CN102653693B - 离心式预分离脱水吸收塔 - Google Patents

Abstract

离心式预分离脱水吸收塔，应用于天然气开采脱水技术领域。气进管固定在吸收塔体侧壁中部并沿塔体的塔壁切向伸入吸收塔体内，中央升气管的中部固定在隔板上；隔板水平固定在吸收塔体的腔体内；在中央升气管的下部有锥体结构；在锥体结构的下面有倾斜的液面稳定板；在吸收塔体的底部固定有排液口；在中央升气管的上部有吸附单元；吸附单元的上部有捕雾器；在吸收塔体的顶部有气出口；在吸收塔体的侧壁上并在塔盘的上部有三甘醇进口；在吸收塔体的侧壁上并在隔板的上部有三甘醇出口。效果是：能去掉99％饱和水，能拦截气中99％以上的三甘醇，从而降低三甘醇损失，处理合格的天然气进入外输系统。

Description

离心式预分离脱水吸收塔

技术领域

本发明涉及油气田天然气开采技术领域，特别涉及一种天然气进行脱水的装置，是一种离心式预分离脱水吸收塔。

背景技术

自地层中采出的天然气及脱硫后的净化天然气中，一般都含有饱和量的水汽，水汽是天然气中有害无益的组分。天然气中水汽的存在，减少了输气管道对其它有效组分的输送能力，降低了天然气的热值。并且，当输气压力和环境温度变化时，可能引起水汽从天然气中析出，形成液态水、冰或天然气的固体水化物，这些物质的存在会增加输气压降，减少输气管线的通过能力，减小输气管线的通过能力，严重时还会堵塞阀门和管线，影响平稳供气。在输送含有酸性组分天然气时，液态水的存在还会加速酸性组分对管壁、阀门的腐蚀，减少管线寿命。因此，天然气必须进行脱水处理，达到规定的含水露点指标后，才允许进入输气干线。

目前，油田广泛采用三甘醇对天然气进行脱水。传统的三甘醇脱水主要在利用三甘醇的吸附作用，对天然气中的水分进一步脱出，使之达到外输露点要求。传统流程：来气经双筒过滤器、三甘醇吸收塔和外输三阶段。由于来气中含液量波动较大，双筒过滤器经常不能有效分离游离水，加之吸收塔内没有设置再次分离的结构，从而导致经三甘醇吸收后的天然气中的水露点达不到外输要求，部分三甘醇被气体带入管路系统，造成三甘醇损失。

《钻采工艺》杂志（第30卷，第4期）发表了“天然气三甘醇脱水装置的国产化研究”中，有工艺设计和设备设计。天然气从三甘醇吸收塔下部进入，与从塔上部流下的三甘醇进行交换，其中的水分被三甘醇吸收，达到设计露点后由吸收塔顶流出，吸收塔分为三部分：下部预分离段，中部吸收段，上部气液捕集段。预分离段主要对进入吸收塔的天然气进行再分离，保证气体进入吸收段后达到工艺要求，吸收段主要借助三甘醇的吸收特性去除天然气中的饱和水，气液捕集段设置了特殊的高效捕集器去除其中的三甘醇，吸收体内设计了塔盘，下部预分离段与中部吸收段之间设置了分隔板。

发明内容

本发明的目的是：提供一种离心式预分离脱水吸收塔，在不改变流程中双筒分离器的作用情况下，通过吸收塔内部结构变化，适应气中含液变化，实现多工况下含水露点指标合格。

本发明采用的技术方案是：离心式预分离脱水吸收塔，包括吸收塔体，吸收塔体为立式圆筒结构，吸收塔体座落在裙座上，裙座固定在基础上；气进管固定在吸收塔体的侧壁中部并沿塔体的塔壁切向伸入吸收塔体内，进入的天然气能在吸收塔体的腔体内产生旋转气流。

在吸收塔体内并在气进管的上部水平焊接固定有隔板，在隔板上焊接固定有中央升气管，中央升气管中心线与吸收塔体中心线为同一条直线；中央升气管垂直并穿过隔板，中央升气管上段在隔板的上部，中央升气管的下段在隔板的下部并且中央升气管的下端口在锥体结构内；在吸收塔体的腔体内固定有锥体结构，锥体结构为漏斗形钢板焊接成；锥体结构的上端焊接在吸收塔体的内壁上并在气进管的下部；中央升气管的下端口与锥体结构的下锥口相对，在锥体结构的下面有向下倾斜的液面稳定板；液面稳定板的上端固定在吸收塔体的内壁上；在吸收塔体的底部固定有排液口；在中央升气管的上部有吸附单元；吸附单元的上部有捕雾器；在吸收塔体的顶部有气出口；吸附单元的上端和下端分别有三甘醇进口和三甘醇出口，三甘醇进口和三甘醇出口由吸收塔体外向内伸入，三甘醇出口在吸附单元的下端，三甘醇进口在吸附单元的上端。

吸附单元是填料或是塔盘。

在液面稳定板的下部有加热器进出口，加热器进出口穿过吸收塔体的侧壁；加热器进出口连接的加热器，对液面稳定板加热和对气进管进入的天然气加热。

所述的捕雾器为水平式捕雾器，水平式捕雾器平面与吸收塔体中心线垂直。

所述的捕雾器为垂直式捕雾器，垂直式捕雾器平面与吸收塔体中心线平行。垂直布置的捕雾器可以避免大气速下引起的液泛。

简述离心式预分离脱水吸收塔的工作原理。参阅图1。天然气进入吸收塔体2后经中央升气管4侧臂使天然气进行旋转式气液分离，第一次分离液体沿中央升气管4侧臂向下流入锥体结构11，分离液体继续下流到液面稳定板12并沉降到吸收塔体2底部，从排液口1排出。气体通过中央升气管4内上升；中央升气管4的伞顶上端固定有吸附单元，吸附单元上下有三甘醇进口8和三甘醇出口10，三甘醇进口8和三甘醇出口10由吸收塔体2外向内伸入，三甘醇出口10在吸附单元的下端，三甘醇进口8在吸附单元的上端，吸附单元上部有捕雾器6，通过捕雾器6处理后，天然气从吸收塔体2顶部的气出口7输出；分离脱水的液体从排液口1排出。锥体结构11为漏斗形，采用钢板焊接成，上部开口的直径大下部开口的直径小。

本发明的有益效果：本发明离心式预分离脱水吸收塔，适应气中含液变化，实现多工况下含水露点指标合格。天然气从气进管径向进入吸收塔体内，气体撞击到折流板后强制转向并向下运动，进行气液旋转分离；分离后的气体去掉99％饱和水，继后进入塔盘，经过塔盘气液吸附，也就是通过三甘醇吸附后，其中水露点可以远低于外输气露点要求；能拦截气中99％以上的三甘醇，从而降低三甘醇损失，处理合格的天然气进入外输系统。

附图说明

图1是本发明离心式预分离脱水吸收塔结构剖面示意图；是实施例1结构示意图。

图2是实施例2结构示意图。

图3是实施例3结构示意图。

图4是实施例4结构示意图。

图5是实施例5结构示意图。

图6是实施例6结构示意图。

图中，1-排液口；2-吸收塔体；3-气进管；4-中央升气管；5-塔盘；6-捕雾器；7-气出口；8-三甘醇进口；9-隔板；10-三甘醇出口；11-锥体结构；12-液面稳定板；13-加热器进出口；14-裙座；15-填料。

具体实施方式

实施例1：参阅图1。离心式预分离脱水吸收塔，包括吸收塔体2，吸收塔体2为立式圆筒结构，直径800mm，总高度为9500mm，吸收塔体2座落在裙座14上，裙座14固定在基础上。气进管3固定在吸收塔体2的侧壁中部并沿塔体2的塔壁切向伸入吸收塔体2内。在吸收塔体2内并在气进管3的上部水平焊接固定有隔板9，在隔板9上焊接固定有中央升气管4，中央升气管4中心线与吸收塔体2中心线为同一条直线；中央升气管4垂直并穿过隔板9，中央升气管4上段在隔板9的上部，中央升气管4的上段高度600mm；中央升气管4的下段底部距离隔板9为600mm；中央升气管4的下段在隔板9的下部并且中央升气管4的下端口在锥体结构11内。在吸收塔体2的腔体内固定有锥体结构11，锥体结构11为漏斗形钢板焊接成，锥体结构11的锥度为65度；锥体结构11的上端焊接在吸收塔体2的内壁上并在气进管3的下部；中央升气管4的下端口与锥体结构11的下锥口相对，锥体出口为中央升气管4直径的0.8倍；在锥体结构11的下面有向下倾斜的液面稳定板12，液面稳定板12的斜度为3％；液面稳定板12的上端固定在吸收塔体2的内壁上；在吸收塔体2的底部固定有排液口1；在中央升气管4的上部有吸附单元；吸附单元的上部有捕雾器6；在吸收塔体2的顶部有气出口7；吸附单元的上端和下端分别有三甘醇进口8和三甘醇出口10，三甘醇进口8和三甘醇出口10由吸收塔体2外向内伸入，三甘醇出口10在吸附单元的下端，三甘醇进口8在吸附单元的上端。液面稳定板12的下部是储液腔，储液腔设有液位监测仪。

在液面稳定板12的下部有加热器进出口13，加热器进出口13穿过吸收塔体2的侧壁；加热器进出口13连接加热器（设有加热盘管）加热器对液面稳定板12加热和对气进管3进入的天然气加热。

所述的捕雾器6垂直安装，捕雾器6的平面与吸收塔体2中心线平行。

工作原理：天然气从气进管3切向进入吸收塔体2内，气体撞击到中央升气管4的侧臂后强制转向并向下运动，进行第一次气液分离；分离后的气体向下经过中央升气管4入口再向上，从中央升气管4顶端输出，进入塔盘5的入口，经塔盘5吸附，也就是通过三甘醇吸附后，其中水露点远低于外输气露点要求；气体继续上升，进塔第一次气液分离以及经过捕雾器6拦截的液体流入储液腔。

实施例2：参阅图2。离心填料式预分离脱水吸收塔的吸收塔体2为立筒式结构，吸收塔体2座落在裙座14上，裙座14与基础固定。裙座14与吸收塔体2连接面的上端有加热器进出口13，加热器进出口13连接的加热器对其上的液面稳定板12和气进管3进入的天然气加热。

气进管3固定在吸收塔体2的侧壁中部并沿塔体2的塔壁切向伸入吸收塔体2内。在吸收塔体2内并在气进管3的上部水平焊接固定有一个隔板9，在隔板9上焊接固定有一个中央升气管4，中央升气管4中心线与吸收塔体2中心线为同一条直线。中央升气管4垂直并穿过隔板9，中央升气管4上段在隔板9的上部，中央升气管4的下段在隔板9的下部并且中央升气管4的下端口在锥体结构11内。在吸收塔体2的腔体内固定有锥体结构11，锥体结构11为漏斗形钢板焊接成。锥体结构11的上端焊接在吸收塔体2的内壁上并在气进管3的下部。中央升气管4的下端口与锥体结构11的下锥口相对，在锥体结构11的下面有向下倾斜的液面稳定板12。液面稳定板12的上端固定在吸收塔体2的内壁上。在吸收塔体2的底部固定有一个排液口1；在中央升气管4的上部有吸附单元，吸附单元采用的是填料15；填料15的上部有捕雾器6；在吸收塔体2的顶部有气出口7；填料15的上端和下端分别有三甘醇进口8和三甘醇出口10，三甘醇进口8和三甘醇出口10由吸收塔体2外向内伸入，三甘醇出口10在填料15的下端，三甘醇进口8在填料15的上端。

工作原理：天然气从气进管3切向进入吸收塔体2内，气体撞击到中央升气管4的侧臂后强制转向并向下运动，进行第一次气液分离；分离后的气体向下经过中央升气管4入口再向上，从中央升气管4顶端输出，进入填料15的入口，经填料15吸附，也就是通过三甘醇吸附后，其中水露点可以远低于外输气露点要求；气体继续上升，进入捕雾器6，去掉99％饱和水，可以拦截气中99％以上的三甘醇，从而降低三甘醇损失，处理合格的天然气进入外输系统。进塔第一次气液分离以及经过捕雾器6拦截的液体流入储液腔。储液腔设有液位监测。考虑冬季北方寒冷，在储液腔内设有加热盘管。垂直布置的捕雾器可以避免大气速下引起的液泛。

实施例3：参阅图3。实施例3其结构与实施例1基本相同，其区别之处在于，裙座14与吸收塔体2连接面的上端吸收塔体2内壁上没有加热器进出口13。这种结构适应用温度较高的区域。

实施例4：参阅图4。实施例4与实施例2基本相同，其区别之处在于，裙座14与吸收塔体2连接面的上端吸收塔体2内壁上没有加热器进出口13。这种结构适应用温度较高的区域。

实施例5：参阅图5。实施例5其结构与实施例1基本相同，其区别之处在于，捕雾器6为水平式捕雾器。

实施例6：参阅图6。实施例6其结构与实施例2基本相同，其区别之处在于，捕雾器6为水平式捕雾器。

本发明实施例5和实施例6中，第一捕雾器6采用垂直结构，第二捕雾器6采用水平式捕雾器，能充分去掉99％饱和水，垂直结构具有较率低、但工作过程不受影响的特点，受外来水气动能的影响，水平结构去掉的饱和水会形成气泡浮在下面表，使进入的外气受阻。而垂直结构去掉的饱和水不会形成气泡浮在下面表，而直接随侧臂分离脱水，使进入的外气不会受到阻力。

Claims (4)

1.一种离心式预分离脱水吸收塔，包括吸收塔体(2)，吸收塔体(2)为立式圆筒结构，吸收塔体(2)座落在裙座(14)上，裙座(14)固定在基础上；气进管(3)固定在吸收塔体(2)的侧壁中部并沿塔体(2)的塔壁切向伸入吸收塔体(2)内；在吸收塔体(2)内并在气进管(3)的上部水平焊接固定有隔板(9)，在隔板(9)上焊接固定有中央升气管(4)，中央升气管(4)中心线与吸收塔体(2)中心线为同一条直线；中央升气管(4)垂直并穿过隔板(9)，中央升气管(4)上段在隔板(9)的上部，中央升气管(4)的下段在隔板(9)的下部并且中央升气管(4)的下端口在锥体结构(11)内；在吸收塔体(2)的腔体内固定有锥体结构(11)，锥体结构(11)为漏斗形钢板焊接成；锥体结构(11)的上端焊接在吸收塔体(2)的内壁上并在气进管(3)的下部；中央升气管(4)的下端口与锥体结构(11)的下锥口相对，在锥体结构(11)的下面有向下倾斜的液面稳定板(12)；液面稳定板(12)的上端固定在吸收塔体(2)的内壁上；在吸收塔体(2)的底部固定有排液口(1)；在中央升气管(4)的上部有吸附单元；吸附单元的上部有捕雾器(6)；在吸收塔体(2)的顶部有气出口(7)；吸附单元的上端和下端分别有三甘醇进口(8)和三甘醇出口(10)，三甘醇进口(8)和三甘醇出口(10)由吸收塔体(2)外向内伸入，三甘醇出口(10)在吸附单元的下端，三甘醇进口(8)在吸附单元的上端。

在液面稳定板(12)的下部有加热器进出口(13)，加热器进出口(13)穿过吸收塔体(2)的侧壁；加热器进出口(13)连接有加热器。

2.根据权利要求1所述的离心式预分离脱水吸收塔，其特征是：吸附单元是填料(15)或塔盘(5)。

3.根据权利要求1所述的离心式预分离脱水吸收塔，其特征是：所述的捕雾器(6)为水平式捕雾器，水平式捕雾器(6)的平面与吸收塔体(2)中心线垂直。

4.根据权利要求1所述的离心式预分离脱水吸收塔，其特征是：所述的捕雾器(6)为垂直式捕雾器，垂直式捕雾器(6)的平面与吸收塔体(2)中心线平行。

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