CN105057126A - 一种强化微型旋风分离器及采用该分离器的高压分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种强化微型旋风分离器及采用该分离器的高压分离装置，所述强化微型旋风分离器包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入外管的上部，内外管之间设置有导流叶片，外管与内管之间的开口为旋风分离器入口。且所述外管与内管之间通过导流叶片连接，所述导流叶片为螺旋线形式，沿内管外壁周向同向设置、均匀分布，数量为3-6个。采用该分离器的高压分离装置，同时对高压旋风分离装置的隔板、旋风分离器的结构以及旋风分离器的布置方式和固定方法进行了设计。构建出高效、节能、长周期运转的高压分离装置。实现入口的气液固混合物中的气-液固的完全分离，而阻力损失远小于当前常规高分装置的压力损失。

Description

一种强化微型旋风分离器及采用该分离器的高压分离装置

技术领域

本发明涉及气液或气固液混合物分离技术领域，具体涉及一种强化微型旋风分离器及其应用。

背景技术

当前使用的用于气液或气固液介质分离的微型旋风分离器均采用单口侧向进气，微型旋风分离器一般包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入外管的上部，内管顶部为旋风分离器气体出口，外管顶部与内管外壁密封连接，所述外管包括上部的直管部分和下部的锥管部分，也可以包括上部的直管部分，中部的锥管部分和下部较小直径的直管部分，进气口位于外管的直管部分的上部单侧。需要分离的介质一般从上部直管部分的单侧向进口进入，所述被分离出的液体或液固混合物从外管底部出口排出，气体从内管顶部排出。这种微型旋风分离器在使用过程中存在分离效率低和阻力损失偏大的问题，微型旋风分离器是指外管上部的直径在几十——几百毫米的旋风分离器，阻力损失大则气固液混合介质进入微型旋风分离器分离后气体的压力损失大，因此需要另外设置加压装置补偿压力损失以满足后续流程中对气体压力的要求。

现有技术的微型旋风分离器的这些问题严重影响了其在工业领域中气液或气固液分离装置中的应用，造成气液或气固液分离装置存在分离效率低下、装置体积大导致材料消耗量和占地面积偏大、阻力损失也偏大、能耗高、连续运转时间有限等缺陷。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种强化微型旋风分离器，能够大大提高分离效率，减少阻力损失。因此其所应用的分离装置体积较小、分离效率高、阻力损失较小、占地面积小、能耗低、大大提高连续运转时间。

本发明的技术方案：

一种强化微型旋风分离器，包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入外管的上部，内外管之间设置有导流叶片，外管与内管之间的开口为旋风分离器入口。

所述外管与内管之间通过导流叶片连接。

所述导流叶片为螺旋线形式。

所述导流叶片数量为3-6个，所述导流叶片同向设置，并沿内管外壁周向均匀分布。

所述导流叶片为3个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距150mm，圈数0.33。

所述导流叶片为4个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距200mm，圈数0.25。

所述导流叶片为5个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距250mm，圈数0.2。

所述导流叶片为6个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距300mm，圈数0.16。

所述内管进入外管长度为60mm～150mm。

一种高压分离装置，包括一组或多组通过并联方式设置的上述的强化微型旋风分离器。

本发明的技术效果：

本发明的强化微型旋风分离器，由于内外管之间设置有导流叶片，外管与内管之间的开口为旋风分离器入口，这样介质就可以直接从所述开口沿轴向进入所述分离器内，沿内外管之间的导流叶片向下旋转流动。内外管之间介质入口面积远大于侧向单口进气口面积，该进气方式由于增加了有效进气面积，从而显著提升进气效率，极大减少压降损失，在导流叶片的强化引流下，大大增强分离效果，进一步提升分离效率。

所述外管与内管之间通过导流叶片连接，使内外管之间的连接结构直接成为导流功能部件，简化了结构。

所述导流叶片为螺旋线形式，能使进入分离器内的介质沿导流叶片形成螺旋线流动方式，增强流动强度，提高了介质分离效率。

设置多个同向导流叶片，使介质的流动形成多个旋转流动，在导流叶片尾部形成多个涡流，多个涡流耦合后能增强涡流的流动强度，进一步增强介质的分离效率。

采用上述一组或多组强化微型旋风分离器的高压分离装置，具有体积较小、分离效率高、阻力损失小、占地面积小、大大提高连续运转时间的效果，因而高效、节能(低阻力)、可长周期安全运转。

附图说明

图1为本发明实施例的强化微型旋风分离器的纵向剖视图；

图2为本发明实施例的强化微型旋风分离器的俯视图；

图3为本发明实施例的强化微型旋风分离器的局部三维视图；

图4为采用本发明实施例的强化微型旋风分离器的高压分离装置的纵向剖视图；

图5为采用本发明实施例的强化微型旋风分离器的高压分离装置的局部三维视图。

图中各标号列示如下：

1-内管，2-外管，3-导流叶片，4-进气口，5-旋风分离器气体出口，6-强化微型旋风分离器，7-高压分离装置，8-塔体，9-破沫网隔板，10-隔板，11-塔体气体出口，12-塔体混合物入口，13-塔体液固出口，14-耳板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的解释。

本发明实施例的一种强化微型旋风分离器，如图1所示，包括外管2与内管1。所述内管1为直通管；外管2包括上部直管部分、中部锥形部分以及下部较小直径直管部分，所述内管1下部的一部分进入外管2的上部。内管1的顶部为旋风分离器气体出口5，内外管之间设置有导流叶片3。如图2所示，外管2与内管1之间的轴向开口为旋风分离器进气口4。本实施例的一种强化微型旋风分离器6的轴向进气口4使得进气方式为轴向同时增大了进气面积，从而可实现压降和阻力损失小的效果，进一步的结合导流叶片3的强化引流，从而增强介质的旋转流动强度，大幅的提升强化微型旋风分离器6的分离效率，实现气体与液体或液固混合物的高效分离效果。

如图3所示，所述导流叶片3可以位于所述内管1外壁圆周上，同时内外管之间通过所述导流叶片3连接，导流叶片3即作为引流装置也作为连接装置，简化了结构。具体实现方式为导流叶片3焊接在内管1外壁或通过厚壁管加工成型为带有导流叶片3的内管1，外管1留有贯通的导流叶片放置槽，安装时将内管1旋入外管2的导板叶片放置槽，旋入后在外管2外侧进行焊接，实现内外管的连接。或者，导流叶片3也可以焊接固定设置在外管2内壁上。另外，内外管之间也可采用其它连接结构连接而导流叶片3仅作为导流装置。

如图3所示，优选的，所述导流叶片3为沿内管轴向延伸的螺旋线形式导流片，使得进入内外管之间的介质形成螺旋线流动方式，介质的流动强度进一步被增强。

优选的，所述导流叶片3为多个且沿内管1外壁周向同向设置、轴向延伸、均匀分布。如图3所示，导流叶片为4个，长度7mm，螺旋线恒定螺距200mm，圈数0.25。起于内管1与外管2的交接处，各自沿螺旋线向下延伸且轴向并不延伸到内管1的底部，便于多个涡流的耦合形成，使进入内外管之间的介质沿导流叶片3形成多个旋转流动，在导流叶片3尾部形成多个涡流且多个涡流能够形成流动强度增强的耦合，进一步增强介质的流动强度从而提高分离效率。

当然，导流叶片3的数量也可以是其它值，优选的导流叶片3的数量为3-6个。当导流叶片3的数量为3个时，导流叶片3长度7mm，螺旋线恒定螺距150mm，圈数0.33。当导流叶片3的数量为5个时，导流叶片3长度7mm，螺旋线恒定螺距250mm，圈数0.2。当导流叶片3的数量为6个时，导流叶片3长度7mm，螺旋线恒定螺距300mm，圈数0.16。上述导流叶片中，维持导流叶片3的长度不变，改变其螺旋线恒定螺距，或者，也可设置成维持螺旋线恒定螺距的数值不变，改变导流叶片3的长度。

导流叶片3的长度设置可根据对提高分离效率和减小压降损失的具体要求的综合考虑而设置其它值，优选的，导流叶片3的长度为7-10mm。增加导流叶片的长度会使导流叶片3对气固或气固液介质的引流长度增加而使分离效率进一步增强，但同时会增加气体的压力损失，后续生产的能耗高。

优选的，所述内管1进入外管2长度为60mm～150mm，如图3所示，所述内管1的下部的100mm进入外管2的上部。

一种高压分离装置，包括一组或多组通过并联方式设置的强化微型旋风分离器，同时还包括其它常规部件。通常，混合物入口位置布置在液面和破沫网(或复合层脱液器)之间的高压分离装置中部。从混合物中分离出来的气体出口可设置在高压分离装置的顶部，且在顶部附近设置破沫网(或复合层脱液器)拦截多数的液固混合物，而分离出来的液固混合物储存在高压分离装置下部的储液罐中，液固混合物出口设置在高压分离装置的底部。高分装置的下部作为储液罐使用，液面的位置对***的运行性能有很大的影响：液面过高，会造成气体带液而对循环压缩机产生损坏；液面过低，容易发生高压***中的气体窜入低压***而发生***事故，加大高分装置的操作难度。

如图4所示，采用上述实施例中的强化微型旋风分离器的高压分离装置7包括强化微型旋风分离器6、塔体8、隔板10以及破沫网隔板9。隔板10位于塔体8内上部，外周与塔体8内壁焊接固定，隔板10上设有隔板气体出口。破沫网隔板9位于隔板10下方塔体8内的中上部，外周与塔体8内壁固定连接。塔体底部液面和破沫网隔板10之间的侧壁上设有塔体混合物入口12，塔体8顶部设有塔体气体出口11，底部设有塔体液固出口13。塔体混合物入口12高度塔壁上设有三个均匀分布在圆周上的耳板14。所述内管1顶部(即强化微型旋风分离器气体出口5)与隔板气体出口相通，介质入口位于隔板10和破沫网隔板9之间，外管2贯穿所述破沫网隔板9，其底端出口位于破沫网隔板9下方，且外管2通过所述耳板14固定。

如图5所示，一种高压分离装置7的实施例，在其内并联布置了3组共24个强化微型旋风分离器6，每组均匀的分布在位于隔板10下方的圆周上，在塔体混合物入口12高度上均匀的设有三块两端分别固定在塔体内壁上的耳板14，每组8个强化微型旋风分离器6分为两排设置，每一个外管2下端与一块耳板14固定。内管1和外管2的尺寸需要根据入口条件确定，使每个强化微型旋风分离器6的入口速度大于15m/s。布置24个小强化微型旋风分离器6产生的阻力损失估计有6～10kPa，不会超过20kPa(考虑不确定因素后的估计值)，远小于常规高分***的允许压降值(50kPa)，远小于常规高分***的允许压降值(50kPa)，可以实现大幅度的节能。

采用本发明的强化微型旋风分离器6的高压分离装置7的工作原理如下：

待分离的气液固介质混合物流从中部的塔体混合物入口12进入高压分离装置6内，穿过破沫网隔板10后除去大粒径的液滴和固体颗粒，剩余的混合物沿轴向的分离器进气口4进入内外管之间，受导流叶片3的强化引流而形成强烈旋转并沿外管内壁旋转向下进入外管2中部，进行气液固的分离。密度大的液滴和固体颗粒在离心力作用下被甩向外管2内壁，并在重力作用下，沿外管2下部快速流出强化微型旋风分离器6，储存在高压分离装置7下部的储液罐中，最终从塔体液固出口13流出所述高压分离装置7。同时分离形成的净气体从旋风分离器气体出口5离开进入隔板上方的集气室，与混合物分离开来，获得较为纯净的气体产品，最后从塔体气体出口11流出高压分离装置7，进入后续脱硫装置后不至于对脱硫剂产生污染，保证安全生产。

旋风分离器的轴向进气口设置使得进气方式为轴向且增大了进气面积，从而减小气体的阻力损失小。进一步的结合导流叶片的强化引流形成加强的耦合涡流，以及合理的设置旋风分离器的数量与尺寸达到足够的进风速度，从而大幅的提升旋风分离器的分离效率。另外，所述分离器尺寸较小，从而使采用该旋风分离器的高压分离装置的体积也较小、占地面积小同时阻力损失小，对粒径较小的介质分离效率也很高、连续运转时间高，具有广泛的工业应用前景。

本实施例的分离效果如下：

1、对液滴的脱除情况：对液滴的分离精度为2-10μm及以上粒径液滴的脱除率>99％；

2、对固体颗粒的脱除情况：对固体颗粒的分离精度为3μm，5μm及以上粒径固体颗粒的脱除率不低于95％；

3、高压分离装置的总阻力损失小于0.01MPa，压降小；

4、在强度校核符合压力容器规范时，本实施例的实现了长期稳定运行。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，例如各结构的固定方式、旋风分离器的数量、尺寸、布置方式、导流叶片的数量及安装方式等其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种强化微型旋风分离器，包括外管与内管，所述内管下部的一部分进入外管的上部，其特征在于内外管之间设置有导流叶片，外管与内管之间的开口为旋风分离器入口。

2.根据权利要求1所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述外管与内管之间通过导流叶片连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片为螺旋线形式。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片数量为3-6个，所述导流叶片同向设置，并沿内管外壁周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片为3个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距150mm，圈数0.33。

6.根据权利要求4所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片为4个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距200mm，圈数0.25。

7.根据权利要求4所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片为5个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距250mm，圈数0.2。

8.根据权利要求4所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述导流叶片为6个，导流叶片长度7mm，螺旋线恒定螺距300mm，圈数0.16。

9.根据权利要求1-4之一所述的一种强化微型旋风分离器，其特征在于所述内管进入外管长度为60mm～150mm。

10.一种高压分离装置，其特征在于包括一组或多组通过并联方式设置的权利要求1-9之一所述的强化微型旋风分离器。