[发明专利]一种管道流体的在线脱气方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种管道流体在线脱气的方法及装置,尤其涉及一种利用离心力与文丘里喷射闪蒸作用对管道流体进行在线脱气的方法与装置。

背景技术

在石油化工、煤化工、食品、水处理、采油等行业存在大量液体脱气的过程，高效、经济脱气技术对装置的高效、安全及长周期运转起着重要的作用。而管道作为承载流体运输的载体，液体在带压输送过程中由于管道压降（如弯头、龙门架、渐缩渐扩管节）致液体中溶解气析出，会产生气阻、局部腐蚀等问题，已成为流体管道输送过程的一个问题。

目前，液体脱气的主要技术分为物理及化学两种方式，物理方法的原理基础是亨利定律（水中气体的溶解度与溶液表面该气体的分压成正比）与道尔顿分压定律气体的总压等于组成该混合气体的分压的总和，混合气体中各种组份的分压又与其所占的摩尔分数成正比），通过改变分压及气体组分含量进而对液体中在该分压下溶解气体进行脱除，如鼓风式、抽真空式、膜分离式等技术。化学式主要是在液体中加入吸附材料，通过吸附材料与该分压下液体中溶解气的反应，而起到脱气目的。由于鼓风式、抽真空式需要鼓风机、真空泵及脱气塔（罐）组合使用才能达到脱气目的，占地面积大、操作成本相对较高，且使用范围基本为常压或低压工况，有着一定的应用局限性；膜分离是靠内外压差气体可通过膜而液体不能通过膜的原理进行脱气，不适用于含固体杂质及中高压液体脱气过程。近些年随着科技的不断进步，还出现了采用超声波及旋流技术进行脱气的方法，超声波技术利用超声波震荡的空穴作用，使流体中的微气泡的直径及上升速度不断增大，最后升至液面，从排气口排出，从而消除了流体里存在的微小气泡；而旋流技术则利用液气两相密度差在离心场中实现液体中微量气体的脱除。

基于以上的方法，目前对于含气的液体输送，采用对液体采用降压脱气后再利用泵将流体增加进管道进行输送，并且在输送一段距离后再次降压脱气再增压输送，该方法存在能耗大、运转维护成本高以及占地大等问题。而所研究的方法也大多基于降压后实现液体的快速脱气技术，如旋流脱气技术。该技术以应用于含固液体脱气及中高压脱气过程，如油田采油过程原油旋流脱沙脱气三相分离器以及采用一定结构强化旋流脱气效果，如采用倒锥结构对旋流脱气器结构进行优化等（张玉洁,蒋明虎,赵立新等.基于CFD的三相分离旋流器流场分析与结构优化.化工机械.2010；刘晓敏,蒋明虎,赵立新等.气液旋流分离装置的研制与可行性试验.流体机械.2004；王瀚伦,常征,徐磊等.脱气除砂一体化旋流器压力特性与分离特性研究.化工装备技术.2010；蒋明虎,韩龙,赵立新等.内锥式三相旋流分离器分离性能研究.化工机械.2011）。申请号为201310036308.7的专利公开了一种酸性水脱气的方法与装置，采用的是设备内置多根旋流脱气芯管实现酸性液体的脱除，结构复杂且设备体积较大，不适用于管道的在线快速脱气过程。申请号为201310037577.5专利公开了一种利用旋流或离心场与压力梯度场耦合进行液体脱气的装置，但该设备仅能应用于液体的深度脱气研究者指出，该技术设备应用在液体微量带气的使用工况下，不适用含气量较大时的使用工况主要应用于液体的集中深度处理，也不适用于管道流体的在线快速脱气。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种利用离心力与文丘里喷射闪蒸作用对管道流体进行在线快速高效脱气的方法与装置。具体技术方案如下：

一种管道流体的在线脱气方法，所述方法包括如下步骤；

（1）通过一级螺旋导流器将所述管道流体的直线运动转变为旋转流运动，在离心力的作用下，实现流体中夹带液体的快速分离，分离出的第一气相及第一微量液相通过一级气体导流管进入分液罐，剩余的液相去下个步骤；

（2）步骤（1）的液相进入喉管处设置有二级螺旋导流器的文丘里喷射器，利用所述文丘里喷射器的出口区形成的微负压实现所述液相中气泡的析出和既有微气泡的长大，同时利用所述二级螺旋导流器强化后的液体离心力实现液气的快速分离，分离出的第二气相和第二微量液相经中心导气管进入上级分离腔后由二级气体导流管进入所述分液罐，净化液相通过净化液相出口导出装置；

（3）所述分液罐中的气相及微量液相经分离后得到的干净气相从所述分液罐的上部排出，液体通过底部单向排液阀排入所述净化液相出口。

所述气相是通过步骤（1）收集的第一气相和通过步骤（2）收集的第二气相的总和，所述微量液相是通过步骤（1）收集的第一微量液相和通过步骤（2）收集的第二微量液相的总和。

所述管道流体中的气体体积百分含量是0～50%且不为0，液体压力为0.05～100MPa。