CN204319927U - 气液固三相分离*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现气－液－固三相高效分离的气液固三相分离***，包括：错流过滤器，其待过滤物输入口连接待过滤物输送管的输出端，已过滤物输出口连接已过滤物输送管的输入端，过滤浓缩物输出口连接浓缩物回流管的输入端；气液聚结器，其气液两相物输入口连接气液两相物输送管的输入端；前分流容器，其气液两相物输出口连接气液两相物输送管的输入端，待过滤物输出口连接待过滤物输送管的输入端，过滤浓缩物输入口连接浓缩物回流管的输出端，底部浆液输出口连接浆液输送管；后分流容器，其已过滤物输入口连接已过滤物输送管的输出端，气液两相物输出口连接气液两相物输送管。浆液浓缩机，其待处理浆液输入口连接浆液输送管。

Description

气液固三相分离***

技术领域

本实用新型涉及多相分离技术，具体涉及一种气液固三相分离***。

背景技术

石油开采中产生的压裂反排液是一种成分及其复杂的多相体系，其回收处理是目前石油开采废水处理的难点。如能将压裂反排液的气液固三相物质高效分离，就可为后续对这三相物质分别进行处理提供前提条件，进而开发出更为理想的处理工艺。专利公开号为CN102123776A、CN103712845A等文献提供了气液固三相分离设备，但它们的应用都局限于特定的技术领域且缺乏高效的分离手段。

实用新型内容

本实用新型即要提供一种可实现气－液－固三相高效分离的气液固三相分离***。

本实用新型的气液固三相分离***，具体包括：错流过滤器，该错流过滤器具有待过滤物输入口、已过滤物输出口、过滤浓缩物输出口和反冲液输入口，所述待过滤物输入口连接待过滤物输送管的输出端，已过滤物输出口连接已过滤物输送管的输入端，过滤浓缩物输出口连接浓缩物回流管的输入端，反冲液输入口连接反冲装置，待过滤物输送管上设置有补料泵；气液聚结器，所述气液聚结器具有气液两相物输入口、高纯液相物输出口和高纯气相物输出口，所述气液两相物输入口连接气液两相物输送管的输入端，高纯液相物输出口连接高纯液相物输送管的输入端，高纯气相物输出口连接高纯气相物输送管的输入端；前分流容器，所述前分流容器具有气液固三相原料输入口、气液两相物输出口、待过滤物输出口、过滤浓缩物输入口和底部浆液输出口，所述气液固三相原料输入口连接进料总管，所述气液两相物输出口通过第一管道连接气液两相物输送管的输入端，所述待过滤物输出口连接待过滤物输送管的输入端，所述过滤浓缩物输入口连接浓缩物回流管的输出端，底部浆液输出口连接浆液输送管的输入端；后分流容器，所述后分流容器具有已过滤物输入口、气液两相物输出口和高纯液相物输出口，所述已过滤物输入口连接已过滤物输送管的输出端，气液两相物输出口通过第二管道连接气液两相物输送管的输入端，高纯液相物输出口连接高纯液相物输送管的输入端；以及浆液浓缩机，所述浆液浓缩机具有待处理浆液输入口、排渣口和排液口，所述待处理浆液输入口连接浆液输送管的输出端，所述排液口连接浓缩后液输送管的输入端，所述浓缩后液输送管的输出端连接至进料总管，浓缩后液输送管上设有输送泵。

本实用新型的气液固三相分离***的工作方式为：气液固三相原料通过进料总管进入前分流容器内，在前分流容器中，上层的气液两相物通过气液两相物输出口经第一管道和气液两相物输送管向气液聚结器输出，下层的液固两相物通过待过滤物输出口向错流过滤器输出，而后，待过滤物进入错流过滤器并进行错流过滤，在错流过滤过程中，一部分待过滤物穿过滤芯的过滤介质而成为已过滤物，另一部分待过滤物沿着滤芯表面流动并随着待过滤物不断滤过过滤介质而被逐渐浓缩，成为过滤浓缩物，已过滤物通过已过滤物输送管进入后分流容器，过滤浓缩物则夹带着原料中的固渣通过浓缩物回流管回到前分流容器中，随着错流过滤的进行，前分流容器底部浆液的固渣含量逐渐升高，所述底部浆液又通过浆液输送管进入浆液浓缩机进行进一步的浓缩处理，浓缩后液通过浓缩后液输送管回到进料总管中与待处理的气液固三相原料混合后又重新进入前分流容器并重复进行上述过程，固渣从浆液浓缩机排出；上述的已过滤物进入后分流容器后，在后分流容器中，在前述过滤以及流动过程中进一步出现的气液两相物通过后分流容器的气液两相物输出口经第二管道和气液两相物输送管向气液聚结器输出，下层的高纯液相物通过高纯液相物输送管输出；来自于前分流容器和后分流容器的气液两相物进入气液聚结器中实现气液分离，产生的高纯液相物和高纯气相物分别通过高纯液相物输送管和高纯气相物输送管输出。

通过对本实用新型的气液固三相分离***工作方式的说明可见，本实用新型的气液固三相分离***具有如下几方面优点：第一，能够实现气－液－固三相高效分离。本实用新型***中实现液固分离的主要手段是错流过滤，实现气液分离的主要手段既包括在前分流容器、后分流容器中依靠气、液、固三相物质的比重不同而产生的自然分层，又包括后续的气液聚结。而错流过滤器和气液聚结器是目前实现高效液固分离和气液分离的重要技术装备，它们的运用充分了保证对气、液、固三相物质之间的高效分离。而目前尚没有将错流过滤技术与气液聚结技术结合来实现气－液－固三相分离技术构思。第二，将错流过滤器、气液聚结器、前分流容器和后分流容器等设备有机连接组合，充分发挥了各设备单元的效用，实现稳定高效的***集成。例如，在错流过滤器前设置前分流容器，一方面为错流过滤循环的建造创造条件，一方面可以对气液固三相原料进行初步的分离，保证进入错流过滤器的待过滤物中含有较少的气相物而减少对错流过滤器的腐蚀(目前在错流过滤器的气液分界面上容易产生强烈腐蚀，通过降低待过滤物中含气相物的含量，可降低气液分界面上的腐蚀)，一方面还可为气液固三相原料中的固相物提供出口(可以是唯一的出口)。又如，在错流过滤器后设置后分流容器，可将前述错流过滤以及流动过程中进一步出现的气液两相物充分排出，此外，由于从后分流容器排出的气液两相物通过前述的错流过滤而分离出了固体颗粒，故气液两相物进入气液聚结器前固含量很低，可有效避免对气液聚结器中的聚结元件快速造成堵塞，延长了其使用寿命。总之，本实用新型的上述气液固三相分离***具有一些现有气液固三相分离设备所不具备的特点，适用于上述压裂反排液、液固相中液相易气化等体系的气液固三相分离。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型气液固三相分离***具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的气液固三相分离***，其包括：

错流过滤器1，该错流过滤器1具有待过滤物输入口1a、已过滤物输出口1b、过滤浓缩物输出口1c和反冲液输入口1d，所述待过滤物输入口1a连接待过滤物输送管2的输出端，已过滤物输出口1b连接已过滤物输送管3的输入端，过滤浓缩物输出口1c连接浓缩物回流管4的输入端，反冲液输入口1d连接反冲装置，待过滤物输送管1a上设置有补料泵5；

气液聚结器6，所述气液聚结器6具有气液两相物输入口6a、高纯液相物输出口6b和高纯气相物输出口6c，所述气液两相物输入口6a连接气液两相物输送管7的输入端，高纯液相物输出口6b连接高纯液相物输送管8的输入端，高纯气相物输出口6c连接高纯气相物输送管9的输入端；

前分流容器10，所述前分流容器10具有气液固三相原料输入口10a、气液两相物输出口10b、待过滤物输出口10c、过滤浓缩物输入口10d和底部浆液输出口10e，所述气液固三相原料输入口10a连接进料总管11，所述气液两相物输出口10b通过第一管道12连接气液两相物输送管7的输入端，所述待过滤物输出口10c连接待过滤物输送管2的输入端，所述过滤浓缩物输入口10d连接浓缩物回流管4的输出端，底部浆液输出口10e连接浆液输送管13的输入端；

后分流容器14，所述后分流容器14具有已过滤物输入口14a、气液两相物输出口14b和高纯液相物输出口14c，所述已过滤物输入口14a连接已过滤物输送管3的输出端，气液两相物输出口14b通过第二管道15连接气液两相物输送管7的输入端，高纯液相物输出口14c连接高纯液相物输送管15的输入端；以及

浆液浓缩机16，所述浆液浓缩机16具有待处理浆液输入口16a、排渣口16b和排液口16c，所述待处理浆液输入口16a连接浆液输送管13的输出端，所述排液口16b连接浓缩后液输送管17的输入端，所述浓缩后液输送管17的输出端连接至进料总管11，浓缩后液输送管17上设有输送泵18。

上面涉及的术语“高纯”，属于相对概念。例如，气液聚结器6输出的“高纯气相物”是相对气液聚结器6处理前的气液两相物而言其气相物的纯度更高；至于该高纯气相物的气相物纯度指标，主要取决于气液聚结器6的气液分离效率，当气液聚结器6采用不同的聚结元件601时，可能存在一定的差异。

上述***中所出现的错流过滤器1、气液聚结器6均属于现有设备。其中，气液聚结器6是一种可实现气液高效分离的设备，其主要的分离机理是通过聚结元件601对气液两相物的惯性碰撞拦截，使气液两相物中的小液滴聚结成大液滴，从而实现气液分离。

为了达到更好的气液分离效果，本实用新型的气液聚结器6中还可采用具有三维立体连通的网络孔隙的烧结金属多孔材料(例如烧结钛铝金属间化合物多孔材料)或烧结陶瓷多孔材料为聚结元件601，气液两相物通过该聚结元件601后实现气液分离，高纯气相物向聚结元件601的上部运动并从高纯气相物输出口6c输出，高纯液相物向聚结元件601的下部运动并从高纯液相物输出口6b输出。该聚结元件601具有良好的机械性能和化学稳定性，可达到较长的使用寿命；并且，由于其孔隙为三维立体连通的网络孔隙，因此对气液两相物中的小液滴的拦截效果更好，气液分离效率更高。

作为对聚结元件601的结构的进一步改进，所述烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料至少具有沿气液两相物通过方向前后设置的第一烧结多孔层和第二烧结多孔层，第一烧结多孔层的平均孔径为0.1～15μm，第二烧结多孔层的平均孔径为10～100μm，且第一烧结多孔层的平均孔径大于第二烧结多孔层的平均孔径。这样，就使得聚结元件601的孔径在随小液滴逐渐聚结成大液滴的过程相应增大，可进一步提升气液分离效率。

实用新型人还发现，现有错流过滤器1中已过滤物输出口1b低于滤芯上端一段距离，错流过滤器1使用过程中在这段距离内容易聚集气体，导致气液分界面上产生强烈腐蚀性，降低滤芯使用寿命。因此，本实用新型还进一步的将错流过滤器1改进为：错流过滤器1内采用立式安装的滤芯，工作时待过滤物从所述滤芯的一端进入滤芯内腔并向滤芯的另一端流动，从滤芯的另一端排出的物质为过滤浓缩物，从滤芯的侧部渗透出的物质为已过滤物，其中，错流过滤器1的已过滤物输出口1b与滤芯上端齐平设置。由于错流过滤器1的已过滤物输出口1b与滤芯上端齐平设置，实现了及时排气，因此克服了上述滤芯腐蚀问题。

所述错流过滤器1最好采用可将已过滤物中的固体含量控制在10～20mg/L以下的的高精度膜过滤滤芯，从而包保证错流过滤器1高精度的液固分离过滤。此外，错流过滤器1的滤芯同样建议采用烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料为过滤材料。

作为上述反冲装置的具体结构，如图1，该反冲装置包括隔膜反冲泵19a、反冲液吸液管19c和反冲液排液管19b，所述反冲液吸液管19c的输入端与后分流容器14高纯液相物输出口14c的高纯液相物输送管15连接，反冲液吸液管19c的输出端与隔膜反冲泵19a的吸液口连接，所述反冲液排液管19b的输入端与隔膜反冲泵19a的出液口连接，反冲液排液管19b的输出端与错流过滤器1的反冲液输入口1d连接，反冲液排液管19b上设有反冲阀。该反冲装置可直接利用后分流容器14输出的高纯液相物进行错流过滤器1滤芯的反冲再生，不引入其它外部介质，避免滤芯污染。

气液固三相分离***的工作方式为：气液固三相原料通过进料总管11进入前分流容器10内，在前分流容器10中，上层的气液两相物通过气液两相物输出口10b经第一管道12和气液两相物输送管7向气液聚结器6输出，下层的液固两相物通过待过滤物输出口10c向错流过滤器1输出，而后，待过滤物进入错流过滤器1并进行错流过滤，在错流过滤过程中，一部分待过滤物穿过滤芯的过滤介质而成为已过滤物，另一部分待过滤物沿着滤芯表面流动并随着待过滤物不断滤过过滤介质而被逐渐浓缩，成为过滤浓缩物，已过滤物通过已过滤物输送管3进入后分流容器14，过滤浓缩物则夹带着原料中的固渣通过浓缩物回流管4回到前分流容器10中，随着错流过滤的进行，前分流容器10底部浆液的固渣含量逐渐升高，所述底部浆液又通过浆液输送管13进入浆液浓缩机16(如离心浓缩机)进行进一步的浓缩处理，浓缩后液通过浓缩后液输送管回到进料总管11中与待处理的气液固三相原料混合后又重新进入前分流容器10并重复进行上述过程，固渣从浆液浓缩机16排出；上述的已过滤物进入后分流容器14后，在后分流容器14中，在前述过滤以及流动过程中进一步出现的气液两相物通过后分流容器的气液两相物输出口14b经第二管道15和气液两相物输送管7向气液聚结器6输出，下层的高纯液相物通过高纯液相物输送管15输出；来自于前分流容器10和后分流容器14的气液两相物进入气液聚结器6中实现气液分离，产生的高纯液相物和高纯气相物分别通过高纯液相物输送管8和高纯气相物输送管9输出。

Claims (7)

1.气液固三相分离***，其特征在于，该***包括：

错流过滤器(1)，该错流过滤器(1)具有待过滤物输入口(1a)、已过滤物输出口(1b)、过滤浓缩物输出口(1c)和反冲液输入口(1d)，所述待过滤物输入口(1a)连接待过滤物输送管(2)的输出端，已过滤物输出口(1b)连接已过滤物输送管(3)的输入端，过滤浓缩物输出口(1c)连接浓缩物回流管(4)的输入端，反冲液输入口(1d)连接反冲装置，待过滤物输送管(1a)上设置有补料泵(5)；

气液聚结器(6)，所述气液聚结器(6)具有气液两相物输入口(6a)、高纯液相物输出口(6b)和高纯气相物输出口(6c)，所述气液两相物输入口(6a)连接气液两相物输送管(7)的输入端，高纯液相物输出口(6b)连接高纯液相物输送管(8)的输入端，高纯气相物输出口(6c)连接高纯气相物输送管(9)的输入端；

前分流容器(10)，所述前分流容器(10)具有气液固三相原料输入口(10a)、气液两相物输出口(10b)、待过滤物输出口(10c)、过滤浓缩物输入口(10d)和底部浆液输出口(10e)，所述气液固三相原料输入口(10a)连接进料总管(11)，所述气液两相物输出口(10b)通过第一管道(12)连接气液两相物输送管(7)的输入端，所述待过滤物输出口(10c)连接待过滤物输送管(2)的输入端，所述过滤浓缩物输入口(10d)连接浓缩物回流管(4)的输出端，底部浆液输出口(10e)连接浆液输送管(13)的输入端；

后分流容器(14)，所述后分流容器(14)具有已过滤物输入口(14a)、气液两相物输出口(14b)和高纯液相物输出口(14c)，所述已过滤物输入口(14a)连接已过滤物输送管(3)的输出端，气液两相物输出口(14b)通过第二管道(15)连接气液两相物输送管(7)的输入端，高纯液相物输出口(14c)连接高纯液相物输送管(15)的输入端；以及

浆液浓缩机(16)，所述浆液浓缩机(16)具有待处理浆液输入口(16a)、排渣口(16b)和排液口(16c)，所述待处理浆液输入口(16a)连接浆液输送管(13)的输出端，所述排液口(16b)连接浓缩后液输送管(17)的输入端，所述浓缩后液输送管(17)的输出端连接至进料总管(11)，浓缩后液输送管(17)上设有输送泵(18)。

2.如权利要求1所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述反冲装置包括隔膜反冲泵(19a)、反冲液吸液管(19c)和反冲液排液管(19b)，所述反冲液吸液管(19c)的输入端与后分流容器(14)高纯液相物输出口(14c)的高纯液相物输送管(15)连接，反冲液吸液管(19c)的输出端与隔膜反冲泵(19a)的吸液口连接，所述反冲液排液管(19b)的输入端与隔膜反冲泵(19a)的出液口连接，反冲液排液管(19b)的输出端与错流过滤器(1)的反冲液输入口(1d)连接，反冲液排液管(19b)上设有反冲阀。

3.如权利要求1所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述气液聚结器(6)中采用具有三维立体连通的网络孔隙的烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料为聚结元件(601)，气液两相物通过该聚结元件(601)后实现气液分离，高纯气相物向聚结元件(601)的上部运动并从高纯气相物输出口(6c)输出，高纯液相物向聚结元件(601)的下部运动并从高纯液相物输出口(6b)输出。

4.如权利要求3所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料至少具有沿气液两相物通过方向前后设置的第一烧结多孔层和第二烧结多孔层，第一烧结多孔层的平均孔径为0.1～15μm，第二烧结多孔层的平均孔径为10～100μm，且第一烧结多孔层的平均孔径大于第二烧结多孔层的平均孔径。

5.如权利要求1所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述错流过滤器(1)内采用立式安装的滤芯，工作时待过滤物从所述滤芯的一端进入滤芯内腔并向滤芯的另一端流动，从滤芯的另一端排出的物质为过滤浓缩物，从滤芯的侧部渗透出的物质为已过滤物；则错流过滤器(1)的已过滤物输出口(1b)与滤芯上端齐平设置。

6.如权利要求1所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述错流过滤器(1)采用将已过滤物中的固体含量控制在10～20mg/L以下的的高精度膜过滤滤芯。

7.如权利要求6所述的气液固三相分离***，其特征在于：所述滤芯采用烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料为过滤材料。