CN201603478U - 新型气液固三相一体化分离器 - Google Patents

Abstract

一种新型气液固三相一体化分离器。主要解决现有技术中采用重力沉降式设备进行气、液、固三相分离时存在的分离器体积大、内部结构复杂以及对高度离散在液体中的气体分离效果差等问题。其特征在于：所述分离筒的顶部内凹，在分离体内部中心位置形成一个上大下小的槌形体，此槌形体上部为推流锥，下部则为空心的集气锥；分离筒内底端由下向上依次固定连接具有渐缩面的空心缩径段、空心圆柱状的排液段、开有集液孔的空心集液段以及脱气锥，集液段为圆台形状，脱气锥为锥形，排液段的上端与集液段连通，缩径段的下端与底流管连通。具有分离效果好、体积小、制造及操作成本低等优点。

Description

新型气液固三相一体化分离器

技术领域：

本发明涉及一种应用于石油、化工等领域中进行气、液、固三相分离处理的装置，具体的说是涉及一种利用水力旋流原理进行气液固三相分离的装置。

背景技术：

目前，对于气液固三相分离主要采用重力式沉降罐。这种重力沉降式设备体积较大，内部通常设置有堰板等组件，结构较为复杂。另外，由于是采用重力作用进行分离处理，因此具有处理时间长、工作不连续及占地面积庞大等突出的弊端。此外，这种重力沉降式气液固三相分离器的分离原理是利用介质间的密度差而进行离心分离的，在其它条件相同的情况下，密度差越大，分离效果相对就越好。对于高度离散在液体中的气体则很难分离。因此，现有的这种重力式沉降罐类型的分离器已经很难满足对气液固三相实现高效分离的需要，改善气液固三相分离效果已成为油气田地面工程系统一个亟待解决的问题。

实用新型内容：

为了解决现有技术中采用重力沉降式设备进行气、液、固三相分离时存在的分离器体积大、内部结构复杂以及对高度离散在液体中的气体分离效果差等问题，本实用新型提出了一种新型气液固三相一体化分离器，该种气液固三相分离器具有分离效率高、设备体积小、分离速度快、结构简单紧凑、制造及操作成本低等突出优点。

本实用新型的技术方案是：

该种新型气液固三相一体化分离器主体部分为一个分离筒，所述分离筒的顶端带有两根对称的切向入口管，而底端面则封闭，但沿切线方向开有一根侧流管，沿中心轴线方向开有一根底流管。此外，所述分离筒的顶部内凹，在分离体内部中心位置形成一个上大下小的槌形体，此槌形体上部为推流锥，作为与分离筒内顶面的连接端，下部则为空心的喇叭口状的集气锥，两部分之间通过穿出分离筒的溢流管的一段管壁联接。

所述分离筒内底端由下向上依次固定连接具有渐缩面的空心缩径段、空心圆柱状的排液段、开有集液孔的空心集液段以及脱气锥，其中，所述集液段为圆台形状，脱气锥为锥形，两者具有相同的锥角，所述排液段的上端与集液段连通，所述缩径段的下端与底流管连通；上述脱气锥、集液段、排液段以及缩径段的中心轴线均与所述槌形体的中心轴线重合。

本实用新型具有如下有益效果：采取上述方案后，同目前常用的三相分离器相比，其顶部的推流锥结构，可以使聚集在溢流管外壁的气体在进入的混合液的携带下向下运移，而通常情况下，这部分气体很难从分离器中排除，同时推流锥还起到促进混合液向下运动的作用。分离器中心的脱气锥结构，使混合液中的气体与内锥接触，有利于气体的析出。溢流管下端的集气锥可使后续混合液沿推流锥外表面向下运动的同时移向分离筒方向，避免对分离器内部已分离出气体的干扰，同时该结构设计还可实现对分离腔内已分离出气体的收集。分离器中脱气锥下的集液段用于分离后液体的收集，并且采用分离器底部排液的方式，不会破坏分离器内部的流场。与此同时，内锥外侧的环形空间用于分离后的固相以及部分液相的运移，仍然采用切向排出的方式，该设计可以增加分离器有效分离段的长度，因而可获得更高的分离效率。因此说，本方案提出的新型气液固三相一体化分离器具有分离效率高、设备体积小、操作及工艺简单等优点，将有效地解决油田生产实际中面临的将气液固三相实现有效分离的难题。显然，本种分离器可以实现油-气-水三相介质的高效分离，以及其它气液固三相介质的分离处理，例如：油-气-砂、油水混合液-气-砂、污水-气-砂等三相分离。这种新型气液固三相一体化分离器的研制成功对气液固三相分离技术的提高及其进一步推广应用都将起到更大的推动作用。

附图说明：

图1是本种新型气液固三相一体化分离器的立体结构示意图。

图2是本种新型气液固三相一体化分离器的平面剖视结构示意图。

图3是图2的A-A剖面图。

图4是图2的B-B剖面图。

图中1-入口管，2-推流锥，3-分离腔，4-脱气锥，5-集液段，6-集液孔，7-排液段，8-缩径段，9-底流管，10-侧流管，11-分离筒，12-集气锥，13-溢流管。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

本实用新型中所述的这种三相一体化分离器，其结构如图1结合图2、图3以及图4所示，主体为一个分离筒11，所述分离筒11的顶端带有两根对称的切向入口管1，而底端面封闭，沿切线方向开有一根侧流管10，沿中心轴线方向开有一根底流管9，其中，所述分离筒11的顶部内凹，在分离体内部中心位置形成一个上大下小的槌形体，此槌形体上部为推流锥2，作为与分离筒内顶面的连接端，下部则为空心的集气锥12，两部分之间通过穿出分离筒1 1的溢流管13的一段管壁联接。

所述分离筒11内底端由下向上依次固定连接具有渐缩面的空心缩径段8、空心圆柱状的排液段7、开有集液孔6的空心集液段5以及脱气锥4，其中，所述集液段5为圆台形状，脱气锥4为锥形，两者具有相同的锥角，所述排液段7的上端与集液段5连通，所述缩径段8的下端与底流管9连通。

上述脱气锥4、集液段5、排液段7以及缩径段8的中心轴线均与所述槌形体的中心轴线重合。

本种气液固三相分离器的分离原理是利用不互溶介质的密度差而进行离心分离的。气液固三相混合介质由入口管1进入分离器。在压力作用下，介质在设备内部高速旋转，形成高速运动的涡流。分离器内的推流锥2可以使聚集在推流锥2外壁的气体在后续进入的混合介质的携带下，沿推流锥2外壁面向下运移。推流锥2底端的集气锥12可使后续混合介质向分离筒11的方向运动，避免对分离器内部已分离出气体的干扰，同时该结构设计还可实现对分离腔内已分离出气体的收集。混合介质沿分离器下行的过程中，在离心力作用下，密度较重相——固液混合相被甩至分离筒11的内壁。同时，密度较轻相——气体被挤至中心处，分离器中心的脱气锥结构设计，使混合介质中的气体与脱气锥4接触，有利于气体的析出与聚集，形成气体富集区。这部分气体沿脱气锥4向上运动，最终由溢流管13排出。固液混合相在向底部运动的过程中也存在固相和液相间的离心分离作用。液相靠内，即沿分离器中的脱气锥4和集液段5运动，固相则靠外，沿分离筒11内壁运动。脱气锥4下的集液段5通过集液孔6用于分离后液体的收集。在这里，优化设计为：集液段5上的集液孔6采用轴向上的中部孔径大，两端孔径小的方式。这是考虑到：在稍上端靠近脱气锥4处，介质分离过程刚刚开始，如果孔径过大，可能会导致未被分离的部分固体介质进入；在下部如果孔径过大，会致使排液段7外围附近被分离的固体介质由集液孔6进入。本方案采用分离器底部排液的方式，不会破坏分离器内部的流场，使液体由底流管9排出；排液段7外侧的环形空间用于分离后固相包含部分液相的运移，并最终由侧流管10排出。侧流管10的设计采用切向通道的型式，可增加分离器有效分离段的长度，因而可获得更高的分离效率。该设计实现了分离后气、液、固三相的单独连续排出。

在分离器的内部结构设计中，除溢流管13以外，脱气锥4可设计成中空结构。集液段5在圆柱形排液段7上方，目的是保证排液段7外围环形空间内流场的稳定性，保证固相的稳定运移和排出。排液段7采用空腔结构设计，用于被分离和收集的液体的通过；另外排液段7采用圆柱外形结构，利于保证外围环形空间内流场的相对稳定性。排液段7的底部采用缩径段8的结构设计型式，目的是与底流管9的尺寸相适应。

普通结构旋流分离器的底部由于采用轴向出口设计，因而基本不起分离作用。而此结构的分离器将固相出口置于底部侧面，即侧流管10，并采用切向排出的方式，这样既不破坏分离器内部的流场，又可以增加分离器有效分离段的长度，可以使气液固三相分离的效率得到提高。将本种分离器用于油-气-水三相的高效分离时，气体从溢流管排出，水由侧流管排出，油从底流管排出。

综上所述，本种分离器的分离效率高，既可应用于化工行业及油田生产，又可应用于医药等其它领域，具有广阔的推广应用前景。

Claims (2)

1.一种新型气液固三相一体化分离器，包括一个分离筒(11)，所述分离筒(11)的顶端带有对称切向入口管(1)，而底端面封闭，沿切线方向开有一根侧流管(10)，沿中心轴线方向开有一根底流管(9)，其特征在于：

所述分离筒(11)的顶部内凹，在分离体内部中心位置形成一个上大下小的槌形体，此槌形体上部为推流锥(2)，作为与分离筒内顶面的连接端，下部则为空心的集气锥(12)，两部分之间通过穿出分离筒(11)的溢流管(13)的一段管壁联接；

所述分离筒(11)内底端由下向上依次固定连接具有渐缩面的空心缩径段(8)、空心圆柱状的排液段(7)、开有集液孔(6)的空心集液段(5)以及脱气锥(4)，其中，所述集液段(5)为圆台形状，脱气锥(4)为锥形，两者具有相同的锥角，所述排液段(7)的上端与集液段(5)连通，所述缩径段(8)的下端与底流管(9)连通；

上述脱气锥(4)、集液段(5)、排液段(7)以及缩径段(8)的中心轴线均与所述槌形体的中心轴线重合。

2.根据权利要求1所述的新型气液固三相一体化分离器，其特征在于：所述集液孔(6)在集液段(5)上的分布方式为轴向上的中部孔径大，两端孔径小。

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