CN104164266A - 采用双入口分离器的超声速旋流分离工艺装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用双入口分离器的超声速旋流分离装置，该装置的冷却器出口通过管线与换热器的入口相连；换热器的出口下游并联安装第一管道和第二管道，第一管道、第二管道分别和第一入口分离器入口、湿气出口相连通；第一入口分离器湿气出口下游并联安装第三管道和第四管道，第四管道、第三管道分别和第二入口分离器入口、湿气出口相连通；第二入口分离器湿气出口通过管线和超声速旋流分离器入口相连通，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连通，二次分离罐气体出口、超声速旋流分离器干气出口通过管线汇集通过换热器进行热交换后形成干气出口。本发明提供了一套稳定可靠的工艺装置，可以保障系统稳定运行，有利于节能减排。
Description
技术领域
本发明属于天然气脱水和重烃分离领域，具体地，涉及一种采用双入口分离器的超声速旋流分离工艺，应用于气体净化。
背景技术
从井口流出的天然气通常被水蒸气所饱和，并含有一些重烃组分，为了满足天然气外输和使用要求，就必需将水蒸气和重烃组分分离出来。但传统的天然气分离工艺，例如冷却法、吸收法、吸附法及膜分离法，难以适应环境恶劣地区天然气开采的要求，因此迫切需要开发出一套新型的天然气分离技术，完善和发展天然气集输工艺。超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大创新，该技术结合了气体动力学、工程热力学和流体力学的理论，将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在一个密闭紧凑的装置中完成，具有简单可靠、密闭无泄漏、无需化学药剂和支持无人值守等优点。
国外的Twister BV公司和ENGO石油公司对超声速旋流分离技术进行了相关的研究工作，Twister BV公司开发了“TwisterI”和“TwisterII”两种型式的超声速旋流分离器，ENGO公司开发出了名为“3S”的超声速旋流分离器。
国内的中国石油大学(华东)、北京工业大学、大连理工大学、西安交通大学和北京航空航天大学对超声速旋流分离技术进行了相关的研究工作。代表性的专利主要有国外的US 6513345 B1、US 6524368 B2、EP 1131588 B1、US6372019 B1、WO 2003/092850 A1、WO 2004/020074 A1和国内的ZL200410074338.8、ZL 200810011258.6、ZL 200910023458.8等。
对于天然气超声速旋流分离技术来讲，一方面，该技术是一种湿气分离工艺，来流中液体会导致分离效率的降低；另一方面，装置内气体膨胀至超声速，气流速度高，气体中的固体杂质会对装置造成磨蚀等损害，因此需要设计合理的天然气超声速旋流分离工艺流程，对来流中的液体和固体杂质进行脱除，然后再对湿气进行相关的气体脱水和分离。
发明内容
为克服现有技术的不足，并针对超声速旋流分离工艺的要求，本发明提供一种采用双入口分离器的超声速旋流分离装置，该超声速旋流分离装置能够较好地脱除来流天然气中的液体和固体杂质，提高分离器的工作效率。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
采用双入口分离器的超声速旋流分离装置，包括：冷却器、换热器、第一入口分离器、第二入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐；冷却器设有天然气入口、出口，冷却器的出口通过管线与换热器的入口相连；第一入口分离器设有第一入口分离器入口、第一入口分离器湿气出口和第一入口分离器液体出口；第二入口分离器设有第二入口分离器入口、第二入口分离器湿气出口和第二入口分离器液体出口；换热器的出口下游并联安装第一管道和第二管道，第一管道和第一入口分离器入口相连通并安装有第一阀门，第二管道和第一入口分离器湿气出口相连通并安装有第二阀门；第一入口分离器液体出口管线安装有第七阀门；第一入口分离器湿气出口下游并联安装第三管道和第四管道，第四管道和第二入口分离器入口相连通并安装有第三阀门，第三管道和第二入口分离器湿气出口相连通并且第三管道上安装有第四阀门；第二入口分离器液体出口管线安装有第六阀门；超声速旋流分离器设有超声速旋流分离器入口、超声速旋流分离器干气出口和超声速旋流分离器液体出口；二次分离罐设有二次分离罐入口、二次分离罐气体出口和二次分离罐液体出口；第二入口分离器湿气出口通过管线和超声速旋流分离器入口相连通，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连通，二次分离罐液体出口安装第五阀门，二次分离罐气体出口、超声速旋流分离器干气出口通过管线汇集在一起，通过换热器进行热交换后形成干气出口，作为干气出口通路。
优选的，超声速旋流分离器采用不锈钢壳体，装置的工作压力为0.4～20MPa，流量为1×104～100×104Nm3/d，超声速旋流分离器的入口直径为40mm～800mm，干气出口直径为40mm～800mm，液体出口直径为40mm～800mm。
相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：本发明为超声速旋流分离技术的应用提供了一套稳定可靠的工艺装置，该装置是一种密闭的分离系统，可以保障超声速分离器的稳定运行，有利于节能减排；采用两个入口分离器设计，有利于保证系统压力稳定，提高装置对复杂工况的适应性能力；两个入口分离器串联设计还可以提高入口天然气的洁净程度，减小对超声速分离器的伤害，延长超声速分离器的寿命；通过在两个入口分离器进出口设计相应的阀门，可以保证在其中一个分离器失效时，另一个分离器可以正常工作，减小系统的大修时间，减少维修成本。
附图说明
图1是采用双入口分离器的超声速旋流分离工艺装置示意图；
图中：1、天然气入口，2、冷却器，3、换热器，4、第一阀门，5、第二阀门，6、第三阀门，7、第四阀门，8、超声速旋流分离器，9、二次分离罐，10、第二入口分离器，11、第五阀门，12、第六阀门，13、第七阀门，14、第一入口分离器，15、干气出口，801、超声速旋流分离器入口，802、超声速旋流分离器干气出口，803、超声速旋流分离器液体出口，901、二次分离罐入口，902、二次分离罐气体出口，903、二次分离罐液体出口，101、第二入口分离器入口，102、第二入口分离器湿气出口，103、第二入口分离器液体出口，141、第一入口分离器入口，142、第一入口分离器湿气出口，143、第一入口分离器液体出口，G1、第一管道，G2、第二管道，G3、第三管道，G4、第四管道。
具体实施方式
如图1所示，采用双入口分离器的超声速旋流分离装置，包括：冷却器2、换热器3、第一入口分离器14、第二入口分离器10、超声速旋流分离器8、二次分离罐9；
冷却器2设有天然气入口1，从井口流出的天然气经过天然气入口1进入冷却器2，冷却器对开采出来的高温天然气进行冷却降温；冷却器2的出口通过管线与换热器3的入口相连，换热器3对从冷却器2流出的气体进行进一步换热，使之达到适合天然气处理的温度范围；
第一入口分离器14设有第一入口分离器入口141、第一入口分离器湿气出口142和第一入口分离器液体出口143；
第二入口分离器10设有第二入口分离器入口101、第二入口分离器湿气出口102和第二入口分离器液体出口103；
换热器3的出口下游并联安装第一管道G1和第二管道G2，第一管道G1和第一入口分离器入口141相连通并安装有第一阀门4，第二管道G2和第一入口分离器湿气出口142相连通并安装有第二阀门5；第一入口分离器液体出口143管线安装有第七阀门13；
第一入口分离器湿气出口142下游并联安装第三管道G3和第四管道G4，第四管道G4和第二入口分离器入口101相连通并安装有第三阀门6，第三管道G3和第二入口分离器湿气出口102相连通并且第三管道上安装有第四阀门7；第二入口分离器液体出口103管线安装有第六阀门12；
超声速旋流分离器8采用不锈钢壳体，装置的工作压力为0.4～20MPa，流量为1×104～100×104Nm3/d，超声速旋流分离器8的入口直径为40mm～800mm，干气出口直径为40mm～800mm，液体出口直径为40mm～800mm；超声速旋流分离器8设有超声速旋流分离器入口801、超声速旋流分离器干气出口802和超声速旋流分离器液体出口803；
二次分离罐9设有二次分离罐入口901、二次分离罐气体出口902和二次分离罐液体出口903；
第二入口分离器湿气出口102通过管线和超声速旋流分离器入口801相连通，超声速旋流分离器液体出口803通过管道和二次分离罐入口901相连通，二次分离罐液体出口903安装第五阀门11，二次分离罐气体出口902、超声速旋流分离器干气出口802通过管线汇集在一起，通过换热器3进行热交换后形成干气出口15，作为干气出口通路。
实施例一
来流天然气从天然气入口1进入冷却器2进行冷却降温，然后经过换热器3换热；
关闭第二阀门5和第四阀门7，打开第一阀门4、第三阀门6、第五阀门11、第六阀门12和第七阀门13，此时换热器3、第一入口分离器14、第二入口分离器10和超声速旋流分离器入口801通过管道形成通路，净化后的天然气进入超声速旋流分离器8进行超声速分离；
从超声速旋流分离器液体出口803流出的液体和滑脱气通过管道从二次分离罐入口901进入二次分离罐9进行二次分离，从二次分离罐气体出口902流出的气体与从超声速旋流分离器干气出口802流出的干气混合后经换热器3换热后从干气出口15流出；
从二次分离罐液体出口903出来的液体、从第一入口分离器液体出口143出来的液体与从第二入口分离器液体出口103出来的液体从液体出口。
实施例二
来流天然气从天然气入口1进入冷却器2进行冷却降温，然后经过换热器3换热；
关闭第二阀门5、第三阀门6和第六阀门12，打开第一阀门4、第四阀门7、第五阀门11和第七阀门13，此时第二入口分离器10不起作用，换热器3、第一入口分离器14、和超声速旋流分离器入口801通过管道形成通路，净化后的天然气进入超声速旋流分离器8进行超声速分离；其他实施过程与事例1相同。
实施例三
来流天然气从天然气入口1进入冷却器2进行冷却降温，然后经过换热器3换热；
关闭第一阀门4、第四阀门7和第七阀门13，打开第二阀门5、第三阀门6、第五阀门11和第六阀门12，此时第一入口分离器14不起作用，换热器3、第二入口分离器10和超声速旋流分离器入口801通过管道形成通路，净化后的天然气进入超声速旋流分离器8进行超声速分离；其他实施过程与实施例1相同。
Claims (2)
1.一种采用双入口分离器的超声速旋流分离工艺装置，包括：冷却器、换热器、第一入口分离器、第二入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐；其特征在于：冷却器设有天然气入口、出口，冷却器的出口通过管线与换热器的入口相连；第一入口分离器设有第一入口分离器入口、第一入口分离器湿气出口和第一入口分离器液体出口；第二入口分离器设有第二入口分离器入口、第二入口分离器湿气出口和第二入口分离器液体出口；换热器的出口下游并联安装第一管道和第二管道，第一管道和第一入口分离器入口相连通并安装有第一阀门，第二管道和第一入口分离器湿气出口相连通并安装有第二阀门；第一入口分离器液体出口管线安装有第七阀门；第一入口分离器湿气出口下游并联安装第三管道和第四管道，第四管道和第二入口分离器入口相连通并安装有第三阀门，第三管道和第二入口分离器湿气出口相连通并且第三管道上安装有第四阀门；第二入口分离器液体出口管线安装有第六阀门；超声速旋流分离器设有超声速旋流分离器入口、超声速旋流分离器干气出口和超声速旋流分离器液体出口；二次分离罐设有二次分离罐入口、二次分离罐气体出口和二次分离罐液体出口；第二入口分离器湿气出口通过管线和超声速旋流分离器入口相连通，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连通，二次分离罐液体出口安装第五阀门，二次分离罐气体出口、超声速旋流分离器干气出口通过管线汇集在一起，通过换热器进行热交换后形成干气出口，作为干气出口通路。
2.根据权利要求1所述的采用双入口分离器的超声速旋流分离装置，其特征在于：超声速旋流分离器采用不锈钢壳体，装置的工作压力为0.4～20MPa，流量为1×104～100×104Nm3/d，超声速旋流分离器的入口直径为40mm～800mm，干气出口直径为40mm～800mm，液体出口直径为40mm～800mm。
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