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CN107803051B - 一种内流式消气器 - Google Patents

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CN107803051B CN201710856139.XA CN201710856139A CN107803051B CN 107803051 B CN107803051 B CN 107803051B CN 201710856139 A CN201710856139 A CN 201710856139A CN 107803051 B CN107803051 B CN 107803051B
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王文昊
李战杰
何龙辉
李津
王惠勤
杜富国
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Sinopec Engineering Group Co Ltd
Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
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Sinopec Engineering Group Co Ltd
Sinopec Guangzhou Engineering Co Ltd
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B01D19/0052—Degasification of liquids modifying the liquid flow in rotating vessels, vessels containing movable parts or in which centrifugal movement is caused
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Abstract

本发明公开了一种内流式消气器，主要由一两端带有封头的立式外筒体、外筒体内设置的中间筒体和内筒体组成；外筒体、中间筒体和内筒体由外而内依次同轴设置，中间筒体上沿高于内筒体的上沿，内筒体上方、外筒体顶部封头下方的区域形成气相区，内筒体内部空间形成液相区；在外筒体底部侧壁上设有与外层环形空间相通的介质进口，在外筒体顶部封头中心设有气相出口，气相出口处安装有浮球阀，在外筒体底部封头中心设有液相出口，液相出口与内筒体液相区相通。本发明采用多种分离措施对液相中携带的小气泡或气团进行分离，提高了分离效果，且使得消气器结构更加简单，操作更加方便可靠。

Description

一种内流式消气器
技术领域
本发明属于油气分离和流动保障技术领域，具体地说，涉及一种内流式消气器。
背景技术
质量流量计、涡轮流量计等对被测液相介质中的小气泡或小气团高度敏感，由于沿程受日光辐射、静压头损失等的原因析出气相的量无法得到，因此这部分气相造成的测量误差无法通过计算消除。对于质量流量计而言，气相会在流量计内部累计，造成液相进入流量计后对流量计内壁的不规则冲击磨蚀，造成永久性的损坏。
对于流动距离较短、静压头较饱和蒸气压裕量充足的轻质油品来讲，在质量流量计前方的过滤器或入口某处加设排气阀即可保障流量计的精确计量；但是对于重质油品、沿线受日光辐射强烈、静压头损失较大的管道中的油品计量，应设专门的消气器。
消气器作为气液分离设备，是计量系统重要的流动保障设备。可以通过重力分离、离心分离、溢流分离等的方式将来流液相中的小气泡或小气团分离出来，其中溢流分离在消气器的分离激机理中占有最为重要的地位。充分利用各种分离机理对消气器内部结构进行优化具有重要的现实意义。
CN102225252A公开了一种旋流式消气器，该消气器中流体沿与消气器壳体内壁相切的方向进入容器后，在漏斗状的分离筒内旋转流动，气体向漏斗中心聚集并向上运动，聚集到消气器壳体的顶部排气，液体下行通过出液管排出，实现气液分离。CN202674694U公开了一种原油管道用消气器，主要用于分离并排放出原油中混杂的气体，其结构主要包括主体结构和排气阀。上述两种消气器都能在一定程度上排出液体中的气体，但脱气效果有限。
发明内容
为了解决现有技术存在的脱气效果不佳，难以保证计量的准确性的技术问题，本发明提供了一种内流式消气器。
本发明提供的内流式消气器主要由一两端带有封头的立式外筒体、外筒体内设置的中间筒体和内筒体组成；外筒体、中间筒体和内筒体由外而内依次同轴设置，中间筒体和内筒体安装于外筒体底部封头上，在外筒体内壁和中间筒体外壁之间形成底部封闭顶部敞开的外层环形空间，在中间筒体内壁和内筒体外壁之间形成底部封闭顶部敞开的内层环形空间，中间筒体上沿高于内筒体的上沿，内筒体上方、外筒体顶部封头下方的区域形成气相区，内筒体内部空间形成液相区；在外筒体底部侧壁上设有与外层环形空间相通的介质进口，在外筒体顶部封头中心设有气相出口，气相出口处安装有浮球阀，浮球阀浮于气相区与液相区的气液界面上，在外筒体底部封头中心设有液相出口，液相出口与内筒体液相区相通。
本发明的基本原理是首先携带小气泡或气团的被测液相介质经介质进口进入外层环形空间，然后由外层环形空间溢流进入内层环形空间，在溢流过程中小气泡逃逸进入气相区，这是气相的第一次溢流分离；然后液相介质由内层环形空间溢流进入内筒体内部空间，在溢流过程中小气泡又一次逃逸进入气相区，这是气相的第二次溢流分离；经过两次溢流分离，气相区的气相通过安装于气相出口的浮球阀控制进出排入放空系统，纯净的液相经内筒体底部的液相出口进入质量流量计进行计量。
为了进一步提高脱气效果，在所述的外层环形空间内还可以设有螺旋上升盘，螺旋上升盘由螺旋环绕的条带状薄片构成，螺旋上升盘套装于中间筒体外壁上，螺旋上升盘的外缘与外筒体内壁相焊接，螺旋上升盘的内缘与中间筒体外壁相焊接，螺旋上升盘使外层环形空间形成螺旋上升通道，螺旋上升通道下端与介质进口相通，螺旋上升通道上端与气相区相通，螺旋上升盘的上端低于中间筒体的上沿。
设置螺旋上升盘后，携带小气泡或气团的液相介质经介质进口首先进入螺旋上升通道做螺旋运动。螺旋上升通道自生的离心力场促使气相向螺旋上升通道靠近中间筒体的一侧运移，小气泡或小气团在浮力的作用下向螺旋上升通道的顶部运移，从而气相逐渐聚集于靠近中间筒体壁面的螺旋上升通道上部位置。螺旋上升盘将外层环形空间在竖直方向进行分割后螺旋上升通道的竖直方向距离较之外层环形空间的高度成倍减小，使得小气泡很容易地聚集于螺旋上升通道顶部，加速了小气泡的聚集。在螺旋上升通道内聚集合并的气相到达螺旋上升通道的顶部时进入气相区，这使气相在溢流分离前就进行了一次分离，更有利于后续的溢流分离。
为保证小气泡有足够的运移时间在浮力的作用下到达螺旋上升通道的顶部完成聚集过程，螺旋叶片的螺旋圈数与螺旋升角应协调设计以保证气相在螺旋上升通道内部高效的聚集。为保证螺旋上升通道出口流体的平稳流动，为中间筒体上沿的溢流分离创造条件，螺旋上升通道顶部的环形空间截面积应保证流体的管流分区在层流范围；中间筒体上沿与内筒体上沿的高度差不应过大，防止中间筒体上沿的溢流液相直接流入内筒体；内筒体的管截面积应保证流体的管流分区在层流范围，为内筒体上沿的溢流分离提供良好的外部条件。
浮球阀为成熟设备，安装于气相出口，浮球位于气液界面上。气液界面位于内筒体内部，气液界面上方为气相区，下方为液相区。当容器内部气相聚集到一定程度，气液界面下降，浮球阀在浮子的带动下打开，气相经气相出口排入放空系统。
本发明的优点在与：采用螺旋上升通道的离心力与两次溢流分离相结合的分离措施对液相中携带的小气泡或气团进行分离，提高了分离效果，且使得消气器结构更加简单，操作更加方便可靠。
附图说明
图1是本发明的内流式消气器的结构示意图；
图2是图1中螺旋上升盘的结构示意图。
图中：1-介质进口，2-液相出口，3-气相出口，4-浮球阀，5-外筒体，6-螺旋上升通道，7-螺旋上升盘，8-中间筒体，9-内层环形空间，10-内筒体，11-液相区，12-气相区，13-顶部封头，14-底部封头。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例，对本发明的结构布局、运行流程做进一步说明。
参见图1～2，本发明提供的内流式消气器主要由一两端带有封头的立式外筒体5、外筒体5内设置的中间筒体8和内筒体10组成；外筒体5、中间筒体8和内筒体10由外而内依次同轴设置，中间筒体8和内筒体10安装于外筒体5底部封头14上，在外筒体5内壁和中间筒体8外壁之间形成底部封闭顶部敞开的外层环形空间，在中间筒体8内壁和内筒体10外壁之间形成底部封闭顶部敞开的内层环形空间9，中间筒体8上沿高于内筒体10的上沿，内筒体10上方、外筒体5顶部封头13下方的区域形成气相区12，内筒体10内部空间形成液相区11；在外筒体5底部侧壁上设有与外层环形空间相通的介质进口1，在外筒体5顶部封头13中心设有气相出口3，气相出口3处安装有浮球阀4，浮球阀4浮于气相区12与液相区11的气液界面上，在外筒体5底部封头14中心设有液相出口2，液相出口2与内筒体液相区11相通。
在外层环形空间内设有螺旋上升盘7，螺旋上升盘7由螺旋环绕的条带状薄片构成(见图2)，螺旋上升盘7套装于中间筒体8外壁上，螺旋上升盘7的外缘与外筒体5内壁相焊接，螺旋上升盘7的内缘与中间筒体8外壁相焊接，螺旋上升盘7使外层环形空间形成螺旋上升通道6，螺旋上升通道6下端与介质进口1相通，螺旋上升通道6上端与气相区12相通，螺旋上升盘7的上端低于中间筒体8的上沿。
如图1所示，本发明的工作过程为：首先携带小气泡或气团的被测液相介质经介质进口1进入螺旋上升通道6做螺旋运动，在浮力和离心力的作用下气相向螺旋上升通道6的内侧上方移动并聚集合并；在螺旋上升通道6内聚集合并的气相到达螺旋上升通道6的顶部时进入气相区12，是气相的第一次分离(离心分离)；携带残余气泡的液相经中间筒体8的边沿溢流进入内筒体10与中间筒体之8间的内层环形空间9，在溢流过程中小气泡逃逸进入气相区12，是气相的第二次分离(第一次溢流分离)；溢流到内层环形空间9的液相经内筒体10顶部边沿溢流进入内筒体10，是气相的第三次分离(第二次溢流分离)；气相区12的气相通过安装于气相出口3的浮球阀4控制排入放空系统，纯净的液相经内筒体10底部的液相出口2进入质量流量计进行计量。
浮球阀4为成熟设备，安装于气相出口3，浮球浮于气相区12与液相区11的气液界面上。气液界面位于内筒体10内部。当容器内部气相聚集到一定程度，气液界面下降，浮球阀4在浮子的带动下打开，气相经气相出口3排入放空系统。

Claims (3)

1.一种内流式消气器，其特征在于：主要由一两端带有封头的立式外筒体、外筒体内设置的中间筒体和内筒体组成；外筒体、中间筒体和内筒体由外而内依次同轴设置，中间筒体和内筒体安装于外筒体底部封头上，在外筒体内壁和中间筒体外壁之间形成底部封闭顶部敞开的外层环形空间，在中间筒体内壁和内筒体外壁之间形成底部封闭顶部敞开的内层环形空间，中间筒体上沿高于内筒体的上沿，内筒体上方、外筒体顶部封头下方的区域形成气相区，内筒体内部空间形成液相区；在外筒体底部侧壁上设有与外层环形空间相通的介质进口，在外筒体顶部封头中心设有气相出口，气相出口处安装有浮球阀，浮球阀浮于气相区与液相区的气液界面上，在外筒体底部封头中心设有液相出口，液相出口与内筒体液相区相通。
2.根据权利要求1所述的消气器，其特征在于：所述外层环形空间内设有螺旋上升盘，螺旋上升盘由螺旋环绕的条带状薄片构成。
3.根据权利要求2所述的消气器，其特征在于：所述螺旋上升盘套装于中间筒体外壁上，螺旋上升盘的外缘与外筒体内壁相焊接，螺旋上升盘的内缘与中间筒体外壁相焊接，螺旋上升盘使外层环形空间形成螺旋上升通道，螺旋上升通道下端与介质进口相通，螺旋上升通道上端与气相区相通，螺旋上升盘的上端低于中间筒体的上沿。
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