[发明专利]用于气/液流的分离器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分离具有小滴的气流流体的分离器。液体可表现为气体中的小滴，或者可被液化为气体中的小滴喷雾，然后使用本发明分离。更具体而言，本发明的实施例包括具有网状物的转子，该网状物用于被初始混合的气体穿过并聚结成小滴。这些液滴可通过旋转所述网状物和收集由此形成在周围屏壁上的聚结的小滴而被收集，从而允许由此形成的已清除液体的气体从旋转的网状物轴向输出。

背景技术

为了分离液体和气体的流体流，可使用一些不同的装置。一种主要的种类是纯沉淀装置(pure settling device)，其包括用于接收混合的流体流并使组分分层的相对较大的气-液分离器箱。在入口处，扩散器降低了流体流的速度，从而较重的流体，通常是液体，通过重力被收集到集液池中并被引导到液体出口。分层的油和水可在不同的提升水平面排出。气体由于重力而与液体分离并聚集在液体表面之上，并被引导到气体出口。在分离的气流中，聚结网状物可被布置用于捕获小滴。如此形成在网状物上的小滴可被网状物中或下方的排放沟道收集，并且被引导下到液体集液池中。在低气体流速下，液体通常可被移除，而在高气体流速下，存在液体可能携带在网状物上的危险。高气体流速还可能招致导致不期望的压力峰的液阻现象。气液分离器箱的主要问题是大的所需体积和用于允许重力性分离通常所需的时间。由于气体流过网状物，可能发生二次小滴形成。如果用于发生分离所允许的空间被限制，例如在海底石油生产或甚至所生产的流体的井底分离中，则需要一种紧凑的解决方案。

待分离的流体流的压力或动能可在所谓旋风分离器中被使用。流入的气体和液体混合物通过使用高速切向流入路径或通过使用一组涡轮叶片而被设置旋转，以设置混合液体流旋转，所述高速切向流入路径和所述涡轮叶片均在圆柱形壳体中。较低密度的气体将聚集在流体旋风的核心部，较高密度的流体比如油或水将聚集在流动的旋风流体主体的周界处。周界地收集的流体根据液体与气体的比例可在旋风壳体的壁上形成液膜或液滴。然后所述流的液体部分通过使其在收集之前沿壁向下流动而被移除。一个显著的问题是气流的速度将在液体上形成剪切，该剪切可招致小滴从分离的液体重新夹带回到气流中。

伯恩斯(Burns)的名为“用于旋转气体压缩器系统的过滤容器和方法”的专利US 6,858,067描述了用于分离来自旋转螺旋压缩器的压缩气体所夹带的润滑油小滴的过滤容器。所述气体在进入数值圆柱形过滤容器下部的涡流分液区域时被设置为旋转，且涡流核心部中的较轻流体上升到圆柱形容器的上部以穿过静止的中空的同心聚结过滤器，该同心聚结过滤器被布置为非编织细筛，用于从竖直和径向穿过的压缩气流收集并排出残留的润滑油小滴，无小滴的气体通过侧面的上出口喷嘴逐渐离开。

一些专利公布描述了用于将小滴从气体移除的聚结过滤器的使用。伯明翰伯明翰(Birmingham)的名为“使用聚结介质和离心旋风组合的高效气体洗涤器”的专利US 6,251,168描述了一种用于高质量分离包含不期望的高比例小滴或薄雾的井头气流的二阶式旋风分离器。Birmingham的装置可对单组分两相态系统或多组分系统的气/液混合物进行分离。上面的二次旋风分离器被提供为具有切向入口翼片，切向入口翼片用于使进入二次旋风的气体/液体形成二次旋风运动。描述了液体重新夹带到气流中的风险。聚结过滤器被布置为覆盖通向切向入口翼片的进口，用于使小滴的开始增长，从而加强二次阶段的旋风分离效果。

克洛伊(Choe)的名为“被动气体分离器和蓄能器系统”的专利US 5,334,239描述了一种用于布置在液体管线上的同轴式轴向布置的圆柱形过滤器。靠近入口的螺旋状“旋转”翼片引起液体中的涡流运动，并且居中布置的静止的聚结过滤器捕获气泡，并且所述旋风运动时的聚结的气泡靠近圆柱形装置的中心并使液体在周界穿过。该装置特别适于从诸如在核电站中可通过辐射产生的液态锂中分离出氦泡。

已公布的美国专利申请US 2006/0225386描述了一种用于从被污染的天然气流移除诸如CO₂或H₂S的气态组分的方法。该方法包括首先使被污染的气流在膨胀器中膨胀以获得膨胀的气流。这可在涡轮膨胀器中发生。第二，气流中的污染物的一部分允许被液化以在污染物被清除的气相中形成污染物浓缩的液相的分散。第三，液相和气相被引入具有一束轴向平行沟道的离心分离器容器中。被分离的污染物浓缩的液相在外径向位置处被轴向地排出。分离的污染物被清除的气相在内径向位置处排出并且之后可在诸如涡轮压缩气中被重新压缩并重新处理。轴向平行沟道的一个缺点是它们可能被过量填充并部分阻塞气体通道。因此，存在液体重新夹带到气流中的危险。