本发明涉及多相分离技术领域，具体涉及一种适用于气体水合物浆液的气液分离装置。
背景技术：
基于水合物法的气体分离技术在气体分离领域展现出了诱人的应用前景，随着相关配套技术的成熟，其工业化应用的前景可以预见，相关的中型实验装置也已经展开。水合物气体分离技术的原理主要是根据不同气体形成水合物的温压条件差异，从而固化组分中的一种气体以达到分离的目的。然而，对水合物反应后的浆液及剩余气体的分离过程却鲜有研究。
当前，对水合物的气液分离采用的都是传统的三相分离器。例如，专利号201110003883.8，名称为“一种用于气体水合物连续分离的装置”，提出了一种折流板式的水合物分离装置；专利号2014106753279，名称为“一种同向出流气液固三相分离器”，提出了一种螺旋流道式的气液固三相分离装置。然而，相较于这些传统的气液分离系统，水合物具有易于分解的特殊性，一旦水合物在分离器中分解，其最终的气体分离效率会大大降低，甚至没有。因此，亟需开发出一种适用于气体水合物体系的气液分离装置。
技术实现要素：
针对当前水合物气体分离技术中的水合物浆液及其所携带气体较难分离且水合物容易分解的问题，本发明的目的在于提供一种适用于气体水合物浆液的气液分离装置，在尽量保证水合物不分解的情况下，将水合物浆液和气体进行快速分离。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种适用于气体水合物浆液的气液分离装置，该气液分离装置的主体为两端封闭的筒体，所述筒体内从上往下依次设有第一漏斗式腔室分隔装置和第二漏斗式腔室分隔装置，以将该筒体分隔成上腔体、中腔体和下腔体，所述第一漏斗式腔室分隔装置中心设有连通上腔体与中腔体的气孔，所述第二漏斗式腔室分隔装置中心设有连通中腔体与下腔体的导流管，所述导流管中设有单向控制阀，其中：
所述上腔体顶部设有气相出口和加压保压单元，所述加压保压单元包括依次连接的活塞杆、调节螺母、活塞、弹簧座、压缩弹簧和重力金属球，所述活塞杆穿出上腔体的顶壁，所述调节螺母设置在上腔体顶壁的外表面，用于调节压缩弹簧的伸缩距离，所述重力金属球压住所述第一漏斗式腔室分离装置的气孔，且能够在中腔体的气压推动下远离该气孔；
所述中腔体设有物料进口和丝网捕雾器，所述物料进口与第二漏斗式腔室分隔装置的上边缘连接，所述丝网捕雾器安装在物料进口的上端；
所述下腔体设有多个折流板，其交替安装在导流管的下方，所述折流板所在平面与筒体轴向中心线的夹角为55°，所述下腔体底部为锥形，其底端设置有液相出口。
进一步地，所述第一漏斗式腔室分隔装置与筒体轴向中心线的夹角为60°～80°。
进一步地，所述第一漏斗式腔室分隔装置与筒体轴向中心线的夹角为75°。
进一步地，所述第二漏斗式腔室分隔装置与筒体轴向中心线的夹角为30°～70°。
进一步地，所述第二漏斗式腔室分隔装置与筒体轴向中心线的夹角为60°。
进一步地，所述上腔体、中腔体和下腔体高度比为1.5：1：3。
进一步地，所述筒体、加压保压单元、第一漏斗式腔室分离装置、第二漏斗式腔室分离装置及折流板均采用不锈钢材料制成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本装置能够将水合物浆液及一同进入的气体在设定压力条件下方便的分离，能够避免在分离过程中水合物大量分解，影响气体的分离效率。
2、单向控制阀及分离腔室的设置，一方面能够减少初始阶段达到预压力所需要的气量，即减少浆液中水合物在中腔体的分解量，也就是最终的气体损耗量；另一方面避免了浆液中水合物的分解降低气体的分离效率。
3、重力弹簧球的设置并借助调节螺母的推动能够方便的根据需要对气液分离压力进行设定，其无需在随后的进一步分离过程中采用稳压阀进行压力调节，并保证分离装置内浆液中的水合物不分解。
4、整个装置结构简单，采用不锈钢材料制作，不需要采用外部制冷的方式进行温度控制，大大减小了运行成本。
附图说明
图1是本发明的气液分离装置的结构示意图；
附图标记说明：1-气相出口；2-压缩弹簧；3-第一漏斗式腔室分隔装置；4-物料进口；5-活塞；6-弹簧座；7-重力金属球；8-丝网捕雾器；9-第二漏斗式腔室分隔装置；10-单向控制阀；11-折流板；12-液相出口；13-调节螺母；14-活塞杆；15-导流管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，一种适用于气体水合物浆液的气液分离装置，该气液分离装置的主体为两端封闭的筒体，在筒体内从上往下依次设有第一漏斗式腔室分隔装置3和第二漏斗式腔室分隔装置9，从而将整个筒体分隔为上腔体、中腔体和下腔体三个部分，在第一漏斗式腔室分隔装置3中心设有连通上腔体与中腔体的气孔，在第二漏斗式腔室分隔装置9中心设有连通中腔体与下腔体的导流管15，在导流管15中设有单向控制阀10。
其中，上腔体顶部设有气相出口1和加压保压单元，该加压保压单元包括活塞杆14、调节螺母13、活塞5、弹簧座6、压缩弹簧2和重力金属球7。活塞杆14的上端穿出上腔体的顶壁，其外壁设有外螺纹，调节螺母13设置在上腔体顶壁的外表面，能够旋转但不能离开上腔体顶壁外表面，调节螺母13和活塞杆14螺接在一起，通过旋转调节螺母13从而带动活塞杆14上下运动。活塞杆14的底端连接活塞5，活塞5位于固定在上腔体中的活塞腔中，且与该活塞腔内壁气密接触，活塞5的底面固定弹簧座6，弹簧座6通过压缩弹簧2与重力金属球7连接，重力金属球7压在第一漏斗式腔室分离装置3的气孔上，当中腔体内的气压达到设定值时，重力金属球7离开该气孔，从而使得中腔体中的气体进入到上腔体中。为了能够压住第一漏斗式腔室分离装置3中心处的气孔，重力金属球7的直径需要大于该气孔直径，重力金属球7的质量不宜设计的过大，一般需大于0.1kg，可根据具体的压力控制范围进行设置。
其中，加压保压单元的原理是：通过旋转调节螺母13带动活塞杆14上下运动，以调节活塞5的上下位置，改变压缩弹簧2的伸缩距离，从而控制压缩弹簧2对重力金属球7所施加的作用力，以达到压力设定的目的。在分离过程中，压力的设定值需要大于水合物相平衡压力，从而保证，当中腔体内的压力大于水合物相平衡压力时，重力金属球7才能被顶开，气体才能够进入上腔体，从而保证水合物浆液在与气体分离过程中不分解。
其中，中腔体设有物料进口4和丝网捕雾器8，物料进口4与第二漏斗式腔室分隔装置9的上边缘连接，丝网捕雾器8安装在物料进口4的上端。
其中，下腔体设有多个折流板11，其交替安装在导流管15的下方，折流板11所在平面与筒体轴向中心线的夹角为55°，下腔体底部为锥形，其底端设有液相出口12。
其中，第一漏斗式腔室分隔装置3与筒体轴向中心线的夹角为60°～80°，优选75°。
其中，第二漏斗式腔室分隔装置9与筒体轴向中心线的夹角为30°～70°，优选60。
其中，上腔体、中腔体和下腔体高度比为1.5：1：3。中腔体设置的最小，一方面能够减少初始阶段达到预压力所需要的气量，即减少浆液中水合物在中腔体的分解量，也就是最终的气体损耗量；另一方面避免浆液中水合物的分解降低气体的分离效率。
其中，筒体、加压保压单元、第一漏斗式腔室分离装置3、第二漏斗式腔室分离装置9以及折流板11均采用不锈钢材料制成，优选316不锈钢。由于不锈钢具有短时间的蓄冷功能，在有工质连续运行的情况下，其整个分离装置的温度会逐渐降低到与物料进口处的水合物浆液温度一致，整个分离装置不需要再通过外部制冷来保持水合物的生成过程中不分解。
本发明的适用于气体水合物浆液的气液分离装置，其气液分离过程为：
①水合物浆液及其所携带的气体由物料进口4进入中腔体内，其浆液在第二漏斗式腔室分隔装置9的引流作用下进入流入导管15，并经由单向控制阀10迅速流入下腔体，单向控制阀10的设置使得流入下腔体的水合物浆液分解对气体的分离不会产生影响。
②中腔体内的气体上升，经过丝网捕雾器8脱除液滴后，当中腔体内的压力大于加压保压单元所施加的压力时，重力金属球7被顶开，气体进入上腔体中，并经由气相出口流出，进入下一步分离单元。
③流入下腔体的浆液经过折流板11的缓冲及引流进入下腔体的锥形底部，并经底端的液相出口12迅速流出，从而完成水合物浆液的分离。
本发明的适用于气体水合物浆液的气液分离装置，能够将水合物浆液及一同进入的气体在设定压力条件下方便的分离，能够避免在分离过程中水合物大量分解，影响气体的分离效率；通过单向控制阀及分离腔室的设置，一方面能够减少初始阶段达到预压力所需要的气量，即减少浆液中水合物在中腔体的分解量，也就是最终的气体损耗量，另一方面避免了浆液中水合物的分解降低气体的分离效率；通过重力弹簧球、压缩弹簧和调节螺母的设置，能够方便的根据需要对气液分离压力进行设定，无需在随后的进一步分离过程中采用稳压阀进行压力调节，并保证装置内浆液中的水合物不分解；整个装置采用不锈钢材料制作，不需要采用外部制冷的方式进行温度控制，大大减小了运行成本。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。