一种试验装置用气-液-液三相分离器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种试验装置用气-液-液三相分离器，其包含：气-液分离组件，与该气-液分离组件相连接的液-液分离组件，以及控温装置；所述的气-液分离组件包含：气液分离筒体、进料口、气体导出口、液滴凝聚网、进料挡板和支撑导流板；所述的液-液分离组件包含：沉降分离管、轻液收集管、重液导出口、轻液导出口和轻液溢流槽；所述的控温装置包含：依次通过管路连接的气-液分离控温装置、液-液分离控温装置和制冷/制热液循环器。本实用新型特别适用于中小型试验装置，且待分离气液混合物料中液体量较少的情况，能够对分离后的气体和液体物料进行稳定的液位控制和连续排放，实现精确的气体-重液-轻液的三相分离。
【专利说明】—种试验装置用气-液-液三相分离器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种气-液-液三相分离器，具体是指一种应用于中小型试验器的气-液-液三相分离器，属于气-液-液三相分离【技术领域】。
【背景技术】
[0002]气-液-液三相分离器在原油生产、石油炼制、石油化工、环境保护等领域的多种工艺过程的技术开发和工业生产中，有着极为广泛的应用。气-液-液三相分离器在结构上均离不开气液分离部分和集液排料部分，其基本原理是:所述的集液排料部分一般通过挡板分隔成重质液体收集室和轻质液体收集室，各室的管口连接液位控制系统。物料进入三相分离器的气液分离部分后，首先进行气液分离，基于物流组分的密度不同，物料从管线进入一个容积突然扩大的压力容器中，物流的流速降低，进行一次闪蒸分离，物流组分的流向发生改变，在密度差的作用下，气体组分会向上流动，从分离器的顶部出口管线，通过设置在管线上的压力控制回路排出。而液体组分中携带的微小液滴向下流动，进入集液排料部分，再利用液体组分之间的密度差的作用进行液-液沉降分离，密度较大的重质液体沉降至重质液体收集室的底部，其上是密度较小的轻质液体，通过挡板溢流至轻质液体收集室，通过检测重质/轻质液体界面高度和轻质液体的液位高度,控制排料液位控制阀的开度，实现不互溶轻、重液之间的液-液分离，从而达到连续分离、液面稳定控制的目的。
[0003]气液分离总是希望尽可能地将气体与液体进行分离，但因为气液平衡的关系，分离器的分离效率不可能达到100%。需按实际情况，根据待分离物料的性质、分离要求，选择或设计气液分离器。而目前所使用的重力沉降分离、折流分离、旋流分离、填料分离、丝网分离、微孔过滤分离等多形式分离方法，在分离效果上各有差异。随着现代石油化工技术的发展，工业上不同工况的气-液-液三相分离均能找到合适的解决方案。
[0004]然而，在实验室进行催化剂开发、探索新的工艺路线等研究过程中，所使用的中小试验装置和微型试验装置，物料处理量小。要实现三相连续分离，如果沿用工业三相分离器的结构设计，由于分离器的容积大，难以建立，也无法实现连续排料和对液位敏感的稳定控制。因此，试验装置常将三相分离器做成气液分离收集器，在试验过程中将所有液相物料收集在分离器中，通过间歇手动排料，每一次手动排料都会打乱反应体系的平稳操作，无法难以实现在工艺参数稳定条件下的平稳运转。另外，繁杂的手动操作，既增加了操作人员的劳动强度，同时也增添了人为影响实验结果的不定因素，实验结果的重复性和再现性差，难以获取有代表性的实验结果。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种试验装置用气-液-液三相分离器，特别适用于中小型试验装置，且待分离气液混合物料中液体量较少的情况，能够对分离后的气体和液体物料进行稳定的液位控制和连续排放，实现精确的气体-重液-轻液的三相分离。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供一种试验装置用气-液-液三相分离器，其包含:气-液分离组件，与该气-液分离组件相连接的液-液分离组件，以及控温装置；所述的气-液分离组件包含:气液分离筒体，其底部为缩颈封头；进料口，其开设在所述的气液分离筒体的侧部；气体导出口，其开设在所述的气液分离筒体的顶部；液滴凝聚网，其设置在所述的气液分离筒体的内部上方；进料挡板，其通过支撑导流板固定在所述的气液分离筒体的靠近进料口的内壁上；所述的液-液分离组件包含:沉降分离管，其焊接在所述的气液分离筒体的底部缩颈封头上；轻液收集管，其设置在所述的沉降分离管的内部，且其外壁紧靠沉降分离管的一侧内壁；重液导出口，其设置在所述的沉降分离管的侧边底部；轻液导出口，其设置在所述的轻液收集管的底部；轻液溢流槽，其设置在所述的轻液收集管的内部顶端的中心；所述的控温装置包含:依次通过管路连接的气-液分离控温装置、液-液分离控温装置和制冷/制热液循环器；所述的气-液分离控温装置设置在气液分离筒体的外部；所述的液-液分离控温装置设置在沉降分离管的外部。
[0007]所述的进料挡板为弧形挡板；所述的支撑导流板为扇形导流板，其倾斜设置，该支撑导流板的扇形弧形端与所述的进料挡板的下沿通过焊接连接，该支撑导流板的扇形顶点焊接在所述的气液分离筒体的靠近进料口的内壁上。
[0008]所述的进料挡板的上沿的设置高度高于进料口 ；该进料挡板的弧形两侧边缘与气液分离筒体的内壁之间的间隙不小于进料口的直径。
[0009]所述的沉降分离管的底部为平板封头，该平板封头上开设有与轻液收集管的直径相一致的通孔，该轻液收集管的底部穿过所述的通孔，并与沉降分离管通过焊接固定连接。
[0010]所述的轻液溢流槽的上边缘与轻液收集管的上边缘齐平，且该轻液溢流槽的内截面面积应小于轻液收集管的内截面面积；该轻液收集管和轻液溢流槽的顶端设置有盖板；该轻液收集管的顶端不高于沉降分离管的上边缘。
[0011]所述的液-液分离组件还包含:重液液位控制回路和轻液液位控制回路；所述的重液液位控制回路设置在与所述的重液导出口相连接的管路上，包含依次连接的第一液位控制阀、第一液位转换器和第一液位传感器，控制沉降分离管内的重质液体的液位；所述的轻液液位控制回路设置在与所述的轻液导出口相连接的管路上，包含依次连接的第二液位控制阀、第二液位转换器和第二液位传感器，控制轻液收集管内的轻质液体的液位。
[0012]所述的气-液分离控温装置包含:第一控温夹套，其套设在所述的气液分离筒体的外部，该第一控温夹套与气液分离筒体之间形成第一夹套腔；第一控温循环液入口，其设置在所述的第一控温夹套的侧边底部；第一控温循环液出口，其设置在所述的第一控温夹套的侧边顶部。
[0013]所述的液-液分离控温装置包含:第二控温夹套，其套设在所述的沉降分离管的外部，该第二控温夹套与沉降分离管之间形成第二夹套腔；第二控温循环液入口，其设置在所述的第二控温夹套的侧边底部；第二控温循环液出口，其设置在所述的第二控温夹套的侧边顶部。
[0014]所述的第一控温循环液出口和第二控温循环液入口之间通过管路连接，且所述的制冷/制热液循环器设置在该管路上；所述的第一控温循环液入口和第二控温循环液入口之间通过管路连接。
[0015]本发明所述的气-液-液三相分离器还包含:压力控制回路，其设置在与所述的气体导出口相连接的管路上，包含依次连接的压力指示器和压力控制阀，控制和指示气-液-液三相分离器的背压操作。
[0016]综上所述，本实用新型所述的试验装置用气-液-液三相分离器，尤其适用于中小型试验装置，且待分离气液混合物料中液体量较少的情况，能够对分离后的气体和液体物料进行稳定的液位控制和连续排放，实现精确的气体-重液-轻液的三相分离。
[0017]本实用新型所述的试验装置用气-液-液三相分离器，结构简单、成本低、效率高，不仅实现试验装置模拟工业连续控制的过程，提高了自动化水平，而且排除了手动取样对系统的人为干扰，减少了实验不稳定的因素，在石油炼制、石油化工、环境保护等领域的催化剂开发、新工艺路线探索的科学研究试验中具有极大的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型的试验装置用气-液-液三相分离器的结构示意图；
[0019]图2为本实用新型的进料挡板的俯视结构示意图；
[0020]图3为本实用新型的液-液分离组件的结构示意图；
[0021]图4为本实用新型的液-液分离组件的俯视结构示意图；
[0022]图5为本实用新型的试验装置用气-液-液三相分离器的应用示意图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合图1?图5，详细说明本实用新型的一个优选实施例。
[0024]如图1所示，本实用新型所提供的试验装置用气-液-液三相分离器，其包含:气-液分离组件，与该气-液分离组件相连接的液-液分离组件，以及控温装置。
[0025]所述的气-液分离组件包含:气液分离筒体1，其底部为缩颈封头，该气液分离筒体I的容积根据来自试验装置反应系统的待分离气液混合物料中的气体含量确定；进料口6，其开设在所述的气液分离筒体I的侧部；气体导出口 7，其开设在所述的气液分离筒体I的顶部；液滴凝聚网5，其设置在所述的气液分离筒体I的内部上方；进料挡板3，其通过支撑导流板4固定在所述的气液分离筒体I的靠近进料口 6的内壁上。
[0026]如图2所示，所述的进料挡板3为弧形挡板；所述的支撑导流板4为扇形导流板，其倾斜设置，该支撑导流板4的扇形弧形端与所述的进料挡板3的下沿通过焊接连接，该支撑导流板4的扇形顶点焊接在所述的气液分离筒体I的靠近进料口 6的内壁上。
[0027]所述的进料挡板3的上沿的设置高度高于进料口 6。
[0028]所述的进料挡板3的弧形两侧边缘与气液分离筒体I的内壁之间的间隙31不小于进料口 6的直径。
[0029]如图1和图3所示，所述的液-液分离组件包含:沉降分离管12，其焊接在所述的气液分离筒体I的底部缩颈封头上；轻液收集管14，如图4所示，其设置在所述的沉降分离管12的内部，且其外壁紧靠沉降分离管12的一侧内壁；重液导出口 16，其设置在所述的沉降分离管12的侧边底部；轻液导出口 17，其设置在所述的轻液收集管14的底部；轻液溢流槽15，其设置在所述的轻液收集管14的内部顶端的中心，该轻液溢流槽15的上边缘与轻液收集管14的上边缘齐平，且该轻液溢流槽15的内截面面积应小于轻液收集管14的内截面面积。
[0030]所述的沉降分离管12的底部为平板封头，该平板封头上开设有与轻液收集管14的直径相一致的通孔，该轻液收集管14的底部穿过所述的通孔，并与沉降分离管12通过焊接固定连接。
[0031]所述的轻液收集管14的顶端不高于沉降分离管12的上边缘。
[0032]如图3所示，所述的轻液收集管14和轻液溢流槽15的顶端设置有盖板22，防止气液分离后的液体直接落入轻液收集管14内。
[0033]如图5所示，所述的液-液分离组件还包含:重液液位控制回路，其设置在与所述的重液导出口 16相连接的管路上，包含依次连接的第一液位控制阀LV-1、第一液位转换器LY-1和第一液位传感器LT-1，用于对沉降分离管12内的重质液体的液位进行控制，从而实现在液位稳定控制下的重质液体的连续排放操作。
[0034]如图5所示，所述的液-液分离组件还包含:轻液液位控制回路，其设置在与所述的轻液导出口 17相连接的管路上，包含依次连接的第二液位控制阀LV-2、第二液位转换器LY-2和第二液位传感器LT-2，用于对轻液收集管14内的轻质液体的液位进行控制，从而实现在液位稳定控制下的轻质液体的连续排放操作。
[0035]所述的轻液收集管14的内部为轻质液体收集区21，该轻液收集管14的容积根据密度较小的轻质液体的流量确定，一般维持轻质液相10-30分钟的停留时间；该轻液收集管14的直径一般不小于6mm ;由于轻液收集管14的内截面面积相对较小，使得较小的液体量能建立较高的液面，有利于提高液位控制的精度和灵敏度。
[0036]所述的沉降分离管12与轻液收集管14之间形成的空间为重质液体和轻质液体的沉降分离区20，其容积根据待分离液体的流量确定，一般维持重质液体10-30分钟的停留时间。
[0037]所述的控温装置包含:依次通过管路连接的气-液分离控温装置、液-液分离控温装置和制冷/制热液循环器24 ;所述的气-液分离控温装置设置在气液分离筒体I的外部；所述的液-液分离控温装置设置在沉降分离管12的外部。
[0038]如图1和图5所示，所述的气-液分离控温装置包含:第一控温夹套2，其套设在所述的气液分离筒体I的外部，该第一控温夹套2与气液分离筒体I之间形成第一夹套腔11 ;第一控温循环液入口 8，其设置在所述的第一控温夹套2的侧边底部；第一控温循环液出口 9，其设置在所述的第一控温夹套2的侧边顶部。
[0039]所述的液-液分离控温装置包含:第二控温夹套13，其套设在所述的沉降分离管12的外部，该第二控温夹套13与沉降分离管12之间形成第二夹套腔23 ;第二控温循环液入口 18，其设置在所述的第二控温夹套13的侧边底部；第二控温循环液出口 19，其设置在所述的第二控温夹套13的侧边顶部。
[0040]所述的第一控温循环液出口 9和第二控温循环液入口 18之间通过管路连接，且所述的制冷/制热液循环器24设置在该管路上；所述的第一控温循环液入口 8和第二控温循环液入口 18之间通过管路连接；将制冷/制热介质由第二控温循环液入口 18流入第二夹套腔23内，从第二控温循环液出口 19流出，经过管路连接后由第一控温循环液入口 8流入第一夹套腔11内，再从第一控温循环液出口 9流出，经过制冷/制热液循环器24的再次制冷/制热后，循环流入第二控温循环液入口 18，从而形成循环回路，分别对气-液分离组件和液-液分离组件的操作温度进行调节控制。
[0041]如图5所示，本发明所述的气-液-液三相分离器还包含:压力控制回路，其设置在与所述的气体导出口 7相连接的管路上，包含依次连接的压力指示器P1-1和压力控制阀PCV-1，分别用于控制和指示气-液-液三相分离器的背压(上游)操作。
[0042]本实用新型所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其具体工作原理和工作过程如下所述。如图5所示，利用控温装置和其循环管路分别对气-液分离组件和液-液分离组件的操作温度进行调节控制。来自试验装置反应系统的待分离气液混合物料经水冷却器HE-1冷却后，由进料口 6进入气-液-液三相分离器的气液分离筒体I内，其中部分液体物料会沿气液分离筒体I的内壁向下流动，并在流动过程中进行气液分离。其余带液体的气体物料被进料挡板3阻挡，从而改变其流动方向，并在进料挡板3的表面进行气液分离。被分离出的气体向气液分离筒体I的顶部上升，因流通面积大流速减小，在重力作用下部分液滴被沉降分离。剩余的气体继续上行，通过气液分离筒体I内部上方的液滴凝聚网5，气体中仍然所携带的未凝结液滴将被该液滴凝聚网5扑集拦截，从而被完全的气液分离。被分离的气体由气液分离筒体I顶部的气体导出口 7和压力控制回路排出。而被分离的液体物料的绝大部分沿气液分离筒体I的内壁、进料挡板3、支撑导流板4的表面下沉并流入沉降分离管12内，可有效防止以及避免由进料口 6进入的气液混合物料对后续液-液分离的扰动，增强分平衡离效果。
[0043]气液分离之后的液体(轻液和重液)混合物料流入沉降分离管12内，借助轻质液体和重质液体之间的密度差进行沉降分离，在重质液体和轻质液体的沉降分离区20内，重质液体逐渐沉降在沉降分离管12的中下部，由重液液位控制回路控制液位高度，并通过重液导出口 16稳定的连续排出。而在重质液体和轻质液体的沉降分离区20内，轻质液体位于沉降分离管12的上方,其通过轻液溢流槽15溢流至轻液收集管14内，分离后的轻质液体由轻液液位控制回路控制液位高度，并通过轻液导出口 17稳定的连续排出。由此，本实用新型将来自试验装置反应系统的待分离气液混合物料进行了气体-重液-轻液的三相分离。
[0044]本实用新型所述的试验装置用气-液-液三相分离器，尤其适用于中小型试验装置，且待分离气液混合物料中液体量较少的情况，能够对分离后的气体和液体物料进行稳定的液位控制和连续排放，实现精确的气体-重液-轻液的三相分离。
[0045]本实用新型所述的试验装置用气-液-液三相分离器，结构简单、成本低、效率高，不仅实现试验装置模拟工业连续控制的过程，提高了自动化水平，而且排除了手动取样对系统的人为干扰，减少了实验不稳定的因素，在石油炼制、石油化工、环境保护等领域的催化剂开发、新工艺路线探索的科学研究试验中具有极大的实用价值。
[0046]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种试验装置用气-液-液三相分离器，包含:气-液分离组件，与该气-液分离组件相连接的液-液分离组件，以及控温装置；其特征在于， 所述的气-液分离组件包含:气液分离筒体(I )，其底部为缩颈封头；进料口(6)，其开设在所述的气液分离筒体(I)的侧部；气体导出口(7)，其开设在所述的气液分离筒体(I)的顶部；液滴凝聚网(5)，其设置在所述的气液分离筒体(I)的内部上方；进料挡板(3)，其通过支撑导流板(4)固定在所述的气液分离筒体(I)的靠近进料口(6)的内壁上； 所述的液-液分离组件包含:沉降分离管(12)，其焊接在所述的气液分离筒体(I)的底部缩颈封头上；轻液收集管(14)，其设置在所述的沉降分离管(12)的内部，且其外壁紧靠沉降分离管(12)的一侧内壁；重液导出口( 16)，其设置在所述的沉降分离管(12)的侧边底部；轻液导出口( 17)，其设置在所述的轻液收集管(14)的底部；轻液溢流槽(15)，其设置在所述的轻液收集管(14)的内部顶端的中心； 所述的控温装置包含:依次通过管路连接的气-液分离控温装置、液-液分离控温装置和制冷/制热液循环器(24);所述的气-液分离控温装置设置在气液分离筒体(I)的外部；所述的液-液分离控温装置设置在沉降分离管(12)的外部。
2.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的进料挡板(3)为弧形挡板；所述的支撑导流板(4)为扇形导流板，其倾斜设置，该支撑导流板(4)的扇形弧形端与所述的进料挡板(3)的下沿通过焊接连接，该支撑导流板(4)的扇形顶点焊接在所述的气液分离筒体(I)的靠近进料口(6)的内壁上。
3.如权利要求2所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的进料挡板(3)的上沿的设置高度高于进料口(6);该进料挡板(3)的弧形两侧边缘与气液分离筒体(I)的内壁之间的间隙(31)不小于进料口(6)的直径。
4.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的沉降分离管(12)的底部为平板封头，该平板封头上开设有与轻液收集管(14)的直径相一致的通孔，该轻液收集管(14)的底部穿过所述的通孔，并与沉降分离管(12)通过焊接固定连接。
5.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的轻液溢流槽(15)的上边缘与轻液收集管(14)的上边缘齐平，且该轻液溢流槽(15)的内截面面积小于轻液收集管(14)的内截面面积；该轻液收集管(14)和轻液溢流槽(15)的顶端设置有盖板(22);该轻液收集管(14)的顶端不高于沉降分离管(12)的上边缘。
6.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的液-液分离组件还包含:重液液位控制回路和轻液液位控制回路； 所述的重液液位控制回路设置在与所述的重液导出口(16)相连接的管路上，包含依次连接的第一液位控制阀(LV-1)、第一液位转换器(LY-1)和第一液位传感器(LT-1)； 所述的轻液液位控制回路设置在与所述的轻液导出口(17)相连接的管路上，包含依次连接的第二液位控制阀(LV-2 )、第二液位转换器(LY-2 )和第二液位传感器(LT-2 )。
7.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的气-液分离控温装置包含:第一控温夹套(2)，其套设在所述的气液分离筒体(I)的外部，该第一控温夹套(2)与气液分离筒体(I)之间形成第一夹套腔(11);第一控温循环液入口(8)，其设置在所述的第一控温夹套(2)的侧边底部；第一控温循环液出口(9)，其设置在所述的第一控温夹套(2)的侧边顶部。
8.如权利要求7所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的液-液分离控温装置包含:第二控温夹套(13)，其套设在所述的沉降分离管(12)的外部，该第二控温夹套(13)与沉降分离管(12)之间形成第二夹套腔(23);第二控温循环液入口(18)，其设置在所述的第二控温夹套(13)的侧边底部；第二控温循环液出口(19)，其设置在所述的第二控温夹套(13)的侧边顶部。
9.如权利要求8所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，所述的第一控温循环液出口(9)和第二控温循环液入口( 18)之间通过管路连接，且所述的制冷/制热液循环器(24)设置在该管路上；所述的第一控温循环液入口(8)和第二控温循环液入口(18)之间通过管路连接。
10.如权利要求1所述的试验装置用气-液-液三相分离器，其特征在于，还包含压力控制回路，其设置在与所述的气体导出口(7)相连接的管路上，包含依次连接的压力指示器(P1-1)和压力控制阀(PCV-1)，控制和指示气-液-液三相分离器的背压操作。
【文档编号】B01D50/00GK204073512SQ201420465076
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2014年8月18日
【发明者】李鸽爽 申请人:上海高桥捷派克石化工程建设有限公司