本發明涉及多相分離技術領域，具體涉及一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置。

背景技術：

基于水合物法的氣體分離技術在氣體分離領域展現出了誘人的應用前景，隨著相關配套技術的成熟，其工業化應用的前景可以預見，相關的中型實驗裝置也已經展開。水合物氣體分離技術的原理主要是根據不同氣體形成水合物的溫壓條件差異，從而固化組分中的一種氣體以達到分離的目的。然而，對水合物反應后的漿液及剩余氣體的分離過程卻鮮有研究。

當前，對水合物的氣液分離采用的都是傳統的三相分離器。例如，專利號201110003883.8，名稱為“一種用于氣體水合物連續分離的裝置”，提出了一種折流板式的水合物分離裝置；專利號2014106753279，名稱為“一種同向出流氣液固三相分離器”，提出了一種螺旋流道式的氣液固三相分離裝置。然而，相較于這些傳統的氣液分離系統，水合物具有易于分解的特殊性，一旦水合物在分離器中分解，其最終的氣體分離效率會大大降低，甚至沒有。因此，亟需開發出一種適用于氣體水合物體系的氣液分離裝置。

技術實現要素：

針對當前水合物氣體分離技術中的水合物漿液及其所攜帶氣體較難分離且水合物容易分解的問題，本發明的目的在于提供一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，在盡量保證水合物不分解的情況下，將水合物漿液和氣體進行快速分離。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，該氣液分離裝置的主體為兩端封閉的筒體，所述筒體內從上往下依次設有第一漏斗式腔室分隔裝置和第二漏斗式腔室分隔裝置，以將該筒體分隔成上腔體、中腔體和下腔體，所述第一漏斗式腔室分隔裝置中心設有連通上腔體與中腔體的氣孔，所述第二漏斗式腔室分隔裝置中心設有連通中腔體與下腔體的導流管，所述導流管中設有單向控制閥，其中：

所述上腔體頂部設有氣相出口和加壓保壓單元，所述加壓保壓單元包括依次連接的活塞桿、調節螺母、活塞、彈簧座、壓縮彈簧和重力金屬球，所述活塞桿穿出上腔體的頂壁，所述調節螺母設置在上腔體頂壁的外表面，用于調節壓縮彈簧的伸縮距離，所述重力金屬球壓住所述第一漏斗式腔室分離裝置的氣孔，且能夠在中腔體的氣壓推動下遠離該氣孔；

所述中腔體設有物料進口和絲網捕霧器，所述物料進口與第二漏斗式腔室分隔裝置的上邊緣連接，所述絲網捕霧器安裝在物料進口的上端；

所述下腔體設有多個折流板，其交替安裝在導流管的下方，所述折流板所在平面與筒體軸向中心線的夾角為55°，所述下腔體底部為錐形，其底端設置有液相出口。

進一步地，所述第一漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為60°～80°。

進一步地，所述第一漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為75°。

進一步地，所述第二漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為30°～70°。

進一步地，所述第二漏斗式腔室分隔裝置與筒體軸向中心線的夾角為60°。

進一步地，所述上腔體、中腔體和下腔體高度比為1.5：1：3。

進一步地，所述筒體、加壓保壓單元、第一漏斗式腔室分離裝置、第二漏斗式腔室分離裝置及折流板均采用不銹鋼材料制成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本裝置能夠將水合物漿液及一同進入的氣體在設定壓力條件下方便的分離，能夠避免在分離過程中水合物大量分解，影響氣體的分離效率。

2、單向控制閥及分離腔室的設置，一方面能夠減少初始階段達到預壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量；另一方面避免了漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率。

3、重力彈簧球的設置并借助調節螺母的推動能夠方便的根據需要對氣液分離壓力進行設定，其無需在隨后的進一步分離過程中采用穩壓閥進行壓力調節，并保證分離裝置內漿液中的水合物不分解。

4、整個裝置結構簡單，采用不銹鋼材料制作，不需要采用外部制冷的方式進行溫度控制，大大減小了運行成本。

附圖說明

圖1是本發明的氣液分離裝置的結構示意圖；

附圖標記說明：1-氣相出口；2-壓縮彈簧；3-第一漏斗式腔室分隔裝置；4-物料進口；5-活塞；6-彈簧座；7-重力金屬球；8-絲網捕霧器；9-第二漏斗式腔室分隔裝置；10-單向控制閥；11-折流板；12-液相出口；13-調節螺母；14-活塞桿；15-導流管。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明的內容做進一步詳細說明。

實施例：

如圖1所示，一種適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，該氣液分離裝置的主體為兩端封閉的筒體，在筒體內從上往下依次設有第一漏斗式腔室分隔裝置3和第二漏斗式腔室分隔裝置9，從而將整個筒體分隔為上腔體、中腔體和下腔體三個部分，在第一漏斗式腔室分隔裝置3中心設有連通上腔體與中腔體的氣孔，在第二漏斗式腔室分隔裝置9中心設有連通中腔體與下腔體的導流管15，在導流管15中設有單向控制閥10。

其中，上腔體頂部設有氣相出口1和加壓保壓單元，該加壓保壓單元包括活塞桿14、調節螺母13、活塞5、彈簧座6、壓縮彈簧2和重力金屬球7。活塞桿14的上端穿出上腔體的頂壁，其外壁設有外螺紋，調節螺母13設置在上腔體頂壁的外表面，能夠旋轉但不能離開上腔體頂壁外表面，調節螺母13和活塞桿14螺接在一起，通過旋轉調節螺母13從而帶動活塞桿14上下運動。活塞桿14的底端連接活塞5，活塞5位于固定在上腔體中的活塞腔中，且與該活塞腔內壁氣密接觸，活塞5的底面固定彈簧座6，彈簧座6通過壓縮彈簧2與重力金屬球7連接，重力金屬球7壓在第一漏斗式腔室分離裝置3的氣孔上，當中腔體內的氣壓達到設定值時，重力金屬球7離開該氣孔，從而使得中腔體中的氣體進入到上腔體中。為了能夠壓住第一漏斗式腔室分離裝置3中心處的氣孔，重力金屬球7的直徑需要大于該氣孔直徑，重力金屬球7的質量不宜設計的過大，一般需大于0.1kg，可根據具體的壓力控制范圍進行設置。

其中，加壓保壓單元的原理是：通過旋轉調節螺母13帶動活塞桿14上下運動，以調節活塞5的上下位置，改變壓縮彈簧2的伸縮距離，從而控制壓縮彈簧2對重力金屬球7所施加的作用力，以達到壓力設定的目的。在分離過程中，壓力的設定值需要大于水合物相平衡壓力，從而保證，當中腔體內的壓力大于水合物相平衡壓力時，重力金屬球7才能被頂開，氣體才能夠進入上腔體，從而保證水合物漿液在與氣體分離過程中不分解。

其中，中腔體設有物料進口4和絲網捕霧器8，物料進口4與第二漏斗式腔室分隔裝置9的上邊緣連接，絲網捕霧器8安裝在物料進口4的上端。

其中，下腔體設有多個折流板11，其交替安裝在導流管15的下方，折流板11所在平面與筒體軸向中心線的夾角為55°，下腔體底部為錐形，其底端設有液相出口12。

其中，第一漏斗式腔室分隔裝置3與筒體軸向中心線的夾角為60°～80°，優選75°。

其中，第二漏斗式腔室分隔裝置9與筒體軸向中心線的夾角為30°～70°，優選60。

其中，上腔體、中腔體和下腔體高度比為1.5：1：3。中腔體設置的最小，一方面能夠減少初始階段達到預壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量；另一方面避免漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率。

其中，筒體、加壓保壓單元、第一漏斗式腔室分離裝置3、第二漏斗式腔室分離裝置9以及折流板11均采用不銹鋼材料制成，優選316不銹鋼。由于不銹鋼具有短時間的蓄冷功能，在有工質連續運行的情況下，其整個分離裝置的溫度會逐漸降低到與物料進口處的水合物漿液溫度一致，整個分離裝置不需要再通過外部制冷來保持水合物的生成過程中不分解。

本發明的適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，其氣液分離過程為：

①水合物漿液及其所攜帶的氣體由物料進口4進入中腔體內，其漿液在第二漏斗式腔室分隔裝置9的引流作用下進入流入導管15，并經由單向控制閥10迅速流入下腔體，單向控制閥10的設置使得流入下腔體的水合物漿液分解對氣體的分離不會產生影響。

②中腔體內的氣體上升，經過絲網捕霧器8脫除液滴后，當中腔體內的壓力大于加壓保壓單元所施加的壓力時，重力金屬球7被頂開，氣體進入上腔體中，并經由氣相出口流出，進入下一步分離單元。

③流入下腔體的漿液經過折流板11的緩沖及引流進入下腔體的錐形底部，并經底端的液相出口12迅速流出，從而完成水合物漿液的分離。

本發明的適用于氣體水合物漿液的氣液分離裝置，能夠將水合物漿液及一同進入的氣體在設定壓力條件下方便的分離，能夠避免在分離過程中水合物大量分解，影響氣體的分離效率；通過單向控制閥及分離腔室的設置，一方面能夠減少初始階段達到預壓力所需要的氣量，即減少漿液中水合物在中腔體的分解量，也就是最終的氣體損耗量，另一方面避免了漿液中水合物的分解降低氣體的分離效率；通過重力彈簧球、壓縮彈簧和調節螺母的設置，能夠方便的根據需要對氣液分離壓力進行設定，無需在隨后的進一步分離過程中采用穩壓閥進行壓力調節，并保證裝置內漿液中的水合物不分解；整個裝置采用不銹鋼材料制作，不需要采用外部制冷的方式進行溫度控制，大大減小了運行成本。

上述實施例只是為了說明本發明的技術構思及特點，其目的是在于讓本領域內的普通技術人員能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡是根據本發明內容的實質所做出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍內。