[发明专利]多相旋流分离单元和旋流分离器

说明书

本发明公开了一种多相旋流分离单元和旋流分离器，分离单元包括同轴套设且径向间隔的内管(1)和外管(2)，内管底端为进气口(J)且外管底端为出气口(C)，内、外管的顶端均为封闭端，内管顶端的外周壁上连接有沿周向间隔排布的多个旋流生成管(3)，内管中的上升流在旋流生成管的出口端生成旋流，该旋流沿外管内壁面向下旋动并从底端出气口旋出。多个分离单元可并排安装在塔板(6)上构成旋流分离器。本发明采用了内外套管形式，取材容易，结构简单，雾沫和颗粒在离心力作用下甩向外管内壁，同时受自身重力作用而沿外管内壁旋转下落被收集，净化后气体流出外管底端的出气口外后，因惯性作用而旋流向上，液固分离效果好，压降小、能耗小。

技术领域

本发明涉及一种多相分离设备，具体地，涉及一种新型的旋流分离装置。

背景技术

在化工领域的某些反应中，反应后的气液固分离、天然气净化工艺等的生产或处理过程中均面临着如何快速、高效将反应尾气与液体产品及杂质分离的问题，其特点为：大流量气体中携带少量雾沫，液体又夹带了少量固体细颗粒，雾沫和颗粒尺寸较小导致液固相不易被捕集，从而增加了分离的难度，采用现有的常规分离设备难以充分地除去反应尾气中的雾沫和固体颗粒，这势必影响下游操作。此外，常规分离设备通常能耗大、压降较大、结构复杂且昂贵。

典型分离设备或结构有折流碰撞式、丝网结构、旋流式、重力沉降式及不同分离结构的组合等。折流碰撞式分离器的结构简单，但分离效率不高；已有旋流式结构具有较好的分离效果，但压降较大，对小于5μm颗粒的捕集效率有限；重力沉降设备体积庞大，且不能保证效率；组合式结构的某些特定性能得到改善，而各结构的负面因素也同时叠加，特别是固体颗粒有可能在分离设备中沉积，影响运转周期。可见，从大气量气体中除去少量雾沫和固体细颗粒的工艺对多相分离设备提出的要求更为苛刻，现有设备大多难以较好地处理该类多相分离问题。

如图1所示，以专利申请公布文献CN103071357公开的一种组合式气液分离器为例，其包括壳体1，壳体1的内腔由旋风气液分离器3分隔为上室6和下室2。其中，进气从气液混合相进口1-1切向进入壳体1，然后自然旋转向上运行至下室顶部旋风气液分离器3的进风口3-1，再切向进入，气体沿旋风筒的内壁通过螺旋片导流板4导流离心分离，其中的液滴被甩向旋风筒内壁而沿其下落，气相从出风口3-2处排出，同时液滴在螺旋片导流板4上凝聚而下落至积液漏斗，并通过降液管11排出至第一液封盘12，从液相出口1-2排出，从而完成一次气液分离过程。从出风口3-2排出的气体经碰撞导流挡板7的碰撞分离，其液体沿碰撞导流挡板7下降而进入第二液封盘13，再通过溢流管并入降液管11排出，从而完成二次气液分离过程。经碰撞分离的气体上升至除雾器5，除雾分离后的气体从气相出口1-3排出，其液体经导管导入第二液封盘13，从而完成三次气液分离。

此组合式气液分离器作为专业设备，具有较好的气液分离效果，但缺点同样明显，例如需要特定形状规格的旋风筒及螺旋片导流板4等形成旋流并达到更好的气液分离效果，且设备结构复杂、昂贵、占地空间大，尤其是进出分口的压降大，导致能耗巨大。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、造价便宜且实用的多相旋流分离单元和旋流分离器，其尤其适于分离去除大气量气体中含有的少量雾沫和固体细颗粒等。

为实现上述目的，本发明提供了一种多相旋流分离单元，包括同轴套设且径向间隔的内管和外管，所述内管的底端为进气口且所述外管的底端为出气口，所述内管和外管的顶端均为封闭端，所述内管的顶部的外周壁上连接有沿周向间隔排布且与所述内管相连通的多个旋流生成管，所述内管中的上升流通过所述旋流生成管形成旋流，该旋流沿所述外管的内壁面向下旋动并从底端的所述出气口旋出。

优选地，所述旋流生成管沿所述内管的外周壁的渐开线方向朝向所述外管的内壁面延伸。

优选地，所述旋流生成管在所述内管的外周壁上呈螺旋状向下盘绕。

优选地，所述旋流生成管具有向下的螺旋倾角，该螺旋倾角优选为0°～20°。