专利名称：新型气液在线分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气液分离设备，更具体地说，是涉及一种新型气液在线分离器。
背景技术：
在石油、天然气等行业中，气液处理是不可缺少的工艺。其中，气液分离器是天然气处理中不可缺少的气体净化处理设备。天然气中包含的液滴包括重质油、水等是需要分离的对象，在线气液分离器通过诱导气体在管内高速旋转，并利用液滴与气体的密度差，使液滴受到离心力作用而在分离器中被分离，这种称为离心力分离。由于该设备在管道内分离，不需要单独容器或成橇，因此占用空间非常小，而且产生的离心力可以远大于重力，分离效果也比重力式分离器好，是石油天然气行业比较先进的技术，而且由于它质量小，造价低，效率高，未来将必然代替大型容器和橇块。目前，在在线分离领域具有领先技术的是美国的FMC公司，该公司生产的在线分离器，结构中具有反馈流，这种结构较之容器式分离器，体积与质量减轻，分离效率有所提升，在油气分离的现场已经有较好的运用；但仍具有可以改进的地方。
实用新型内容本实用新型在现有技术基础上，通过CFD仿真分析，进行改进，形成一种结构简单，分离效率更高的新型气液在线分离器。为实现现有设备的改进，本实用新型的技术方案是提供一种新型气液在线分离器，包括具有进气口、排气口的管道以及设于所述管道内的可对气液进行一次分离的一次旋流发生器，所述管道上设有可供一次分离后的液体排出的第一排液口，沿气流流通方向且位于所述一次旋流发生器后 方设有一可对一次分离后的气液进行二次分离的二次旋流发生器，所述管道上设有可供二次分离后的液体排出的第二排液口。具体地，所述一次旋流发生器包括旋流发生器及与所述旋流发生器后端连接的分离腔，所述二次旋流发生器设于所述一次旋流发生器的分离腔内。具体地，所述旋流发生器包括一中空的中部主体、均匀分布于所述中部主体外表面上的叶片以及设于所述中部主体上可供气体流出的通孔。进一步地，所述中部主体包括呈圆球状的前端部，筒状的中间部以及呈锥体状的后端部，所述叶片设于所述中间部上。进一步地，所述第一排液口设于所述一次旋流发生器的分离腔上，所述第一排液口处设有一第一积液器，所述第一积液器连接一反馈管，所述反馈管伸入所述管道内且与所述中部主体的前端部连接。进一步地，所述第二排液口处设有一第二积液器，所述第一积液器与所述第二积液器均与一排液管连接。具体地，所述二次旋流发生器为一呈直筒状的分离管，所述分离管的后端设有一排气管，所述排气管的排气端内设有一反旋流发生器。进一步地，所述反旋流发生器的后端且位于所述排气口处设有可供分离后的气体排出时恢复压力的扩张管。具体地，所述反旋流发生器包括圆筒状的本体以及均匀分布于所述本体外表面、且具有入口角及出口角的叶片，各所述叶片沿所述本体轴向设置，各所述叶片均包括呈曲线状的前端部及与所述本体平行呈直片状的后端部，所述前端部与后端部之间平滑过渡。更进一步地，所述管道的进气口处还设有一整流器。本实用新型中，对原有的在线分离器进行改善，增设二次旋流发生器对气液进行二次分离，这样，在不影响原有体积与质量的基础上，提高了分离效率，分离液体的效率达到99. 9%以上，广泛适用于石油、石化、天然气等气液处理。
图1是本实用新型提供的新型气液在线分离器的结构示意图；图2是本实用新型实施例中一次旋流发生器的旋流发生器结构示意图；图3是本实用新型实施例中反旋流发生器的结构示意图；图4为采用CFD模拟本实施例在线分离器内速度分布流场等值线图；图5为采用CFD模拟本实施例在线分离器内压力分布流场等值线图； 图6为采用CFD模拟本实施例中增加反馈流和扩张管分离器内流场等值线图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。参照图1，本实用新型提供的一种新型气液在线分离器，包括具有进气口 110、排气口 120的管道100以及设于管道100内的可对气液进行一次分离的一次旋流发生器200，管道100上设有可供一次分离后的液体排出的第一排液口 130，沿气流流通方向且位于一次旋流发生器200后方设有一可对一次分离后的气液进行二次分离的二次旋流发生器300，所述管道100上设有可供二次分离后的液体排出的第二排液口 140。本实用新型中，对原有的在线分离器进行改进，增设一二次旋流发生器对气液进行二次分离，这样，在不影响原有体积与质量的基础上，提高了分离效率，分离液体的效率达到99. 9%以上，广泛适用于石油、石化、天然气等气液处理。具体地，一次旋流发生器200包括旋流发生器210及与旋流发生器210后端连接的分离腔220，二次旋流发生器300设于分离腔220内。具体地，参照图2，旋流发生器210包括一中空的中部主体211、均匀分布于中部主体211外表面上的叶片212以及设于中部主体211上可供气体流出的通孔213。而中部主体211包括呈圆球状的前端部2111，筒状的中间部2112以及呈锥体状的后端部2113，叶片212设于中间部2112上。本实施例中，叶片212的形状由气液的入流工况决定，不同工况采用不同的叶片形状，而将前端部2111设置呈圆球状，中间部2112设置呈筒状，将后端部2113设置呈锥体状，这样，使气流的流动更流畅，流线更加光滑，更有利于气液分离，同时避免局部能量的损失。[0025]进一步地，第一排液口 130设于分离腔220上，第一排液口 130处设有一第一积液器400，第一积液器400连接一反馈管410，反馈管410伸入管道100内且与中部主体211的前端部2111连接。本实施例中，原始气液经过旋流发生器210进行一次分离后，分离出的液体留在分离腔220内，并由第一排液口 130进入第一积液器400中，当然，此部分分离出的液体中不可避免地含有气体。此时，第一积液器400中气体压力大于旋流发生器210中的压力，从而气体通过反馈管410反馈再次进入I旋流发生器210中进行循环分离，最终由排气口 120排出收集，在这一过程中也使管道100内压力分布更均衡。通过设置第一积流器400与起反馈作用的反馈管410，对一次分离后的液体中含有的气体进行再次分离收集，提闻气体收集效率。第二排液口 140处设有一第二积液器500,第一积液器400与第二积液器500均与一排液管600连接。这样，经过一次分离后的液体与二次分离后的液体经同一排液管600排出收集。本实施例中，二次旋流发生器300为一呈直筒状的分离管，分离管的后端设有一排气管700，排气管700的排气端内设有一反旋流发生器。这样，经二次旋流发生器分离出来的气体进入排气管700，且这些气体中一部分由于惯性作用仍保持旋流状态，而此处设置反旋流发生器800将旋流气体恢复为平行气流，从而也恢复了压力，减少了压力损失。进一步地，反旋流发生器800的后方且位于排气口 120处设有可供分离后的气体排出的扩张管900。这样， 在排气口 120处设置扩张管900减小能量损失，恢复压力，使整个管道100的进气口 110、排气口压力差降至最小。具体地，反旋流发生器800包括圆筒状的本体810以及均匀分布于本体810外表面、且具有入口角及出口角(图中未标号)的叶片820，各叶片820沿本体810轴向设置，各叶片820均包括呈曲线状的前端部821及与本体810平行呈直片状的后端部822，前端部821与后端部822之间平滑过渡。旋转气流由叶片820呈曲线状的前端部821流入，并通过与本体810平行的后端部822恢复为平行气流，有效减少了压力损失。此处，叶片820的入口角、出口角的角度与实际气流入流工况有关，可根据实际需要进行设计。作为本实用新型的一实施例，管道100的进气口 110处还设有一整流器111。通过设置整流器111，使原始气液的流动状态变得更均匀，从而便于后序的旋流分离。本实施例中，新型气液在线分离器工作过程为原始气液混合流从管道100的进气口 110进入，通过整流器111，气液混合流流动状态变得基本均匀；气液混合流继续平行流动经过旋流发生器210，这时平行流产生旋流，获得旋转动量，气液混合流向前进和旋转运动中，通过离心力作用，以及气体、液体之间存在的密度差，使得液滴向分离腔220的内壁上移动，并最终由第一排液口 130流入第一积液器400并通过排液管600排出收集；经过一次旋流发生器200分离出的气体继续向前运动，经过二次旋流发生器300进行二次分离，使得气体中液滴含量更少，气体净化程度更高；二次分离后的液滴由第二排液口 140流入第二积液器500并最终通过排液管600排出收集，而净化后的气体通过排气管700排出，这些气体中一部分由于惯性作用仍保持旋流状态，而经过反旋流发生器800将旋流气体恢复为平行气流最后由扩张管900排出收集；在这一过程中，第一次分离后进入第一积液器400中的液滴含有的气体通过反馈管410反馈至一次旋流发生器200进行分离，然后再经过二次旋流发生器300进行再次分离，并最终收集。[0032]参照图4,为采用CFD (Computational Fluid Dynamics计算流体动力学)模拟分离器内速度分布流场的等值线图。图示为切向速度分布等值线图，图中各区域标注的1、2、
3、4、5等数值表示各处的切向速度大小。从切向速度分布来看，在图4圆圈标记处的二次旋流发生器300入口处，切向速度等值线所示数值较大，表明切向速度即旋流程度较大，与一次旋流相当，而二次旋流发生器利用此处旋流进行二次分离，来提高分离效率。参照图5，为采用CFD模拟分离器压力分布等值线图。从图中可看出，标记I处压力大于标记2处的压力，从而使气体由第一积液器400到一次旋流发生器200产生流动，同时使压力分布更加合理。参照图6，由图6看出，经过反旋流发生器800以及扩张管900后压力得到一定的恢复，减小了整个分离设备的进气口 110与排气口 120的压力损失，节约了能量。综上，本实用新型实施例中的新型气液在线分离器，利用了分离区的压力和速度，设置一次旋流发生器、反馈流和二次旋流发生器，改善了一般离心分离器的结构，在缩小了体积的同时，使得分离效率大大提高。从而使制造成本大大降低。特别对海上石油平台(包括深海领域)这些对空间和重量有限制的场合，更能体现其优势。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内 所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种新型气液在线分离器，包括具有进气口、排气口的管道以及设于所述管道内的可对气液进行一次分离的一次旋流发生器，所述管道上设有可供一次分离后的液体排出的第一排液口，其特征在于沿气流流通方向且位于所述一次旋流发生器后方设有一可对一次分离后的气液进行二次分离的二次旋流发生器，所述管道上设有可供二次分离后的液体排出的第二排液口。
2.如权利要求1所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述一次旋流发生器包括旋流发生器及与所述旋流发生器后端连接的分离腔，所述二次旋流发生器设于所述一次旋流发生器的分离腔内。
3.如权利要求2所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述旋流发生器包括一中空的中部主体、均匀分布于所述中部主体外表面上的叶片以及设于所述中部主体上可供气体流出的通孔。
4.如权利要求3所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述中部主体包括呈圆球状的前端部，筒状的中间部以及呈锥体状的后端部，所述叶片设于所述中间部上。
5.如权利要求4所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述第一排液口设于所述一次旋流发生器的分离腔上，所述第一排液口处设有一第一积液器，所述第一积液器连接一反馈管，所述反馈管伸入所述管道内且与所述中部主体的前端部连接。
6.如权利要求5所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述第二排液口处设有一第二积液器，所述第一积液器与所述第二积液器均与一排液管连接。
7.如权利要求1或2所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述二次旋流发生器为一呈直筒状的分离管，所述分离管的后端设有一排气管，所述排气管的排气端内设有一反旋流发生器。
8.如权利要求7所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述反旋流发生器的后端且位于所述排气口处设有可供分离后的气体排出时恢复压力的扩张管。
9.如权利要求7所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述反旋流发生器包括圆筒状的本体以及均匀分布于所述本体外表面、且具有入口角及出口角的叶片，各所述叶片沿所述本体轴向设置，各所述叶片均包括呈曲线状的前端部及与所述本体平行呈直片状的后端部，所述前端部与后端部之间平滑过渡。
10.如权利要求1所述的新型气液在线分离器，其特征在于所述管道的进气口处还设有一整流器。
专利摘要本实用新型涉及一种气液分离设备，提供了一种新型气液在线分离器，包括具有进气口、排气口的管道以及设于所述管道内的可对气液进行一次分离的一次旋流发生器，所述管道上设有可供一次分离后的液体排出的第一排液口，沿气流流通方向且位于所述一次旋流发生器后方设有一可对一次分离后的气液进行二次分离的二次旋流发生器，所述管道上设有可供二次分离后的液体排出的第二排液口。本实用新型中，对原有的在线分离器进行改善，增设二次旋流发生器对气液进行二次分离，这样，在不影响原有体积与质量的基础上，提高了分离效率，分离液体的效率达到99.9%以上，广泛适用于石油、石化、天然气等气液处理。
文档编号C10L3/10GK202881217SQ20122025838
公开日2013年4月17日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者戎杰, 郝海保, 张瑞革, 简小文, 曾元 申请人:珠海巨涛海洋石油服务有限公司