[发明专利]一种管式旋流气液分离装置

权利要求书

1.一种管式旋流气液分离装置，其特征在于，包括整流预分段和旋流分离段；

其中，所述整流预分段包括：

缓冲立管(3)，所述缓冲立管(3)的下端形成入口端并与入口管(1)相连接，所述缓冲立管(3)的上端则形成出口端；

弯管(4)，所述弯管(4)的下端形成入口端并与所述缓冲立管(3)的出口端相连接，所述弯管(4)的上端的形成出口端；

下倾管(5)，所述下倾管(5)的一端形成入口端并与所述弯管(4)的出口端相连接，所述下倾管(5)的另一端则形成出口端，且所述下倾管(5)由入口端至出口端向下倾斜设置；

分液罐(7)，设置在所述下倾管(5)的下方，且所述分液罐(7)的顶部通过第一连接管(6)与所述下倾管(5)的中部相连通；

所述旋流分离段包括：

气液分离柱(11)，为上下端封闭的中空柱体，所述气液分离柱(11)的下部通过第二连接管(8)与所述分液罐(7)的下部相连通，所述气液分离柱(11)的中部与所述下倾管(5)的出口端相连通，所述气液分离柱(11)的顶部和下部分别设置有与外界相通的气相出口管(10)和液相出口管(12)；

渐缩喷嘴(9)，设置在靠近所述下倾管(5)出口端的所述下倾管(5)内，且所述渐缩喷嘴(9)的出口设置方向垂直于气液流体的流动方向。

2.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述入口管(1)通过扩径头(2)与所述缓冲立管(3)的入口端连接，所述入口管(1)与所述扩径头(2)直径较小的一端相连且两者直径相同，所述缓冲立管(3)与所述扩径头(2)直径较大的一端相连且两者直径相同；并且，所述扩径头(2)的扩径角度取0～30°，扩径比为2～6。

3.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述弯管(4)的角度不大于120°，且所述弯管(4)的管径与所述缓冲立管(3)的管径相同；同时，所述缓冲立管(3)的高度应大于一个液塞长度，且液塞长度计算公式如下：

lnl_s＝-26.8+28.5(lnd′+3.67)^0.1 (1)

式中，l_s为一个液塞长度；d＇为所述缓冲立管(3)的管径。

4.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述下倾管(5)的管径与所述弯管(4)的管径相同，且所述下倾管(5)的下倾角度范围为-30～0°，所述下倾管(5)的管长为1.0～1.5m；其中，所述下倾管(5)的管径计算公式如下：

式中，和均为无因次数；w_sg为气相表观流速；d为所述下倾管(5)的管径；g为重力加速度；θ为所述下倾管(5)的下倾角度；ρ_g和ρ_l分别为气相和液相的密度。

5.根据权利要求1所述的管式旋流气液分离装置，其特征在于，所述下倾管(5)与所述气液分离柱(11)的连接处形成新月形切向入口，且所述新月形切向入口距离所述气液分离柱(11)底部高度H₁的计算公式如下：

式中，v_sl为经过所述渐缩喷嘴(9)后液相的表观速度；v_tl为经过所述渐缩喷嘴(9)后的切向液相速度；v_bz(r)为在所述气液分离柱(11)内部半径为r位置处气泡沿轴向向上的滑脱速度；v_br为在所述气液分离柱(11)内部半径为r位置处气泡沿径向向内的滑脱速度。