[发明专利]一种利用离心力梯级调控的装置和方法

权利要求书

1.一种利用离心力梯级调控分离液-液/气-液非均相混合物的方法，其特征在于包括以下步骤：

液-液/气-液非均相混合物切向进入一级弱旋流腔，在一级弱旋流腔内借助离心力的作用，重相液体向四周迁移，而轻相则向中心迁移，在一级弱旋流腔中心的一级溢流管初步分离得到粒径较大的轻相液体或气体；

未及时分离的小粒径轻相随着重相液体一起通过减缩段进入二级强旋流腔的螺旋叶片，由于旋流直径的缩小，其旋流强度进一步增强，从而将小粒径的轻相进行二次分离，分离后聚集的轻相液体从二级强旋流腔中心的二级溢流管排出，分离后的重相液体则从二级强旋流腔的底部出口排出。

2.一种利用离心力梯级调控的装置，其特征在于，所述装置包括自上而下依次设置的一级弱旋流管、渐缩段和二级强旋流管，其中：

所述一级弱旋流腔的顶端以盖板封闭，其腔体外壁的上端设有一个或多个切向进口，腔体内部中心借助所述盖板设置有一级溢流管，该一级溢流管的顶端穿出所述盖板；

所述渐缩段为上大下小的喇叭形连接管段，其上端和下端分别与所述一级弱旋流腔和二级强旋流腔相接，且上端的外径与所述一级弱旋流腔的外径相匹配，下端的外径与所述二级强旋流腔的外径相匹配；

所述二级强旋流腔的腔体内部中心设置有二级溢流管，腔体内部的顶端借助所述二级溢流管的外壁设置有旋流叶片，腔体内部的底端固定有底板，底板的中心向上凸设有顶流段，该顶流段的外壁与二级强旋流腔的内壁之间形成出口；所述二级溢流管的顶端向上延伸穿入所述一级溢流管中，并且与所述一级溢流管的顶端平齐，所述二级溢流管借助其外壁上所设的若干肋条与所述一级溢流管相互固定。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一级弱旋流腔的顶端固定有法兰，所述盖板的外缘处开设有若干个螺栓孔，从而借助螺栓将所述盖板固定于所述一级弱旋流腔的顶端。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述一级弱旋流腔的腔体外壁上端所设的切向进口的数量n≤4，在腔体外壁上均匀间隔分布。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述渐缩段的管壁与所述一级弱旋流腔的管壁之间的夹角α为100°～140°。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋流叶片包括上段的直流段和下段的旋流段，且所述直流段与旋流段之间的旋流角度β为110°～150°。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述旋流叶片固定于所述二级溢流管的外壁上，且叶片的外缘贴近所述二级强旋流腔的腔体内壁。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述顶流段是一个锥形或柱形凸起，借助其底端外缘所设的若干个肋条与所述底板连接固定，用于顶住旋流中心的轻相使其向上进入二级溢流管。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：

所述一级弱旋流腔的腔体上端所设的切向进口的直径D₁为10mm～80mm；所述一级弱旋流腔的直径D₂为2D₁～20D₁，长度L₁为10D₂～40D₂；所述一级溢流管的直径D₃为1/8D₂～1/2D₂；

所述渐缩段的长度L₂为1/2L₁～1/3L₁；

所述二级强旋流腔的直径D₅为1/6D₂～1/2D₂，长度L₃为2L₁～8L₁；所述二级溢流管的直径D₄为1/4D₃～1/2D₃；所述顶流段的直径D₆为1/8D₅～1/4D₅，高度L₄为2D₆～6D₆；

所述导流叶片的高度H₁为4D₁～10D₁，且导流叶片的下端距离二级溢流管底端之间的高度H₂为D₁～3D₁。