[發(fā)明專利]一種管式旋流氣液分離裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010895164.0
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111974096A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李清平;姚海元;朱海山;羅曉明;秦蕊;劉永飛;王春升;喻西崇;朱軍龍;劉仁瑋;鄭曉鵬;陳海宏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋石油集團(tuán)有限公司;中海油研究總院有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01D45/14
• 分類號: B01D45/14
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 謝斌

1.一種管式旋流氣液分離裝置，其特征在于，包括整流預(yù)分段和旋流分離段；

其中，所述整流預(yù)分段包括：

緩沖立管(3)，所述緩沖立管(3)的下端形成入口端并與入口管(1)相連接，所述緩沖立管(3)的上端則形成出口端；

彎管(4)，所述彎管(4)的下端形成入口端并與所述緩沖立管(3)的出口端相連接，所述彎管(4)的上端的形成出口端；

下傾管(5)，所述下傾管(5)的一端形成入口端并與所述彎管(4)的出口端相連接，所述下傾管(5)的另一端則形成出口端，且所述下傾管(5)由入口端至出口端向下傾斜設(shè)置；

分液罐(7)，設(shè)置在所述下傾管(5)的下方，且所述分液罐(7)的頂部通過第一連接管(6)與所述下傾管(5)的中部相連通；

所述旋流分離段包括：

氣液分離柱(11)，為上下端封閉的中空柱體，所述氣液分離柱(11)的下部通過第二連接管(8)與所述分液罐(7)的下部相連通，所述氣液分離柱(11)的中部與所述下傾管(5)的出口端相連通，所述氣液分離柱(11)的頂部和下部分別設(shè)置有與外界相通的氣相出口管(10)和液相出口管(12)；

漸縮噴嘴(9)，設(shè)置在靠近所述下傾管(5)出口端的所述下傾管(5)內(nèi)，且所述漸縮噴嘴(9)的出口設(shè)置方向垂直于氣液流體的流動方向。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流氣液分離裝置，其特征在于，所述入口管(1)通過擴(kuò)徑頭(2)與所述緩沖立管(3)的入口端連接，所述入口管(1)與所述擴(kuò)徑頭(2)直徑較小的一端相連且兩者直徑相同，所述緩沖立管(3)與所述擴(kuò)徑頭(2)直徑較大的一端相連且兩者直徑相同；并且，所述擴(kuò)徑頭(2)的擴(kuò)徑角度取0～30°，擴(kuò)徑比為2～6。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流氣液分離裝置，其特征在于，所述彎管(4)的角度不大于120°，且所述彎管(4)的管徑與所述緩沖立管(3)的管徑相同；同時，所述緩沖立管(3)的高度應(yīng)大于一個液塞長度，且液塞長度計(jì)算公式如下：

lnl_s＝-26.8+28.5(lnd′+3.67)^0.1 (1)

式中，l_s為一個液塞長度；d＇為所述緩沖立管(3)的管徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流氣液分離裝置，其特征在于，所述下傾管(5)的管徑與所述彎管(4)的管徑相同，且所述下傾管(5)的下傾角度范圍為-30～0°，所述下傾管(5)的管長為1.0～1.5m；其中，所述下傾管(5)的管徑計(jì)算公式如下：

式中，和均為無因次數(shù)；w_sg為氣相表觀流速；d為所述下傾管(5)的管徑；g為重力加速度；θ為所述下傾管(5)的下傾角度；ρ_g和ρ_l分別為氣相和液相的密度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管式旋流氣液分離裝置，其特征在于，所述下傾管(5)與所述氣液分離柱(11)的連接處形成新月形切向入口，且所述新月形切向入口距離所述氣液分離柱(11)底部高度H₁的計(jì)算公式如下：

式中，v_sl為經(jīng)過所述漸縮噴嘴(9)后液相的表觀速度；v_tl為經(jīng)過所述漸縮噴嘴(9)后的切向液相速度；v_bz(r)為在所述氣液分離柱(11)內(nèi)部半徑為r位置處氣泡沿軸向向上的滑脫速度；v_br為在所述氣液分離柱(11)內(nèi)部半徑為r位置處氣泡沿徑向向內(nèi)的滑脫速度。