[发明专利]一种气液分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液分离装置,特别是针对含有液滴的气体实现气液分离的装置。

背景技术

气液分离装置是一种常见化工设备，多用于化工反应器塔顶、锅炉或蒸发器上部、环保设备，用于分离气体中的液滴。目前已有的气液分离装置按工作原理可分为重力沉降、惯性分离、旋风分离、电分离、过滤、纤维丝网分离六种。

重力沉降分离装置在气体流道上设置膨大部分，气体流速降低后，液滴在重力作用下沉降分离。重力沉降分离装置构造简单可靠，但体积巨大，且只能用于分离大尺度液滴。

惯性分离装置在气体流道上设置挡板，气体受挡板阻隔，急剧改变流动方向，液滴因惯性作用，行进方向变化小于气流行进方向变化，撞击在挡板上，从而实现分离。惯性分离装置构造简单，气体压力损失相对较小，但同样只能用于分离较大尺度液滴。

旋风分离装置将气体沿切向引入到圆筒中，气体在圆筒中高速旋转，液滴因离心作用被气流甩至圆筒内壁实现分离。旋风分离装置体积较小，压力损失中等，可以分离中等尺度的液滴，但需要较高的气体初始流速。此外旋风分离装置直径不宜过大，在处理量较大的场合，只能采用一组多个小直径旋风分离装置并联的方式工作，需要较大的安装与维护空间。

电分离装置在气体流道两侧设置高压静电电极，形成电场，气体从电场中流过，带有电荷的液滴受电场作用，被电极分离。电分离装置效率较高，可以去除小尺度液滴，但对液滴的介电常数有一定要求。此外，民用场合，高压电具备一定危险。

过滤分离装置在气体流道中设置滤网去除液滴，滤网体积小，且可以去除一切大于滤网有效孔径的液滴。但高精度滤网阻力较大，且易于堵塞，实用价值较小。

纤维丝网分离装置采用纤维在一定厚度的空间内形成多重大孔径滤网构造，单重滤网对液滴捕获效率较低，多重构造理论上可以获得任意高去除率。实际上典型的纤维丝网分离装置厚度一般在100mm以上，对细小液滴的去除率一般大于99.7%，压力损失一般在200—1000Pa范围。对于细小液滴含量较高的气体，纤维丝网分离装置阻力通常有所增加。如果液滴不洁净，长期使用后，纤维丝网也存在堵塞或结垢的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种重量小、压降低、体积紧凑、可充分去除液滴的气液分离装置。

本发明所采用的技术方案是：在气体流道上设置一组重叠排列的弧形、月牙形或其它曲线形分离片，任意相邻两个分离片之间形成一个曲面通道，多个分离片即可形成一组通道。气体从这一组通道中流过，在任意一处通道中，气流由直线运动变为曲线运动，产生离心作用，液滴在离心作用下被甩向曲线通道外侧。液滴通过通道的时间与气体流速成反比，与通道半径和通道偏转角度的乘积成正比。在这一时间内，如果液滴到达外侧分离片表面，即可被分离片表面捕获，通过这一组通道的气体即完成气液分离。

气流中的液滴，在离心作用下向外侧加速运动，在气体阻力与离心作用平衡时相对气流的速度停止增加。在雷诺数较小的情况下，这一相对运动速度符合Stokes方程，与液滴尺度的平方成正比、与气体粘度成反比、与离心加速度成正比。而离心加速度与速度的平方成正比、与流道半径成反比。流道半径变化后，离心加速度与液滴通过分离片的时间分别向相反方向变化。

综上所述，充分提高气体流速，减小分离片距离，加大通道偏转角度，可以完全分离液滴。

在实际设备中，气体流速过高，加压将消耗更多的能量。在液滴不至于严重堵塞通道的前提下，尽量缩小分离片间距是更好的选择。

本发明的有益效果是，可以降低气液分离装置的体积、压降，提高去除效率，减小制造与运行成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明第一个实施例的构造图。

图1中1.进气方向，2.分离片，3.通道，4.出气方向，5.排液方向。

具体实施方式

具体实施方式一

如图1所示，一组弧形分离片（2）重叠排列，任意相邻两片分离片中间的曲线空隙即为气体流过的通道（3）。富含液滴的气体沿进气方向（1）进入通道，在通道内曲线运动，液滴在离心作用下被分离，分离了液滴的气体沿出气方向（4）离开通道。在分离片壁面汇集的液滴在重力作用下沿排液方向（5）排出。