本實(shí)用新型屬于多相流動(dòng)及油氣處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種管道式粗分離器。

背景技術(shù)：

段塞流位于多相流動(dòng)流型圖的中間區(qū)域，和各種其他多相流流型區(qū)域都有搭界，是在油氣混輸過程中最常見、危害最大的一種流型。段塞流會(huì)對(duì)下游的分離及處理設(shè)施造成極為不利的影響。不經(jīng)處理或者處理不當(dāng)?shù)亩稳鬟M(jìn)入下游分離器造成分離器內(nèi)部強(qiáng)烈的流場(chǎng)以及相分布的波動(dòng)，造成分離器出現(xiàn)分離失效、氣液串線等惡化工況的發(fā)生。

擴(kuò)徑造成的氣液流速的大幅降低以及下傾、螺旋等幾何結(jié)構(gòu)自身的重力以及離心力場(chǎng)有利于段塞流向分層流的轉(zhuǎn)化，在很大程度上改善氣液分離效果，擴(kuò)展下游油氣分離器的適用范圍，這一思路常應(yīng)用于柱狀旋流分離器入口整流且發(fā)展出了各種結(jié)構(gòu)形式，例如中國(guó)專利(2014103767481)一種柱狀氣液旋流分離器入口整流裝置提供了一種結(jié)合了擴(kuò)徑、螺旋下傾等結(jié)構(gòu)的柱狀氣液旋流分離器入口粗分離裝置，單管式粗分離器氣液兩相并未真正做到完全分離，氣液兩相仍然在同一條管道中流動(dòng)；在單管粗分離器的基礎(chǔ)上發(fā)展出的管匯式粗分離器主要利用擴(kuò)徑管與下傾管強(qiáng)制段塞流向分層流的轉(zhuǎn)化，例如中國(guó)專利(2013207992583)一種段塞流緩沖分離裝置中展現(xiàn)的斜管式粗分離器，氣相在分向氣相支管的過程中主要利用由于氣液兩相密度差產(chǎn)生的氣相的浮力作用，而更強(qiáng)的液相的重力作用并未在氣液分離過程中得到充分利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的針對(duì)段塞流分離效率低的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種管道式粗分離器。

本實(shí)用新型提供的管道式粗分離器主要由依次連通的擴(kuò)徑管、水平短管、緩變彎頭、螺旋下傾管和氣液分離管組成。

所述的擴(kuò)徑管水平安裝，擴(kuò)徑管采用漸括設(shè)計(jì)，安裝于水平進(jìn)料管之上，為實(shí)現(xiàn)液塞的平穩(wěn)過渡，減少氣液兩相的混合以及油水的剪切乳化，擴(kuò)徑角度不宜大于20°，擴(kuò)徑角度取值為10°～20°較為合適。

所述水平短管位于擴(kuò)徑管之后，起到穩(wěn)定擴(kuò)徑管之后氣液流動(dòng)的作用，水平短管長(zhǎng)度為其管徑的10～15倍。

所述緩變彎頭作為連接水平短管與螺旋下傾管的連接構(gòu)件，為保證連接處的平緩過度，使液塞平緩進(jìn)入螺旋下傾段，減少氣液兩相的混合以及油水的剪切乳化，緩變彎頭的彎曲半徑應(yīng)為其管徑的3～6倍。

所述的螺旋下傾管由一段小曲率螺旋管和一段大曲率螺旋管依次連接而成，小曲率螺旋管和大曲率螺旋管內(nèi)徑相同。

所述的螺旋下傾管采用小曲率螺旋管與大曲率螺旋管前后連接的兩段設(shè)計(jì)，小曲率螺旋管產(chǎn)生的強(qiáng)離心力場(chǎng)有利于段塞流向分層流的快速轉(zhuǎn)化，大曲率螺旋管產(chǎn)生的離心力場(chǎng)較弱但在相同的螺旋圈數(shù)下具有較長(zhǎng)的流動(dòng)距離，有利于形成平穩(wěn)的分層流動(dòng)；小曲率螺旋管與大曲率螺旋管傾斜角度相同，傾斜角取值為15°～30°，在這一范圍有利于段塞流向分層流的轉(zhuǎn)化且使得管道式粗分離器的高度具有較大的調(diào)節(jié)范圍；小曲率螺旋管與大曲率螺旋管的螺旋圈數(shù)取值為1/3～1/2圈時(shí)較為合適，根據(jù)安裝空間的限制可以適當(dāng)調(diào)整；螺旋下傾管的內(nèi)徑應(yīng)保證氣液流速位于多相流流型圖中的分層流區(qū)域。

所述的氣液分離管由自上而下平行設(shè)置的氣相支管、降液通道和液相支管組成，降液通道為兩端封閉、上下敞口的長(zhǎng)條狀箱式通道，氣相支管與液相支管由降液通道連通；液相支管靠近螺旋下傾管的一端封閉，另一端敞口，氣液分離管以其氣相支管與螺旋下傾管連通，即與螺旋下傾管的大曲率螺旋管連通。

所述氣相支管與大曲率螺旋管的下傾角度相同，管內(nèi)徑相同，液相支管下傾角度與氣相支管相同，液相支管管徑較氣相支管略小，即小于氣相支管管徑；降液通道截面寬度為液相支管直徑的1/2～2/3即可；氣相支管與液相支管的長(zhǎng)度相同，取值為各自管內(nèi)徑的20～30倍，降液通道的長(zhǎng)度占?xì)庖悍蛛x管長(zhǎng)度的2/3～3/4即可。

為了更有效的進(jìn)行氣液分離，在降液通道遠(yuǎn)離螺旋下傾管的一端設(shè)置有弓形的氣相擋板，氣相擋板位于液相支管上半部，弓形擋板所在圓的直徑等于液相支管內(nèi)徑。

本發(fā)明的基本原理是段塞來流首先經(jīng)過水平段的擴(kuò)徑管降低氣液兩相的流速以及液塞的強(qiáng)度；然后段塞流經(jīng)水平短管及緩彎彎頭進(jìn)入螺旋下傾管，螺旋下傾管主要包括小曲率螺旋管與大曲率螺旋管，經(jīng)過螺旋下傾管之后段塞流在重力與離心力的雙重作用下強(qiáng)制轉(zhuǎn)化為分層流；經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的分層流進(jìn)入氣液分離管，氣相在浮力作用下留在氣相支管，液相在重力作用下經(jīng)降液通道進(jìn)入液相支管，然后氣液兩相分別流向下游油氣處理設(shè)備。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：1)不含有易損內(nèi)部構(gòu)件，可以無故障運(yùn)行；2)結(jié)合了單管式整流管與管匯式粗分離器的特點(diǎn)，采用擴(kuò)徑、螺旋下傾相結(jié)合方式提高段塞流向分層流轉(zhuǎn)化效果的同時(shí)，在氣液流向氣相支管與液相支管階段充分利用液相的重力作用，整體提高管道式粗分離器的分離效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的俯視示意圖；

圖3是本實(shí)用新型螺旋下傾管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的側(cè)視示意圖；

圖5是本實(shí)用新型氣液分離管的截面示意圖。

圖中：1-水平進(jìn)料管，2-擴(kuò)徑管，3-水平短管，4-緩變彎頭，5-小曲率螺旋管，6-大曲率螺旋管，7-氣液分離管，8-氣相支管，9-降液通道，10-液相支管，11-氣相擋板。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

參見附圖1～5，本實(shí)用新型主要由水平進(jìn)料管1、擴(kuò)徑管2、水平短管3、緩變彎頭4、小曲率螺旋管5、大曲率螺旋管6和氣液分離管7依次連通組成，其中小曲率螺旋管5和大曲率螺旋管6組成螺旋下傾管，氣液分離管7主要由氣相支管8、降液通道9、液相支管10和氣相擋板11組成。

氣相支管8、降液通道9和液相支管10自上而下平行設(shè)置，降液通道9為兩端封閉、上下敞口的長(zhǎng)條狀箱式通道，氣相支管8與液相支管10由降液通道9連通；液相支管10靠近螺旋下傾管的大曲率螺旋管6的一端封閉，另一端敞口，氣液分離管7以其氣相支管8與螺旋下傾管的大曲率螺旋管6連通。

氣相擋板11位于降液通道9遠(yuǎn)離螺旋下傾管的大曲率螺旋管6的一端，位于液相支管10的上半部，氣相擋板11的圓弧面貼合液相支管10的上部?jī)?nèi)壁，氣相擋板11的面積占液相支管10橫截面的1/3～1/2為宜，氣相擋板11所在圓的直徑等于液相支管10的內(nèi)徑。本實(shí)用新型的各管件之間的連接均為焊接。

如附圖1所示，本實(shí)用新型的工作過程為：段塞來流首先經(jīng)過水平進(jìn)料管1進(jìn)入水平安裝的擴(kuò)徑管2降低氣液兩相的流速以及液塞的強(qiáng)度；然后段塞流經(jīng)水平短管3和緩變彎頭4進(jìn)入螺旋下傾管的小曲率螺旋管5和大曲率螺旋管6，經(jīng)過螺旋下傾管之后在離心力與重力的雙重作用下強(qiáng)制將段塞流轉(zhuǎn)化為分層流；經(jīng)過轉(zhuǎn)化后的分層流進(jìn)入氣液分離管7，氣相在浮力作用下留在氣相支管8，液相在重力作用下經(jīng)降液通道9進(jìn)入液相支管10，然后氣液兩相分別經(jīng)氣相支管8與液相支管10流向下游油氣處理設(shè)備。