[发明专利]一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置和方法

权利要求书

1.一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：包括相分隔的上游主路管道(1)和下游主路管道(8)，上游主路管道(1)和下游主路管道(8)通过外面包裹的液相收集管(4)相固结并连通，在上游主路管道(1)内位于液相收集管(4)上方安装有旋流装置(2)，上游主路管道(1)和下游主路管道(8)的分隔段在液相收集管(4)内形成一个环形窗口(3)；上游主路管道(1)和液相收集管(4)之间通过液膜导向椎管(7)相连接；所述液相收集管(4)的下部或者底部与向下倾斜排液管(5)相连通，液相收集管(4)除了与上游主路管道(1)相连接的环形窗口(3)和向下倾斜排液管(5)的出口外，液相收集管(4)形成一个密闭的空间；向下倾斜排液管(5)的下游安装有调节阀门(6)。

2.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和下游主路管道(8)在液相收集管(4)内形成的环形窗口(3)的长度通过机械结构调节，环形窗口(3)的长度是上游主路管道(1)直径的0.1倍～4倍。

3.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和液相收集管(4)的连接处液膜导向椎管(7)为一圆锥管，其入口直径等于上游主路管道(1)，出口直径大于入口直径，内壁与上游主路管道(1)轴线的夹角为0°～60°。

4.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述下游主路管道(8)入口没有外倒角或有外倒角。

5.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述下游主路管道(8)位于液相收集管(4)内的部分设置有一段紧密连接的外套管(9)或者内套管(10)，外套管(9)或者内套管(10)能够自由调节超出下主路管道(8)的高度；或者下游主路管道(8)在液相收集管(4)内的部分没有任何套管。

6.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述液相收集管(4)由一个单独的整体构成；或者液相收集管由液相收集上管(12)和液相收集下管(11)通过套接在液相收集上管(12)和液相收集下管(11)外部的连接套管(13)相连接构成，连接套管(13)的安装位置完全包覆环形窗口(3)或者包覆一部分环形窗口(3)，通过连接套管(13)调节环形窗口(3)的长度。

7.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述上游主路管道(1)和下游主路管道(8)及液相收集管(4)、旋流装置(2)、液膜导向椎管(7)、液相收集上管(12)、液相收集下管(11)、连接套管(13)均为同轴布置。

8.根据权利要求1所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置，其特征在于：所述向下倾斜排液管(5)的轴线与液相收集管(4)轴线的夹角为小于50°。

9.权利要求1至8任一项所述的一种管内相分隔分流式高流速气液分离装置的两相流体分离方法，其特征在于：当高速气液两相流体在上游主路管道(1)内流经旋流装置(2)后，在离心力的作用下，气液两相流体在上游主路管道(1)内被分隔为紧贴管壁的均匀的旋流液膜和在管道中心流动的气芯；当旋流液膜和气芯在上游主路管道(1)内流经下游的环形窗口(3)时，分为两路流动：一路为大部分的气芯，仍然在上游主路管道(1)中流动并被直接旁路至气路出口即下游主路管道(8)出口；另一路为旋流液膜和一小部分气体，经环形窗口(3)的上部进入液相收集管(4)，这一小部分气体在液相收集管(4)内经重力和离心力的作用下分离后再经过环形窗口(3)的下部返回至下游主路管道(8)并从气相出口排出，液相经液相收集管(4)下部或者底部的向下倾斜排液管(5)排出。