專利名稱：氣液分離管及組合可調式氣液分離器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氣體處理技術領域，尤其是一種氣液分離管及組合可調式氣液分離
O
背景技術：
在工業(yè)生產和日常生活中，為了各種不同的目的，需要將氣體中的水份分離出來， 即稱之為氣液分離或氣體干燥過程。氣液分離裝置就是實現這一基本的也是最常見的工藝處理過程的系統(tǒng)設備。如天然氣的脫水就是天然氣輸送過程中的一個重要工藝環(huán)節(jié)，其目的是為了除去除供氣管道中的水蒸氣，以免其在壓降點凝結，防止計量裝置、各種閥門、壓縮機和儀表等部件的堵塞和腐蝕等問題。由于天然氣處理的要求及管道沿線自然環(huán)境的限制，增加了這一過程實施的難度，如果還采用傳統(tǒng)的脫水方法，就需要一個相對龐大的系統(tǒng)處理裝備，如加熱系統(tǒng)及乙醇注入系統(tǒng)等。不但增加了建設和運行成本，增加了后續(xù)處理過程，如對污染源的處理等，而且在一定情況下還無法保證這一工藝過程的正常運行和處理后氣體的質量。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足提供一種新型天然氣脫水裝置-氣液分離管及組合可調式氣液分離器。本發(fā)明采用如下技術方案一種氣液分離管，包括入口錐管、加速管段、旋流管、同軸旋流分離器、出口錐管及出口外套管；入口錐管的截面為圓錐形，氣體由所述入口錐管進入后發(fā)生絕熱膨脹，氣體由所述入口錐管進入所述加速管段，速度增加達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體；所述低溫低壓氣體進入旋流管后，形成高速旋流場，從所述同軸旋流分離器中分離出來的液滴被甩向出口外套管內壁形成液膜。所述的氣液分離管，所述同軸旋流分離器包括兩個同軸的外筒與內筒，所述外筒與所述內筒之間形成狹縫。所述的氣液分離管，所述加速管段包括第一加速管和第二加速管。所述的氣液分離管，所述旋流管內部設置折流板，氣體和凝析液的混合物經過折流板后，形成高速旋流場。所述的氣液分離管，所述折流板為空間曲面板結構。所述的氣液分離管，所述折流板固定于一燕尾板上，燕尾板可在旋流管的燕尾槽中移動。所述的氣液分離管，所述折流板以所述螺栓為軸而任意旋轉。一種組合可調式氣液分離器，包括至少兩個氣液分離管，所述氣液分離管包括入口錐管、加速管段、旋流管、同軸旋流分離器、出口錐管及出口外套管；入口錐管的截面為圓錐形，氣體由所述入口錐管進入后發(fā)生絕熱膨脹，氣體由所述入口錐管進入所述加速管段，速度增加達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體；所述低溫低壓氣體進入旋流管后，形成高速旋流場，從所述同軸旋流分離器中分離出來的液滴被甩向出口外套管內壁形成液膜。所述的組合可調式氣液分離器，還包括第二集氣器、集液器；氣體進入第二集氣器氣液進行了初步分離；初步分離后的氣體進入氣液分離管，含液氣體在氣液分離管中進行氣液分離，分離出的液體進入集液器10。所述的組合可調式氣液分離器，所述第二集氣器內設置圓錐導流板、旋轉導流柵、 圓錐頂板、外環(huán)筒、內環(huán)筒；氣體經過圓錐導流板后，穿過旋轉導流柵，氣體產生了離心旋轉運動，被圓錐頂板阻擋后沿第二集氣器圓周向下旋轉流動，再從第二集氣器底部進入外環(huán)筒，然后被頂部的圓錐頂板阻擋折流后進入內環(huán)筒，又可產生旋轉。本發(fā)明所研制的新型天然氣脫水裝置，具有體積小、不需提供熱源及化學劑、可以在各種惡劣環(huán)境下連續(xù)使用的全新概念模式的新型氣體氣干燥設備，這對促進我國石油天然氣工業(yè)的發(fā)展、降低能源消耗及保護環(huán)境等方面將有著其獨到的作用。該裝置不但可用于天然氣的脫水，還適用于石油煉制、石油化工、制藥、精細化工等各種氣干燥工藝過程。高速流氣液分離器也是近年來正在國外研發(fā)的一種高效、節(jié)能、環(huán)保及低成本的新型氣液分離裝置，與目前普遍使用的傳統(tǒng)型氣液分離裝置系統(tǒng)相比有著本質的區(qū)別。前者不用任何化學劑，因而不會造成任何環(huán)境污染，同時不使用大型的設備，運行成本很低， 便于操作及維修等多方面具有與傳統(tǒng)的氣液分離方法不可相比的優(yōu)點，如用于單井的天然氣處理時，就可解決單井脫水不利這一老大難問題。


圖1為本發(fā)明氣液分離管結構示意圖；其中5-1螺栓；5-2入口錐管法蘭；5-3入口錐管；5-4螺栓；5-5平焊法蘭；5-6螺母；5-7平焊法蘭；5_8第一加速管；5_9螺栓；5_10 第二加速管；5-11螺栓；5-12旋流管；5-13折流板；5_14螺栓；5_15分離器法蘭；5_16同軸旋流分離器；5-17入口外筒后法蘭；5-18螺栓5-19出口外筒前法蘭5_20加強圈5_21平焊法蘭；5-22螺栓；5-23出口錐管；5- 出口外套管；5_25平焊法蘭；546出口外筒后法蘭； 5-27出口錐管后法蘭；5-28排液管；5-29法蘭；5-30接管；圖2為圖1的A-A、B-B、C_C截面圖；圖3為本發(fā)明超音速低溫組合可調式氣液分離器的結構示意圖；其中1第一排液口 ；2第一集氣器；3氣體導出管；4第一排液管；5氣液分離管；6集氣管；7第二集氣器；8 氣體入口 ；9集液管；10集液器；11第二排液管；12第一聯(lián)通閥；13第二聯(lián)通閥；14第一排氣接口； 15第二排氣接口 ； 16圓錐導流板；17旋轉導流柵；18外環(huán)筒；19中心導氣管；20內環(huán)筒；21除液器；22除霧網；23圓錐頂板。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。超音速低溫組合可調式氣液分離器的核心部分是氣液分離管，如圖1、2所示，氣液分離管包括入口錐管5-3、第一加速管5-8、第二加速管5-10、旋流管5-12、同軸旋流分離器5-16、出口錐管5-23及出口外套管5- ，其單體機械結構圖如圖1所示。(1)超音速旋流分離器氣液分離管的主要工作過程
1)天然氣進入入口錐管5-3后發(fā)生絕熱膨脹，入口錐管5-3的截面為圓錐形(即漸縮)截面，流動的氣體流過漸縮截面得以膨脹后，其流速可由原來的亞聲速加速并可達到聲速。2)當氣體通過第一加速管5-8、第二加速管5-10后(第一加速管5_8、第二加速管5-10沿著氣體流向，直徑逐漸增大，增大比例可根據具體情況調整)，其速度迅速增加， 達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體。3)在上述低溫低壓氣體的低溫效應作用下，在旋流管5-12段，氣體中的水份和重烴開始凝析，形成氣體和凝析液的混合物。旋流管5-12內部設置折流板5-13，氣體和凝析液的混合物流以超音速經過折流板5-13，形成高速旋流場，折流板5-13產生巨大的離心作用力，從同軸旋流分離器5-16狹縫(同軸旋流分離器5-16包括兩個同軸的外筒與內筒，外筒與內筒之間形成狹縫，液體會向遠離軸線的圓周方向移動，而從該狹縫中流出，而氣體仍在軸線周圍沿軸線方向流動，流入出口錐管5-23，從而實現了氣液分離過程)中分離出來的液滴被甩向出口外套管5-M內壁形成液膜，由液膜形成的液滴沿著管壁運動，最終流入排液管5- 而導出。這樣，氣體和液滴就可以進行分離了。圖2中B-B截面圖所示，折流板5-13是一種空間曲面板(其曲面的空間弧度隨空間位置的變化而旋轉變化、同時還有一定斜角，當以直線為主流體遇到折流板后，可以改變其流體的流動方向，使其產生旋轉流作用)結構，通過折流板5-13迎風面角度的變化，使來流產生旋流運動。從B-B圖可以看出， 折流板5-13用一螺栓5-14固定于一個燕尾板上，燕尾板可在旋流管5-12上端的燕尾槽中移動，使用前，根據氣液流動情況，將折流板5-13所在的折流位置進行前后調節(jié)；同時折流板5-13還可以以螺栓5-14為軸而任意旋轉，在使用前，可以根據不同處理介質的特點，任意調節(jié)折流板5-13與來氣流方向的夾角。通過這對折流板5-13的調節(jié)，改變氣液流動狀態(tài)，使氣液分離管的整體氣液分離效果達到最佳狀態(tài)。4)依靠同軸旋流分離器5-16實現氣體和凝析液分離，而干氣居于氣流主流的中心。5)生成的干氣接著流入出口錐管5-23，速度轉化為壓力，氣流壓力恢復到進口壓力的70%左右。由同軸旋流分離器5-16分離出的凝析液經過排液管5- 導入集液器 10 (參考圖3)，在那里液體中的少量氣體被分離出后再與干氣流會合。在超音速旋流分離器中，因為流體停留時間特別短(只有幾毫秒)，所以這是一個不平衡的瞬態(tài)過程。折流板5-13生巨大的“重力加速度”作用，其大小約為300，000 500, 000倍的重力加速度。相對于水化物結晶較低的形成速度來說，水、重烴凝析液及天然氣在其中的停留時間極短，因此不會形成水化物，整個過程不需化學藥劑。同時，這是一個密閉系統(tǒng)，不會存在乙二醇再生設備中的泄漏問題。實施例2超音速低溫組合可調式氣液分離器在實施例1的基礎上，本實施例提供一種超音速低溫組合可調式氣液分離器，如圖3所示，包括兩個集氣器(第二集氣器7和第一集氣器2、、一個集液器10及兩個(也可以采用兩個以上)氣液分離管5構成一個超音速低溫組合可調式氣液分離器，其具有氣液分離、氣體及液體收集的復合系統(tǒng)。氣液分離管數量可對稱分布，可根據氣體量的大小增減。各部分之間通過管道及閥門相互連接，構成一個相互聯(lián)系的整體。也可相互切換，形成相對獨立的處理單元。特別在停機、操作切換、維修等工藝操作中方便控制。其中各主要裝置作用及工藝流程如下1)當待處理氣體由氣體入口 8進入第二集氣器7，氣體經過圓錐導流板16后，穿過旋轉導流柵17，氣體產生了離心旋轉運動，被圓錐頂板23阻擋后沿第二集氣器7圓周向下旋轉流動。再從第二集氣器7底部(如圖中曲線箭頭所示)進入外環(huán)筒18，然后被頂部的圓錐頂板23阻擋折流后進入內環(huán)筒20，又可產生旋轉，這個過程中，氣液進行了初步分離。內環(huán)筒20與氣液分離管5通過集氣管6相連，得到了初步的處理后的氣體通過集氣管 6穩(wěn)定地被分配進入氣液分離管5，進入第二集氣器7的氣體中分離出的一部分液體由集液管9進入集液器10。2)含液氣體在氣液分離管5中進行氣液分離，分離出的液體由第一排液管4進入集液器10。3)進入集液器10中的液體中的氣體經除液器21進入中心導氣管19，后進入內環(huán)筒20，然后進入集氣管6。也可通過第一排氣接口 14導出到其它裝置(例如氣體的儲存裝置或直接使用裝置，也可以是另一種氣體處理裝置等)。而其中的液體可通過第二排液管 11排出，也可通過第二聯(lián)通閥13排入第一集氣器2。4)經過氣液分離管5分離后的干氣由氣體導出管3出來后進入第一集氣器2，氣體經除霧網22后，得到了進一步的氣液分離的處理。在第一集氣器2中的殘余液體由第一排液口 1排出。5)進入第一集氣器2中的干氣可通過第二排氣接口 15導出。也可通過第二聯(lián)通閥13(工藝作用閥門)向上進入集液器10。整個氣體處理過程在一個密閉系統(tǒng)中完成的。該裝置無運動部件，重量輕，占據空間小，因此可以節(jié)省大量投資和運行費用。這是該氣液分離器的主體部件，可以通過各接口與相對應的工藝管連接。以上工藝過程可根據實際情況，利用各接口及閥門進行調整，從而達到節(jié)能、高效地對氣體進行處理的工藝過程。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種氣液分離管，其特征在于，包括入口錐管、加速管段、旋流管、同軸旋流分離器、 出口錐管及出口外套管；入口錐管的截面為圓錐形，氣體由所述入口錐管進入后發(fā)生絕熱膨脹，氣體由所述入口錐管進入所述加速管段，速度增加達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體；所述低溫低壓氣體進入旋流管后，形成高速旋流場，從所述同軸旋流分離器中分離出來的液滴被甩向出口外套管內壁形成液膜。
2.根據權利要求1所述的氣液分離管，其特征在于，所述同軸旋流分離器包括兩個同軸的外筒與內筒，所述外筒與所述內筒之間形成狹縫。
3.根據權利要求1所述的氣液分離管，其特征在于，所述加速管段包括第一加速管和第二加速管。
4.根據權利要求1所述的氣液分離管，其特征在于，所述旋流管內部設置折流板，氣體和凝析液的混合物經過折流板后，形成高速旋流場。
5.根據權利要求1所述的氣液分離管，其特征在于，所述折流板為空間曲面板結構。
6.根據權利要求5所述的氣液分離管，其特征在于，所述折流板固定于一燕尾板上，燕尾板可在旋流管的燕尾槽中移動。
7.根據權利要求6所述的氣液分離管，其特征在于，所述折流板以所述螺栓為軸而任意旋轉。
8.一種組合可調式氣液分離器，其特征在于，包括至少兩個氣液分離管，所述氣液分離管包括入口錐管、加速管段、旋流管、同軸旋流分離器、出口錐管及出口外套管；入口錐管的截面為圓錐形，氣體由所述入口錐管進入后發(fā)生絕熱膨脹，氣體由所述入口錐管進入所述加速管段，速度增加達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體；所述低溫低壓氣體進入旋流管后，形成高速旋流場，從所述同軸旋流分離器中分離出來的液滴被甩向出口外套管內壁形成液膜。
9.根據權利要求1所述的組合可調式氣液分離器，其特征在于，還包括第二集氣器、集液器；氣體進入第二集氣器氣液進行了初步分離；初步分離后的氣體進入氣液分離管，含液氣體在氣液分離管中進行氣液分離，分離出的液體進入集液器。
10.根據權利要求1所述的組合可調式氣液分離器，其特征在于，所述第二集氣器內設置圓錐導流板、旋轉導流柵、圓錐頂板、外環(huán)筒、內環(huán)筒；氣體經過圓錐導流板后，穿過旋轉導流柵，氣體產生了離心旋轉運動，被圓錐頂板阻擋后沿第二集氣器圓周向下旋轉流動，再從第二集氣器底部進入外環(huán)筒，然后被頂部的圓錐頂板阻擋折流后進入內環(huán)筒，又可產生旋轉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣液分離管，包括入口錐管、加速管段、旋流管、同軸旋流分離器、出口錐管及出口外套管；入口錐管的截面為圓錐形，氣體由所述入口錐管進入后發(fā)生絕熱膨脹，氣體由所述入口錐管進入所述加速管段，速度增加達到超音速狀態(tài)，同時形成低溫低壓氣體；所述低溫低壓氣體進入旋流管后，形成高速旋流場，從所述同軸旋流分離器中分離出來的液滴被甩向出口外套管內壁形成液膜。具有體積小、不需提供熱源及化學劑、可以在各種惡劣環(huán)境下連續(xù)使用的全新概念模式的新型氣體氣干燥設備，該裝置不但可用于天然氣的脫水，還適用于石油煉制、石油化工、制藥、精細化工等各種氣干燥工藝過程。
文檔編號B01D45/16GK102198353SQ20111004705
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權日2011年2月28日
發(fā)明者康勇 申請人:西安石油大學