CN104119974A - 一种低压天然气/煤层气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压天然气/煤层气净化装置，包括一罐体，所述罐体内依次设置有重力沉降室、旋风分离器以及气体过滤器。本发明采用重力沉降、旋风分离以及过滤的三级处理方式，能够高效去除低压天然气或煤层气中所含的各种固液杂质，经过第三级处理后的气体中液体和固体杂质可去除量可达到1000g/10⁴m³（气）以上。

Description

一种低压天然气/煤层气净化装置

技术领域

本发明涉及气体过滤设备，具体地说，是关于一种低压天然气/煤层气净化装置。

背景技术

随着油田多种开发手段的应用，天然气原料气在初加工之前气质越来越差，含有大量油水及微细粉尘杂质。这些杂质的存在会造成精密调压设备及计量设备的堵塞，甚至损坏，影响生产并造成损失。同时由于固相颗粒是低温条件下水结冰和形成天然气水合物的天然晶核，它的存在加剧了含水杂质气体生产中存在的问题。

为了消除气体中水和粉尘带来的巨大危害，在生产过程中常常利用重力沉降分离、离心分离和过滤分离技术进行脱水、除尘处理。

常规的重力沉降技术是利用重力作用使尘粒从气流中自然沉降的除尘装置。它的除尘效率与沉降室水平截面和气流速度有关，虽然重力除尘器的结构简单，压力损失小，但除尘效率低，单独使用时无法达到规定技术指标。因此，一般只把沉降室作为第一级粗净化。

离心分离技术是利用流体中相对较重的液体和固体颗粒在离心力作用下从气相中分离出来，旋风分离器作为离心分离的一种典型设备，需要有一定的速度，且操作弹性较小，如果设计不当，容易产生上涡流，降低分离效率。

过滤分离技术主要用于粒径很小的粉尘，过滤分离的种类很多，过滤精度可以做得很高，但压力损失相对较大，对过滤介质的运行工况要求较高。由于现有过滤设备的实质都是表面过滤，阻力上升很快，实际使用过程中往往更换频率过高，带来很多不便。

由于现有技术的缺陷，至今为止，尚未提供一种能有效除去气体中大量杂质的设备，不能满足环境保护的需求。

因此，本领域迫切需要开发一种新的、能够有效克服上述现有设备不足的高效净化装置。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种能够有效去除天然气/煤层气中大量杂质的净化装置，以解决现有重力沉降除尘、旋风分离除尘以及过滤分离除尘所存在的不足。

为达到上述目的，本发明的低压天然气/煤层气净化装置包括一罐体，所述罐体内依次设置有重力沉降室、旋风分离器以及气体过滤器。

根据本发明，所述气体过滤器包括若干个过滤箱体，所述箱体内填装具有强吸附能力的过滤材料，由上至下按密度或空隙率从疏松到致密填充。

根据本发明的优选实施例，所述过滤材料为中空纤维，优选7～13孔中空纤维。

根据本发明，所述罐体的下方还设有中间灰斗，所述旋风分离器的底部均通过管路连接至所述中间灰斗，且管路上设有球阀。

所述中间灰斗的底部设有排污管，用于将收集的杂质排出。

所述重力沉降室的底部同样设有管路连接至所述中间灰斗，以将分离的液体杂质送至中间灰斗。所述重力沉降室的底部还设有排污口，用于将固体杂质排出罐体。

此外，所述中间灰斗还设有液位计，用于观测中间灰斗中收集的液体和固体杂质的高度（量），以实时进行排污。

根据本发明，所述罐体内还设有测压系统，其具有两个压力检测点，分别设置于过滤器的前部及后部，用于检测过滤器进出口之间的压差，以观察过滤器阻力的上升情况。

本发明的低压天然气/煤层气净化装置，将重力沉降、旋风分离以及过滤的三级处理方式很好的结合在一起，特别是过滤器中过滤材料的密度梯度设置，能够大大降低过滤层阻力的上升速度，较普通过滤器，阻力形成时间提升了数千倍，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

图1本发明的低压天然气/煤层气净化装置的结构示意图。

图号说明：

10、罐体；11、测压系统；12、进气口；13、导气管；

14、出气口；20、重力沉降室；21/22、测压系统检测点；

30、旋风分离器；40、气体过滤器；41、过滤箱体一；

42、过滤箱体二；50、中间灰斗；

51、排污管；52、液位计；53、球阀。

具体实施方式

以下结合附图，以具体实施例对本发明的低压天然气/煤层气净化装置作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明的低压天然气/煤层气净化装置包括一罐体10，所述罐体10内依次设置有重力沉降室20、旋风分离器30以及气体过滤器40。

其中，所述气体过滤器40包括两层过滤箱体，分别为上层的过滤箱体一41和下层的过滤箱体二42，所述过滤箱体一41和过滤箱体二42内填充有中空纤维，优选7～13孔中空纤维。本领域的技术人员容易理解，虽然本实施例采用的是两层过滤箱体，但根据实际需要可以设置更多层过滤箱体，这是显而易见的。过滤箱体41和42内的中空纤维自上而下按密度梯度分层设置，具体的，上层的中空纤维密度或孔隙率最为疏松，越往下层密度或孔隙率逐级致密，形成立体过滤。实际应用中，可以根据需要设置成不同的过滤精度等级，以确保过滤后气体的洁净度。

由于中空纤维的弹性大、耐受性好，对粉尘的吸附性好，加上其自上而下的密度梯度设置，粉尘会被自动分级，粒径较大的粉尘会首先被截留，然后依次按粒径从大到小被截留，从而实现立体过滤；由于粉尘总是会往阻力较小的地方走，因此，随着过滤的进行，会逐渐在平面上形成一种平衡，进而在空间上形成一种平衡，因此这种结构的过滤器具有高效率、低阻力、运行稳定可靠、高纳污量等优点，更为重要的是，相比普通表面过滤形式的过滤器，其阻力形成的时间大大延长；实际检测的结果，阻力形成的时间提高了上千倍，可以说是超乎想象；由此带来的最明显的好处是，先前每天都要更换的过滤器，采用本发明的过滤器后可以延长至1年以上再更换，最多可以达到4年以上再更换，不仅大大降低了成本，而且可以与设备的常规检修周期实现同步，优势显而易见。而且，由于过滤材料是采用按密度梯度分层设置，当过滤阻力上升到一定程度需要更换时，无需将整个过滤器拆除，而只需将其中的过滤层取出更换即可，通常只需2-3个小时即可完成，省时省力。

本发明的低压天然气/煤层气净化装置，罐体10的下方设有中间灰斗50，旋风分离器30的底部通过管路连接至所述中间灰斗50，以将分离的固体和液体杂质送至中间灰斗50中；且管路上设有球阀53，当需要将中间灰斗50中的杂质排出时，可关闭球阀53，以在不间断生产的情况下排灰；而且，中间灰斗50可以起到很好的缓冲作用。中间灰斗50的底部设有排污管51，用于将收集的杂质排出。此外，中间灰斗50还设有液位计52，用于观测灰斗50中所收集杂质的量，以确定是否开启排污管51排污。

如图所示，罐体10内还设有测压系统11，该测压系统11具有两个检测点21、22，分别设置于过滤器40的前部与后部，用于检测过滤器40进出口之间的压差，以检测阻力的上升情况，并在需要的时候对过滤器40进行更换。

在工作时，低压天然气或煤层气通过罐体10一侧所设的进气口12进入罐体10内较大的重力沉降室20，此时气体流速较低（约0.9～1.2m/s），因此气体中的大颗粒（粒径在150～200μm以上），如石块、泥水、油等杂质，会由于沉降效应被分离出来，落入罐体10的底部；气体经重力沉降室20预处理后，进入内置式旋风分离器30进行第二级处理，在这里，20μm的粉尘颗粒及油（水）滴被分离出来，通过旋风分离器30底部的管路进入中间灰斗50，通过控制球阀53，可以在不间断生产的情况下实现“在线”及时排放。经第二级旋风分离处理后的气体经由罐体10一侧所设的导气管13进入第三级过滤处理，经多层箱体结构的过滤器40过滤后，可将气体中0.1μm以上的杂质过滤除去。经第三极过滤处理后的气体由罐体出气口14排出。经过第三级处理后的气体中液体和固体杂质可去除量可达到1000g/10⁴m³（气）以上。

Claims (10)

1.一种低压天然气/煤层气净化装置，其特征在于，所述低压天然气/煤层气净化装置包括一罐体，所述罐体内依次设置有重力沉降室、旋风分离器以及气体过滤器。

2.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述气体过滤器为多层过滤箱体结构。

3.如权利要求2所述的净化装置，其特征在于，所述过滤箱体内填装具有强吸附能力的过滤材料，由上至下按密度或空隙率从疏松到致密填充。

4.如权利要求3所述的净化装置，其特征在于，所述过滤材料为中空纤维。

5.如权利要求4所述的净化装置，其特征在于，所述过滤材料为7～13孔中空纤维。

6.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述罐体的下方还设有中间灰斗，所述旋风分离器的底部通过管路连接至所述中间灰斗，且管路上设有球阀。

7.如权利要求6所述的净化装置，其特征在于，所述重力沉降室的底部通过管路连接至所述中间灰斗，所述重力沉降室的底部还设有排污口，用于将固体杂质排出罐体。

8.如权利要求6所述的净化装置，其特征在于，所述中间灰斗还设有液位计，且底部还设有排污管。

9.如权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述罐体内还设有测压系统。

10.如权利要求9所述的净化装置，其特征在于，所述测压系统具有两个压力检测点，分别设置于过滤器的前部及后部，用于检测过滤器进出口之间的压差。