阅读说明：本技术 一种气液分离器与气液分离方法 (Gas-liquid separator and gas-liquid separation method ) 是由 王英策 张光黎 李合刚 于 2018-09-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种气液分离器与气液分离方法。气液分离器设有气液分离器筒体(10),其内设有螺旋分离器(5)。螺旋分离器筒体的上部设有螺旋分离器入口管(51),底部设有第一导液管(2)。螺旋分离器筒体的轴心线区域设有升气管(6)垂直管段,升气管垂直管段与螺旋分离器圆筒形筒体之间设有螺旋板(52)。上下相邻两圈螺旋板之间形成螺旋通道,螺旋分离器入口管的出口与螺旋通道的顶部入口相通。螺旋分离器筒体与气液分离器筒体之间设有支撑板(9),支撑板上设有扭带分离器(7)和第二导液管(8)。本发明公开了采用上述气液分离器进行气液分离的方法。本发明可用于石油化工等行业中的多种工艺过程,平稳高效地进行气液分离。(The invention discloses a gas-liquid separator and a gas-liquid separation method. The gas-liquid separator is provided with a gas-liquid separator cylinder body (10) in which a spiral separator (5) is arranged. The upper part of the cylinder body of the spiral separator is provided with a spiral separator inlet pipe (51), and the bottom of the cylinder body of the spiral separator is provided with a first liquid guide pipe (2). The axial lead area of the cylinder body of the spiral separator is provided with a riser (6) vertical pipe section, and a spiral plate (52) is arranged between the riser vertical pipe section and the cylindrical cylinder body of the spiral separator. A spiral channel is formed between two adjacent circles of spiral plates, and an outlet of an inlet pipe of the spiral separator is communicated with an inlet at the top of the spiral channel. A supporting plate (9) is arranged between the cylinder body of the spiral separator and the cylinder body of the gas-liquid separator, and a twisted belt separator (7) and a second liquid guide pipe (8) are arranged on the supporting plate. The invention discloses a method for gas-liquid separation by adopting the gas-liquid separator. The invention can be used for various technological processes in the industries of petrochemical industry and the like, and stably and efficiently performs gas-liquid separation.)

一种气液分离器与气液分离方法

技术领域

本发明属于气液分离技术领域，涉及一种气液分离器与气液分离方法。

背景技术

气液分离器是现代过程工业系统的一种重要设备，广泛应用于石油化工行业中的油品加氢、湿法脱硫、烟气余热利用、湿法除尘以及发酵等工艺过程，分离和清除有害物质或高效回收有用物质。目前，石油化工行业采用的气液分离器大多是单级分离器，设有气液分离器筒体。气液分离器筒体的顶部设有气相出口管，下部设有液相出口管，中部设有入口扩散器，入口扩散器上方设有除沫网。操作时，气液两相流体从入口扩散器进入气液分离器进行闪蒸分离，大量液相流至分离器底部。大量气相携带液滴向上运动，依靠液滴重力、根据入口扩散器与除沫器之间气相空间高度的不同分离不同尺度的液滴。同时，除沫网能够聚结余下气相中夹带的液滴。气液分离后的气相从气相出口管排出。上述的气液分离器存在如下两个问题：第一，分离效果不够好，分离出的气相中仍含有粒径为30微米以上的液滴。比如，压缩机入口分离器对气相中的含液量有着严格的要求，上述分离效果无法满足。第二，气相空间的高度较大，导致气液分离器整体尺寸较大。在气液分离器筒体必须整体锻造时，设备费用急剧增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种气液分离器与气液分离方法，以解决现有气液分离器所存在的气液分离效果不够好、气相空间的高度较大等问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种气液分离器，设有气液分离器筒体，气液分离器筒体的中部设有入口扩散器，下部设有液相出口管，其特征在于：气液分离器筒体内设有螺旋分离器，螺旋分离器筒体的上部设有螺旋分离器入口管，底部设有第一导液管，螺旋分离器筒体的轴心线区域设有升气管垂直管段，升气管垂直管段与螺旋分离器圆筒形筒体之间设有螺旋板，上下相邻两圈螺旋板之间形成螺旋通道，螺旋分离器入口管的出口与螺旋通道的顶部入口相通，螺旋分离器筒体与气液分离器筒体之间设有支撑板，支撑板上设有扭带分离器和第二导液管，扭带分离器位于支撑板上方，第二导液管位于支撑板下方。

采用上述的气液分离器进行气液分离的方法，包括如下步骤：气液两相流体进入入口扩散器，从入口扩散器的出口向下进入气液分离器筒体内进行第一次分离，分离出的液相进入气液分离器筒体的下部，分离出的含有液滴的气相向上流动，进入扭带分离器进行第二次分离，扭带分离器分离出的液相向下流到支撑板上，再经第二导液管进入第一导液管或经第二导液管进入气液分离器筒体的下部，扭带分离器分离出的含有液滴的气相进入螺旋分离器进行第三次分离，分离出的气相从升气管流出，分离出的液相进入第一导液管，第一导液管内的液相进入气液分离器筒体的下部。

采用本发明，具有如下的有益效果：(1)气液两相流体在本发明气液分离器内经过了三次分离，其中在扭带分离器进行的第二次分离以及在螺旋分离器中进行的第三次分离可以大大提高气液分离效率。采用本发明，可取得良好的气液分离效果，能够分离出粒径为30微米以上的液滴。(2)与传统的气液分离器相比，在处理量相同、达到相同分离效果的情况下，本发明气液分离器的气相空间高度(入口扩散器与支撑板之间的垂直距离)可以减少25％～50％，从而可以减小气液分离器整体尺寸，降低气液分离器的投资(尤其是在气液分离器筒体必须整体锻造时)。

本发明能够适应装置大型化以及分离和环保要求越来越高的需求，可用于石油化工等行业中的多种工艺过程，拓宽气液分离器的应用范围，平稳高效地进行气液分离。

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细的说明。附图和具体实施方式并不限制本发明要求保护的范围。

附图说明

图1是本发明气液分离器的结构示意图。

图2是图1中扭带分离器的放大示意图。

图3是图1中的A—A剖视图(放大)。

图4是图1中的B—B剖视图。

图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。

具体实施方式

参见图1、图2、图3和图4，本发明的气液分离器设有气液分离器筒体10，气液分离器筒体10主要包括气液分离器圆筒形筒体以及顶部封头和底部封头；顶部封头上设有出口管，用密封板13封闭。气液分离器筒体10的中部设有入口扩散器1，下部设有液相出口管3。液相出口管3的入口处可设置防涡器11，以防止液相在液相出口管3的入口处发生涡流。入口扩散器1用圆管制成，具有端面结构，且出口向下；出口在水平投影面上的投影面积为入口扩散器横截面积(按圆管内径计算)的1.5倍以上。气液两相流体撞击入口扩散器1的端面，可以提高气液分离效果；出口向下，可以使气液从出口向下流出，增大气相的行程以及气液重力分离空间。

气液分离器筒体10内设有螺旋分离器5。螺旋分离器5的筒体由螺旋分离器圆筒形筒体和位于其下方的倒置圆锥面形筒体组成，顶部用密封板13封闭。螺旋分离器5筒体的上部设有螺旋分离器入口管51，底部设有第一导液管2。螺旋分离器圆筒形筒体的轴心线区域设有升气管6垂直管段，升气管6垂直管段穿过密封板13，与升气管6水平管段相连。升气管6垂直管段的底部为入口，也是升气管6的入口；升气管6的另一端为出口。气液分离器筒体10、螺旋分离器5的筒体和升气管6垂直管段，一般是同轴设置。

升气管6垂直管段与螺旋分离器圆筒形筒体之间设有螺旋板52，螺旋板52的内侧边和外侧边分别焊接于升气管6垂直管段外壁和螺旋分离器圆筒形筒体内壁上。螺旋板52可以为左旋或右旋，上下相邻两圈螺旋板52之间形成螺旋通道。螺旋分离器入口管51沿螺旋分离器圆筒形筒体的切向设置，其出口与螺旋通道的顶部入口相通。

螺旋分离器圆筒形筒体与气液分离器圆筒形筒体之间设有支撑板9，支撑板9位于入口扩散器1与螺旋分离器入口管51之间，一般是位于气液分离器筒体10的中上部。支撑板9上设有扭带分离器7和第二导液管8，扭带分离器7位于支撑板9上方，第二导液管8位于支撑板9下方。第二导液管8的顶部入口与支撑板9相连，连接处是支撑板9的较低位置，使支撑板9上的液相易于进入第二导液管8。

参见图2以及图1和图3，扭带分离器7设有外筒71和内管72，两者之间形成环形通道77。环形通道77的底部均匀设有几个定位销74，定位销74与外筒71和内管72焊接连接。环形通道77的底部出口位于支撑板9上方。外筒71的顶部设有顶板75和弯头76，内管72的顶部敞口。内管72中设有扭带73，扭带73由金属片扭转而成，可以为左旋或右旋。扭带73的侧边焊接于内管72的内壁上，扭带73的顶部通常与内管72的顶部平齐。内管72的底部与支撑板9相连(图略)，或通过法兰14与支撑板9上的立管相连(如图1和图2所示)。

本发明的扭带分离器7通常是设置8～64个，主要根据扭带分离器7中内管72的内径以及气液两相流体的处理量共同确定。本发明的一个优选方案是，在支撑板9上围绕螺旋分离器5筒体的轴心线设置一圈扭带分离器7，所有的扭带分离器7均位于支撑板9上的一个安装圆78上。在水平投影面上，各弯头76轴心线的投影为直线并与安装圆78的投影相切，各弯头76出口的投影均位于各自弯头入口中心点投影的左侧或右侧之一侧。上述优选方案的益处是，各扭带分离器7分离出的气相从弯头76流出后能按相同的方向旋转，有利于进一步强化气液分离效果。

参见图1，第二导液管8的出口连接于第一导液管2上。参见图1和图4，气液分离器圆筒形筒体的内壁上设有防冲挡板4，靠近气液分离器圆筒形筒体的内壁设有集液槽12。第一导液管2的出口伸入至集液槽12上部并靠近防冲挡板4，防冲挡板4可以减缓从第一导液管2出口流出的液相对气液分离器筒体10内壁的冲蚀。第二导液管8的出口也可以伸入至集液槽12并靠近防冲挡板4，而不是连接于第一导液管2上。集液槽12的底部为出口，位于气液分离器筒体10下部的液相中；附图标记16表示气液分离器筒体10下部液相的液面。

图1和图4所示的集液槽12由板组件15和气液分离器圆筒形筒体的内壁围成。板组件15设有上下两块垂直板，上方垂直板的底部与下方垂直板的顶部用一块水平板连接。板组件15的两侧焊接于气液分离器圆筒形筒体的内壁上。

本发明使用第一导液管2、第二导液管8以及集液槽12，可以有效地避免上升气相与分离后下降液相的接触；这种接触会造成二次返混，降低整体分离效率。

本发明，螺旋分离器5中的螺旋板52常用的是正螺旋面形板，宽度一般为50～300毫米，厚度一般为2～10毫米。螺旋板52与升气管6垂直管段外壁相连的内侧边为圆柱螺旋线形，升角一般为5～35度。螺旋板52的圈数一般为10～30圈。

扭带分离器7中扭带73的宽度等于内管72的内径d，厚度一般为2～15毫米。扭带73的节距H一般为40～750毫米，总长度L一般为内管72内径d的2～15倍。扭带73的节距H与内管72的内径d之比(即扭转比)一般为1～5。内管72的内径d根据分离要求、流体的结垢倾向、操作条件等因素综合决定，d一般为40～150毫米。内管72顶部至顶板75的距离a一般为20～150毫米。外筒71的内径一般为内管72外径的1.05～1.5倍，外筒71底部至支撑板9上表面的最小距离不小于30毫米。本发明所述的内径指的是内直径，外径指的是外直径。

扭带分离器7中的弯头76用以控制从弯头76流出的气相的流向，弯头76的弯曲角度一般为45～90度。

参见图1和图3，支撑板9一般为倒置截头圆锥面形板，其母线与水平面之间的夹角一般为10～30度。

本发明气液分离器各部件的材料，通常选用碳钢、不锈钢及合金钢等。

采用附图所示气液分离器进行气液分离的方法，包括如下步骤：气液两相流体进入入口扩散器1，从入口扩散器1的出口向下进入气液分离器筒体10内进行第一次分离(闪蒸分离)，分离为以气体为主的气相和以液体为主的液相。分离出的液相进入气液分离器筒体10的下部，分离出的含有液滴的气相向上流动，进入扭带分离器7进行第二次分离。具体分离过程是，气相从内管72的底部进入内管72并向上流动，流经扭带73时成为螺旋流动。在离心力作用下，液滴流向内管72的内壁，气相流向内管72的轴心线区域。液相和气相从内管72的顶部流出后，液相在重力以及外筒71和顶盖75内壁的共同作用下进入环形通道77并向下流动，从环形通道77的底部出口向下流到支撑板9上，再经第二导液管8进入第一导液管2。从内管72顶部流出的气相进入弯头76并撞击弯头76，撞击过程中气液再次分离。分离出的含有液滴的气相从弯头76的出口流出并向上流动，经螺旋分离器入口管51进入螺旋分离器5进行第三次分离。具体分离过程是，气相从螺旋分离器入口管51的出口流出后进入螺旋通道，在螺旋通道中呈螺旋流动。在离心力作用下，液滴流向螺旋分离器圆筒形筒体的内壁，气相流向升气管6垂直管段。气相和液相从螺旋通道的底部出口流出后，液相进入第一导液管2；气相从升气管6垂直管段的底部入口进入升气管6，再从升气管6的出口流出。附图中，未注附图标记的箭头分别表示气液两相流体、液相或气相的流动方向。气相例如是烃类气体，液相例如是液态的水、烃类油品、胺液等。

第一导液管2内的液相从第二导液管8的出口进入集液槽12并向下流动，最后进入气液分离器筒体10的下部。

在上述操作过程中，进入内管72底部的气相的流速一般为3～15米/秒，气相流经扭带73的时间一般为5～30秒。从螺旋分离器入口管51的出口流出的气相的流速一般为8～20米/秒，气相在螺旋通道内的停留时间一般为10～90秒。