三相分離旋流器制造技術(shù)

一種三相分離旋流器。主要解決現(xiàn)有的氣液固三相旋流分離器在對(duì)含有伴生氣和泥砂等雜質(zhì)的油田采出液進(jìn)行分離時(shí)分離效果不好的問(wèn)題。其特征在于：旋流腔體段的頂端中央開(kāi)孔，固定連接富集室套管，套管的內(nèi)壁底端具有一個(gè)環(huán)繞的坡面縮徑臺(tái)階；在富集室套管內(nèi)的中央部分通過(guò)環(huán)形上封板固定連接有開(kāi)有若干氣孔的氣相出口套管，氣相出口套管的底端為環(huán)形坡面板，二者之間形成的折流通道為所述氣體富集室的入口；在氣相出口套管內(nèi)，連接溢流管，管的底端具有凸緣；由錐管段開(kāi)始，延及尾管段，在外壁上開(kāi)有一條連續(xù)的且向外膨出的螺旋流道，螺旋流道的尾端通過(guò)過(guò)渡通道切向連接切向出口方形管。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種應(yīng)用于石油、水處理、化工和環(huán)保工程等領(lǐng)域中的氣液固三相分離裝置。
技術(shù)介紹
隨著油田的逐漸開(kāi)發(fā)，油田采出液中的伴生氣和砂逐漸增多。原油中伴生氣的存在影響著泵的工作效率和后期的油水分離。并且，伴生氣的回收利用減少了能源的浪費(fèi)，所以越來(lái)越受到人們的重視，部分國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了相關(guān)的法律來(lái)強(qiáng)制要求伴生氣的分離及回收利用。原油中的砂對(duì)原油的集輸系統(tǒng)造成許多危害，例如，對(duì)管路的磨損和堵塞，影響著沉降設(shè)備的分離效率等。目前，伴生氣的分離方法主要包括慣性分離、重力沉降、離心分離等幾種方法。慣性分離的原理是帶有霧滴的氣體急速轉(zhuǎn)向或撞向折流板，由于氣液之間存在密度差，在慣性的作用下，小霧滴在折流板的轉(zhuǎn)折處脫離了氣體流，在重力的作用下小液滴被捕集到裝置底部，而氣體則從折流板順利通過(guò)。慣性分離由于制作簡(jiǎn)便，體積小，處理能力大等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于石油化工等行業(yè)。但是，慣性分離一般適用于分離氣體中小液滴體積分?jǐn)?shù)較小的流體。重力沉降的原理是混合液進(jìn)入沉降罐，由于液體和氣體的密度不同，混合液中的氣泡不斷上浮，從而實(shí)現(xiàn)氣液兩相的分離。重力沉降對(duì)來(lái)液要求較低，操作簡(jiǎn)單，但體積相對(duì)較大，分離周期長(zhǎng)。離心分離的原理是混合液從入口進(jìn)入旋流器，在離心力的作用下密度較大的水相逐漸向邊壁運(yùn)動(dòng)，密度較小的氣相逐漸向中心處靠近，邊運(yùn)動(dòng)小氣泡邊匯聚成大氣泡，最終在旋流器中心處產(chǎn)生氣柱從溢流口排出。而除砂的方法主要有重力沉降、過(guò)濾分離和離心分離。重力沉降除砂的原理與重力沉降脫氣的原理和特點(diǎn)基本一致，這里不再贅述。過(guò)濾分離是利用介質(zhì)的粒徑不同而實(shí)現(xiàn)分離的，分離效率較高，但一般適用于分離固相體積分?jǐn)?shù)較小的混合液，且過(guò)濾設(shè)備需要反沖洗，占地面積大。離心分離的原理是固液混合流體進(jìn)入旋流器內(nèi)，固相在離心力和重力的作用下被甩向壁面，并逐漸下滑最終由底流口排出，而大部分液相則從溢流口排出。氣液固三相分離旋流器是利用介質(zhì)間的密度差來(lái)實(shí)現(xiàn)三相分離的，密度差越大，離散相的粒徑越大，分離效果越好，由此導(dǎo)致了目前的氣液固三相分離旋流器在處理含有伴生氣和泥砂等雜質(zhì)的油田采出液分離效果不好，普遍存在循環(huán)流和短路流的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決
技術(shù)介紹
中所提到的技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種三相分離旋流器，該種三相分離旋流器不但體積小、操作方便，處理含有伴生氣和泥砂等雜質(zhì)的油田采出液時(shí)分離效果好，而且在一定程度上解決了循環(huán)流和短路流的問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)的技術(shù)方案是：該種三相分離旋流器，由旋流腔體段、錐管段以及尾管段依次連接后構(gòu)成，其中，旋流腔體段為頂端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，帶有一對(duì)切向接入的旋流入口管，尾管段的底端封閉，所述底端內(nèi)垂向固定有內(nèi)錐，其獨(dú)特之處在于：所述旋流腔體段的頂端中央開(kāi)孔，固定連接有一個(gè)富集室套管，所述富集室套管的內(nèi)壁底端具有一個(gè)環(huán)繞的坡面縮徑臺(tái)階；在所述富集室套管內(nèi)的中央部分通過(guò)環(huán)形上封板固定連接有開(kāi)有若干氣孔的氣相出口套管，氣相出口套管的底端為環(huán)形坡面板，氣相出口套管的外壁與富集室套管的內(nèi)壁之間形成的腔體為氣體富集室；所述環(huán)形坡面板的坡度與坡面縮徑臺(tái)階的坡度相同，二者之間形成的折流通道為所述氣體富集室的入口；在氣相出口套管內(nèi)，通過(guò)其底端的所述環(huán)形坡面板固定連接一根垂向插入的溢流管，溢流管頂端在垂向位置上高于環(huán)形上封板所在位置，溢流管底端在垂向位置上接近于旋流腔體段與錐管段的結(jié)合處；溢流管的底端具有一個(gè)呈圓弧過(guò)渡結(jié)構(gòu)的向外擴(kuò)張的凸緣；由錐管段開(kāi)始，延及尾管段，在外壁上開(kāi)有一條連續(xù)的且向外膨出的螺旋流道，所述螺旋流道對(duì)應(yīng)錐管段上的部分為流道橫截面積逐漸增大的變直徑螺旋流道，對(duì)應(yīng)尾管段上的部分為流道橫截面積不變的等直徑螺旋流道，在所述等直徑螺旋流道的尾端通過(guò)過(guò)渡通道切向連接切向出口方形管。本專(zhuān)利技術(shù)具有如下有益效果：本種三相分離旋流器將氣液固三相混合液從雙切向入口進(jìn)入旋流器，形成渦流，在離心力的作用下氣相最先匯聚到旋流器的中心部分，進(jìn)入富集室。富集室未伸入到旋流腔內(nèi)是為了防止循環(huán)流，富集室入口靠近溢流管外壁，且采用折形流道為了防止短路流的產(chǎn)生；氣相在富集室內(nèi)繼續(xù)邊旋轉(zhuǎn)邊分離，進(jìn)一步將氣相濃度較低的流體被擠向外壁處，高濃度的氣體分離到富集室內(nèi)壁處，從小孔進(jìn)入氣相出口，并排出旋流器。由于混合液中氣體的存在，液體并不是一進(jìn)入旋流器立即匯集到旋流器中心處，而是匯集到入口下方的中心處，從伸入至旋流器內(nèi)的溢流管排出，旋流器的溢流口伸入長(zhǎng)度較長(zhǎng)，且在內(nèi)端面增加凸緣是為了減少氣相進(jìn)入溢流管，且為少量沒(méi)有進(jìn)入富集室的氣相提供舉升力。而混合液中的固相由于密度最大，在離心力的作用下被甩向壁面，進(jìn)入螺旋流道，在螺旋流道內(nèi)邊旋轉(zhuǎn)向下邊匯集固相顆粒，螺旋流道的設(shè)計(jì)一方面是為了減小常規(guī)切向出口的應(yīng)力集中和部分固相在靠近切向出口處且難以從切向出口排出的問(wèn)題，另一方面是為了減少固相從溢流口排出的可能。綜上所述，本種旋流分離器體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，在一定程度上解決了短路流和循環(huán)流的問(wèn)題，此外，螺旋流道的設(shè)計(jì)減弱了液相出口易夾帶固相的問(wèn)題，可用于密度不同的三相互不相溶介質(zhì)的一體化旋流分離，既可應(yīng)用于油田生產(chǎn)，又可應(yīng)用于市政環(huán)保等其它領(lǐng)域，具有可觀的推廣應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明：圖1是本專(zhuān)利技術(shù)的縱剖面示意圖。圖2是圖1中的A-A截面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本專(zhuān)利技術(shù)的三維立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、圖5是本專(zhuān)利技術(shù)具體實(shí)施時(shí)具體的尺寸關(guān)系示意圖。圖中1-溢流管，2-氣相出口套管，3-富集室套管，4-旋流入口管，5-旋流腔體段，6-凸緣，7-錐管段，8-螺旋流道（Ⅰ-變直徑螺旋流道；Ⅱ-等直徑螺旋流道；Ⅲ-過(guò)渡通道），9-切向出口，10-尾管段，11-內(nèi)錐，12—?dú)饪祝?3-坡面縮徑臺(tái)階，14-環(huán)形上封板。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明：本專(zhuān)利技術(shù)得到教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金資助課題（博導(dǎo)類(lèi)，20132322110002）和國(guó)家863計(jì)劃課題（2012AA061303）的資助。由圖1至圖3所示，該種三相分離旋流器，由旋流腔體段5、錐管段7以及尾管段10依次連接后構(gòu)成，其中，旋流腔體段5為頂端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，帶有一對(duì)切向接入的旋流入口管4，尾管段10的底端封閉，所述底端內(nèi)垂向固定有內(nèi)錐11，其獨(dú)特之處在于：所述旋流腔體段的頂端中央開(kāi)孔，固定連接有一個(gè)富集室套管3，所述富集室套管的內(nèi)壁底端具有一個(gè)環(huán)繞的坡面縮徑臺(tái)階13；在所述富集室套管內(nèi)的中央部分通過(guò)環(huán)形上封板14固定連接有開(kāi)有若干氣孔12的氣相出口套管2，氣相出口套管2的底端為環(huán)形坡面板，氣相出口套管2的外壁與富集室套管3的內(nèi)壁之間形成的腔體為氣體富集室；所述環(huán)形坡面板的坡度與坡面縮徑臺(tái)階13的坡度相同，二者之間形成的折流通道為所述氣體富集室的入口；在氣相出口套管2內(nèi)，通過(guò)其底端的所述環(huán)形坡面板固定連接一根垂向插入的溢流管1，溢流管1頂端在垂向位置上高于環(huán)形上封板14所在位置，溢流管1底端在垂向位置上接近于旋流腔體段5與錐管段7的結(jié)合處；溢流管1的底端具有一個(gè)呈圓弧過(guò)渡結(jié)構(gòu)的向外擴(kuò)張的凸緣6；由錐管段7開(kāi)始，延及尾管段10，在外壁上開(kāi)有一條連續(xù)的且向外膨出的螺旋流道8，所述螺旋流本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三相分離旋流器，由旋流腔體段（5）、錐管段（7）以及尾管段（10）依次連接后構(gòu)成，其中，旋流腔體段（5）為頂端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，帶有一對(duì)切向接入的旋流入口管（4），尾管段（10）的底端封閉，所述底端內(nèi)垂向固定有內(nèi)錐（11），其特征在于：所述旋流腔體段的頂端中央開(kāi)孔，固定連接有一個(gè)富集室套管（3），所述富集室套管的內(nèi)壁底端具有一個(gè)環(huán)繞的坡面縮徑臺(tái)階（13）；在所述富集室套管內(nèi)的中央部分通過(guò)環(huán)形上封板（14）固定連接有開(kāi)有若干氣孔（12）的氣相出口套管（2），氣相出口套管（2）的底端為環(huán)形坡面板，氣相出口套管（2）的外壁與富集室套管（3）的內(nèi)壁之間形成的腔體為氣體富集室；所述環(huán)形坡面板的坡度與坡面縮徑臺(tái)階（13）的坡度相同，二者之間形成的折流通道為所述氣體富集室的入口；在氣相出口套管（2）內(nèi)，通過(guò)其底端的所述環(huán)形坡面板固定連接一根垂向插入的溢流管（1），溢流管（1）頂端在垂向位置上高于環(huán)形上封板（14）所在位置，溢流管（1）底端在垂向位置上接近于旋流腔體段（5）與錐管段（7）的結(jié)合處；溢流管（1）的底端具有一個(gè)呈圓弧過(guò)渡結(jié)構(gòu)的向外擴(kuò)張的凸緣（6）；由錐管段（7）開(kāi)始，延及尾管段（10），在外壁上開(kāi)有一條連續(xù)的且向外膨出的螺旋流道（8），所述螺旋流道對(duì)應(yīng)錐管段（7）上的部分為流道橫截面積逐漸增大的變直徑螺旋流道，對(duì)應(yīng)尾管段（10）上的部分為流道橫截面積不變的等直徑螺旋流道，在所述等直徑螺旋流道的尾端通過(guò)過(guò)渡通道切向連接切向出口方形管（9）。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種三相分離旋流器，由旋流腔體段（5）、錐管段（7）以及尾管段（10）依次連接后構(gòu)成，其中，旋流腔體段（5）為頂端封閉的圓筒形結(jié)構(gòu)，帶有一對(duì)切向接入的旋流入口管（4），尾管段（10）的底端封閉，所述底端內(nèi)垂向固定有內(nèi)錐（11），其特征在于：
所述旋流腔體段的頂端中央開(kāi)孔，固定連接有一個(gè)富集室套管（3），所述富集室套管的內(nèi)壁底端具有一個(gè)環(huán)繞的坡面縮徑臺(tái)階（13）；在所述富集室套管內(nèi)的中央部分通過(guò)環(huán)形上封板（14）固定連接有開(kāi)有若干氣孔（12）的氣相出口套管（2），氣相出口套管（2）的底端為環(huán)形坡面板，氣相出口套管（2）的外壁與富集室套管（3）的內(nèi)壁之間形成的腔體為氣體富集室；所述環(huán)形坡面板的坡度與坡面縮徑臺(tái)階（13）的坡度相同，二者之...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙立新，徐保蕊，趙文君，付晨，楊昕諒，趙晨曦，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東北石油大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：黑龍江;23