一种气液分离器

1.本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种气液分离器。


背景技术：

2.气液分离器是化工生产过程常见的设备，主要用于将气体中携带的液体分离。根据不同的原理和结构形式，气液分离可以分为重力式、惯性式、离心式、过滤式等。其中，重力式气液分离器因结构简单，加工制造方便等特点，技术相对成熟，应用也较为广泛。但重力式分离器由于仅靠重力沉降分离气体和液体，普遍存在体积较大，分离效率不高等缺点。目前研究也重点针对重力式分离器的内构件进行改进，以减小其体积并提高分离效果。
3.专利cn215712852u提出了一种喷溅式破碎气液分离器，通过哦设置高压喷嘴、搅拌分离器和挡液板等结构，实现了气体的喷溅式破碎，提高了分离效果。专利cn215463053u提出了一种高效气液分离分离器，利用丝网和多叶片配合的过滤器，降低了分离器的容积，提高了过滤精度和回旋管，实现了对混合流体的二次分离，提高了液相停留时间和分离效果，减小了装置体积。
4.但是，现有气液分离器中工质的停留时间仍相对较短，分离空间不足，导致分离效率较低。一些改进型的气液分离器内构件较为复杂，甚至通过增加运动部件来提高分离效果，大幅增加了加工难度和维护成本。
5.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种气液分离器，旨在解决现有的气液分离器中，工质停留时间短、分离空间不足，导致分离效率低，并且构件复杂、加工难度大和维护成本高的问题。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种气液分离器，包括外筒体、设置在所述外筒体一端的上封盖、设置在所述外筒体另一端的下封盖以及设置在所述外筒体内部的内构件；所述外筒体的筒壁上设置有进气管，所述上封盖设置有出气管，所述下封盖设置有排液口；
9.所述内构件包括：
10.中心筒，所述中心筒包括与所述外筒体的内壁连接的外管，以及与所述外管形成双层套管结构的内管；所述外管与所述内管之间形成夹层，所述夹层靠近所述排液口的一端设有漏液孔；所述内管为中空结构、上下敞口；
11.返流帽，所述返流帽设置在所述中心筒靠近所述出气管的一端，且与所述中心筒间隔设置；
12.折流筒，所述折流筒由所述返流帽靠近所述出气管的一端向远离所述中心筒方向延伸形成；
13.液封器，所述液封器设置在所述中心筒靠近所述排液口的一端，且与所述中心筒
间隔设置；所述返流帽的中部设置有中心排液管，所述中心排液管穿过所述内管的中空结构伸入所述液封器内；所述漏液孔由夹层排液管连接且伸入所述液封器内；
14.丝网，所述丝网设置在所述外筒体的内壁、所述折流筒内以及靠近所述折流筒一端的夹层内。
15.所述的气液分离器，其中，所述中心筒、返流帽、折流筒、液封器、丝网均与所述外筒体的中心轴同轴设置。
16.所述的气液分离器，其中，所述进气管设置在所述外筒体的中部的侧壁上，且沿所述外筒体的内壁面的切线方向延伸通入到所述外筒体与所述外管形成的夹层中。
17.所述的气液分离器，其中，所述出气管与所述外筒体的中心轴同轴设置，靠近所述折流筒的一端向靠近所述折流筒方向延伸插入设置在所述折流筒内的丝网中，背离所述折流筒的一端向背离所述折流筒方向延伸穿出所述上封盖。
18.所述的气液分离器，其中，所述排液口与所述外筒体的中心轴同轴设置，背离所述液封器的一端向背离所述液封器方向延伸穿出所述下封盖。
19.所述的气液分离器，其中，所述返流帽为圆罩型挡板结构，所述返流帽的顶部开设有顶部开口，所述中心排液管的外壁面与所述顶部开口的端面密闭连接。
20.所述的气液分离器，其中，所述外管靠近所述返流帽的一端与所述外筒体的内壁面呈倾斜连接，所述内管靠近所述返流帽的一端向靠近所述返流帽方向延伸，使得所述内管与所述外管形成的夹层靠近所述返流帽的一端呈敞口设置。
21.所述的气液分离器，其中，所述夹层靠近所述液封器一端的环状端面封闭，所述端面上沿所述中心筒的中心轴对称开设至少两个漏液孔，所述漏液孔分别连接一根夹层排液管。
22.所述的气液分离器，其中，所述内管与所述返流帽之间、所述返流帽与所述外筒体的内壁之间、所述折流筒与所述外筒体的内壁之间均形成气体通道。
23.所述的气液分离器，其中，所述折流筒和所述液封器分别通过至少两根支撑杆与所述外筒体的内壁连接。
24.有益效果：本发明提供一种气液分离器，一是通过对所述气液分离器内构件的设计，在气液分离器内实现了离心式分离与常规重力式分离的结合，有效增强了气液分离效果。同时，避免了常规离心式导流螺旋片设计，减少了装置复杂度；二是通过返流帽和折流筒的设计，实现了气液二次和三次分离，有效提高了分离效率；三是通过多次折流，延长了气体在气液分离器内的停留时间，增大了分离空间，缩小了气液分离器的体积。同时，增强了液体的碰撞和汇聚，减少了分离器所述出气管排出的气体带液。
附图说明
25.图1为本发明一种气液分离器的结构示意图；
26.图2为气体在所述气液分离器中的运动轨迹图；
27.附图标记说明：外筒体10、进气管11、上封盖20、出气管21、下封盖30、排液口31、中心筒40、外管41、内管42、夹层43、漏液孔431、夹层排液管432、返流帽50、中心排液管51、顶部开口52、折流筒60、液封器70、丝网80、支撑杆90、气体流通路径示意线100。
具体实施方式
28.本发明提供一种气液分离器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
30.应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
31.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
32.请参考图1，本发明提供一种气液分离器，包括外筒体10、设置在所述外筒体10一端的上封盖20、设置在所述外筒体10另一端的下封盖30以及设置在所述外筒体10内部的内构件；所述外筒体10的筒壁上设置有进气管11，所述上封盖20设置有出气管21，所述下封盖30设置有排液口31；
33.所述内构件包括：
34.中心筒40，所述中心筒40包括与所述外筒体10的内壁连接的外管41，以及与所述外管41形成双层套管结构的内管42；所述外管41与所述内管42之间形成夹层43，所述夹层43靠近所述排液口31的一端设有漏液孔431；所述内管42为中空结构、上下敞口；
35.返流帽50，所述返流帽50设置在所述中心筒40靠近所述出气管21的一端，且与所述中心筒40间隔设置；
36.折流筒60，所述折流筒60由所述返流帽50靠近所述出气管21的一端向远离所述中心筒40方向延伸形成；
37.液封器70，所述液封器70设置在所述中心筒40靠近所述排液口31的一端，且与所述中心筒40间隔设置；所述返流帽50的中部设置有中心排液管51，所述中心排液管51穿过所述内管42的中空结构伸入所述液封器70内；所述漏液孔431由夹层排液管432连接且伸入所述液封器70内；
38.丝网80，所述丝网80设置在所述外筒体10的内壁、所述折流筒60内以及靠近所述折流筒60一端的夹层43内。
39.本实施方式的气液分离器具有以下优点：
40.(1)通过内构件的设计，在气液分离器内实现了离心式分离与常规重力式分离的结合，有效增强了气液分离效果。同时，避免了常规离心式导流螺旋片设计，减少了气液分
离器的复杂度。
41.(2)通过返流帽和折流筒的设计，实现了气液二次和三次分离，有效提高了分离效率。
42.(3)所述气液分离器在实现气液分离时，通过多次折流，延长了气体在气液分离器内的停留时间，增大了分离空间，缩小了气液分离器的体积。同时，增强了液体的碰撞和汇聚，减少了分离器出口气体带液。
43.在一些实施方式中，所述中心筒40、返流帽50、折流筒60、液封器70、丝网80均与所述外筒体10的中心轴同轴设置；由于所述气液分离器采用的是离心式分离和常规重力式分离结合的方式，所以将所述中心筒、返流帽、折流筒、液封器、丝网采用与所述外筒体的中心轴同轴设置的方式，可以提高对气液进行离心的效果。
44.在一些实施方式中，所述进气管11设置在所述外筒体10的中部的侧壁上，且沿所述外筒体10的内壁面的切线方向延伸通入到所述外筒体10与所述外管41形成的夹层中。将所述进气管11沿所述外筒体10的内壁面的切线方向延伸通入到所述外筒体10内，可以使得气体由进气管11沿所述外筒体10内壁面的切线方向进入所述气液分离器中部，利用离心力的作用下，使进入所述气液分离器的气体首先沿所述外筒体10的内壁面螺旋下降。
45.具体地，所述外筒体10中下段的内壁面布置有多层丝网80，由所述进气管11通入气液分离器的气体在沿所述外筒体10内壁面螺旋下降过程中，与内壁面上的丝网80接触，气体中含有的液体在丝网表面破碎、汇聚、凝结，最终被所述丝网80捕集下来，并沿所述外筒体10的内壁面流入气液分离器的底部，分离后的气体则从所述气液分离器下部折返向上，进入所述中心筒40的内管42。
46.在一些实施方式中，所述外管41靠近所述返流帽50的一端与所述外筒体10的内壁面呈倾斜连接，所述内管42靠近所述返流帽50的一端向靠近所述返流帽50方向延伸，使得所述内管42与所述外管41形成的夹层43靠近所述返流帽50的一端呈敞口设置，形成敞口段，即形成漏斗结构。
47.具体地，所述中心筒40为双层套管结构，与所述外筒体10的中心轴同轴布置；所述内管42为中空结构，上下敞口，为气体通道；内管与外管之间为夹层43，且靠近所述返流帽50一端的夹层43呈敞口布置，外管的壁面倾斜与所述外筒体10连接，便于排液；所述内管42的壁面竖直向靠近所述返流帽50方向延伸至所述返流帽50下方，所述内管42的壁面顶端与返流帽之间设有气体通道，用于将所述中心筒40的气体导入所述返流帽50；所述夹层43的敞口段设置有多层丝网80，用于二次捕集气体中携带的液体；所述夹层的下段为平行管布置，竖直向下延伸至所述液封器70上方，用于将二次捕集气体时收集到的液体回流到液封器中。
48.在一些实施方式中，所述夹层43靠近所述液封器70一端的环状端面封闭，所述端面上沿所述中心筒40的中心轴对称开设至少两个漏液孔431，所述漏液孔431分别连接一根夹层排液管432。并且，所述夹层排液管432向下延伸进入到所述液封器70内部的液面以下，利用液封防止气体从所述中心筒40的夹层逸出。
49.具体地，设置在所述夹层43靠近所述返流帽50一端的丝网二次捕集下来的液体先通过夹层43流至下端面，然后经所述漏液孔431和所述夹层排液管432流入所述液封器70。
50.在一些实施方式中，所述返流帽50为圆罩型挡板结构，所述返流帽50的顶部开设
有顶部开口52，所述中心排液管51的外壁面与所述顶部开口52的端面密闭连接。
51.具体地，所述中心排液管51从所述返流帽50的顶部开口52穿过并向下延伸，中心排液管的外壁面与返流帽的顶部开口端面密闭连接；所述返流帽50底部位于所述内管的正上方，敞口布置，用于将来自中心筒的内管的气体折返，以增加气体的停留时间；所述返流帽50的底部外边缘与所述外筒体10的内壁面之间设有气体通道，气体经所述返流帽50阻挡后，折返进入所述夹层43靠近所述返流帽50的一端，经夹层内的丝网二次捕集液体后，受所述外管41壁面的阻挡，再次折返向上流动，由所述返流帽50底部外边缘与外筒体之间以及折流筒与外筒体之间的通道流向气液分离器的顶部。
52.气体到达所述气液分离器的顶部后，受壁面阻挡，发生180度转向，进入所述折流筒60；所述折流筒为漏斗结构，与所述外筒体10的中心轴同轴布置，并通过至少两根支撑杆与所述外筒体连接。所述折流筒的底部为倾斜汇流板，汇流板的中心与所述中心排液管51相连接；所述中心排液管向下延伸进入所述液封器内部的液面以下，利用液封防止气体从中心排液管逸出。进入所述折流筒内的气体，在丝网的作用下进行三次捕集，进一步除去所含的液体，捕集下来的液体从底部的中心排液管流入所述液封器70，气体则被所述折流筒底部的汇流板阻挡转向，最终从顶部的出气管排出。
53.在一些实施方式中，所述出气管21与所述外筒体10的中心轴同轴设置，靠近所述折流筒60的一端向靠近所述折流筒60方向延伸插入设置在所述折流筒60内的丝网80中，背离所述折流筒60的一端向背离所述折流筒60方向延伸穿出所述上封盖20。将所述出气管21插入设置在所述折流筒60内的丝网80中，可以将进入所述折流筒60内的气体进行最后的捕集，进一步除去所含的液体后，最终将气体从顶部的出气管排出。
54.在一些实施方式中，所述排液口与所述外筒体的中心轴同轴设置，背离所述液封器的一端向背离所述液封器方向延伸穿出所述下封盖。利用重力，将液体从气液分离器底部的排液口排出。
55.在一些实施方式中，所述内管42与所述返流帽50之间、所述返流帽50与所述外筒体10的内壁之间、所述折流筒60与所述外筒体10的内壁之间均形成气体通道。
56.在一些实施方式中，所述折流筒和所述液封器分别通过至少两根支撑杆90与所述外筒体10的内壁连接。在一种优选地实施方式中，所述折流筒和所述液封器分别通过两根支撑杆90与所述外筒体10的内壁连接。
57.具体地，气体在所述气液分离器中的运动轨迹如图2所示，具体流通路径为：参考气体流通路径示意线100，气体由进气管11沿外筒体10内壁面的切线方向进入气液分离器中部，在离心力的作用下，沿外筒体10的内壁面螺旋下降。下降过程中，气体与外筒体10内壁面布置的丝网80接触。气体中含有的液体在丝网表面发生破碎、汇聚、凝结，最终被丝网80捕集下来，并沿外筒体10内壁面流入气液分离器底部。分离后的气体则从气液分离器下部折返向上，进入中心筒40的内管42，并沿内管42向上流动，到达返流帽50。气体被返流帽50阻挡后，沿中心筒42内管与返流帽50之间的通道折返进入中心筒40上段的夹层。气体经夹层内丝网二次捕集液体后，受中心筒40的外管41的壁面阻挡，再次折返向上流动，由返流帽50底部外边缘与外筒体10之间以及折流筒60与外筒体10之间的通道流向气液分离器的顶部。中心筒40夹层内的丝网捕集下来的液体先通过夹层流至环状下端面，然后经漏液孔431和夹层排液管432进入液封器70。二次分离后的气体到达气液分离器顶部后，受壁面阻
挡，发生180度转向，进入折流筒60，在丝网80的作用下进行三次捕集，进一步除去所含的液体。捕集下来的液体从底部中心排液管51流入液封器70，气体则被折流筒60底部的汇流板阻挡转向，最终从顶部的出气管21排出。
58.综上所述，本发明提供一种气液分离器，一是通过对所述气液分离器内构件的设计，在气液分离器内实现了离心式分离与常规重力式分离的结合，有效增强了气液分离效果。同时，避免了常规离心式导流螺旋片设计，减少了装置复杂度；二是通过返流帽和折流筒的设计，实现了气液二次和三次分离，有效提高了分离效率；三是通过多次折流，延长了气体在气液分离器内的停留时间，增大了分离空间，缩小了气液分离器的体积。同时，增强了液体的碰撞和汇聚，减少了分离器所述出气管排出的气体带液。
59.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。