一种高精度气液分离器的制作方法

1.本发明涉及一种高精度气液分离器(下称：分离器)，该分离器采用碰撞、拦截、吸附、旋流、聚结等多种机理的有机结合来高精度地实现气体液体混合体的气液分离。分离器主要由如下部分构成：聚结芯、排液管、旋流管(或旋流子、旋流器)等。聚结芯与旋流管的组合可大幅提高气液分离精度、压降适中、处理量效率高。


背景技术：

2.气液分离的机理很多，目前广泛使用的：屋脊式、平板式、烟道式分离器、旋流板、折流板的等等。从运行、投资，成本、操作难易度、脱除精度等方面顾此失彼，难以捏合。
3.在工业生产过程及工业废气的排放过程中，气-液分离是一项重要的工艺过程。在很多产品工艺生产操作中要将夹带在气相中的微小液珠或粉尘加以分离，才能使生产正常顺利地进行。而微小液珠直径很小，如机械性生成的微小液珠的直径在1.0～150μm之间，而凝聚性产生的微小液珠直径在0.10～30μm之间。
4.为了清除气体中的微小液珠和夹带的液相，工业生产中一般采用气液分离器，通常按用途或结构可以分为许多种类，如百叶窗式分离器、重力沉降型分离器和旋流板分离器，但这些分离器分离效率不高，而且不易分离较小粒径的微小液珠；丝网类虽然能分离一般的液滴，但气流流速较小，且阻力降大，使用周期短，设备投资大。因此，研究和生产分离效率高、阻力降小、允许气流速度大、防堵功能强的新型高效分离器成为工业生产中迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明涉及一种高精度气液分离器(下称：分离器)，该分离器采用碰撞、拦截、吸附、旋流、聚结等多种机理的有机结合来高精度地去除气体中的微小液珠及夹带液相。分离器主要由如下部分构成：聚结芯、排液管、旋流管(或旋流子、旋流器)、等。聚结芯与旋流管的组合可大幅提高气液分离精度，实现高效率的气液分离，并具有较大的处理能力和适中的压降。
6.聚结芯的作用是以碰撞、拦截、吸附、聚结的机理实现气液分离。
7.当含有液珠的气体以一定速度流经聚结芯时，由于液体的惯性撞击作用，液珠与聚结芯相碰撞而被附着在聚结芯表面上。液珠在聚结芯表面上扩散、重力沉降，使液珠形成较大的液滴并顺聚结芯滑落；剩余的液珠随气流一同向前，进入聚结芯内部，液珠在由聚结材料构成的深层丝状或粒状或片状的构成的聚结芯内,由于其与聚结芯内部聚结材料的摩擦、碰撞、吸附作用以及液体的表面张力作用，使得液珠产生聚结效果，尺寸越来越大，并受重力作用向下移动，最终滑离聚结芯、被分离下来而脱离气体，产生气液分离之效果；还有一部分液珠虽然没有聚结，但也因碰撞或拦截或吸附而顺着聚结材料滑至聚结芯的底部而脱离气态，产生气液分离之效果。
8.聚结材料的亲液性能越好，气液分离的效果也越好。
9.分离器聚结芯的深层结构增加了液珠被捕集的机率，在聚结芯内从气体流经的路径上看，未被前一段捕捉的液珠，在经过下一段的聚结芯内材料及结构时，会以前一段相同的作用而被捕集、分离。只要聚结芯内深层材料的致密度足够高、材料厚度足够大，除液效率就会足够的高。但高致密度及厚度会损失更大的压降，压降会随着致密度的提高、聚结芯内材料厚度的增加而增长，会带来更大的能源损耗。
10.气液混合体通过聚结芯的分离后，可极大的产生气液分离的效果。
11.本发明聚结芯的特点，除液效率高、无夹带流速范围大、抗堵塞性好、等等。
12.除液精度是分离器性能的最重要指标之一。受流速、聚结芯的材料及结构、分离器的布局等因素影响。
13.压降是指气体通过分离器前、后的压差。压降越大，能耗越高。压降的大小不仅与气体流速、气体带液负荷等因素有关。当聚结芯被堵或气体流速大幅增长时，系统压降会明显提高，监测压降的变化可有效地撑握系统的运行状态，做到及时发现问题，及时处理。
14.气体流速过高(超过临界气速)容易产生液滴的二次夹带,使除液精度降低,并压降增高,能耗增大。气体流速过低会降低分离器的运行效率，使气体流经聚结芯的横截面积增大而加重投资成本。因此为达到较好的除液效果，须将气体流速控制在合适范围内。本发明给出气体流速在通过聚结芯的气体流速为0.38～12.9m/s之间较为妥当。
15.在实践中所碰到的气体中分散液滴的直径约在0.1～5000μm。一般粒径在100μm以上的颗粒因沉降速度较快，其分离问题很容易解决；直径大于50μm的液滴，很容易在重力下沉降；5μm以上的液滴因聚结芯支撑层的惯性碰撞法而去除；更小的微小液珠(如，0.1微米)则由聚结芯的深层粒状或丝状或片状等材料及聚结芯特殊结构而去除。
16.旋流管的作用是使气液流体旋转进而因密度差实现气液分离。
17.旋流管的工作原理是利用旋流管变轴流为旋流的功能和旋流产生的离心力进行除液的装置。旋流管内有叶片，气流通过叶片时产生旋转和离心运动。气体进人旋流叶片，在旋流板的导向下会偏转一个角度β，一般为25
°
～30
°
。这个β可以分解轴向速度ν和切向速度ν’。于是气体一边沿轴向前进，一边按切向速度ν’旋转。气体中的粗液粒直接碰在旋流板上被截留，再慢慢甩到旋流管壁。气体中夹带的小液滴在不断的旋转和前进中，被离心力推到旋流管内壁而被捕集。通过旋流气动装置的设置，使气体在同样高度的筒体内旋转次数增加、通过的路径增长，大液滴从旋流管的下部排出。
18.旋流管的性能与聚结芯的比较，在流速相同时，旋流管的除液效率较高，结构比较简单。旋流管允许比较高的气体流速。
19.聚结芯与旋流管的组合可优势互补，大幅提高气液分离精度，实现高精度的气液分离。
20.一种高精度气液分离器，其特征在于可以在聚结芯的前级或后级加装旋流管(或旋流子、旋流器)，旋流管作用是使气液流体旋转，进而因密度差实现气液分离。聚结芯与旋流管的组合可发挥各自的优势，相得益彰，使得分离器的处理量大、且气液分离精度高。
21.旋流管可以在聚结芯后，也就是气液流体先经过聚结芯而后进入旋流管。通过聚结芯的气体流速为0.38～12.9m/s。
22.一种高精度气液分离器，其特征在于气液流体先经过旋流管而后进入聚结芯。通过聚结芯的气体流速为0.38～12.9m/s。
23.一种高精度气液分离器，其特征在于旋流管与聚结芯可以是1对 1的直接相连，也可以是非直接、非1对1的通过过渡腔体或管线从分离器内部相通。
24.一种高精度气液分离器，其特征在于聚结芯的流体方向可以是由外向里，也可反之。聚结芯可以是有、无排液管的。通过聚结芯的气体流速为0.38～12.9m/s。
25.一种高精度气液分离器，其特征在于聚结芯可以是带有排液管的，这时应配备液封或阀门等设施以防串流。
26.一种高精度气液分离器，其特征在于无排液管的聚结芯可将聚结芯底部的气体压差略微大于聚结芯侧壁的气体压降。
27.但无论是仅采用聚结芯(有/无排液管的，外进里出，里进外出)，或是与旋流管前/后结合，通过聚结芯的气体流速为0.38～12.9m/s 较为妥当。聚结材料的亲液性能越好，气液分离的效果也越好。
附图说明
28.图1一种高精度气液分离器示意图(外进里出)
29.图2聚结芯和排液管立体示意图
30.图3聚结芯和排液管主视示意图
31.图4聚结芯和排液管俯视示意图
32.图5聚结芯和排液管仰视示意图
33.图6旋流管剖视示意图
34.图7旋流管剖视示意图
35.图8一种高精度气液分离器示意图(里进外出)
36.图中说明
[0037]1ꢀꢀ
聚结芯
[0038]2ꢀꢀ
排液管
[0039]
21 排液口
[0040]3ꢀꢀ
旋流管
[0041]4ꢀꢀ
液封
[0042]5ꢀꢀ
入口
[0043]6ꢀꢀ
出口
[0044]7ꢀꢀ
法兰盖
[0045]8ꢀꢀ
骨架
[0046]
上述给出了先旋流后聚结芯、先聚结芯后旋流及里进外出/外进里出的一种示意图，其他组合的类别类似不再赘述。
具体实施方式
[0047]
本发明涉及一种高精度气液分离器(下称：分离器)，该分离器采用碰撞、拦截、吸附、旋流、聚结等多种机理的有机结合来高精度的去除气体中的微小液珠及夹带液相。分离器主要由如下部分构成：聚结芯1、排液管2、旋流管3(或旋流子、旋流器)、等。聚结芯1 与旋流管3的组合可大幅提高气液分离精度，实现高精度的气液分离并具有较大的处理能力。
[0048]
分离器主要由如下部分构成：聚结芯1、排液管2、旋流管3(或旋流子、旋流器)、等。见图1、图8。
[0049]
聚结芯1的作用是以碰撞、拦截、吸附、聚结的机理实现气液分离。见图2-图5。
[0050]
旋流管3的作用是使气液流体旋转进而因密度差实现气液分离。见图6-图7。
[0051]
聚结芯1与旋流管3的组合可大幅提高气液分离精度，实现高精度的气液分离。
[0052]
在聚结芯1的前级或后级加装旋流管3(或旋流子、旋流器)，旋流管3作用是使气液流体旋转，进而因密度差实现气液分离。聚结芯1与旋流管3的组合可发挥各自的优势，相得益彰，使得分离器的处理量大、且气液分离精度高。
[0053]
旋流管3可以在聚结芯1后，也就是气液流体先经过聚结芯1而后进入旋流管3。见图8.
[0054]
旋流管3可以在聚结芯1前，也就是气液流体先经过旋流管3而后进入聚结芯1。见图1.
[0055]
旋流管3与聚结芯1可以是1对1的直接相连，也可以是非直接、非1对1的通过过渡腔体或管线从分离器内部相通。
[0056]
聚结芯1的流体方向可以是由外向里，也可反之。聚结芯1可以是有、无排液管2的。
[0057]
聚结芯1可以是带有排液管2的，这时应配备液封4或阀门等设施以防串流。
[0058]
无排液管2的聚结芯1可将聚结芯1底部的气体压差略微大于聚结芯1侧壁的气体压降。即，聚结芯1底部采用能渗透液体的材料和结构，但渗透液体的材料和结构要足够的致密，对气体所形成的压差要略微大于聚结芯1侧壁的气体压降。
[0059]
但无论是仅采用聚结芯1(有/无排液管2的，外进里出，里进外出)，或是与旋流管3前/后结合，通过聚结芯1的气体流速为0.38～ 12.9m/s较为妥当。聚结材料的亲液性能越好，气液分离的效果也越好。
[0060]
示意图是本发明应用的基本模式，仅用于说明本方法的具体实施，实际应用不限制和不拘泥于此模式，可以根据具体情况做多种模式的选择或优化的组合方式。
[0061]
有益效果
[0062]
本发明的的有益效果有如下几方面：
[0063]
1.除液效率高，净化效率高，能够捕集0.1μm或更小的液滴。
[0064]
2.结构简单、制造及维修方便，造价低廉，占地面积小，投资低。
[0065]
3.使用寿命长。
[0066]
4.处理气量大，气体压降较低，操作弹性较大。
[0067]
5.容许操作温度高，用于治理高温、易燃易爆和有害气体。
[0068]
6.易于自动控制
[0069]
7.适用范围广。
[0070]
8.能耗低，不产生二次污染。
[0071]
本文“聚结材料”定义：任何带有聚结液珠性能的材料，如：不锈钢、尼龙、玻璃、棉花、碳钢、镀锌板、木材、固态化工材料、纸张、橡胶、铝、铜、钛、合金、磁、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、油漆、涂料、等。