體出口部分(18)，一次分離區(qū)(6)和二次分離區(qū)(7)之間設(shè)有隔板(8)，所述氣液入口管(2)位于隔板(8)下部；二次分離區(qū)(7)和集液區(qū)(5)通過回流管(9)連通； 所述集液區(qū)(5)下部與排液管(4)連通，集液區(qū)(5)內(nèi)設(shè)有液位(23)，回流下部出口(25)位于液位(23)下方; 一次分離區(qū)(6)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流罩(10)及與其上端直接連通的升氣管(11 )，導(dǎo)流罩(10)為 錐頂角為Θ的錐筒，開口向下，在導(dǎo)流罩(10)外壁沿軸向間隔均勻設(shè)置旋流片(15)，兩兩旋流片之間形成旋流通道(17)，使經(jīng)過旋流片(15)的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；升氣管出口端 (24)穿出隔板(8)延伸至二次分離區(qū)(7)內(nèi)； 所述排氣管(3)、升氣管出口端(24)上下對置并留有氣液與升氣管外部連通的通道(12)，所述氣體出口部分(18)包括排氣管(3)、升氣管出口端(24)及通道(12)。
2.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于氣液入口管(2)切向設(shè)置于一次分離區(qū)(6)上部側(cè)壁，使進(jìn)入氣液分離器(I)的氣液混合流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于錐頂角Θ>0°。
4.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于所述旋流片(15)為梯形或矩形金屬片，焊接于導(dǎo)流罩(10)外壁，沿螺旋方向圓周均布。
5.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于回流管(9)設(shè)置于殼體(16)的內(nèi)部或外部。
6.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(I)，其特征在于所述氣體出口部分(18)的排氣管(3)直徑D3、升氣管出口端(24)直徑D2和導(dǎo)流罩(10)下口直徑Dl的關(guān)系是D3 < D2< Dl0
7.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于在升氣管出口端(24)頂部設(shè)有擴(kuò)徑的錐筒(19)，錐筒(19)上口直徑D4與排氣管(3)直徑D3的關(guān)系是D4 > D3，所述氣體出口部分(18)還包括錐筒(19)。
8.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于在升氣管出口端24上端設(shè)有水平擋板(13)，在擋板(13)下部、升氣管(11)側(cè)壁設(shè)置開口( 14)，所述氣體出口部分(18)還包括擋板(13)和開口(14)。
9.如權(quán)利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于通道(12)的高度為(O.5 5.O) *D3，D3為排氣管(3)直徑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油化工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種從混合氣液流中分離氣相物流和液相物流的氣液分離器。該氣液分離器自下而上設(shè)置有集液區(qū)、一次分離區(qū)、二次分離區(qū)和氣體出口部分；在一次分離區(qū)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流罩及與其上端直接連通的升氣管，導(dǎo)流罩外壁沿軸向間隔均勻設(shè)置有旋流片；氣體出口部分包括排氣管、升氣管出口端及兩者之間的通道。本實(shí)用新型在導(dǎo)流罩外壁設(shè)置旋流片，使氣液混合流在軸向加速的同時(shí)進(jìn)行徑向加速并旋轉(zhuǎn)，排氣管、升氣管出口端之間通道的存在，使氣體液體在氣體出口部分利用自身攜帶的動(dòng)量實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步分離，該氣液分離器結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、縮小設(shè)備占用空間，制造成本低，利于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號B01D45/14GK202376859SQ201120546558
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者石寶珍 申請人:青島京潤石化設(shè)計(jì)研究院有限公司