本發(fā)明涉及多相分離技術(shù)，具體涉及一種氣液固三相分離系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
石油開采中產(chǎn)生的壓裂反排液是一種成分及其復(fù)雜的多相體系，其回收處理是目前石油開采廢水處理的難點。如能將壓裂反排液的氣液固三相物質(zhì)高效分離，就可為后續(xù)對這三相物質(zhì)分別進行處理提供前提條件，進而開發(fā)出更為理想的處理工藝。專利公開號為CN102123776A、CN103712845A等文獻提供了氣液固三相分離設(shè)備，但它們的應(yīng)用都局限于特定的技術(shù)領(lǐng)域且缺乏高效的分離手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明即要提供一種可實現(xiàn)氣－液－固三相高效分離的氣液固三相分離系統(tǒng)。本發(fā)明的氣液固三相分離系統(tǒng)，具體包括：錯流過濾器，該錯流過濾器具有待過濾物輸入口、已過濾物輸出口、過濾濃縮物輸出口和反沖液輸入口，所述待過濾物輸入口連接待過濾物輸送管的輸出端，已過濾物輸出口連接已過濾物輸送管的輸入端，過濾濃縮物輸出口連接濃縮物回流管的輸入端，反沖液輸入口連接反沖裝置，待過濾物輸送管上設(shè)置有補料泵；氣液聚結(jié)器，所述氣液聚結(jié)器具有氣液兩相物輸入口、高純液相物輸出口和高純氣相物輸出口，所述氣液兩相物輸入口連接氣液兩相物輸送管的輸入端，高純液相物輸出口連接高純液相物輸送管的輸入端，高純氣相物輸出口連接高純氣相物輸送管的輸入端；前分流容器，所述前分流容器具有氣液固三相原料輸入口、氣液兩相物輸出口、待過濾物輸出口、過濾濃縮物輸入口和底部漿液輸出口，所述氣液固三相原料輸入口連接進料總管，所述氣液兩相物輸出口通過第一管道連接氣液兩相物輸送管的輸入端，所述待過濾物輸出口連接待過濾物輸送管的輸入端，所述過濾濃縮物輸入口連接濃縮物回流管的輸出端，底部漿液輸出口連接漿液輸送管的輸入端；后分流容器，所述后分流容器具有已過濾物輸入口、氣液兩相物輸出口和高純液相物輸出口，所述已過濾物輸入口連接已過濾物輸送管的輸出端，氣液兩相物輸出口通過第二管道連接氣液兩相物輸送管的輸入端，高純液相物輸出口連接高純液相物輸送管的輸入端；以及漿液濃縮機，所述漿液濃縮機具有待處理漿液輸入口、排渣口和排液口，所述待處理漿液輸入口連接漿液輸送管的輸出端，所述排液口連接濃縮后液輸送管的輸入端，所述濃縮后液輸送管的輸出端連接至進料總管，濃縮后液輸送管上設(shè)有輸送泵。本發(fā)明的氣液固三相分離系統(tǒng)的工作方式為：氣液固三相原料通過進料總管進入前分流容器內(nèi)，在前分流容器中，上層的氣液兩相物通過氣液兩相物輸出口經(jīng)第一管道和氣液兩相物輸送管向氣液聚結(jié)器輸出，下層的液固兩相物通過待過濾物輸出口向錯流過濾器輸出，而后，待過濾物進入錯流過濾器并進行錯流過濾，在錯流過濾過程中，一部分待過濾物穿過濾芯的過濾介質(zhì)而成為已過濾物，另一部分待過濾物沿著濾芯表面流動并隨著待過濾物不斷濾過過濾介質(zhì)而被逐漸濃縮，成為過濾濃縮物，已過濾物通過已過濾物輸送管進入后分流容器，過濾濃縮物則夾帶著原料中的固渣通過濃縮物回流管回到前分流容器中，隨著錯流過濾的進行，前分流容器底部漿液的固渣含量逐漸升高，所述底部漿液又通過漿液輸送管進入漿液濃縮機進行進一步的濃縮處理，濃縮后液通過濃縮后液輸送管回到進料總管中與待處理的氣液固三相原料混合后又重新進入前分流容器并重復(fù)進行上述過程，固渣從漿液濃縮機排出；上述的已過濾物進入后分流容器后，在后分流容器中，在前述過濾以及流動過程中進一步出現(xiàn)的氣液兩相物通過后分流容器的氣液兩相物輸出口經(jīng)第二管道和氣液兩相物輸送管向氣液聚結(jié)器輸出，下層的高純液相物通過高純液相物輸送管輸出；來自于前分流容器和后分流容器的氣液兩相物進入氣液聚結(jié)器中實現(xiàn)氣液分離，產(chǎn)生的高純液相物和高純氣相物分別通過高純液相物輸送管和高純氣相物輸送管輸出。通過對本發(fā)明的氣液固三相分離系統(tǒng)工作方式的說明可見，本發(fā)明的氣液固三相分離系統(tǒng)具有如下幾方面優(yōu)點：第一，能夠?qū)崿F(xiàn)氣－液－固三相高效分離。本發(fā)明系統(tǒng)中實現(xiàn)液固分離的主要手段是錯流過濾，實現(xiàn)氣液分離的主要手段既包括在前分流容器、后分流容器中依靠氣、液、固三相物質(zhì)的比重不同而產(chǎn)生的自然分層，又包括后續(xù)的氣液聚結(jié)。而錯流過濾器和氣液聚結(jié)器是目前實現(xiàn)高效液固分離和氣液分離的重要技術(shù)裝備，它們的運用充分了保證對氣、液、固三相物質(zhì)之間的高效分離。而目前尚沒有將錯流過濾技術(shù)與氣液聚結(jié)技術(shù)結(jié)合來實現(xiàn)氣－液－固三相分離技術(shù)構(gòu)思。第二，將錯流過濾器、氣液聚結(jié)器、前分流容器和后分流容器等設(shè)備有機連接組合，充分發(fā)揮了各設(shè)備單元的效用，實現(xiàn)穩(wěn)定高效的系統(tǒng)集成。例如，在錯流過濾器前設(shè)置前分流容器，一方面為錯流過濾循環(huán)的建造創(chuàng)造條件，一方面可以對氣液固三相原料進行初步的分離，保證進入錯流過濾器的待過濾物中含有較少的氣相物而減少對錯流過濾器的腐蝕(目前在錯流過濾器的氣液分界面上容易產(chǎn)生強烈腐蝕，通過降低待過濾物中含氣相物的含量，可降低氣液分界面上的腐蝕)，一方面還可為氣液固三相原料中的固相物提供出口(可以是唯一的出口)。又如，在錯流過濾器后設(shè)置后分流容器，可將前述錯流過濾以及流動過程中進一步出現(xiàn)的氣液兩相物充分排出，此外，由于從后分流容器排出的氣液兩相物通過前述的錯流過濾而分離出了固體顆粒，故氣液兩相物進入氣液聚結(jié)器前固含量很低，可有效避免對氣液聚結(jié)器中的聚結(jié)元件快速造成堵塞，延長了其使用壽命?？傊景l(fā)明的上述氣液固三相分離系統(tǒng)具有一些現(xiàn)有氣液固三相分離設(shè)備所不具備的特點，適用于上述壓裂反排液、液固相中液相易氣化等體系的氣液固三相分離。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。附圖說明圖1為本發(fā)明氣液固三相分離系統(tǒng)具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式如圖1所示的氣液固三相分離系統(tǒng)，其包括：錯流過濾器1，該錯流過濾器1具有待過濾物輸入口1a、已過濾物輸出口1b、過濾濃縮物輸出口1c和反沖液輸入口1d，所述待過濾物輸入口1a連接待過濾物輸送管2的輸出端，已過濾物輸出口1b連接已過濾物輸送管3的輸入端，過濾濃縮物輸出口1c連接濃縮物回流管4的輸入端，反沖液輸入口1d連接反沖裝置，待過濾物輸送管2上設(shè)置有補料泵5；氣液聚結(jié)器6，所述氣液聚結(jié)器6具有氣液兩相物輸入口6a、高純液相物輸出口6b和高純氣相物輸出口6c，所述氣液兩相物輸入口6a連接氣液兩相物輸送管7的輸入端，高純液相物輸出口6b連接高純液相物輸送管8的輸入端，高純氣相物輸出口6c連接高純氣相物輸送管9的輸入端；前分流容器10，所述前分流容器10具有氣液固三相原料輸入口10a、氣液兩相物輸出口10b、待過濾物輸出口10c、過濾濃縮物輸入口10d和底部漿液輸出口10e，所述氣液固三相原料輸入口10a連接進料總管11，所述氣液兩相物輸出口10b通過第一管道12連接氣液兩相物輸送管7的輸入端，所述待過濾物輸出口10c連接待過濾物輸送管2的輸入端，所述過濾濃縮物輸入口10d連接濃縮物回流管4的輸出端，底部漿液輸出口10e連接漿液輸送管13的輸入端；后分流容器14，所述后分流容器14具有已過濾物輸入口14a、氣液兩相物輸出口14b和高純液相物輸出口14c，所述已過濾物輸入口14a連接已過濾物輸送管3的輸出端，氣液兩相物輸出口14b通過第二管道15連接氣液兩相物輸送管7的輸入端，高純液相物輸出口14c連接高純液相物輸送管20的輸入端；以及漿液濃縮機16，所述漿液濃縮機16具有待處理漿液輸入口16a、排渣口16b和排液口16c，所述待處理漿液輸入口16a連接漿液輸送管13的輸出端，所述排液口16c連接濃縮后液輸送管17的輸入端，所述濃縮后液輸送管17的輸出端連接至進料總管11，濃縮后液輸送管17上設(shè)有輸送泵18。上面涉及的術(shù)語“高純”，屬于相對概念。例如，氣液聚結(jié)器6輸出的“高純氣相物”是相對氣液聚結(jié)器6處理前的氣液兩相物而言其氣相物的純度更高；至于該高純氣相物的氣相物純度指標，主要取決于氣液聚結(jié)器6的氣液分離效率，當(dāng)氣液聚結(jié)器6采用不同的聚結(jié)元件601時，可能存在一定的差異。上述系統(tǒng)中所出現(xiàn)的錯流過濾器1、氣液聚結(jié)器6均屬于現(xiàn)有設(shè)備。其中，氣液聚結(jié)器6是一種可實現(xiàn)氣液高效分離的設(shè)備，其主要的分離機理是通過聚結(jié)元件601對氣液兩相物的慣性碰撞攔截，使氣液兩相物中的小液滴聚結(jié)成大液滴，從而實現(xiàn)氣液分離。為了達到更好的氣液分離效果，本發(fā)明的氣液聚結(jié)器6中還可采用具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙的燒結(jié)金屬多孔材料(例如燒結(jié)鈦鋁金屬間化合物多孔材料)或燒結(jié)陶瓷多孔材料為聚結(jié)元件601，氣液兩相物通過該聚結(jié)元件601后實現(xiàn)氣液分離，高純氣相物向聚結(jié)元件601的上部運動并從高純氣相物輸出口6c輸出，高純液相物向聚結(jié)元件601的下部運動并從高純液相物輸出口6b輸出。該聚結(jié)元件601具有良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，可達到較長的使用壽命；并且，由于其孔隙為三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙，因此對氣液兩相物中的小液滴的攔截效果更好，氣液分離效率更高。作為對聚結(jié)元件601的結(jié)構(gòu)的進一步改進，所述燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料至少具有沿氣液兩相物通過方向前后設(shè)置的第一燒結(jié)多孔層和第二燒結(jié)多孔層，第一燒結(jié)多孔層的平均孔徑為0.1～15μm，第二燒結(jié)多孔層的平均孔徑為10～100μm，且第一燒結(jié)多孔層的平均孔徑大于第二燒結(jié)多孔層的平均孔徑。這樣，就使得聚結(jié)元件601的孔徑在隨小液滴逐漸聚結(jié)成大液滴的過程相應(yīng)增大，可進一步提升氣液分離效率。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有錯流過濾器1中已過濾物輸出口1b低于濾芯上端一段距離，錯流過濾器1使用過程中在這段距離內(nèi)容易聚集氣體，導(dǎo)致氣液分界面上產(chǎn)生強烈腐蝕性，降低濾芯使用壽命。因此，本發(fā)明還進一步的將錯流過濾器1改進為：錯流過濾器1內(nèi)采用立式安裝的濾芯，工作時待過濾物從所述濾芯的一端進入濾芯內(nèi)腔并向濾芯的另一端流動，從濾芯的另一端排出的物質(zhì)為過濾濃縮物，從濾芯的側(cè)部滲透出的物質(zhì)為已過濾物，其中，錯流過濾器1的已過濾物輸出口1b與濾芯上端齊平設(shè)置。由于錯流過濾器1的已過濾物輸出口1b與濾芯上端齊平設(shè)置，實現(xiàn)了及時排氣，因此克服了上述濾芯腐蝕問題。所述錯流過濾器1最好采用可將已過濾物中的固體含量控制在10～20mg/L以下的的高精度膜過濾濾芯，從而包保證錯流過濾器1高精度的液固分離過濾。此外，錯流過濾器1的濾芯同樣建議采用燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為過濾材料。作為上述反沖裝置的具體結(jié)構(gòu)，如圖1，該反沖裝置包括隔膜反沖泵19a、反沖液吸液管19c和反沖液排液管19b，所述反沖液吸液管19c的輸入端與后分流容器14高純液相物輸出口14c的高純液相物輸送管20連接，反沖液吸液管19c的輸出端與隔膜反沖泵19a的吸液口連接，所述反沖液排液管19b的輸入端與隔膜反沖泵19a的出液口連接，反沖液排液管19b的輸出端與錯流過濾器1的反沖液輸入口1d連接，反沖液排液管19b上設(shè)有反沖閥。該反沖裝置可直接利用后分流容器14輸出的高純液相物進行錯流過濾器1濾芯的反沖再生，不引入其它外部介質(zhì)，避免濾芯污染。氣液固三相分離系統(tǒng)的工作方式為：氣液固三相原料通過進料總管11進入前分流容器10內(nèi)，在前分流容器10中，上層的氣液兩相物通過氣液兩相物輸出口10b經(jīng)第一管道12和氣液兩相物輸送管7向氣液聚結(jié)器6輸出，下層的液固兩相物通過待過濾物輸出口10c向錯流過濾器1輸出，而后，待過濾物進入錯流過濾器1并進行錯流過濾，在錯流過濾過程中，一部分待過濾物穿過濾芯的過濾介質(zhì)而成為已過濾物，另一部分待過濾物沿著濾芯表面流動并隨著待過濾物不斷濾過過濾介質(zhì)而被逐漸濃縮，成為過濾濃縮物，已過濾物通過已過濾物輸送管3進入后分流容器14，過濾濃縮物則夾帶著原料中的固渣通過濃縮物回流管4回到前分流容器10中，隨著錯流過濾的進行，前分流容器10底部漿液的固渣含量逐漸升高，所述底部漿液又通過漿液輸送管13進入漿液濃縮機16(如離心濃縮機)進行進一步的濃縮處理，濃縮后液通過濃縮后液輸送管回到進料總管11中與待處理的氣液固三相原料混合后又重新進入前分流容器10并重復(fù)進行上述過程，固渣從漿液濃縮機16排出；上述的已過濾物進入后分流容器14后，在后分流容器14中，在前述過濾以及流動過程中進一步出現(xiàn)的氣液兩相物通過后分流容器的氣液兩相物輸出口14b經(jīng)第二管道15和氣液兩相物輸送管7向氣液聚結(jié)器6輸出，下層的高純液相物通過高純液相物輸送管20輸出；來自于前分流容器10和后分流容器14的氣液兩相物進入氣液聚結(jié)器6中實現(xiàn)氣液分離，產(chǎn)生的高純液相物和高純氣相物分別通過高純液相物輸送管8和高純氣相物輸送管9輸出。