一种可调式超音速气液体分离器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分离器，具体是一种可调式超音速气液体分离器。
【背景技术】
[0002] 传统的天然气脱水工艺包括低温脱水、溶剂吸收法脱水、固体吸附法脱水和化学 反应法脱水。根据工作环境和处理介质的不同，利用多种处理设备实现天然气脱水。现有的 处理方法存在的突出问题是:投资运行成本高昂，系统设备众多，结构复杂，流程严苛，需外 加动力，添加其他溶剂而导致后续处理工艺难度加大，污染源不易处理等。由于工艺流程的 复杂，系统的稳定性不足，处理后气体的质量不能保证
[0003] 使用时需要运动部件并外加动力装置，成本高昂，需要添加化学药剂，对环境造成 污染，并且需要人值守操作。
[0004] 现有超音速气液体分离器结构复杂，体积较大，作业不方便，无法进行实时调节， 适用范围小，流场状态不稳定，处理量无法调节。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种可调式超音速气液体分离器，体积小，可调节，分离效 率高，适应性强，可作为实验型用，可保持分离管内最佳的稳定流场状态，适用于各种介质 条件，采用自锁密封结构，可保证在承受高压时仍具有可调性。以解决上述【背景技术】中提出 的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] -种可调式超音速气液体分离器，包括拉瓦尔喷管段、旋流管段和扩压管段，所述 旋流管段设置在拉瓦尔喷管段和扩压管段之间，湿气从拉瓦尔喷管段左侧的湿气入口进 入，经处理后水分和部分重烃从扩压管段下端的液体出口排出，干气从扩压管段右侧的干 气出口排出，所述拉瓦尔喷管段用于实现气体由亚音速到超音速加速的过程，气体的压力 和温度在该段内急剧下降;所述旋流管段用于使喷管段出口的气体有一段缓冲区间，气体 由直线流动变为螺旋运动，通过产生的离心作用使液体被分离到壁面流出，气体速度的方 向和大小发生改变;所述扩压管段用于实现气体的增压降速，在流过渐扩型流道时，气体 的速度下降，压力升高。
[0008] 作为本发明进一步的方案:所述拉瓦尔喷管段由渐缩型锥管段、直管段、渐扩型直 管段构成，所述渐缩型锥管段、直管段、渐扩型直管段分别采用螺栓连接，所述渐缩型锥管 段锥管一端连接第一法兰，另一端连接直管段，所述渐缩型锥管段锥管与直管段连接处设 有垫片和垫块，所述渐扩型直管段包括第一扩张管、第二扩张管、第三扩张管和加长管，所 述第一扩张管一端与直管段连接，另一端连接第二扩张管，所述第二扩张管通过第二法兰 连接第三扩张管，所述加长管一端连接第三扩张管，另一端连接加长管法兰。
[0009] 作为本发明再进一步的方案:所述旋流管段包括滑动块和旋流管，所述旋流管段 两端分别焊接有旋流段法兰，两侧旋流段法兰一侧通过螺栓法兰连接拉瓦尔喷管段，另一 侧通过螺栓法兰连接接扩压管段，所述滑动块包括上盖板、下燕尾板和分离翼，所述上盖板 设置在旋流管中突起的滑轨内，下燕尾板设置在旋流管燕尾槽内，分离翼设置在下燕尾板 的下端，三者分别用螺栓相连接。
[0010] 作为本发明再进一步的方案:所述扩压管段包括分离段、液体出口管和渐扩型锥 管段，所述分离段通过接管连接液体出口管，所述液体出口管出口端安装液体出口法兰，所 述分离段一端与旋流管连接，另一端通过第四法兰与渐扩型锥管段连接，所述渐扩型锥管 段与分离段连接的一端设有第五法兰，另一端设有第一法兰。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果是:结构紧凑，无运动部件，无需外加动力装 置，无需添加化学药剂，高效环保，可实现无人值守操作，建造成本低，运营费用小，具有重 要的工业应用价值。
【附图说明】
[0012] 图1为可调式超音速气液体分离器的结构示意图。
[0013] 图2为可调式超音速气液体分离器中A-A剖视图。
【具体实施方式】
[0014] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0015]请参阅图1~2，本发明实施例中，一种可调式超音速气液体分离器，包括拉瓦尔喷 管段、含分离翼的旋流管段和扩压管段，所述旋流管段设置在拉瓦尔喷管段和扩压管段之 间。
[0016] 所述拉瓦尔喷管段由渐缩型锥管段22、直管段11、渐扩型直管段构成，所述渐缩型 锥管段22、直管段11、渐扩型直管段分别采用螺栓连接，所述渐缩型锥管段锥管22-端连接 第一法兰20,另一端连接直管段11，所述渐缩型锥管段锥管22与直管段11连接处设有垫片 23和垫块24,所述渐扩型直管段包括第一扩张管10、第二扩张管9、第三扩张管8和加长管6， 所述第一扩张管10-端与直管段11连接，另一端连接第二扩张管9,所述第二扩张管9通过 第二法兰12连接第三扩张管8,所述加长管6-端连接第三扩张管8,另一端连接加长管法兰 7〇
[0017] 所述旋流管段包括滑动块和旋流管1，所述旋流管段两端分别焊接有旋流段法兰 2，两侧旋流段法兰2-侧通过螺栓法兰连接拉瓦尔喷管段，另一侧通过螺栓法兰连接接扩 压管段，所述滑动块包括上盖板5、下燕尾板3和分离翼4，所述上盖板5设置在旋流管1中突 起的滑轨内，下燕尾板3设置在旋流管燕尾槽内，分离翼4设置在下燕尾板3的下端，三者分 别用螺栓相连接。
[0018] 所述扩压管段包括分离段13、液体出口管14和渐扩型锥管段19,所述分离段13通 过接管17连接液体出口管14,所述液体出口管14出口端安装液体出口法兰15,所述分离段 13-端与旋流管1连接，另一端通过第四法兰16与渐扩型锥管段19连接，所述渐扩型锥管段 19与分离段13连接的一端设有第五法兰21，另一端设有第一法兰20。
[0019] 本发明湿气从拉瓦尔喷管段左侧的湿气入口进入，经处理后水分和部分重烃从扩 压管段下端的液体出口排出，干气从扩压管段右侧的干气出口排出，所述拉瓦尔喷管段用 于实现气体由亚音速到超音速加速的过程，气体的压力和温度在该段内急剧下降；所述旋 流管段用于使喷管段出口的气体有一段缓冲区间，分离翼则使气体由直线流动变为螺旋运 动，通过产生的离心作用使液体被分离到壁面流出，在这一阶段气体的压力和温度相对变 化不大，速度的方向和大小发生改变;所述扩压管段用于实现气体的增压降速，在流过渐扩 型流道时，气体的速度下降，压力所有升高。
[0020] 超音速分离装置整体尺寸不大，与气体音速流速相比，长度非常小，气体停留时间 极短，只有数毫秒，属于非平衡的瞬态过程，整个过程持续时间远远低于水化物形成所需的 时间，因此不会出现水化物聚集的现象，即无需添加化学药剂。
[0021] 以本发明为主体，辅以相应的动力装置与测量装置，搭建实验平台，用于研究分离 器参数对流场的影响及验证相关理论。
[0022] 实验的参数分为操作参数与性能参数。操作参数用于进行不同的工况设定，主要 的操作参数包括含液浓度Ci和压比Pr。性能参数用于表征分离器的性能优劣，主要的性能参 数有分离效率Et和温度降△T。各参数的测算方法如下所示：
[0023] (1)入口含液浓度Ci
[0024] 入口含液浓度主要用于模拟天然气的含水率，天然气含水率因其出产地域不同而 存在差异。Q值对于分离器的分离效率有着非常直接的影响。实验时需预先设定入口含液 浓度ClQ，预设入口含液浓度通过下式计算：
[0026] 式中，Gi--液体质量流量kg/s
[0027]G2--气体质量流量kg/s
[0028] 考虑到气体流量调节较为困难，预设时保持气体质量流量G2不变，通过调节&来达 到预定的含液浓度。
[0029] 在缓冲器出口端设置有温湿度传感器用于测定分离器入口端流体湿度，测定值匕 与设定值Ci〇误差在0.5%以内即视为合格。
[0030] (2)压比Pr
[0031] 压比是指超音速分离器入口压力Ριη与干气出口压力P〇u^比值。
[0033]根据现有的理论可知，压比对于分离器内气流的流动状态有着非常重要的影响。 压比过大时，导致分离器内流体速度过高，气流均匀性不足，无法保证后续旋流的有效进 行，压比过大则意味着气体能量损失过大，较高的能量损失无法满足后续其他工艺的顺利 进行。压比较小时，流经喷管的气体能量有限，不能保证有效的实现超音速流动，喷管出口 的气体速度较小，在流经分离翼时不能产生足够的旋流强度，气液分离不彻底。在工艺允许 的范围内，尽量选择小压比进行实验。
[0034] (3)分离效率Et
[0035]分离效率是表征超音速分离器性能的关键指标，分离效率