[发明专利]一种利用离心力梯级调控的装置和方法

说明书

本发明公开了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，包括液‑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一起通过减缩段进入二级强旋流腔的螺旋叶片，旋流强度进一步增强，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，重相液体则从二级强旋流腔的底部出口排出。本发明还公开了相应的装置。采用本发明的方法和装置，通过利用旋流的梯级调控，在流量波动的情况下，具有60％～180％的操作弹性。

技术领域

本发明属于非均相液-液/气-液两相及气-液-液分离领域，尤其适用于海油油气、化工等非均相分离领域，具体地说，是关于一种利用离心力梯级调控的装置和方法。

背景技术

在海洋油气、石油化工、煤化工、纺织印染、机械制造、冶金等行业生产中会有大量含油废水产生，很多工艺下含油废水不仅成分复杂且来源波动性很大。以海洋油气开发为例，目前全球范围内采出液中油水比已达到1：4，而我国海洋平台综合含水率更高，2021年处理生产水高达5亿吨；同时由于开采时地壳压力高，在生产水到达地面装置压力降低后会产生很多气体析出，导致生产水不仅有油、水两相，更多时候是油、水、气三种物质进入设备，因此实现油气浊的协同分离是当前技术发展的一个重要方向。

对于海上平台来说，设备紧凑也是选取的重要标准，因此水力旋流器、管式分离器等利用旋流场进行分离的技术设备因其结构紧凑、无动部件而得到了广泛应用，但限制其发展的一个重大因素是其最佳操作流量范围窄，前端波动会对装置处理效果产生较大的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种利用离心力梯级调控的装置和方法，以解决现有利用旋流场进行分离的技术设备所面临的受气相冲击、操作弹性范围窄等一系列问题。

为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了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，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渐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。

本发明的第二个方面，提供了一种用于上述利用离心力梯级调控分离液-液/气-液非均相混合物的方法的装置，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。

根据本发明，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。