一种用于气液分离撬分离性能测试系统及其实验方法

摘要

一种用于气液分离撬分离性能测试系统及其实验方法，系统包括水箱、增压水泵、超声波雾化喷嘴、缓冲罐、空气压缩机和气液分离器，水箱与增压水泵入口连接，空气压缩机出口与缓冲罐连接；增压水泵出口与缓冲罐出口通过超声波雾化喷嘴与气液分离器连接。本发明使用了多层聚结板、导流板、捕雾器等内部构件，可以增加分子碰撞几率，对高液气比的气液两相混合流体提高分离效率；气液两相出口基本均为纯净的的气体和液体。当分离气液混合物时，气相出口的气体流速在限制范围内。

说明书

技术领域

本发明属于气液两相分离器技术领域，尤其涉及一种用于气液分离撬分离性能测试系统及其实验方法，尤其是涉及一种适用于液气比变化范围比较大的气液混合物分离系统及其实验方法。

背景技术

目前，在石油化工行业的气液分离技术的分离机理主要涉及如下几类:重力沉降式、过滤分离式、惯性碰撞式、离心分离式及扩散等，每一种分离技术都有其适用范围。

1）重力沉降式。利用气液两相的密度差实现两相的重力分离。此类分离设备要求气液混合流在沉降设备中需要停留较长的时间，且重力沉降设备只能分离较大的液滴。

2）过滤分离式。气液混合物通过过滤介质，将气体中的液滴分离出来的技术。因此此类分离装置滤芯是核心部件。由于部分滤芯的清洗较为困难，因此过滤分离装置运行成本较高。

3）惯性碰撞式。运用气流急速转向或冲向挡板后再急速转向，使液滴运动轨迹与气流不同而达到分离。此类分离器主要指波纹(折)板式除雾(沫)器，在气体出口处有较大吸力造成二次夹带，目前只适合要求不是很高的气液分离场合。

4）离心分离式。主要是指旋流分离器，产生高于重力数十倍的离心力使气液分离。在实际工程应用中，如何选取气液分离装置，主要看分离装置具体的应用环境以及要实现的目标。

到目前为止，还没有一种气液分离装置能够高效、平稳地应用于气液比变化范围比较大的场合。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的问题是提供一种适用于高液气比的气液分离撬分离性能测试系统及其实验方法，能够对气液比变化范围比较大的气液混合物进行有效分离，克服现有的卧式分离器占地面积较大，分离速率较慢。

本发明的一种用于气液分离撬分离性能测试系统，包括水箱、增压水泵、超声波雾化喷嘴、缓冲罐、空气压缩机和气液分离器，所述水箱与增压水泵入口连接，所述空气压缩机出口与缓冲罐连接；所述增压水泵出口与缓冲罐出口通过超声波雾化喷嘴与气液分离器连接。

所述气液分离器上方设有气液混合物入口，所述气液混合物入口下端，位于分离器本体内部设置有导流板，气液分离器内部中间设有多层聚结板，气液分离器左侧设有视镜，气液分离器右端上侧设有捕雾器和气体出口，所述捕雾器通过螺栓固定连接气体出口，所述捕雾器与气体出口下方设有安全阀；所述气液分离器下方设有集液筒，所述集液筒上设有排液口，所述气液分离器与集液筒之间设有连通管。

所述的一种用于气液分离撬分离性能测试系统的实验方法，包括以下步骤：

A、水箱液体在增压水泵的驱动下流向超声波雾化喷嘴，利用流量计和压力表来精确计量其流动参数，而气体则通过空气压缩机对空气进行增压，再经过缓冲罐4后流向超声波雾化喷嘴，在雾化喷嘴内气液两相流体进行充分混合；

B、将雾化喷嘴处理后的混合流体经过计量后以雾状小液滴的形式进入气液分离器；

C、进入气液分离器的两相混合流体，首先碰撞导流板，流向改变、流速降低、在分离腔内的滞留时间增加，完成了初步分离；经过多层聚结板，流体速度进一步降低，同时聚结元件有规整流体流态，液滴在聚结元件上聚集、脱落，完成了重力沉降区分离；夹带着小液滴的流体在通过气相出口的丝网捕雾器后可将更小的液滴捕捉而实现最终分离，整个分离过程通过视镜7进行观察，可及时调整分离系统参数；

D、完成了分离的流体，液体最后从分离室底部流出至集液筒，夹带少量液滴的气体经气体出口的丝网捕雾器实现最终分离，在达到安全阀的启跳压力后，打开阀门使得气体排入到大气中。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明使用了多层聚结板、导流板、捕雾器等内部构件，可以增加分子碰撞几率，对高液气比的气液两相混合流体提高分离效率。

2、本发明气液两相出口基本均为纯净的的气体和液体。当分离气液混合物时，气相出口的气体流速在限制范围内。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步详细的说明。

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的气液分离器示意图。

图中：1—水箱 2—增压水泵 3—超声波雾化喷嘴 4—缓冲罐 5—空气压缩机 6—气液分离器 7—视镜 8—气液混合物入口 9—导流板 10—多层聚结板11—安全阀 12—捕雾器 13—气体出口 14—连通管 15—集液筒 16—排液口。

具体实施方式

如图1的一种用于气液分离撬分离性能测试系统，包括水箱1、增压水泵2、超声波雾化喷嘴3、缓冲罐4、空气压缩机5和气液分离器6，水箱1与增压水泵2入口连接，空气压缩机5出口与缓冲罐4连接；增压水泵2出口与缓冲罐4出口通过超声波雾化喷嘴3与气液分离器6连接。缓冲罐4用于将增压气体进行缓冲、稳压；超声波雾化喷嘴3对气体管路和液体管路的流体进行充分混合，此外可对混合流体进行调节流量、液滴大小。

如图2的气液分离器6上方设有气液混合物入口8，气液混合物入口8下端，位于分离器本体内部设置有导流板9，气液分离器6内部中间设有多层聚结板10，气液分离器6左侧设有视镜7，气液分离器6右端上侧设有捕雾器12和气体出口13，捕雾器12通过螺栓固定连接气体出口13，捕雾器12与气体出口13下方设有安全阀11；气液分离器6下方设有集液筒15，集液筒15上设有排液口16，气液分离器6与集液筒15之间设有连通管14。多层聚结板10用于将混合气体进行多层聚结，将气体中的雾状液体聚结成液滴。

一种用于气液分离撬分离性能测试系统的实验方法，包括以下步骤：

A、水箱1液体在增压水泵2的驱动下流向超声波雾化喷嘴3，利用流量计和压力表来精确计量其流动参数，而气体则通过空气压缩机5对空气进行增压，再经过缓冲罐4后流向超声波雾化喷嘴3，在雾化喷嘴内气液两相流体进行充分混合；

B、将雾化喷嘴处理后的混合流体经过计量后以雾状小液滴的形式进入气液分离器6；

C、进入气液分离器6的两相混合流体，首先碰撞导流板9，流向改变、流速降低、在分离腔内的滞留时间增加，完成了初步分离；经过多层聚结板10，流体速度进一步降低，同时聚结元件有规整流体流态，液滴在聚结元件上聚集、脱落，完成了重力沉降区分离；夹带着小液滴的流体在通过气相出口的丝网捕雾器12后可将更小的液滴捕捉而实现最终分离，整个分离过程通过视镜7进行观察，可及时调整分离系统参数；

D、完成了分离的流体，液体最后从分离室底部流出至集液筒15，夹带少量液滴的气体经气体出口13的丝网捕雾器12实现最终分离，在达到安全阀11的启跳压力后，打开阀门使得气体排入到大气中。

为了准确获得入口流速的大小，选用对流场干扰小、响应较快的热线风速仪测量气流速度。气流速度测量的具体方法是：在雾化系统未开启之前，将探头垂直伸入分离室1/2高度处，使感应元件迎向气流方向，待仪表上显示的流速值不再波动时记录读数。不同的气流速度通过调节空气流量调节阀获得。

测量聚结板两侧压差时，用橡胶软管作为导气通道将高压端与低压端分别连接到U形管两个管口，测压口安装处气流无剧烈波动，使用时要将压力计垂直悬挂在支座上，然后根据被测压力的大小在管内注入工作液。

在气相管路和液相管路均设置流量计，用于计量两个管路的流量，因此，分离器入口的流量通过质量守恒原理就可以获得。

利用电子台秤测量分离出的水和混合室中沉降出的水的质量。

采用示踪法来测试分离时间。在室温下，待设备运行稳定，向分离器入口滴入红墨水，观察完全扩散时所需时长，并用秒表记录。

利用称重法测量分离器的分离效率，其具体测量方法是通过涡轮流量计及秒表精确计量5min内进入分离器的液体总量，取5组平行样的平均值作为进入雾化喷嘴的液体总量。分离出的液体进入集液筒而后被下端液体收集器收集，其5min内收集的液体总量为G2。二者的比值则为分离器的分离效率。

以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。