[实用新型]一种循环式全旋流型超声速分离装置

说明书

本实用新型属于多组分混合气体的低温凝结与旋流分离技术领域，公开了一种循环式全旋流型超声速分离装置。该装置包括外壳以及中心旋流部件；外壳包括稳流收缩段、扩压分离段以及循环段；其中，稳流收缩段、扩压分离段由前向后依次设置并连接；中心旋流部件位于稳流收缩段和扩压分离段内；扩压分离段包括由前向后依次连接的Laval喷管扩张段、集液凹槽以及二次扩压段；循环段位于扩压分离段的下方；其中，循环段的后侧与集液凹槽相连，循环段的前侧与Laval喷管扩张段的中前部相连。本实用新型通过在Laval喷管扩张段末端连接循环段，通过循环段实现气体的再循环，大大减少了气体浪费，提高了分离效率。

技术领域

本实用新型属于多组分混合气体的低温凝结与旋流分离技术领域，特别涉及一种循环式全旋流型超声速分离装置。

背景技术

传统天然气净化处理装置存在塔器笨重，投资费用高昂，能耗高等问题，超声速旋流分离天然气是实现我国“碳达峰”和“碳中和”工作目标的重要清洁能源。

超声速旋流分离技术是天然气净化处理领域的一大创新。

超声速旋流分离器具有小型紧凑，性价比高，节能环保，支持无人值守等优点，符合天然气工业中安全，环保，低能耗的设备要求。

按照旋流部件安装位置的划分，目前已有的超声速旋流分离装置主要分为以下两种：

第一种是采用旋流后置的概念，将旋流部件安装在喷管扩张段处来产生旋流，这种结构的超声速旋流分离装置存在着以下技术问题：

气体在扩张段内速度已经达到超声速，当超声速的气体遇到旋流部件时，会在旋流叶片后面产生斜激波，破坏低温低压环境，造成已经凝结的液体二次蒸发，使得分离效率降低。

第二种是将旋流部件安装在喷管直管段入口处，气体进入喷管后首先经过旋流部件，膨胀降温，使得旋流叶片后面不会产生斜激波，有效避免了液滴的二次蒸发。

然而，该种结构形式在实际应用中依然存在着以下技术问题：

旋流部件只存在于超声速分离装置的前部，旋流能力弱，当气体经过旋流进入扩压段后，会受到装置内部摩擦阻力的影响，气体速度大幅降低，分离能力降低，且一部分已经凝结的液滴会未分离并随着干气排出，导致分离效率低。

综上，以上两种常用超声速旋流分离装置天然气损失明显，部分天然气会随凝液一起分离出去，由此可见，现有技术中的超声速旋流分离装置结构需要进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种循环式全旋流型超声速分离装置，该装置采用在整个装置内设置旋流叶片，并在超声速段设置循环结构，以实现排出气的二次旋流分离，有效提高天然气中水分，酸气和重烃分离效率和分离强度，极大减少天然气随凝液的逸出量。

本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种循环式全旋流型超声速分离装置，包括外壳以及中心旋流部件；

外壳包括稳流收缩段、扩压分离段以及循环段；其中，稳流收缩段、扩压分离段由前向后依次设置并连接；中心旋流部件位于稳流收缩段和扩压分离段内；

扩压分离段包括由前向后依次连接的Laval喷管扩张段、集液凹槽以及二次扩压段；

循环段位于扩压分离段的下方；

其中，循环段的后侧与集液凹槽相连，循环段的前侧与Laval喷管扩张段的中前部相连。

本实用新型具有如下优点：