本發(fā)明涉及多相分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置。

背景技術(shù)：

基于水合物法的氣體分離技術(shù)在氣體分離領(lǐng)域展現(xiàn)出了誘人的應(yīng)用前景，隨著相關(guān)配套技術(shù)的成熟，其工業(yè)化應(yīng)用的前景可以預(yù)見，相關(guān)的中型實驗裝置也已經(jīng)展開。水合物氣體分離技術(shù)的原理主要是根據(jù)不同氣體形成水合物的溫壓條件差異，從而固化組分中的一種氣體以達到分離的目的。然而，對水合物反應(yīng)后的漿液及剩余氣體的分離過程卻鮮有研究。

當(dāng)前，對水合物的氣液分離采用的都是傳統(tǒng)的三相分離器。例如，專利號201110003883.8，名稱為“一種用于氣體水合物連續(xù)分離的裝置”，提出了一種折流板式的水合物分離裝置；專利號2014106753279，名稱為“一種同向出流氣液固三相分離器”，提出了一種螺旋流道式的氣液固三相分離裝置。然而，相較于這些傳統(tǒng)的氣液分離系統(tǒng)，水合物具有易于分解的特殊性，一旦水合物在分離器中分解，其最終的氣體分離效率會大大降低，甚至沒有。因此，亟需開發(fā)出一種適用于氣體水合物體系的氣液分離裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對當(dāng)前水合物氣體分離技術(shù)中的水合物漿液及其所攜帶氣體較難分離且水合物容易分解的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，在盡量保證水合物不分解的情況下，將水合物漿液和氣體進行快速分離。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，該氣液分離裝置的主體為兩端封閉的筒體，所述筒體內(nèi)從上往下依次設(shè)有第一漏斗式腔室分隔裝置和第二漏斗式腔室分隔裝置，以將該筒體分隔成上腔體、中腔體和下腔體，所述第一漏斗式腔室分隔裝置中心設(shè)有連通上腔體與中腔體的氣孔，所述第二漏斗式腔室分隔裝置中心設(shè)有連通中腔體與下腔體的導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管中設(shè)有單向控制閥，其中：

所述上腔體頂部設(shè)有氣相出口和加壓保壓單元，所述加壓保壓單元包括依次連接的活塞桿、調(diào)節(jié)螺母、活塞、彈簧座、壓縮彈簧和重力金屬球，所述活塞桿穿出上腔體的頂壁，所述調(diào)節(jié)螺母設(shè)置在上腔體頂壁的外表面，用于調(diào)節(jié)壓縮彈簧的伸縮距離，所述重力金屬球壓住所述第一漏斗式腔室分離裝置的氣孔，且能夠在中腔體的氣壓推動下遠離該氣孔；

所述中腔體設(shè)有物料進口和絲網(wǎng)捕霧器，所述物料進口與第二漏斗式腔室分隔裝置的上邊緣連接，所述絲網(wǎng)捕霧器安裝在物料進口的上端；

所述下腔體設(shè)有多個折流板，其交替安裝在導(dǎo)流管的下方，所述折流板所在平面與筒體軸向中心線的夾角為55°，所述下腔體底部為錐形，其底端設(shè)置有液相出口。

進一步地，所述第一漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為60°～80°。

進一步地，所述第一漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為75°。

進一步地，所述第二漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為30°～70°。

進一步地，所述第二漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為60°。

進一步地，所述上腔體、中腔體和下腔體高度比為1.5：1：3。

進一步地，所述筒體、加壓保壓單元、第一漏斗式腔室分離裝置、第二漏斗式腔室分離裝置及折流板均采用不銹鋼材料制成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本裝置能夠?qū)⑺衔餄{液及一同進入的氣體在設(shè)定壓力條件下方便的分離，能夠避免在分離過程中水合物大量分解，影響氣體的分離效率。

2、單向控制閥及分離腔室的設(shè)置，一方面能夠減少初始階段達到預(yù)壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量；另一方面避免了漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率。

3、重力彈簧球的設(shè)置并借助調(diào)節(jié)螺母的推動能夠方便的根據(jù)需要對氣液分離壓力進行設(shè)定，其無需在隨后的進一步分離過程中采用穩(wěn)壓閥進行壓力調(diào)節(jié)，并保證分離裝置內(nèi)漿液中的水合物不分解。

4、整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，采用不銹鋼材料制作，不需要采用外部制冷的方式進行溫度控制，大大減小了運行成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的氣液分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖標(biāo)記說明：1-氣相出口；2-壓縮彈簧；3-第一漏斗式腔室分隔裝置；4-物料進口；5-活塞；6-彈簧座；7-重力金屬球；8-絲網(wǎng)捕霧器；9-第二漏斗式腔室分隔裝置；10-單向控制閥；11-折流板；12-液相出口；13-調(diào)節(jié)螺母；14-活塞桿；15-導(dǎo)流管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步詳細說明。

實施例：

如圖1所示，一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，該氣液分離裝置的主體為兩端封閉的筒體，在筒體內(nèi)從上往下依次設(shè)有第一漏斗式腔室分隔裝置3和第二漏斗式腔室分隔裝置9，從而將整個筒體分隔為上腔體、中腔體和下腔體三個部分，在第一漏斗式腔室分隔裝置3中心設(shè)有連通上腔體與中腔體的氣孔，在第二漏斗式腔室分隔裝置9中心設(shè)有連通中腔體與下腔體的導(dǎo)流管15，在導(dǎo)流管15中設(shè)有單向控制閥10。

其中，上腔體頂部設(shè)有氣相出口1和加壓保壓單元，該加壓保壓單元包括活塞桿14、調(diào)節(jié)螺母13、活塞5、彈簧座6、壓縮彈簧2和重力金屬球7?；钊麠U14的上端穿出上腔體的頂壁，其外壁設(shè)有外螺紋，調(diào)節(jié)螺母13設(shè)置在上腔體頂壁的外表面，能夠旋轉(zhuǎn)但不能離開上腔體頂壁外表面，調(diào)節(jié)螺母13和活塞桿14螺接在一起，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母13從而帶動活塞桿14上下運動?；钊麠U14的底端連接活塞5，活塞5位于固定在上腔體中的活塞腔中，且與該活塞腔內(nèi)壁氣密接觸，活塞5的底面固定彈簧座6，彈簧座6通過壓縮彈簧2與重力金屬球7連接，重力金屬球7壓在第一漏斗式腔室分離裝置3的氣孔上，當(dāng)中腔體內(nèi)的氣壓達到設(shè)定值時，重力金屬球7離開該氣孔，從而使得中腔體中的氣體進入到上腔體中。為了能夠壓住第一漏斗式腔室分離裝置3中心處的氣孔，重力金屬球7的直徑需要大于該氣孔直徑，重力金屬球7的質(zhì)量不宜設(shè)計的過大，一般需大于0.1kg，可根據(jù)具體的壓力控制范圍進行設(shè)置。

其中，加壓保壓單元的原理是：通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母13帶動活塞桿14上下運動，以調(diào)節(jié)活塞5的上下位置，改變壓縮彈簧2的伸縮距離，從而控制壓縮彈簧2對重力金屬球7所施加的作用力，以達到壓力設(shè)定的目的。在分離過程中，壓力的設(shè)定值需要大于水合物相平衡壓力，從而保證，當(dāng)中腔體內(nèi)的壓力大于水合物相平衡壓力時，重力金屬球7才能被頂開，氣體才能夠進入上腔體，從而保證水合物漿液在與氣體分離過程中不分解。

其中，中腔體設(shè)有物料進口4和絲網(wǎng)捕霧器8，物料進口4與第二漏斗式腔室分隔裝置9的上邊緣連接，絲網(wǎng)捕霧器8安裝在物料進口4的上端。

其中，下腔體設(shè)有多個折流板11，其交替安裝在導(dǎo)流管15的下方，折流板11所在平面與筒體軸向中心線的夾角為55°，下腔體底部為錐形，其底端設(shè)有液相出口12。

其中，第一漏斗式腔室分隔裝置3與筒體軸向中心線的夾角為60°～80°，優(yōu)選75°。

其中，第二漏斗式腔室分隔裝置9與筒體軸向中心線的夾角為30°～70°，優(yōu)選60。

其中，上腔體、中腔體和下腔體高度比為1.5：1：3。中腔體設(shè)置的最小，一方面能夠減少初始階段達到預(yù)壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量；另一方面避免漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率。

其中，筒體、加壓保壓單元、第一漏斗式腔室分離裝置3、第二漏斗式腔室分離裝置9以及折流板11均采用不銹鋼材料制成，優(yōu)選316不銹鋼。由于不銹鋼具有短時間的蓄冷功能，在有工質(zhì)連續(xù)運行的情況下，其整個分離裝置的溫度會逐漸降低到與物料進口處的水合物漿液溫度一致，整個分離裝置不需要再通過外部制冷來保持水合物的生成過程中不分解。

本發(fā)明的適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，其氣液分離過程為：

①水合物漿液及其所攜帶的氣體由物料進口4進入中腔體內(nèi)，其漿液在第二漏斗式腔室分隔裝置9的引流作用下進入流入導(dǎo)管15，并經(jīng)由單向控制閥10迅速流入下腔體，單向控制閥10的設(shè)置使得流入下腔體的水合物漿液分解對氣體的分離不會產(chǎn)生影響。

②中腔體內(nèi)的氣體上升，經(jīng)過絲網(wǎng)捕霧器8脫除液滴后，當(dāng)中腔體內(nèi)的壓力大于加壓保壓單元所施加的壓力時，重力金屬球7被頂開，氣體進入上腔體中，并經(jīng)由氣相出口流出，進入下一步分離單元。

③流入下腔體的漿液經(jīng)過折流板11的緩沖及引流進入下腔體的錐形底部，并經(jīng)底端的液相出口12迅速流出，從而完成水合物漿液的分離。

本發(fā)明的適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，能夠?qū)⑺衔餄{液及一同進入的氣體在設(shè)定壓力條件下方便的分離，能夠避免在分離過程中水合物大量分解，影響氣體的分離效率；通過單向控制閥及分離腔室的設(shè)置，一方面能夠減少初始階段達到預(yù)壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量，另一方面避免了漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率；通過重力彈簧球、壓縮彈簧和調(diào)節(jié)螺母的設(shè)置，能夠方便的根據(jù)需要對氣液分離壓力進行設(shè)定，無需在隨后的進一步分離過程中采用穩(wěn)壓閥進行壓力調(diào)節(jié)，并保證裝置內(nèi)漿液中的水合物不分解；整個裝置采用不銹鋼材料制作，不需要采用外部制冷的方式進行溫度控制，大大減小了運行成本。

上述實施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實質(zhì)所做出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。