[發明專利]一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置和方法

有效

• 申請號: 201911000358.3
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110732188B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 衛鵬凱;王棟
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01D45/16
• 分類號: B01D45/16;B01D45/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

1.一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：包括相分隔的上游主路管道(1)和下游主路管道(8)，上游主路管道(1)和下游主路管道(8)通過外面包裹的液相收集管(4)相固結并連通，在上游主路管道(1)內位于液相收集管(4)上方安裝有旋流裝置(2)，上游主路管道(1)和下游主路管道(8)的分隔段在液相收集管(4)內形成一個環形窗口(3)；上游主路管道(1)和液相收集管(4)之間通過液膜導向椎管(7)相連接；所述液相收集管(4)的下部或者底部與向下傾斜排液管(5)相連通，液相收集管(4)除了與上游主路管道(1)相連接的環形窗口(3)和向下傾斜排液管(5)的出口外，液相收集管(4)形成一個密閉的空間；向下傾斜排液管(5)的下游安裝有調節閥門(6)。

2.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和下游主路管道(8)在液相收集管(4)內形成的環形窗口(3)的長度通過機械結構調節，環形窗口(3)的長度是上游主路管道(1)直徑的0.1倍～4倍。

3.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和液相收集管(4)的連接處液膜導向椎管(7)為一圓錐管，其入口直徑等于上游主路管道(1)，出口直徑大于入口直徑，內壁與上游主路管道(1)軸線的夾角為0°～60°。

4.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述下游主路管道(8)入口沒有外倒角或有外倒角。

5.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述下游主路管道(8)位于液相收集管(4)內的部分設置有一段緊密連接的外套管(9)或者內套管(10)，外套管(9)或者內套管(10)能夠自由調節超出下主路管道(8)的高度；或者下游主路管道(8)在液相收集管(4)內的部分沒有任何套管。

6.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述液相收集管(4)由一個單獨的整體構成；或者液相收集管由液相收集上管(12)和液相收集下管(11)通過套接在液相收集上管(12)和液相收集下管(11)外部的連接套管(13)相連接構成，連接套管(13)的安裝位置完全包覆環形窗口(3)或者包覆一部分環形窗口(3)，通過連接套管(13)調節環形窗口(3)的長度。

7.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和下游主路管道(8)及液相收集管(4)、旋流裝置(2)、液膜導向椎管(7)、液相收集上管(12)、液相收集下管(11)、連接套管(13)均為同軸布置。

8.根據權利要求1所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置，其特征在于：所述向下傾斜排液管(5)的軸線與液相收集管(4)軸線的夾角為小于50°。

9.權利要求1至8任一項所述的一種管內相分隔分流式高流速氣液分離裝置的兩相流體分離方法，其特征在于：當高速氣液兩相流體在上游主路管道(1)內流經旋流裝置(2)后，在離心力的作用下，氣液兩相流體在上游主路管道(1)內被分隔為緊貼管壁的均勻的旋流液膜和在管道中心流動的氣芯；當旋流液膜和氣芯在上游主路管道(1)內流經下游的環形窗口(3)時，分為兩路流動：一路為大部分的氣芯，仍然在上游主路管道(1)中流動并被直接旁路至氣路出口即下游主路管道(8)出口；另一路為旋流液膜和一小部分氣體，經環形窗口(3)的上部進入液相收集管(4)，這一小部分氣體在液相收集管(4)內經重力和離心力的作用下分離后再經過環形窗口(3)的下部返回至下游主路管道(8)并從氣相出口排出，液相經液相收集管(4)下部或者底部的向下傾斜排液管(5)排出。