[发明专利]一种主副腔耦合式自适应旋流离心脱气方法和装置

说明书

本发明公开一种主副腔耦合式自适应旋流离心脱气方法，包括以下步骤：(1)、气液混合物进入主旋流腔内旋流分离，在离心力的作用下，较大气泡从主旋流器顶部的溢流管流出，含有少量微细气泡的液体经耦合通道后从切向液体进口进入副旋流腔内；(2)、含有少量微细气泡的液体在副旋流腔内旋流分离，在离心力的作用下，微细气泡从副旋流器顶部的溢流管流出，脱气后的液体从副旋流器出料口流出；耦合通道和副旋流器的数量一一对应，且分别至少为2个，并沿主旋流器的外周均匀分布；副旋流器与主旋流器中液体的离心加速度之比为(5～100)：1。还提供主副腔耦合式自适应旋流离心脱气装置。本发明的脱气方法和装置，分离效率高，脱气效率高。

技术领域

本发明属于气液分离技术领域。具体涉及一种主副腔耦合式自适应旋流离心脱气方法和装置。

背景技术

自然界和工业生产中的液体夹带气体是一种常见现象，液体脱气的需求在环境保护、冶金与石油化工等领域广泛存在。液体中夹带的气体不仅导致流体发泡、泵阀振动、对生产设备造成损害，而且导致无组织气体排放污染、水环境富氧、影响检测仪器的精度，增大分析误差，因此需要通过气液分离装置将液体中的气体分离，即进行液体脱气。

目前，旋流脱气技术因分离精度高、设备紧凑、无热能损耗而得到了广泛的研究和应用。在离心速度场中，气泡受到离心力、曳力、升力、浮力等的作用，气泡从边壁向中心迁移运动速度远远大于重力场下的上浮速度。而旋流气液分离器是使用较多的气液分离装置。旋流气液分离器根据进料方式的不同分为切向进料式旋流气液分离器和轴流导叶式旋流气液分离器。其中：

轴流导叶式旋流气液分离器采用轴向进料，入口气液混合物经过旋流腔和排气芯管间的螺旋导叶进入分离室，螺旋导叶给气液混合物提供一个切向速度，离开导叶的混合物在离心力场和重力场的作用下，产生涡流运动。由于气液两相的密度差，在离心力和重力的作用下，液体向管壁流动，并从下部液体出口流出，气体则迁移至轴心位置并从顶部排气芯管离开气液分离器，实现气液的分离。轴流导叶式旋流气液分离器通过导向叶片产生旋转流，从而使旋转保持稳定，有助于维持流体的层流特性。

切向进料式旋流气液分离器的气液混合物沿切线方向进入旋流腔中，密度较大的液滴在离心力的作用下被甩到外壁，而气体则集中至旋流腔的轴心位置。被甩到外壁的液滴沿旋流腔的外壁向下运动，由底部的液体出口排出；气体则回转向上由气液分离器的顶部的溢流口排出，实现气液的分离。

然而，现有技术中，为了增大气液反应的气液接触面积，延长气液接触时间，提高传质效率，越来越多的气液反应要求更加微小的气泡尺度。通过微气泡反应来强化气液反应过程中的传质性能已成共识。微细气泡在强化传质的同时，也提高了反应产物中含气量的增高，且气泡尺寸越小，气液分离难度越大。同时，大气泡和小气泡并存，气泡以多尺度形态存在于液体中，进一步加大了气体分离难度。虽然研究者不断对其结构及性能进行了优化，例如：

杨蕊，蒋明虎，曹喜承等.气液分离器的结构设计与流场分析.化工机械.2019。

周帼彦，凌祥，涂善东.螺旋片导流式分离器分离性能的数值模拟与试验研究.化工学报.2004。

刘晓敏,蒋明虎,赵立新等.气液旋流分离装置的研制与可行性试验.流体机械.2004。

蒋明虎,韩龙,赵立新等.内锥式三相旋流分离器分离性能研究.化工机械.2011。