气液旋流分离器的制作方法

本实用新型属于天然气输送中的气液分离技术领域，具体涉及一种气液旋流分离器。

背景技术：

随着气田的持续开发，采出气中会携带一定量的凝析液与液态水。天然气中水分的存在会给集输系统带来损害；在含酸性气体的天然气集输过程中，由于水的存在易形成酸，腐蚀管路和设备；在高压低温的集输条件下，管道中易形成水合物，进而堵塞阀门、管道和设备；天然气中液体的存在也会导致部分气井气液混输距离增长、沿程摩阻大，井口回压高，降低管道的输送能力。因此，在天然气进入集输管道系统前必须去除其中的液态组分。

目前，离心式分离器具有分离效率高，设备体积小，气液停留时间短等优点，成为广泛采用的一种分离方式。如授权公告号为cn202881217u的中国实用新型专利所示的一种新型气液在线分离器，其包括具有进气口、排气口的管道以及设于管道内可对气液进行一次分离的一次旋流发生器，沿气流流通方向且位于一次旋流发生器后方设有一可对一次分离后的气液进行二次分离的二次旋流发生器。现有技术中对上述二次旋流发生器的固定通常采用法兰固定，如授权公告号为cn107261654b的中国发明专利公开的一种两级管道式气液旋流分离器，该两级管道式气液旋流分离器包括一级分离模块、二级分离模块和位于以及分离模块与二级分离模块之间的环形板，其中，一级分离模块包括一级分离管，一级分离管前后两端分别设有轴向入口和前法兰；二级分离模块包括二级分离管，二级分离管前后两端分别设置有后法兰与轴向出口，环形板位于前法兰和后法兰之间，并通过螺栓使前法兰、环形板和后法兰依次连接，从而实现一级分离模块、二级分离模块和环形板的相互连接。由于二级分离管长度较长，其一端依靠环形板支撑和法兰固定时，另一端悬伸在一级分离管内，容易窜动，稳定性较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种气液旋流分离器，以解决目前的气液旋流分离器二级分离管稳定性较差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的气液旋流分离器的技术方案是：

气液旋流分离器，包括：

一级分离管，包括分体设置的上游管段和下游管段，上游管段与下游管段通过法兰连接，上游管段中设置有起旋器；

二级分离管，固定在一级分离管内，二级分离管上设置有沿一级分离管的径向向外凸出并与一级分离管内壁支撑配合的环形凸台；

上游管段与下游管段的法兰之间夹装有支撑二级分离管的支撑板，所述支撑板上设有供二级分离管穿过的穿孔，二级分离管穿过支撑板上的穿孔，环形凸台与支撑板沿二级分离管轴向间隔布置，并且两者之间形成有与二级分离管相通的封闭分离空间，二级分离管上设有与封闭分离空间连通以供液体进入封闭分离空间的分离孔；

一级分离管上设有处于封闭分离空间上游的一级排液口和与封闭分离空间连通的二级排液口。

本实用新型的有益效果：本实用新型的气液旋流分离器不仅通过设置在上游管段与下游管段之间的支撑板来支撑二级分离管，并且通过在二级分离管外周设有的与一级分离管内壁支撑配合的环形凸台来支撑二级分离管，为二级分离管提供了两个支撑点，这样在通过法兰将上游管段与下游管段连接起来时，二级分离管固定的更牢靠，稳定性更高。

进一步地，所述环形凸台设置在二级分离管伸入下游管段的一端。

有益效果：能够均衡一级分离管和二级分离管的长度，对二级分离管更好的定位，同时方便加工和运输。

进一步地，所述二级分离管上的分离孔呈沿二级分离管轴向延伸的长条形。

有益效果：在二级分离管内分离的液体经分离孔流入二级排液口处，因此，分离孔呈长条形，能够增大液体的流通截面，更加便于在二级分离管分离后的液体的排出。

进一步地，所述一级排液口和二级排液口处设有排液管，两个排液管中一个排液管的出口连接在另一个排液管上，并且两个排液管上均设有单独控制各自排液管通断的截断阀。

有益效果：设置两个排液管，能够实现一级分离管内分离出的液体和二级分离管内分离出的液体的单独排出，并且各排液管上的截断阀能够控制各自排液管的通断，这样的话，不影响两个排液口处气体的流动。

进一步地，与一级排液口连接的排液管的管径大于与二级排液口连接的排液管的管径。

有益效果：气液两相混合流体中的液体成分大部分通过一级分离管分离，并从一级排液口处流向与之相连的排液管内，而相对来说较少部分继续在二级分离管中继续进行分离，因此，无需将与二级排液口连接的排液管的管径做的和与一级排液口连接的排液管的管径相同或更大，这样能够节省成本。

进一步地，所述二级分离管固定连接在支撑板上。

有益效果：二级分离管连接在支撑板上，便于安装。

优选地，所述二级分离管与支撑板焊接固定。

有益效果：采用焊接的形式，固定牢靠，保证二级分离管不会发生窜动。

附图说明

图1为本实用新型的气液旋流分离器的实施例1的剖视图；

图2为本实用新型的气液旋流分离器的实施例1中起旋器的结构示意图；

图3为本实用新型的气液旋流分离器的实施例1中支撑板的结构示意图；

图4为本实用新型的气液旋流分离器的实施例1中二级分离管的结构示意图。

附图标记说明：1-一级分离管，2-起旋器，3-上游管段，4-二级分离管，5-支撑板，6-下游管段，7-封闭分离空间，8-环形凸台，9-分离孔，10-二级排液管，11-二级截断阀，12-一级截断阀，13-一级排液管，14-叶片，15-导流体，16-连接孔，17-一级排液口，18-二级排液口，19-前法兰，20-后法兰，21-轴向入口，22-轴向出口，23-中心孔，24-圆弧形段，25-直线段。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的气液旋流分离器的具体实施例1：

如图1、图2、图3和图4所示，气液旋流分离器包括一级分离管1和设置在一级分离管1内且与一级分离管1同轴设置的二级分离管4，二级分离管4的管径小于一级分离管的管径。定义一级分离管1的延伸方向为前后方向，本实施例中，一级分离管1为分体式结构，包括同轴设置的上游管段3和下游管段6，上游管段3的后端设有前法兰19，下游管段6的前端设有后法兰20，前法兰19和后法兰20之间夹装有支撑二级分离管4的支撑板5，支撑板5套装在二级分离管4上，起到支撑二级分离管4和将上游管段3与下游管段6隔开的作用，从而在上游管段内形成一级分离区，在下游管段内形成二级分离区。如图3所示，支撑板5为一环形板，其中心位置设有供二级分离管4穿过的中心孔23，支撑板5上设有多个以中心孔为中心，呈圆周分布的八个与前法兰19、后法兰20上的穿孔对应的连接孔16，具体连接时，二级分离管4穿过中心孔23后，与支撑板5焊接固定，然后通过螺栓将前法兰19、支撑板5和后法兰20固定连接在一起。

上游管段3的前端具有供气液两相混合流体进入的轴向入口21，下游管段6的后端具有供分离后的气体流出的轴向出口22。上游管段3内靠近轴向入口21的位置设有起旋器2，起旋器2的结构如图2所示，包括导流体15和连接在导流体15周向上的叶片14，起旋器2通过叶片14与上游管段的管壁连接。其中导流体15前缘与尾缘均为流线型结构，这样的话能够减少气体来流的冲击损失；叶片14包括位于前方的圆弧形段24和位于圆弧形段24后侧的直线段25，两者光滑顺接，这样能够减少叶片对气体的冲击损失。

二级分离管4的前端穿过支撑板而伸入上游管段3内，后端伸入下游管段6内。二级分离管的后端设有沿下游管段6的径向向外凸出且与下游管段6的管壁支撑配合的环形凸台8，环形凸台8与支撑板5在前后方向上间隔布置。环形凸台8与支撑板5之间形成与二级分离管4内部相通的环形的封闭分离空间7，环形封闭分离空间7有两方面的作用，一是能够保证在二级分离管4内分离出的液体不易从轴向出口22处流出，二是能够保证二级分离管内部压力不易受下游管段压力的影响。二级分离管4上设有与封闭分离空间7连通的分离孔9，分离孔9可供液体进入封闭分离空间7内。本实施例中，为了便于处于二级分离管内分离后的液体能快速进入到封闭分离空间7内，分离孔9呈沿二级分离管4轴向延伸的长条形，并且分离孔9沿二级分离管4的周向上设有四个以上。

上游管段3于二级分离器上游的管壁处设有一级排液口17，这样能够防止上游管段与下游管段内压力不平衡，下游管段6的管壁上设有与封闭分离空间7连通的二级排液口18。其中，一级排液口17处连接有一级排液管13，二级排液口18处连接有二级排液管10，并且一级排液管13上串设有控制一级排液管内气体和液体通断的一级截断阀12，二级排液管10上串设有控制二级排液管内气体和液体通断的二级截断阀11。二级排液管10的出口与一级排液管13连通，且二级排液管10的出口连接在一级排液管13上处于一级截断阀12下游的位置，保证一级排液管和二级排液管内的液体介质以及压力互不影响。这样一来，在上游管段3分离后的液体经一级排液管13能够与经二级分离管4分离后的液体汇合到一起，从一级排液管13的出口排出。由于气液两相混合流体中的液体成分大部分通过一级分离管1分离，并从一级排液口处流向一级排液管内，而相对来说较少部分继续在二级分离管中继续进行分离，因此，本实施例中，一级排液管的管径大于二级排液管的管径，这样能够节省成本。实际工作过程中，可在一级排液管或二级排液管内设置液位计，当一级排液管或二级排液管内的液面达到设定值后，将一级截断阀或二级截断阀开启，从而控制分离后液体的流出。

本实用新型的气液旋流分离器的工作过程为：气液两相混合流体从轴向入口21进入上游管段3，在起旋器2的作用下，液体受离心力作用下和上游管段3的管壁面碰撞聚结成液膜，最终从一级排液管13流出。气体在上游管段3的中心螺旋运动，在上游管段3内能够去除液两相混合流体中的大部分液体，仍有部分经过一级分离管1的气液两相混合流体进入到二级分离管内，由于二级分离管4的直径小于上游管段的直径，根据运动流体的动量守恒性，流体的切向速度增大，从而使流体在二级分离管4内的旋流强度增加，气体中携带的小液滴在强旋作用下进行二级分离，分离出的液滴通过二级分离管4表面的分离孔流到封闭分离空间内，并沿着二级排液管10排出，气体则从轴向出口22处排出。

本实用新型的气液旋流分离器结构紧凑，安装灵活，适用范围广；能够实现气液二次旋流分离，分离效率高；操作简单，安全性能好；二级分离管支撑牢靠，稳定性高。

气液旋流分离器的具体实施例2，该实施例与上述实施例1的区别在于：环形凸台设置在二级分离管的其他位置，比如设置在与二级分离管的端部有一定距离的位置，或者设置在二级分离管伸入上游管段的一端，此时环形凸台位于支撑板的上游，只要满足环形凸台与二级分离管在二级分离管的周向上间隔布置即可。

气液旋流分离器的具体实施例3，该实施例与上述实施例1的区别在于：分离孔沿二级分离管轴向上间隔布置多个，且分离孔为螺旋形，此时，分离孔在二级分离管的周向上不连续。

气液旋流分离器的具体实施例4，该实施例与上述实施例1的区别在于：二级分离管仅穿过支撑板而不与支撑板固定，但环形凸台与一级分离管的管壁焊接固定，保证二级分离管不会发生窜动，或者二级分离管上设置法兰，其通过法兰与支撑板连接固定。

气液旋流分离器的具体实施例5，该实施例与上述实施例1的区别在于：二级排液管和一级排液管单独设置而不连通，具体可如授权公告号为cn107261654b中前排液管和后排液管的布置方式。

气液旋流分离器的具体实施例6，该实施例与上述实施例1的区别在于：与一级排液口连接的一级排液管的管径等于或小于与二级排液口连接的二级排液管的管径，此时会相应增加使用成本。