混合气体分离器的制作方法

本申请涉及石油化工领域，尤其是涉及一种混合气体分离器。

背景技术：

现有技术中的分离器的进口和排气口通常在其顶部，待分离气体先上升至分离器顶部的进口进入分离器内进行分离，气流在分离器内折返一次，再经排气口排出，产生较大的压力损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种混合气体分离器，目的在于，一定程度上解决了现有技术中气流在分离器内折返了一次，产生较大的压力损失。

本申请提供一种混合气体分离器，用于将混合气体中的液相和固相从所述混合气体中分离，所述混合气体分离器包括：

内分离筒，所述内分离筒的下端开设有进口；

第一固液出口，开设于所述内分离筒的侧部；

排气部，设置于所述内分离筒的上端。

优选地，所述混合气体分离器还包括：

第二固液出口，所述第二固液出口开设于所述内分离筒的侧部且位于所述第一固液出口的上方。

优选地，所述混合气体分离器还包括：

外分离筒，所述外分离筒套设于所述内分离筒的外侧部；

出口，开设于所述外分离筒的侧部，所述出口设置于所述进口的上方区域，由所述第一固液出口和所述第二固液出口排出的液相和固相经由所述出口排出所述混合气体分离器。

优选地，定义所述出口的面积为s1，所述内分离筒的横截面积为s2，所述第一固液出口的面积为s3，所述第二固液出口的面积为s4；

s1/s2＝8％～20％，s4/s3＝30％～70％，s3/s1＝70％～130％。

优选地，所述混合气体分离器还包括：

提效器，设置于所述内分离筒的内部，所述提效器形成为圆柱形状。

优选地，所述排气部为延伸至所述内分离筒的内部的排气管。

优选地，所述排气管安装有换热片，所述换热片与水平方向的夹角为30度～90度。

优选地，所述出口、所述第一固液出口和所述第二固液出口三者在垂直于各自固相和液相排出方向的方向上的截面均形成为矩形；

定义所述外分离筒的内径为d1，高度为h1，所述内分离筒的内径为d2，所述第一固液出口的下边沿与所述内分离筒的下端的距离为h3；

定义所述排气管的内径为d3，所述排气管延伸至内分离筒内部的高度为h2，所述提效器的外径为d4，所述提效器的高度为h4；

d2/d1＝0.7～0.9，d3/d1＝0.2～0.6，d4/d1＝0.2～0.6，h1/d1＝2～6，h2/d1＝0.5～2.0，h3/d1＝1.0～4.0，h4/d1＝0.5～3.5。

优选地，所述进口在垂直于所述混合气体流入方向的方向上的截面为矩形，所述进口的开口方向为所述内分离筒的切线的方向；

定义所述进口的高度为b，宽度为a，b/a＝1.2～5.0。

优选地，所述进口的开口方向为所述内分离筒的轴向，所述进口设置有用于对所述混合气体导向的导向叶片，所述导向叶片的下端还设置有锥形导流部。

本申请将混合气体以预定速度经由进口进入内分离筒，混合气体在内分离筒的内部螺旋上升，使得混合气体中的液相和固相由第一固液出口排出，混合气体中的气相从所述排气部排出，气流没有折返，一定程度上解决了现有技术中气流在分离器中折返了一次，产生较大的压力损失的技术问题。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了混合气体分离器的第一实施例的示意图；

图2示出了混合气体分离器的第一实施例的尺寸标注的示意图；

图3示出了混合气体分离器的第一实施例的分离过程的示意图；

图4示出了混合气体分离器的第二实施例的示意图；

图5示出了混合气体分离器的第二实施例的尺寸标注的示意图；

图6示出了混合气体分离器的第二实施例的分离过程的示意图。

附图标记：

1-内分离筒；11a-进口；12-第一固液出口；13-第二固液出口；2-外分离筒；21a-出口；3-排气管；31-换热片；11b-进口；21b-出口；4-提效器；5-导向叶片；6-导流锥。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

图1示出了混合气体分离器的第一实施例的示意图；图2示出了混合气体分离器的第一实施例的尺寸标注的示意图；图3示出了混合气体分离器的第一实施例的分离过程的示意图；图4示出了混合气体分离器的第二实施例的示意图；图5示出了混合气体分离器的第二实施例的尺寸标注的示意图；图6示出了混合气体分离器的第二实施例的分离过程的示意图。

参见图1至图3，第一实施例中的混合气体分离器包括：内分离筒、进口、第一固液出口、第二固液出口、外分离筒、出口、排气管、换热片和提效器。以下将具体描述上述部分之间的连接关系和位置关系。

上述外分离筒2和内分离筒1可以均为圆筒，外分离筒2套设于内分离筒1的外侧部。内分离筒1的下端开设有进口11a，外分离筒2的侧部开设有出口21a，出口21a可以位于进口11a的上方。本实施例中，进口11a开设于内分离筒1的下端的侧部，进口11a的开口方向为内分离筒1的切线的方向，以使经由进口11a流入内分离筒1的混合气体沿着内分离筒1的轴线较为容易地旋转。

本实施例中，进口11a可以延伸并超出外分离筒2的外侧部，便于混合气体源与进口11a的连通。本实施例中，优选地，进口11a的数量可以为1至4个，当进口11a的数量为大于1个时，进口11a可以沿着内分离筒1的外侧部均匀分布，各个进口11a与内分离筒1的切点等分它们所在的圆周，由此便于从不同进口11a流入内分离筒1的混合气体能够在内分离筒1中较为均匀地旋转，不容易出现互相干涉的情况。

本实施例中，作为优选设置，外分离筒2可以与内分离筒1同轴地设置。开设于外分离筒2的侧部的出口21a的数量可以为1至6个，为保证一定的分离效率，出口21a的数量优选为2至6个并沿着外分离筒2的轴向均匀分布在外分离筒2的侧部的同一高度上，出口21a可以设置于进口11a上方的区域，例如当沿着外分离筒2的轴线看去时，出口21a可以与进口11a交错设置，避免二者在工作时相互干涉。

本实施例中，在内分离筒1的侧部可以设置有第一固液出口12和第二固液出口13，且第一固液出口12的高度低于第二固液出口13的高度。第一固液出口12和第二固液出口13的数量可以为1至6个，优选为2至6个，其分布方式与上述出口21a类似。本实施例中，上述混合气体经由进口11a进入内分离筒1的内部后，不仅将以内分离筒1的轴线为轴线做旋转运动，还将继续上升，在这里是将混合气体的运动状态以分运动的状态进行的分别描述(即混合气体水平方向上的分运动为上述旋转运动，竖直方向上的分运动为上述上升运动)，也就是说，大部分混合气体的实际运动状态是以内分离筒1的轴线为轴线在内分离筒1的内部螺旋上升。

在上述混合气体的运动过程中，由于其具有旋转运动，所以混合气体中的固相和液相将在离心作用下被甩向内分离筒1的内侧部，同时固相和液相在混合气体的推动下沿着内分离筒1的内侧部上升。当固相和液相上升至高度较低的第一固液出口12时，这些固相和液相将从第一固液出口12排出。对于可能在上升过程中经过了第一固液出口12的固相和液相，通常较少，将从第一固液出口12的上方的第二固液出口13排出。

此外，在本实施例中，由于混合气体在内分离筒1的内部旋转时，在内分离筒1的旋转中心区域会形成低压区，低压区中包括少量的气相，这部分少量气相的运动是不规则的，容易造成气流间的扰动，从而降低分离效率。因此本实施例中，还可以设置有提效器4，提效器4设置于内分离筒1的下端，其可以形成为圆柱状并与内分离筒1同轴设置，提效器4占据低压区，防止了气流的扰动，同时也减小了气流在设置有提效器4上的任一横截面的流通面积，进一步提高了混合气体在内分离筒1的内部的旋转速度，进而提高了分离效率。

本实施例中，混合气体中的固相和液相从第一固液出口12和第二固液出口13排出后，将进入由外分离筒2的内侧部和内分离筒1的外侧部两者共同限定的空间，这一空间为集液室，集液室显然是与上述出口21a连通的，可以仅作为连通第一固液出口12与出口21a、第二固液出口13与出口21a的通道，将从第一固液出口12和第二固液出口13排出的固相和液相直接经由出口21a排出。

本实施例中，混合气体中剩余气相将从内分离筒1上端的排气部排出。排气部可以为排气管3，在上述密度较大的固相和液相被甩向内分离筒1的内侧部的过程中，混合气体中的气相则主要位于固相和液相的内侧(即靠近内分离筒1轴线的一侧)，因此本实施例中，优选地，排气管3和内分离筒1可以同轴设置，以更利于气相由排气管3排出。

在上述分离过程中，分离器内的固相和液相的混合物受离心力作用基本能够被甩到分离器内分离筒1的内侧部，但仍然存在极少量的未被分离的固相和液相的混合物随气流进入排气管3被排出。也就是说，固相和液相的混合物经过第一固液出口12后，大量被分离的固相和液相的混合物排出，剩余固相和液相的混合物随着气流向上运动，基本都由第二固液出口13排出。若排气管3的下端位于内分离筒1的上端，将导致本应该由第二固液出口13排出的固液混合物进入到排气管3排出，从而降低分离器的分离效率。因此，排气管3的部分向内分离筒1的内部延伸有一定距离。

此外，需要说明的是，如果排气管3的部分向内分离筒1的内部延伸的距离较大，则会导致固相和液相的混合物还未被完全从混合气体中分离就进入到排气管3中排出，也会降低分离器分离效率。

基于以上描述的特征，为了进一步纯化由排气管3排出的气相，本实施例中，还在排气管3的上端设置了换热片31，换热片31可以与水平方向呈30度～90度的夹角，保证较佳的换热效率，换热的方式可以例如为风冷换热。由于换热片31的设置，由排气管3排出的气相的温度被进一步降低，其中混合的液相将进一步凝结成较大粒径的液滴落回到混合气体分离器中，由第一固液出口12或者第二固液出口13排出。

由于本实施例中，混合气体形成的气流从混合气体分离器的下端的进口11a进入，由设置于混合气体分离器的顶部的排气管3排出，相对于现有技术，避免了混合气体进入分离器前需要上升至分离器的顶端，混合气体可以由分离器的底部直接进入分离器，因此可以降低分离器的高度设计进而降低了成本，同时气流由下至上没有经过折返，压力损失大大降低，即压降较小。

此外，由于本实施例中，混合气体分离器的压降较小，可以允许适当提高进口11a处混合气体的速度，一定程度上也提高了分离的效率。

根据以上描述的特征，以下将具体描述上述部分的连接方式和尺寸。

本实施例中，内分离筒1、外分离筒2、提效器4和排气管3可以例如通过钢材焊接得到，进口11a可以焊接于内分离筒1，换热片31可以选用现有技术中常见的换热片31(例如风冷式换热片)，其结构可以为条形或者螺旋形，其具体换热面积可以根据混合气体中液相的物理性质具体计算。

本实施例中，定义出口21a的面积为s1，内分离筒1的横截面积为s2，第一固液出口12的面积为s3，第二固液出口13的面积为s4，为了保证优良的分离效果，上述尺寸间的关系可以为：s1/s2＝8％～20％，s4/s3＝30％～70％，s3/s1＝70％～130％。

如图2所示，图2中分别示出了a、b、c和d四个方向(这四个方向分别为混合气体流入进口11a的方向、出口21a排出固相和液相的方向的反方向、第一固液出口12排出固相和液相的方向的反方向和第二固液出口13排出固相和液相的方向的反方向)，并分别对应这四个方向示出了a-a(进口视图)，b-b(出口视图)，c-c(第一固液出口视图)和d-d(第二固液出口视图)，本实施例中，为了进一步提高混合气体分离器的分离效率，进口11a、出口21a、第一固液出口12和第二固液出口13四者的横截面(即进口11a在垂直于混合气体流入方向的方向上的截面，以及出口21a、第一固液出口12和第二固液出口13三者在垂直于各自固相和液相排出方向的方向上的截面)均优选地形成为矩形，此外，定义进口11a的高度为b，宽度为a，定义外分离筒2的内径为d1，高度为h1，内分离筒1的内径为d2，第一固液出口12的下边沿与内分离筒1的下端的距离为h3；定义排气管3的内径为d3，排气管3延伸至内分离筒1内部的高度为h2，提效器4的外径为d4，提效器4的高度为h4。则上述尺寸间的关系可以为：b/a＝1.2～5.0，d1＝500～1000mm，d2/d1＝0.7～0.9，d3/d1＝0.2～0.6，d4/d1＝0.2～0.6，h1/d1＝2～6，h2/d1＝0.5～2.0，h3/d1＝1.0～4.0，h4/d1＝0.5～3.5。

参见图4至图6，第二实施例中的混合气体分离器包括：内分离筒、进口、第一固液出口、第二固液出口、外分离筒、出口、排气管、换热片、提效器、导向叶片和导流锥，本实施例中未特殊提及的部分的附图标记与第一实施例中相同。

本实施例中，与第一实施例的区别在于：进口11b的开口方向为内分离筒1的轴向，出口21b开设于外分离筒2下端的侧部，在进口11b处还设置有导向叶片5，导向叶片5呈螺旋形状，以使混合气体经过导向叶片5后螺旋上升，此外，还可以在导向叶片5的下端设置锥形导流部，即导流锥6，导流锥6的母线可以为弧形，用于减少混合气体在进口11b处的阻力。由于这些区别，本实施例可以适用于混合气体沿着轴向通入的场景。

本实施例中的其他部分的尺寸和材料要求以及连接关系均与第一实施例相同，其有益效果也包括第一实施例中的有益效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是在本申请的创新构思下，利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的保护范围内。