专利名称：一种分离多相介质的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分离多相介质的方法和装置，特别是涉及一种可应用在石油、化工、环境保护、纺织、印染、运输各工艺过程中涉及气与固、油、气与液(水)、或气与液两相或多相介质分离场合使用的分离方法及其专用复合式多相介质分离装置。
目前常用的分离装置有重力式、离心式等种类。如Peachey等人1995年申请了，发明名称为“井下旋风油水分离器”，EP830494的专利，该分离器的特点是分离器内装有多组旋风，用以将油水分开。美国Broussard等人1996年申请了，发明名称为“油气水混合物旋风分离器”美国专利号为US5522999，该分离器的特点是在分离器内平行安装了多个尺寸各异的旋风，将气、油、水和固体杂质在分离器内从上到下逐个分离。多级旋风分离器的优点是通过逐级离心加速，分离速度增大，分离效率提高，但多级旋风易引起气液两相在分离中相互干扰，同时用离心式分离器对于粘度较大液体中气体的析出和密度差较小的液体分离有效果不明显的缺点。当然，常用重力式分离器在实际应用中存在结构庞大、对各种流态下分离效果不稳定的缺点。
本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，为了实现对油、气、液多相快速、高效分离，或与同类分离装置相比，在同样油、气、液介质处理量的条件下，使该分离装置达到结构紧凑、重量轻；及该分离方法操作简单的目的，从而提供一种分离油、气、液等多相介质的方法及其专用的复合式分离装置。
本发明的目的是这样实现的本发明提供的用于油、气、液等两相或多相介质分离方法的专用装置包括一筒形的和上口盖有一带出气口上盖的膨胀起旋器、离心分离段和支架，膨胀起旋器与离心分离段通过密封圈和法蓝固定成一体，安装在支架上，其特征在于还包括一预分器和一二次离心分离段；在膨胀起旋器壁上有两个出口用法兰连接一预分器，预分器为上下两根平行管与n根竖直管焊接而成的梯子形管道；膨胀起旋器上口与上盖之间固定带孔板，带孔板的中心位置有一中心孔，中心孔周围有大小相同或不同的小于中心孔的小孔，通过带孔板上的小孔垂直固定一型线导流片在带孔板下；在离心分离段内设置一同高的锥形分离腔，分离腔的外侧是一重力分离腔，其重力分离腔壁上有上下二个出口，一个二次离心分离段通过密封圈和法蓝固定在第一离心分离段下面与支架之间，二次离心分离段内设置一同高的圆筒型分离腔，其圆筒型分离腔壁上有孔，圆筒型分离腔的外侧是一重力分离腔，其重力分离腔壁上有上下二个出口，分离腔的下口与支架上的出口相通。
本发明的装置中在膨胀起旋器壁上设置一预分器，其预分器是一梯子形管道在气液流量不稳定的情况下，可以先将液体中的气体通过浮力经垂直管道上升到达顶端的水平管中，从而达到气液预分的效果。
第二在该装置中设置膨胀起旋器，其内又设置型线导流片和多孔板，导流片用螺钉紧固在多孔板上，连接多孔板上不同孔径位置可控制膨胀与起旋速度，孔板还有挡住气体中液体的作用。第一级离心分离段内设锥管，外侧为重力分离腔，锥管上可开小孔，便于将两种液体中密度较大的一种率先排出，并在外腔中依靠重力继续分离。它与二次离心分离段及膨胀起旋器用法兰连接，中间有密封圈。二次离心分离段内设带孔的圆管为分离腔，外侧为重力分离腔，有利于密度较小的液体排出并在外腔中依靠重力将两种液体继续分离，它与离心分离段及支架用法兰连接。
本发明提供的分离多相介质(油、气、液等)的方法是在本发明的专用装置中进行的，首先按处理介质的流量选择分离器和进液管道的尺寸，然后按预定的起旋速度安装导流板，通过调节安装导流片的位置，可控制介质的起旋速度。具体包括以下步骤按预定的各种运行条件(A)首先选择预分器其水平管直径和三根垂直管直径大小；(B)按气体处理量选择带孔板的中心孔直径的大小，和周围分多少排均匀分布多少个直径为多少的小孔；(C)调节型线导流片的安装位置，按进口宽度大于进液管直径，出口宽度/进口宽度＝0.5在带孔板下安装一型线导流片，以保证气水出口速度提高一倍；(D)选择好分离腔的上口直径和锥度后，在离心分离段内装好一个分离腔。然后将装置安装在气水混合器后进行了分离实验；(E)打开介质输送管道阀门，使多相介质进入预分器进行首次膨胀，液体中析出的气体在浮力作用下经垂直管升入顶端水平管，然后气液两种介质分别进入型线导流片实现二次膨胀，使液体中的气体进一步析出，同时使气液两种介质起旋；介质进入带孔锥管后，在离心力作用下，气体由于密度低，在锥管中心反向旋转并向上运动，流经孔板后，进一步挡住残存在气体中的液沫，经管道排出；在离心力作用下液体被抛向锥管壁面，由此部分液体不断从孔中流出进入外腔，在外腔中进一步利用重力沉降，使油水分离；沿锥管壁流下残存的液体通过带孔直管流入二次离心分离段，液体经直管壁孔排入外腔，在外腔中再次利用重力沉降使油水分离，这两次重力分离能使油、水达到高效分离；(F)通过气水两相分离流量计量，在各种流态情况下其分离效率均≥95％，该处理量是同重量重力式分离器的2-3倍。
本发明的效果如下(1)该装置的结构设计将重力、旋流、膨胀分离机理置于一体，是复合型的两相或多相分离装置。
(2)在膨胀起旋器液体进口处设置预分器以适应各种气液流态下含气含液率瞬间过大的恶劣状况下，预先混合达到提高分离效率的目的。
(3)设置膨胀起旋器利用膨胀方法便于分离液体中的气体。
(4)第一级离心分离器内设锥管，起到旋流装置的作用可将有密度差的介质分别分离。
(5)借助重力可将水、油进一步分离。
(6)该装置是无动力的装置，结构简单，运行稳定。
(7)第二级离心分离器的设置，延长装置内分离的时间以提高分离效率。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明
图1是本发明的装置结构示意2是本发明装置的一种结构示意3是本发明装置的另一种结构示意图实施例1图面说明(1)-----进液管道； (2)-----膨胀起旋器；(3)-----离心分离段； (4)-----二次离心分离段；(5)-----支架；(6)-----多孔板；(7)-----型线导流片； (8)-----分离腔；(9)-----出气口； (10)-----上盖；(11)-----法蓝； (12)-----液体出口管(13)-----小孔； (14)——出口按图1-3制作一台气液分离装置，采用有机玻璃制成直径为400mm，高度为800mm的圆筒型膨胀起旋器(2)，在膨胀起旋器(2)上口用一有机玻璃多孔板(6)盖住，其上放密封圈和用一有机玻璃上盖(10)密封固定；上盖(10)的中心有一出气口(9)，其孔径为100mm；多孔板(6)中心有一与上盖(10)上的出气口(9)大小相同的中心孔，中心孔周围还有比中心孔直径小的24个小孔，其孔径为12mm。通过多孔板(6)上的小孔把一型线导流片(7)垂直固定在多孔板(6)下面；离心分离段(3)用同一有机玻璃制成直径为400mm，高度为600mm的圆筒；二次离心分离段(4)直径为400mm，高度为400mm；在二次离心分离段(4)内设置一同高的圆筒型分离腔(8)，分离腔(8)直径为100mm，其腔壁上均匀排列有N个直径为 ×100mm的小孔。膨胀起旋器(2)、离心分离段(3)和二次离心分离段(4)通过法蓝(11)密封按顺序固定在一起，再固定在金属支架(5)上；离心分离段(3)内设置一同高的锥形腔(8)，其锥形腔(8)上口直径为360mm，锥度为30°，其锥形腔(8)壁上有孔(13)；在膨胀起旋器(2)的壁上通过法蓝(11)密封固定一梯子形的管道(12)，金属制成的梯子形的进液管道(12)的两平行管之间的距离为膨胀起旋器(2)高的0.8，两平行管直径为500mm与介质输送管道直径相同；平行管之间用3根直径为30mm水平管直径的直管垂直密封连通。锥形腔(8)下口、二次离心分离段(4)下口与金属支架(5)的出口连通。
实施例2使用本发明的多相介质分离方法在实施例1的专用装置进行了气、水分离试验，日处理量为240吨水，气、水比(体积比)≤4在水平管中可实现气液两相下的气泡、弹状、栓状、长栓、水平、波状等各种流态。
按上述各种运行条件(A)首先选择预分器其水平管直径为50mm，三根垂直管直径为30mm，通过气水混合装置；(B)选择带有中心孔直径为100mm，周围分三排均匀分布24个φ12mm的小孔的带孔板；(C)调节型线导流片的安装位置，按进口宽度＞80mm，出口宽度/进口宽度＝0.5在带孔板下安装一型线导流片，以保证气水出口速度提高一倍；(D)选择带有上口直径为360mm，锥度为30°锥型腔的分离段，将装置安装在气水混合装置后进行了分离器实验；(E)然后再打开介质输送管道阀门，使多相介质进入预分器进行首次膨胀，液体中析出的气体在浮力作用下经垂直管升入顶端水平管，然后气液两种介质分别进入型线导流片实现二次膨胀，使液体中的气体进一步析出，同时使气液两种介质起旋；介质进入带孔锥管后，在离心力作用下，气体由于密度低，在锥管中心反向旋转并向上运动，流经孔板后，进一步挡住残存在气体中的液沫，经管道排出；在离心力作用下液体被抛向锥管壁面，由此部分液体不断从孔中流出进入外腔，在外腔中进一步利用重力沉降，使油水分离；沿锥管壁流下残存的液体通过带孔直管流入二次离心分离段，液体经直管壁孔排入外腔，在外腔中再次利用重力沉降使油水分离，这两次重力分离能使油、水达到高效分离；(F)通过气水两相分离流量计量，在各种流态情况下其分离效率均≥95％，该处理量是同重量重力式分离器的2-3倍。
权利要求
1.一种分离多相介质的方法所专用的装置包括一圆筒上口盖有一带出气口的上盖的膨胀起旋器、离心分离段和支架，膨胀起旋器与离心分离段通过密封圈和法蓝固定成一体，安装在支架上，其特征在于还包括一预分器和一二次离心分离段；在膨胀起旋器壁上有两个进液口用法兰连接一预分器，预分器为上下两根平行管与n根竖直管焊接而成的梯子形管道；膨胀起旋器上口与上盖之间固定带孔板，带孔板的中心位置有一中心孔，中心孔周围有大小相同或不同的小于中心孔的小孔，通过带孔板上的小孔垂直固定一型线导流片在带孔板下；在离心分离段内设置一同高的锥形分离腔，分离腔的外侧是一重力分离腔，其重力分离腔壁上有上下二个出口，一个二次离心分离段通过密封圈和法蓝固定在第一离心分离段下面与支架之间，二次离心分离段内设置一同高的圆筒型分离腔，其圆筒型分离腔壁上有孔，圆筒型分离腔的外侧是一重力分离腔，其重力分离腔壁上有上下二个出口，分离腔的下口与支架上的出口相通。
2.按权利要求1所述的一种分离多相介质的方法所专用的装置，其特征在于所述的带孔板上的小孔的个数与孔径关系为小孔的孔径＝ ×100mm，其中N＝小孔的个数
3.按权利要求1所述的一种分离多相介质的方法所专用的装置，其特征在于所述的预分器上的n根竖直管n＝2根以上。
4.一种在权利要求1所述的分离多相介质的专用装置中进行分离多相介质的方法，其特征在于包括以下步骤按预定的各种运行条件(A)首先选择预分器其水平管直径和三根垂直管直径大小；(B)按气体处理量选择带孔板的中心孔直径的大小，和周围分多少排均匀分布多少个直径为多少的小孔；(C)调节型线导流片的安装位置，按进口宽度大于进液管直径，出口宽度/进口宽度＝0.5在带孔板下安装一型线导流片，以保证气水出口速度提高一倍；(D)选择好分离腔的上口直径和锥度后，在离心分离段内装好一个分离腔。然后将装置安装在气水混合器后进行了分离实验；(E)打开介质输送管道阀门，使多相介质进入预分器进行首次膨胀，液体中析出的气体在浮力作用下经垂直管升入顶端水平管，然后气液两种介质分别进入型线导流片实现二次膨胀，使液体中的气体进一步析出，同时使气液两种介质起旋；介质进入带孔锥管后，在离心力作用下，气体由于密度低，在锥管中心反向旋转并向上运动，流经孔板后，进一步挡住残存在气体中的液沫，经管道排出；在离心力作用下液体被抛向锥管壁面，由此部分液体不断从孔中流出进入外腔，在外腔中进一步利用重力沉降，使油水分离；沿锥管壁流下残存的液体通过带孔直管流入二次离心分离段，液体经直管壁孔排入外腔，在外腔中再次利用重力沉降使油水分离，这两次重力分离能使油、水达到高效分离；(F)通过气水两相分离流量计量，在各种流态情况下其分离效率均≥95％，该处理量是同重量重力式分离器的2-3倍。
全文摘要
本发明涉及分离多相介质的方法及其装置。该装置包括:一膨胀起旋器、2个离心分离段用密封圈和法兰固定,再安装在支架上,离心分离段的下口与支架出口相通,膨胀起旋器上口与上盖之间固定一带孔板,带孔板上有中心孔,中心孔周围有小孔,通过小孔把一型线导流片垂直固定在带孔板下;在离心分离段内设置一同高的分离腔,分离腔壁外侧是一重力分离腔。分离多相介质的方法是在本发明装置中进行,该装置结构紧凑,是无动力,分离效果好。
文档编号B01D19/02GK1338338SQ00121560
公开日2002年3月6日 申请日期2000年8月11日 优先权日2000年8月11日
发明者郑之初, 吴应湘, 李东晖, 赖英旭, 劳力云, 马艺馨 申请人:中国科学院力学研究所