[發明專利]一種利用離心力梯級調控的裝置和方法

在審

• 申請號: 202210695188.0
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN115054950A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 楊強;李裕東;盧浩;劉懿謙;朱華曈;代品一;毛榮成
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D17/038
• 分類號: B01D17/038;B01D36/00;B01D45/16
• 代理公司: 上海華工專利事務所(普通合伙) 31104
• 代理人: 繆利明

本發明公開了一種利用離心力梯級調控分離液?液/氣?液非均相混合物的方法，包括液?液/氣?液非均相混合物切向進入一級弱旋流腔，在一級弱旋流腔內借助離心力的作用，重相液體向四周遷移，而輕相則向中心遷移，在一級溢流管初步分離得到粒徑較大的輕相液體或氣體；未及時分離的小粒徑輕相隨著重相一起通過減縮段進入二級強旋流腔的螺旋葉片，旋流強度進一步增強，將小粒徑的輕相進行二次分離，分離后聚集的輕相液體從二級強旋流腔中心的二級溢流管排出，重相液體則從二級強旋流腔的底部出口排出。本發明還公開了相應的裝置。采用本發明的方法和裝置，通過利用旋流的梯級調控，在流量波動的情況下，具有60％～180％的操作彈性。

技術領域

本發明屬于非均相液-液/氣-液兩相及氣-液-液分離領域，尤其適用于海油油氣、化工等非均相分離領域，具體地說，是關于一種利用離心力梯級調控的裝置和方法。

背景技術

在海洋油氣、石油化工、煤化工、紡織印染、機械制造、冶金等行業生產中會有大量含油廢水產生，很多工藝下含油廢水不僅成分復雜且來源波動性很大。以海洋油氣開發為例，目前全球范圍內采出液中油水比已達到1：4，而我國海洋平臺綜合含水率更高，2021年處理生產水高達5億噸；同時由于開采時地殼壓力高，在生產水到達地面裝置壓力降低后會產生很多氣體析出，導致生產水不僅有油、水兩相，更多時候是油、水、氣三種物質進入設備，因此實現油氣濁的協同分離是當前技術發展的一個重要方向。

對于海上平臺來說，設備緊湊也是選取的重要標準，因此水力旋流器、管式分離器等利用旋流場進行分離的技術設備因其結構緊湊、無動部件而得到了廣泛應用，但限制其發展的一個重大因素是其最佳操作流量范圍窄，前端波動會對裝置處理效果產生較大的影響。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種利用離心力梯級調控的裝置和方法，以解決現有利用旋流場進行分離的技術設備所面臨的受氣相沖擊、操作彈性范圍窄等一系列問題。

為實現上述目的，本發明的第一個方面，提供了一種利用離心力梯級調控分離液-液/氣-液非均相混合物的方法，包括以下步驟：

液-液/氣-液非均相混合物切向進入一級弱旋流腔，在一級弱旋流腔內借助離心力的作用，重相液體向四周遷移，而輕相則向中心遷移，在一級弱旋流腔中心的一級溢流管初步分離得到粒徑較大的輕相液體或氣體；

未及時分離的小粒徑輕相隨著重相液體一起通過漸縮段進入二級強旋流腔的螺旋葉片，由于旋流直徑的縮小，其旋流強度進一步增強，從而將小粒徑的輕相進行二次分離，分離后聚集的輕相液體從二級強旋流腔中心的二級溢流管排出，分離后的重相液體則從二級強旋流腔的底部出口排出。

本發明的第二個方面，提供了一種用于上述利用離心力梯級調控分離液-液/氣-液非均相混合物的方法的裝置，所述裝置包括自上而下依次設置的一級弱旋流管、漸縮段和二級強旋流管，其中：

所述一級弱旋流腔的頂端以蓋板封閉，其腔體外壁的上端設有切向進口，腔體內部中心借助所述蓋板設置有一級溢流管，該一級溢流管的頂端穿出所述蓋板；

所述漸縮段為上大下小的喇叭形連接管段，其上端和下端分別與所述一級弱旋流腔和二級強旋流腔相接，且上端的外徑與所述一級弱旋流腔的外徑相匹配，下端的外徑與所述二級強旋流腔的外徑相匹配；

所述二級強旋流腔的腔體內部中心設置有二級溢流管，腔體內部的頂端借助所述二級溢流管的外壁設置有旋流葉片，腔體內部的底端固定有底板，底板的中心向上凸設有頂流段，該頂流段的外壁與二級強旋流腔的內壁之間形成出口；所述二級溢流管的頂端向上延伸穿入所述一級溢流管中，并且與所述一級溢流管的頂端平齊，所述二級溢流管借助其外壁上所設的若干肋條與所述一級溢流管相互固定。

根據本發明，所述一級弱旋流腔的頂端固定有法蘭，所述蓋板的外緣處開設有若干個螺栓孔，從而借助螺栓將所述蓋板固定于所述一級弱旋流腔的頂端。