專利名稱：一種氣液分離器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油化工技術領域，特別是涉及一種從混合氣液流中分離氣相物流和液相物流的氣液分離器。
背景技術：
氣液分離是石油化工等行業一種基礎性的化工過程，可實現物料的回收、目標物質的提純等，其基本的分離方法有重力沉降、碰撞分離、離心分離、文丘里氣液分離、電力沉降等，分別適用于不同的粒徑范圍；采用不同的分離原理，氣液分離器的性能和結構也有較大差異，包括無分流式慣性分離器，絲網氣液分離器、分液罐分離器、雙相渦輪分離器、重力沉降分離器、平行蛇管分離器、旋流分離器、離心力分離器和螺旋分離器，破沫網和高效氣液聚結器等。 200620168607. I公開了一種多級氣液分離器，它包括帶進水口、出氣口和出液口的殼體，在殼體內的中部設置高速切線分離室，在高速切線分離室內組裝多個小分離室，小分離室設置切向入口和集液管，在小分離室內設置導氣管，導氣管通向設置在上方的旋流板分離器，旋流板分離器的外周有導流通道通向集液室。該技術適用于石化行業生產過程中的氣體壓縮機入口分離、分餾塔等氣相帶液的分離。200510104896. 9提供了一種用于石油化工氣液分離的氣液分離器，其包括分離室，分離室的一端具有再分離室，在分離室和再分離室之間設有隔板，升氣管的一端部位于分離室內，其另一端部位于再分離室內，并且與排氣管的端部相對置，分離室的另一端具有集液室。循環管位于分離室的內部，循環管的縱向軸線與分離室的縱向軸線朝向同一方向延伸，循環管的一部分延伸進入升氣管的內部，在循環管的外壁與升氣管的內壁之間形成供內旋流通過的環形間隙，循環管的一端與橫管連通，橫管連通再分離室。為了滿足工業生產的需要，必須進一步提高分離混合氣液流的分離效率，提供通量大、操作彈性大、操作周期長、制造成本和操作成本少的氣液分離器。
實用新型內容本實用新型要解決的主要技術問題，在于提供一種結構緊湊、占用空間小、適用范圍廣的氣液分離器。本實用新型采用的技術方案如下一種氣液分離器，包括殼體、設于殼體上部側壁的氣液入口管、殼體頂部的排氣管及殼體底部的排液管，其特征在于該氣液分離器自下而上設置有集液區、一次分離區、二次分離區和氣體出口部分，一次分離區和二次分離區之間設有隔板，所述氣液入口管位于隔板下部；二次分離區和集液區通過回流管連通；所述集液區下部與排液管連通，集液區內設有液位，回流下部出口位于液位下方；[0011]一次分離區內設有導流罩及與其上端直接連通的升氣管，導流罩為錐頂角為e的錐筒，開口向下，在導流罩外壁沿軸向間隔均勻設置旋流片，兩兩旋流片之間形成旋流通道，使經過旋流片的氣液混合流產生旋轉；升氣管出口端穿出隔板延伸至二次分離區內；所述排氣管、升氣管出口端上下對置并留有氣液與升氣管外部連通的通道，所述氣體出口部分包括排氣管、升氣管出口端及通道。在上述的氣液分離器中，進一步地，氣液入口切向設置于一次分離區上部側壁，使進入氣液分離器的氣液混合流產生旋轉。進一步地，錐頂角0彡0°，當0為0°時，導流罩為直筒。進一步地，所述旋流片為梯形或矩形金屬片，焊接于導流罩外壁，沿螺旋方向圓周均布。進一步地，回流管設置于殼體的內部或外部。進一步地，氣體出口部分的排氣管直徑D3、升氣管出口端直徑D2和導流罩下口直徑Dl的關系是D3彡D2 < Dl。進一步地，在升氣管出口端頂部設有擴徑的錐筒，錐筒上口直徑D4與排氣管直徑D3的關系是D4 > D3，所述氣體出口部分還包括錐筒。進一步地，在升氣管出口端頂部設有水平擋板，在擋板下部、升氣管側壁設置開口，所述氣體出口部分還包括擋板和開口。進一步地，通道的高度為(0.5 5.0)和3，03為排氣管直徑。采用本實用新型提供的氣液分離器，至少具有以下有益效果首先，本實用新型提供的氣液分離器結構簡單，僅在殼體內部設置了導流罩及升氣管，使分離器結構緊湊、縮小設備占用空間，制造成本低，利于工業應用；其次，導流罩的設置，可以實現氣液混合流在一次分離區內的軸向加速，在導流罩外壁設置的旋流片則使氣液混合流在軸向加速的同時進行徑向加速并旋轉，提高了分離效率和速度；第三，排氣管、升氣管出口端之間通道的存在，使自升氣管出口端噴出的液體依靠自身旋轉的離心動量彈射到通道外落入二次分離區內并聚集在隔板上方，而氣體則急轉進入排氣管引出氣液分離器；第四，隔板的設置，使一次分離區內的氣體物流必須經過導流罩、旋流片、升氣管及氣體出口部分的流通路徑，實現多次分離的目標；此外，可根據實踐中氣液混合流的液滴粒徑大小及分布設計適合的分離器結構，如進行分餾塔氣相帶液的分離時，可采用氣液混合流自入口切向進入分離器，在一次分離區快速實現一級分離過程；當進行干氣、天然氣等可燃氣體急壓縮空氣的凈化時，可采用氣液混合流自入口管徑向進入分離器，在導流罩外旋流片的作用下使含液氣體在切向速度的作用下實現快速分離。
圖I :本實用新型的氣液分離器總體結構示意圖。圖2 :本實用新型的圖I的氣液分離器A-A向視圖，氣液入口徑向設置。圖3 :本實用新型的圖I的氣液分離器A-A向視圖，氣液入口切向設置。、[0030]圖4 :本實用新型的氣液分離器中導流罩結構示意圖。圖5 :本實用新型的氣液分離器中旋流片結構示意圖。圖6 :圖5中的旋流片C向視圖。圖7 :本實用新型的圖I的氣液分離器B-B向旋流片型式及物流流向示意圖，箭頭表示氣液混合流流向。圖8 :本實用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結構型式一示意圖，其中排氣管直徑小于升氣管直徑，雙線代表液體流向。圖9 :本實用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結構型式二示意圖，設有錐筒，雙線代表液體流向。圖10 :本實用新型的圖I的氣液分離器氣體部分結構型式三示意圖，設有擋板和 開口，雙線代表液體流向。圖11 :本實用新型的回流管設于殼體內部的氣液分離器總體結構示意圖。圖12 :本實用新型氣液分離器分離過程中氣體流向示意圖，雙線代表液體流向。圖中主要編號說明1氣液分離器；2氣液入口管；3排氣管；4排液管；5集液區；6一次分離區；7 二次分離區；8隔板；9回流管；10導流罩；11升氣管；12通道；13擋板；14開口 ；15旋流片；16殼體；17旋流通道；18氣體出口部分；19錐筒；20氣液混合流；21氣體；22液體；23液位；24升氣管出口端；25回流管下部出口。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的技術方案，但本實用新型的保護范圍包括但是不限于此圖I為本實用新型的氣液分離器總體結構示意圖，在氣液分離器I的殼體16上部設有氣液入口管2、頂部設有排氣管3、底部設有排液管4，氣液分離器自下而上設置有集液區5、一次分離區6、二次分離區7和氣體出口部分18，一次分離區6和二次分離區7之間設有隔板8，氣液入口 2位于隔板8下部；二次分離區7和集液區5通過回流管9連通；集液區5下部與排液管4連通，集液區5內設有液位23，回流管下部出口 25位于液位23下方；一次分離區6內設有導流罩10及與其上端直接連通的升氣管11，導流罩10為錐筒形，開口向下，在導流罩10外壁沿徑向間隔均勻設置旋流片15，相鄰旋流片之間形成旋流通道17，使經過旋流片15的氣液混合流產生旋轉；升氣管出口端24穿出隔板8延伸至二次分離區7內；排氣管3、升氣管出口端24上下對置并留有通道12，以使氣液與升氣管外部連通，氣體出口部分18包括排氣管3、升氣管出口端24及通道12。在圖I的氣液分離器中，氣液入口管2可切向或徑向設置于一次分離區6上部側壁，徑向設置的氣液入口管2結構如圖2的A-A向視圖所示，氣液混合流20自入口管2進入殼體16內，沿殼體16與升氣管11外壁間的空間向不同方向流動，進入一次分離區6內；切向設置的氣液入口管2結構如圖3的A-A向視圖所示，氣液混合流20自入口 2切向進入殼體16內，沿殼體16與升氣管11外壁間的空間朝一個方向旋轉流動，初步分離后進入一次分離區6內。本實用新型的氣液分離器中導流罩結構圖4所示，導流罩10為錐筒形，開口向下，下口直徑為D1、上口直徑為D2，錐頂角為0 ;導流罩10的外壁焊接有多個如圖5所示的旋流片15 ;旋流片15的上底LI、下底L2與導流罩下口直徑D1、上口直徑D2、殼體直徑DO的關系是L1=1/2(D0-D2)，L2=l/2 (DO-Dl)，當錐頂角0為O。時，導流罩為直筒結構，此時L1=L2，旋流片15為矩形；兩兩旋流片之間形成旋流通道17，使經過旋流片15的氣液混合流產生旋轉；圖5中旋流片15的C向視圖如圖6所示，旋流片15的平面與軸向夾角為a，a的設計以與旋流通道17的角度與通過通道17的氣液流流向一致為原則；圖7為圖I中B-B向視圖及氣液混合流20流經導流罩10及旋流通道17的物流流向示意，氣液混合流20通過導流罩10時，由于導流罩10橫截面積的擴張導致流通面積縮小，使氣液混合流20加速，同時兩兩旋流片15之間的通道17造成物流旋轉，因此氣液混合流在不斷向下加速、旋轉過程中通過導流罩10及通道17，在離心力的作用下，混合流中的液體物質被甩到旋轉流外側形成液膜，隨液膜增厚在重力作用下沿殼體16內壁旋轉向下流入集液區5內，分離出的液體物質通過排液管4排出，氣體則轉向從導流罩10內部向上進入升氣管11內，完成氣液混合流在一次分離區的分離。由于升氣管11直徑縮小，進入升氣管11的氣體攜帶未分離的液體沿升氣管11進一步加速旋轉上升，在上升過程中，由于比重和動量的差別，混合氣液流中的少量液滴被甩到升氣管11內壁上，液滴凝聚成液膜并被氣流攜帶邊旋轉邊向上移動進入氣體出口部分18中。圖8為氣體出口部分18結構型式一示意圖，其中排氣管直徑D3、升氣管出口端直徑D2和導流罩下口直徑Dl的關系是D3 < D2 < Dl ;上述被氣體21攜帶上升的液體22經過升氣管出口端24上部的通道12時，依靠自身旋轉的離心動量彈射到通道12外部，而氣體21則向上進入排氣管3引出氣液分離器；圖9為氣體出口部分18結構型式二示意圖，在升氣管出口端24頂部設有擴徑的錐筒19，錐筒19上口直徑D4與排氣管3直徑D3的關系是D4 > D3 ;上述沿升氣管11旋轉上升的氣流中的液滴22經過錐筒19及通道12時，由于錐筒19的結構設計使液流22更容易依靠自身旋轉的離心動量脫離氣流彈射到通道12外部，而氣體21則向上進入排氣管3引出氣液分離器；圖10為氣體出口部分18結構型式三示意圖，在升氣管出口端24頂部設有水平擋板13，在擋板13下部、升氣管11側壁設置開口 14，上述沿升氣管11旋轉上升的氣流中的液體22經過通道12時，液體22依靠自身旋轉的離心動量經開口 14彈射到通道12外部，而氣體21由于擋板13的阻擋則沿開口 14、通道12的路徑進入排氣管3引出氣液分離器；上述圖8-10中經過氣體出口部分18分離出的液體22落入二次分離區7內并在隔板8上方聚集成液體流后沿回流管9流入集液區5內。圖11為本實用新型的回流管設于殼體內部的氣液分離器總體結構示意圖，氣液分離器I的殼體16自下而上設置有集液區5、一次分離區6、二次分離區7和氣體出口部分18，一次分離區6和二次分離區7之間設有隔板8，氣液入口管2位于隔板8下部；二次分離區7和集液區5通過回流管9連通，回流管9內置于殼體16內；集液區5下部與排液管4連通，集液區5內設有液位23，回流管下部出口 25位于液位23下方；一次分離區6內設 有導流罩10及與其上端直接連通的升氣管11，導流罩10為錐筒形，開口向下，在導流罩10外壁沿徑向間隔均勻設置旋流片15，兩兩旋流片之間形成旋流通道17，使經過旋流片15的氣液混合流產生旋轉；升氣管出口端24穿出隔板8延伸至二次分離區7內；排氣管3、升氣管出口端24上下對置并留有通道12，排氣管3、升氣管出口端24及通道12構成氣體出口部分18。圖12為本實用新型的氣液分離器分離氣液混合流過程中氣液流向示意圖，氣液混合流20通過氣液入口管2沿切線方向進入一次分離區6，在殼體16與升氣管11外壁之間的空間內向下旋轉移動，進行初步分離，下移的氣液混合流通過導流罩10外壁上旋流片15之間的旋流通道17時，由于流通面積急劇縮小，混合流受壓而流速快速增加，沿通道17加速旋轉移動，在離心力的作用下，混合流中的液體物質被甩到旋轉流外側形成液膜，隨液膜增厚在重力作用下沿殼體16內壁旋轉向下流入集液區5內，分離出的液體物質22通過排液管4排出，完成氣液混合流在一次分離區的分離；含有少量液體的氣體流在導流罩10內部沿軸向逆流旋轉向上進入升氣管11內并繼續旋轉向上流動，混合氣液流中的少量液滴在旋轉上升過程中被甩到升氣管11內壁區域，并被氣流攜帶邊旋轉邊向上移動進入氣體出口部分18中，在氣體出口部分18中，被氣 體攜帶的液體22依靠自身旋轉的離心動量通過錐筒19或開口 14彈射到通道12外部，并在隔板8上方聚集成液體流后沿回流管9流入集液區5 ;氣體21則通過通道12向上進入排氣管3，完成氣液的最后分離過程。最后所應說明的是以上說明僅用以說明本實用新型而非限制，盡管參照較佳實施方式對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的保護范圍當中。
權利要求1.一種氣液分離器(I)，包括殼體(16)、設于殼體(16)上部側壁的氣液入口管(2)、殼體頂部的排氣管(3)及殼體底部的排液管(4)，其特征在于 該氣液分離器自下而上設置有集液區(5)、一次分離區(6)、二次分離區(7)和氣體出口部分(18)，一次分離區(6)和二次分離區(7)之間設有隔板(8)，所述氣液入口管(2)位于隔板(8)下部；二次分離區(7)和集液區(5)通過回流管(9)連通； 所述集液區(5)下部與排液管(4)連通，集液區(5)內設有液位(23)，回流下部出口(25)位于液位(23)下方; 一次分離區(6)內設有導流罩(10)及與其上端直接連通的升氣管(11 )，導流罩(10)為 錐頂角為Θ的錐筒，開口向下，在導流罩(10)外壁沿軸向間隔均勻設置旋流片(15)，兩兩旋流片之間形成旋流通道(17)，使經過旋流片(15)的氣液混合流產生旋轉；升氣管出口端 (24)穿出隔板(8)延伸至二次分離區(7)內； 所述排氣管(3)、升氣管出口端(24)上下對置并留有氣液與升氣管外部連通的通道(12)，所述氣體出口部分(18)包括排氣管(3)、升氣管出口端(24)及通道(12)。
2.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于氣液入口管(2)切向設置于一次分離區(6)上部側壁，使進入氣液分離器(I)的氣液混合流產生旋轉。
3.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于錐頂角Θ>0°。
4.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于所述旋流片(15)為梯形或矩形金屬片，焊接于導流罩(10)外壁，沿螺旋方向圓周均布。
5.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于回流管(9)設置于殼體(16)的內部或外部。
6.如權利要求I所述的氣液分離器(I)，其特征在于所述氣體出口部分(18)的排氣管(3)直徑D3、升氣管出口端(24)直徑D2和導流罩(10)下口直徑Dl的關系是D3 < D2< Dl0
7.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于在升氣管出口端(24)頂部設有擴徑的錐筒(19)，錐筒(19)上口直徑D4與排氣管(3)直徑D3的關系是D4 > D3，所述氣體出口部分(18)還包括錐筒(19)。
8.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于在升氣管出口端24上端設有水平擋板(13)，在擋板(13)下部、升氣管(11)側壁設置開口( 14)，所述氣體出口部分(18)還包括擋板(13)和開口(14)。
9.如權利要求I所述的氣液分離器(1)，其特征在于通道(12)的高度為(O.5 5.O) *D3，D3為排氣管(3)直徑。
專利摘要本實用新型涉及石油化工技術領域，特別是涉及一種從混合氣液流中分離氣相物流和液相物流的氣液分離器。該氣液分離器自下而上設置有集液區、一次分離區、二次分離區和氣體出口部分；在一次分離區內設有導流罩及與其上端直接連通的升氣管，導流罩外壁沿軸向間隔均勻設置有旋流片；氣體出口部分包括排氣管、升氣管出口端及兩者之間的通道。本實用新型在導流罩外壁設置旋流片，使氣液混合流在軸向加速的同時進行徑向加速并旋轉，排氣管、升氣管出口端之間通道的存在，使氣體液體在氣體出口部分利用自身攜帶的動量實現進一步分離，該氣液分離器結構簡單、緊湊、縮小設備占用空間，制造成本低，利于工業應用。
文檔編號B01D45/14GK202376859SQ201120546558
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者石寶珍 申請人:青島京潤石化設計研究院有限公司