[實用新型]一種循環(huán)式全旋流型超聲速分離裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202222131384.3
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN217921967U
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張浩鵬;張睿;邊江;曹學文;劉楊;周正航
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C10L3/10
• 分類號: C10L3/10;B01D45/16;B01D50/20;B01D53/26;B01D53/00;B01D53/04
• 代理公司: 青島錦佳專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37283
• 代理人: 朱玉建

本實用新型屬于多組分混合氣體的低溫凝結(jié)與旋流分離技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種循環(huán)式全旋流型超聲速分離裝置。該裝置包括外殼以及中心旋流部件；外殼包括穩(wěn)流收縮段、擴壓分離段以及循環(huán)段；其中，穩(wěn)流收縮段、擴壓分離段由前向后依次設(shè)置并連接；中心旋流部件位于穩(wěn)流收縮段和擴壓分離段內(nèi)；擴壓分離段包括由前向后依次連接的Laval噴管擴張段、集液凹槽以及二次擴壓段；循環(huán)段位于擴壓分離段的下方；其中，循環(huán)段的后側(cè)與集液凹槽相連，循環(huán)段的前側(cè)與Laval噴管擴張段的中前部相連。本實用新型通過在Laval噴管擴張段末端連接循環(huán)段，通過循環(huán)段實現(xiàn)氣體的再循環(huán)，大大減少了氣體浪費，提高了分離效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于多組分混合氣體的低溫凝結(jié)與旋流分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種循環(huán)式全旋流型超聲速分離裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)天然氣凈化處理裝置存在塔器笨重，投資費用高昂，能耗高等問題，超聲速旋流分離天然氣是實現(xiàn)我國“碳達峰”和“碳中和”工作目標的重要清潔能源。

超聲速旋流分離技術(shù)是天然氣凈化處理領(lǐng)域的一大創(chuàng)新。

超聲速旋流分離器具有小型緊湊，性價比高，節(jié)能環(huán)保，支持無人值守等優(yōu)點，符合天然氣工業(yè)中安全，環(huán)保，低能耗的設(shè)備要求。

按照旋流部件安裝位置的劃分，目前已有的超聲速旋流分離裝置主要分為以下兩種：

第一種是采用旋流后置的概念，將旋流部件安裝在噴管擴張段處來產(chǎn)生旋流，這種結(jié)構(gòu)的超聲速旋流分離裝置存在著以下技術(shù)問題：

氣體在擴張段內(nèi)速度已經(jīng)達到超聲速，當超聲速的氣體遇到旋流部件時，會在旋流葉片后面產(chǎn)生斜激波，破壞低溫低壓環(huán)境，造成已經(jīng)凝結(jié)的液體二次蒸發(fā)，使得分離效率降低。

第二種是將旋流部件安裝在噴管直管段入口處，氣體進入噴管后首先經(jīng)過旋流部件，膨脹降溫，使得旋流葉片后面不會產(chǎn)生斜激波，有效避免了液滴的二次蒸發(fā)。

然而，該種結(jié)構(gòu)形式在實際應(yīng)用中依然存在著以下技術(shù)問題：

旋流部件只存在于超聲速分離裝置的前部，旋流能力弱，當氣體經(jīng)過旋流進入擴壓段后，會受到裝置內(nèi)部摩擦阻力的影響，氣體速度大幅降低，分離能力降低，且一部分已經(jīng)凝結(jié)的液滴會未分離并隨著干氣排出，導致分離效率低。

綜上，以上兩種常用超聲速旋流分離裝置天然氣損失明顯，部分天然氣會隨凝液一起分離出去，由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲速旋流分離裝置結(jié)構(gòu)需要進一步改進。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提出一種循環(huán)式全旋流型超聲速分離裝置，該裝置采用在整個裝置內(nèi)設(shè)置旋流葉片，并在超聲速段設(shè)置循環(huán)結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)排出氣的二次旋流分離，有效提高天然氣中水分，酸氣和重烴分離效率和分離強度，極大減少天然氣隨凝液的逸出量。

本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

一種循環(huán)式全旋流型超聲速分離裝置，包括外殼以及中心旋流部件；

外殼包括穩(wěn)流收縮段、擴壓分離段以及循環(huán)段；其中，穩(wěn)流收縮段、擴壓分離段由前向后依次設(shè)置并連接；中心旋流部件位于穩(wěn)流收縮段和擴壓分離段內(nèi)；

擴壓分離段包括由前向后依次連接的Laval噴管擴張段、集液凹槽以及二次擴壓段；

循環(huán)段位于擴壓分離段的下方；

其中，循環(huán)段的后側(cè)與集液凹槽相連，循環(huán)段的前側(cè)與Laval噴管擴張段的中前部相連。

本實用新型具有如下優(yōu)點：