利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置。該裝置包括設有一腔體，該腔體上設有液氣進口、氣相出口和液相出口，該氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內，插入深度為該腔體最大直徑的0.1～3倍，具體而言，該氣相出口通過一半徑由下至上逐漸變大的溢流管實現，溢流管末端還進一步設置有一喇叭口。本發明專利技術的有益效果在于，設計了一深入旋流裝置腔體的倒錐形氣相出口結構，充分利用了腔體內壓力梯度對液體中氣體溶解度的影響，將離心場及壓力梯度場有機結合在一起，在脫除液體夾帶氣的同時可脫除在入口分壓下的溶解氣。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種液體脫氣的裝置，尤其涉及一種利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置。
技術介紹
在石油化工、煤化工、食品、水處理、采油等行業存在大量液體脫氣的過程，高效、經濟脫氣技術對裝置的高效、安全及長周期運轉起著重要的作用。如在石油化工行業液體帶壓輸送過程中由于管道壓降致液體中溶解氣析出，產生氣阻、局部腐蝕等問題；食品行業溶解氣影響產品的純度，進而產生質量問題；水處理過程中溶解氧的存在是造成熱力設備(如汽輪機等)腐蝕的主要原因，導致鍋爐在運行或停用期間的氧腐蝕；精細化工行業產品中溶解氣會導致產品中有氣泡缺陷；等。因此，液體脫氣技術廣泛應用在流程性行業中，且起著重要的作用。目前，液體脫氣的主要技術分為物理及化學兩種方式，物理方法的原理基礎是亨利定律(水中氣體的溶解度與溶液表面該氣體的分壓成正比)與道爾頓分壓定律氣體的總壓等于組成該混合氣體的分壓的總和，混合氣體中各種組份的分壓又與其所占的摩爾分數成正比)，通過改變分壓及氣體組分含量進而對液體中在該分壓下溶解氣體進行脫除，如鼓風式、抽真空式、膜分離式等技術。化學式主要是在液體中加入吸附材料，通過吸附材料與該分壓下液體中溶解氣的反應，而起到脫氣目的。由于鼓風式、抽真空式需要鼓風機、真空泵及脫氣塔(罐)組合使用才能達到脫氣目的，占地面積大、操作成本相對較高，且使用范圍基本為常壓或低壓工況，有著一定的應用局限性；膜分離是靠內外壓差氣體可通過膜而液體不能通過膜的原理進行脫氣，不適用于含固體雜質及中高壓液體脫氣過程。近些年隨著科技的不斷進步，還出現了采用超聲波及旋流技術進行脫氣的方法，超聲波技術利用超聲波震蕩的空穴作用，使流體中的微氣泡的直徑及上升速度不斷增大，最后升至液面，從排氣口排出，從而消除了流體里存在的微小氣泡；而旋流技術則利用液氣兩相密度差在離心場中實現液體中微量氣體的脫除。相比而言，旋流脫氣技術可應用在含固液體脫氣及中高壓脫氣過程，研究者也給與了較多關注，并專利技術了一些應用于油田采油過程原油旋流脫沙脫氣三相分離器以及采用一定結構強化旋流脫氣效果，如采用倒錐結構對旋流脫氣器結構進行優化等(張玉潔，蔣明虎，趙立新等.基于CFD的三相分離旋流器流場分析與結構優化.化工機械.2010 ;劉曉敏，蔣明虎，趙立新等.氣液旋流分離裝置的研制與可行性試驗.流體機械.2004;王瀚倫，常征，徐磊等.脫氣除砂一體化旋流器壓力特性與分離特性研究.化工裝備技術.2010;蔣明虎，韓龍，趙立新等.內錐式三相旋流分離器分離性能研究.化工機械.2011)。由于旋流脫氣采用液-氣兩相密度差的原理進行分離，因此旋流脫氣器內流場變化對離心場變化影響較大，進而影響到脫氣效率，如進口流量的波動會造成旋流器內離心場大小的變化、進口含氣量的變化等操作條件的變化都會影響到旋流器內空氣柱的粗細變化，而在一定溢流口尺寸大小下，空氣柱粗細變化會直接導致氣體出口大量帶液或者液體出口帶氣，還需在分離器后進行二次分離。請參閱圖2，為現有旋流脫氣裝置的結構示意圖。當進口流量低離心場較低，形成氣柱直徑小于溢流口尺寸，氣相出口會大量帶液；同樣進口流量不變，而進口氣體夾帶量降低后也會產生該問題。而進口流量增大或者進口氣體含量增大時，又會導致氣柱直徑增大，導致氣相分離效率降低等問題。另一方面，以上研究者指出，該技術設備應用在液體微量帶氣的使用工況下，不適用含氣量較大時的使用工況。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服上述現有技術的不足，提供了一種依靠旋流場或者離心場與壓力梯度場耦合技術進行液體高效脫氣的設備。具體方案如下—種利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，包括設有一腔體，該腔體上設有液氣進口、氣相出口和液相出口，該氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內，插入深度為該腔體最大直徑的O.1 3倍。該插入深度為氣相出口末端、即位于腔體內的氣相出口最低端至腔體上表面的深度。進一步，所述腔體包括一柱腔，和一設置于柱腔之下、最大直徑相同并與之連通的錐腔或柱腔。進一步所述氣相出口通過一溢流管實現，該溢流管的流道為直徑由腔下至上逐漸變大的噴射腔。進一步，所述噴射溢流管末端設有環隙開槽。進一步，該裝置還設有一筒體包圍所述溢流管以形成一封閉的腔體，該封閉腔體下端開設有二次液相出口。進一步，所述溢流管深入腔體部分末端還設置有一喇叭口。進一步，所述溢流管深入所述腔體部分末端周壁上還設有一倒錐厚壁，所述液氣進口聞于該倒維厚壁的底邊。進一步，該錐腔底部設有一內椎體，該內錐體底面面積大于氣相出口深入腔體部分末端的底面面積。進一步，所述液相出口采用切向出口，出口底部與內錐體底部平齊。進一步，所述液氣進口可采用軸流式、切向、螺旋線或漸開線形式。本專利技術的有益效果在于設計了一深入旋流裝置腔體的倒錐形氣相出口結構，充分利用了腔體內壓力梯度對液體中氣體溶解度的影響，將離心場及壓力梯度場有機結合在一起，在脫除液體夾帶氣的同時可脫除在入口分壓下的溶解氣；進一步優化了氣相出口結構，設置溢流管壁環隙開槽、倒錐厚壁等結構，消除了由于入口操作條件波動而造成的脫除效率低的問題，并可將氣體出口夾帶的液體進行分離，解決了氣體出口另設設備進行二次分離問題；還提高了氣體排出壓力。具有結構簡單，應用范圍廣的優點。附圖說明圖1為本專利技術裝置結構示意圖。圖2為現有旋流脫氣裝置的結構示意圖。圖3為旋流脫氣裝置壓力梯度分布示意圖，包括圖3-1旋流脫氣裝置結構示意圖，圖3-2旋流脫氣裝置沿A-A剖線的剖視圖的徑向壓力示意圖，圖3-3旋流脫氣裝置徑向截面壓力梯度分布仿真圖。圖4為本專利技術裝置氣柱偏移及氣柱增大的結構示意圖。符號說明其中，1-1為液氣軸流式進口 ；1_2為液氣切向進口 ；2為柱腔；3為錐腔；4為液相出口；5為內錐體；6為溢流管倒錐厚壁；7為二次液出口 ；8為環形槽隙,9為噴射二次分離溢流管，9-1為喇叭口，9-2為第一溢流管柱腔，9-3為倒錐形連接腔，9-4為第二溢流管柱腔，9-5為筒體。具體實施例方式請參閱圖3，本專利專利技術者通過實驗研究發現，在柱腔高度為柱腔直徑的O. 5 3倍位置，旋流器內徑向截面存在顯著的壓力梯度，即徑向位置從外到內壓力逐漸減小。依據亨利定律，在該截面高度附近，旋流器外邊壁液體壓力高、中心壓力低，外邊壁在該分壓下溶解氣體可遷移到中心位置，將溢流氣相出口設在該位置可將一定進口壓力下液體中溶解的氣體進一步進行脫除，將目前旋流脫氣技術利用離心場脫除夾帶液體拓寬到利用離心場與壓力梯度場結合，脫除夾帶液體與進口液體一定分壓下的溶解氣體。請參閱圖1，為本專利技術利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置的結構示意圖，該裝置包括一設于底部的錐腔3 (也可為柱腔)，設于錐腔之上、最大直徑相同并與之連通的柱腔2，該錐腔3和柱腔2形成一封閉腔體，封閉腔體底部設有一液相出口4，封閉腔體上部設有液氣進口，封閉腔體上部設有一氣相出口，該氣相出口從上表面插入封閉腔體，插入的深度為腔體最大直徑的O.1 3倍，并設置于腔體中心，氣相出口為一倒喇叭口，其末端截面正對徑向截面壓力梯度場壓力最小的中心位置，以便盡可能的利用壓力梯度收集因中心壓力較小而溢出的氣相。該氣相出口具體通過一噴射二次分離溢流管9實現，如圖所示，該噴射二次分離溢流管9設置于柱腔2中心軸上，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，包括一腔體，該腔體上設有液氣進口、氣相出口和液相出口，其特征在于，該氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內，插入深度為該腔體最大直徑的0.1～3倍。

【技術特征摘要】
1.一種利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，包括一腔體，該腔體上設有液氣進口、氣相出口和液相出口，其特征在于，該氣相出口從該腔體上表面中心插入該腔體內，插入深度為該腔體最大直徑的0.1 3倍。2.如權利要求1所述的利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，其特征在于，所述腔體包括一柱腔，和一設置于柱腔之下、最大直徑相同并與之連通的錐腔或柱腔。3.如權利要求1所述的利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，其特征在于，所述氣相出口通過一溢流管實現，該溢流管的流道為直徑由腔下至上逐漸變大的噴射腔。4.如權利要求3所述的利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，其特征在于，所述噴射溢流管末端設有環隙開槽。5.如權利要求3所述的利用旋流或離心場與壓力梯度場耦合進行液體脫氣的裝置，其特征在于，該裝置還設有一筒體包圍所述溢流管以形成一封閉的腔體，該封...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊強，許蕭，馬良，呂文杰，吳瑞豪，汪華林，
申請(專利權)人：華東理工大學，
類型：發明
國別省市：