[发明专利]一种多相流分离的复合T形管分离器及其分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及多相流分离领域，特别涉及一种用于分离气液、液液、气固、液固等两相流 以及分离多相流的装置和方法。

背景技术

在化工、冶金、能源、采矿、食品以及家电工业中普遍存在气液、液液、液固、气固等 两相流以及气液固等多相流。为了提高工业过程的经济性和安全性以及得到某单一相的产品， 这些不同的相往往要采用一定的方法加以分离。

传统的这类分离器主要有分离罐、沉降槽以及旋风分离器等。然而分离罐或沉降槽一般 体积庞大，如果是海上油田的油气、油水分离还要架设大型的海上平台，不仅投资很高而且 还有气体泄漏等安全隐患；旋风分离器也存在易磨损、易泄漏，设备成本较高等缺点，此外， 这些设备在管线上的安装、更新以及维护保养都不方便。

T形三通管是流体分配的一个常用管件，早在1960年代就有文献报道了当气液等两相流 流经T形管时，出现相分离的现象。在核电站这种相分离现象是导致核反应设备内管壁干烧 的安全隐患，所以国际上有很多学者研究了这种T形管对两相流的相分离规律。进入新世纪 后，人们对T形管研究的焦点转向了如何用T形管来分离两相流和多相流。2002年英国 Azzopardi教授(Azzopardi，B.J.，Colman，D.A.and Nicholson，D.，Plant application o f a T-junction as a partial phase separator[J]，Chem.Eng.Res.Design，v.80(1)， 87-96)报道了利用这种T形管对两相流的相分离原理，成功地将T形管用作化工生产上的气 液两相分离器。虽然T形管结构简单、集约，安装、更换、维修方便，然而，利用单个T形 管时两相分离的效率一般较低，普遍工业应用的价值依然较小。

发明内容

鉴于如下两个不足：分离罐和旋风分离器的设备成本大，容易泄漏，在管线上安装、更 新以及维护保养都不方便；T形管对两相流具有一定的分离能力，并且结构简单，安装、更 新、维修方便，但单个T形管对两相流的分离效果较差。本发明利用T形管的优点并克服上 述缺点，提供一种改进的用于分离两相流和多相流的新型T形管分离装置。

本发明提供一种新型的用于两相流和多相流分离的复合T形管装置。本发明主要由主管、 中间连接管和汇集管组成。主管、中间连接管和汇集管的管径可以相等也可以不相等，管道 截面形状可以是圆形管、方形管或其它截面形状的管道。中间连接管可以是2个或2个以上 的管道排列构成。装置上存在一个多相流入口和两个多相流出口，一个入口在主管上，两个 出口分别在主管和汇集管上。I形复合T形管，主管上管口A、管口B是开口，管口C和管口 D中一个封闭、一个开口，形成汇集管的一个出口。两相混合物可以从主管上任一开口进入 复合T形管分离器，从主管上的另一开口和汇集管出口流出。多相混合物在两个出口的分配 比例可以通过分别连接主管出口和汇集管出口的管道上的两个阀门加以控制。当两相流经中 间连接管时，与流过单个T形管时一样具有对两相的分离作用，由于T形管的并列排布，起 到了多重分离作用；而在汇集管，流体流向汇集管出口，同样在各个连接管的交汇处也具有 流经T形管时的相分离作用，从而使某一个指定相的浓度得到浓缩。

II型复合T形管，是上述I型复合T形管的衍生装置，其管口C和管口D封闭，在汇集 管上加装一个汇集管出口管，其位置可以安装在汇集管上的任何位置；管口E为开口，是汇 集管的出口，其他与I型相同。II型复合T形管与I型的分离原理相同。

III型复合T形管，是上述I型复合T形管的衍生装置，其管口A或B一个封闭、一个开 口，在主管上加装一个支管，其位置可以安装在主管上的任何位置；管口F为开口，是主管 的两个开口之一，其他与I型相同。III型复合T形管与I型的分离原理相同。

IV型复合T形管，是上述II型复合T形管的衍生装置，其管口A或B一个封闭、一个开 口，在主管上加装一个支管，其位置可以安装在主管上的任何位置；管口F为开口，是主管 的两个开口之一，其他与II型相同。IV型复合T形管与I型的分离原理相同。

本发明与现有技术相比，具有结构简单、体积小、成本低、分离效率高等优点；同时由 于是管式的设备可用于在线安装完成分离任务，不需要架设大型的分离平台；其更换、维护 也更方便。

附图说明

图1，复合T形管分离器示意图(I型)。