CN105126525A - 用于气体净化的高效旋流聚结分离器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于天然气脱液除渣的旋流聚结分离器，包括筒体，筒体的上部连接有气体进口管，所述气体进口管切向连接筒体；筒体的下部连接有集液室，集液室的下端连接固相出口管，侧壁连接液相出口管；筒体的内部设有锥形聚结吸附内件，锥形聚结吸附内件设有聚结层和吸附层，与筒体采用灵活方式固定，上部连接净化气出口管。本发明结构简单，维护方便，充分利用离心分离、吸附分离、聚结分离、重力沉降等方法，能够高效脱除气体中的固体杂质和小液滴以及微量气体杂质，防止二次夹带，投资和操作成本低，适用范围广。

Description

用于气体净化的高效旋流聚结分离器

技术领域

本发明涉及预处理技术领域，具体地说，涉及一种用于气体脱液除渣的净化处理装置。

背景技术

气体的净化处理是天然气和石油化工等行业在生产、加工过程中经常需要应用的一个工艺环节。比如，天然气在开采、输送、处理过程中随着温度和压力的变化，天然气中会含有一定量的凝析油、水、沙粒、焊渣、锈蚀等杂物，会对后续的加工处理及使用产生重大影响。因此，天然气在进入管网、压缩机、脱硫脱碳设备等之前都需要配备脱液除渣净化系统，以保证下游设备的安全运行。

授权公告号为CN200995173Y的中国实用新型专利公开了一种高效多级气液分离器，它包括带进水口、出气口和出液口的壳体，在壳体内的中部设置高速切线分离室，在高速切线分离室内组装多个小分离室，小分离室设置切向入口和集液管，在小分离室内设置导气管，导气管通向设置在上方的旋流板分离器，旋流板分离器的外周有导流通道通向集液室，以此实现气液的多级分离。该实用新型专利主要运用离心分离方法，气液分离精度不高，且不涉及气固相分离。

授权公告号为CN102489101B的中国发明专利公开了一种从混合气液流中分离气相物流和液相物流的气液分离器。该气液分离器壳体内部空间自下而上分成集液区、旋分器排液尾气聚结区、旋流分离区、升气管分离区和升气管排气尾液聚结区，一级分离采用旋流分离，二级分离采用升气管弹射分离或涡流分离，三级分离采用破沫网对气体进一步净化，实现气液完全分离。该发明通过旋流分离、涡流分离、破沫网分离三级分离实现气液分离。但其结构比较复杂，且不涉及气固相分离。

公开号为CN104307288A的中国发明专利申请公开了一种高效旋流聚结气液分离器，分离器主要包括容器壳体以及自下而上设置的旋流离心分离段、整流集液板、纳米纤维聚结分离段、螺旋分离段等梯度组成部分；容器壳体上设置有混合气体进口、净化气体出口和液相出口部分；所述液相出口部分设置集液室，集液室上设置液相出口，并在集液室部分设置液位计。该发明将重力沉降、离心分离和聚结分离等三种分离方法和表面改性技术有效结合起来，具有很高的分离效率和处理能力，能有效防止二次夹带问题。较普通气液分离器的分离效率提高5倍以上，提高了原料的利用率和产品回收率，降低了能源消耗。但设备结构复杂，内构件繁多，不便于设备的维护。

专利号为201220203984.X的中国实用新型专利公开了一种用于天然气压缩机前的旋流聚结组合式分离器，其包括带天然气入口及天然气出口的罐体，设于罐体内壁带气流通道的叶片式聚结分离器和带沉降配气腔的旋风分离器；其中所述旋风分离器将罐体内部分成积液腔和一级净化腔；所述叶片式聚结分离器安装于一级净化腔内，且与天然气出口配合形成二级净化腔；所述沉降配气腔与积液腔通过一级降液管相通；所述气流通道与积液腔通过二级降液管相通。该实用新型具有除杂率高、除杂效率高、运行稳定、使用寿命长、减少运营成本和减少投资的优点。该实用新型可脱出天然气中的液滴和固体颗粒，但叶片式分离器对小液滴分离效果不佳，且该设备结构比较复杂，内构件繁多，不便于设备的维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的结构复杂、适用范围窄、不能同时有效脱除气体中的固体杂质和小液滴等上述缺陷和不足，提供了一种用于气体净化的高效旋流聚结分离器，综合运用离心分离、吸附分离、聚结分离、重力沉降等方法，除杂效率高，可有效脱除气体中的固体和液体杂质。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于气体净化的高效旋流聚结分离器，包括筒体，筒体的上部连接有气体进口管，所述气体进口管切向连接筒体；筒体的下部连接有集液室；集液室的下端连接固相出口管，侧壁连接液相出口管；筒体的内部设有锥形聚结吸附内件，锥形聚结吸附内件上部连接净化气出口管。

作为优选技术方案，所述筒体为圆筒，集液室为圆台形，筒体和集液室内壁面为光滑壁面。

作为优选技术方案，所述筒体与锥形聚结吸附内件采用螺栓等灵活方式固定，方便拆卸。

作为优选技术方案，所述锥形聚结吸附内件由内固定板、内聚结层、吸附层、固定钢丝、外聚结层、上固定板、吸附剂更换口、净化气出口管构成；内固定板开孔率为10～80％；锥形聚结吸附内件底部锥角为10～180°。

作为优选技术方案，所述气体进口管为圆形或管形入口结构、或矩形切线入口结构、或蜗壳式入口机构、或导向旋流叶片入口结构。

作为优选技术方案，所述吸附层是由分子筛、活性炭、硅胶、氧化铝或其它吸附材料中的一种或几种采用分层装填或混合装填而成，可对气体中所含不同液相和微量气体杂质进行物理吸附或化学吸附。

作为优选技术方案，所述内聚结层和外聚结层为由金属纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、聚丙烯纤维、经亲水输油或亲油疏水的改性材料中的一种或几种编结而成的合成纤维聚结层，同时起聚结和过滤的作用，内聚结层和外聚结层可以根据需要选用相同或不同的材料。

作为优选技术方案，所述高效旋流聚结分离器可以根据实际需要采用多个并联或串联操作。

作为优选技术方案，所述高效旋流聚结分离器也可以在筒体外壁增加电加热设备或增设再生气管线以对吸附剂进行再生操作。

本发明提供的上述分离器结构简单，维护方便，充分利用离心分离、吸附分离、聚结分离、重力沉降等方法，能够高效脱除气体中的固体杂质和小液滴以及微量气体杂质，防止二次夹带，投资和操作成本低。聚结吸附内件采用灵活固定方式，可根据气体含液浓度、气液两相的物性特点和分离要求，以及微量气体杂质种类和含量要求，对聚结层和吸附层填充材料进行灵活更换，适用范围广。

通过本发明提供的上述分离器，未净化的天然气经过离心分离、聚结分离、吸附分离、聚结分离、重力沉降等多级分离，最终实现气体的高效脱液除渣净化处理。

附图说明

附图1为本发明的一种用于气体净化高效旋流聚结分离器结构示意图。

附图2为旋流聚结内件结构示意图。

图中，1、气体进口管，2、筒体，3、集液室，4、固相出口管，5、液相出口管，6、净化气出口管，7、吸附剂更换口，8、上固定板，9、内固定板，10、内聚结层，11、吸附层，12、固定钢丝，13、外聚结层。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示的根据本发明提供了一种用于天然气脱液除渣的旋流聚结分离器，包括筒体2，筒体2的上部连接有气体进口管1，所述气体进口管1切向连接筒体2；筒体2的下部连接有集液室3，集液室3的下端连接固相出口管4，侧壁连接液相出口管5；筒体2的内部设有锥形聚结吸附内件，锥形聚结吸附内件上部连接净化气出口管6。

在本发明上述实施例的分离器中，所述筒体3为圆筒，集液室4为圆台形，筒体和集液室内壁面为光滑壁面。

在本发明上述实施例的分离器中，所述气体进口管2为矩形切线入口结构、或蜗壳式入口机构。

在本发明上述实施例的分离器中，所述锥形聚结吸附内件由内固定板9、内聚结层10、吸附层11、固定钢丝12、外聚结层13、上固定板8、吸附剂更换口7、净化气出口管6构成。

在本发明上述实施例的分离器中，所述吸附层7为由分子筛、活性炭、硅胶、氧化铝或其它吸附材料中的一种或几种采用分层装填或混合装填而成，可对气体中所含不同液相和微量气体杂质进行物理吸附或化学吸附。

在本发明上述实施例的分离器中，所述滤料层为由金属纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、聚丙烯纤维、经亲水输油或亲油疏水的改性材料中的一种编结而成的纤维过滤层，内聚结层和外聚结层可以根据需要选用相同或不同的材料。

通过本发明上述实施例对天然气进行脱液除渣的过程为：

未净化的天然气进入本发明上述实施例的分离器中，首先在筒体内进行高速切线旋流，固体杂质和较大粒径的液滴在离心力作用下沿筒壁下落至集液室；然后混合气流经外聚结层，小液滴在外聚结层上聚结成大液滴后在重力作用下沿锥形结构下落至集液室，粉尘等微小固体杂物被外聚结层过滤后与聚结的小液滴一同下落；接着混合气体流经吸附层，粒径更小的液雾在吸附剂的吸附作用下形成小液滴并在内聚结层上聚结成大液滴后沿锥形结构下落至集液室；最后，汇集至集液室内的固体和液体杂质经重力沉降分离后，固体杂质由固相出口管排出，液体由液相出口管排出，净化后的天然气从净化气出口管排出。

应用实施例1：采用本发明的高效旋流聚结分离器，对天然气进行净化处理，以脱除天然气中的水、凝析油及固体杂质。

未净化天然气主要成分为：96％天然气，1％凝析水，1％凝析油，2％其它气体组分；处理量30000m³/d，操作温度40℃，操作压力4～4.5MPa。

实施过程：未净化的天然气进入本发明上述实施例的分离器中，首先在筒体内进行高速切线旋流，固体杂质和较大粒径的液滴在离心力作用下沿筒壁下落至集液室；然后混合气流经外聚结层，外聚结层采用经亲水疏油改性的合成纤维材料，小液滴凝析油在外聚结层上聚结成大液滴后在重力作用下沿锥形结构下落至集液室，粉尘等微小固体杂物被外聚结层过滤后与聚结的小液滴一同下落；接着混合气体流经活性炭吸附层，粒径更小的液雾在活性炭吸附剂的吸附作用下形成小液滴并在内聚结层上聚结成大液滴后沿锥形结构下落至集液室；最后，汇集至集液室内的固体和液体杂质经重力沉降分离后，固体杂质由固相出口管排出，液体由液相出口管排出，净化后的天然气从净化气出口管排出。

净化后天然气固体杂质脱除率100％，粒径在1μm以上液滴的脱除率达到99.9％以上。

应用实施例2：采用本发明的高效旋流聚结分离器，对天然气进行净化处理，以脱除天然气中的水、凝析油、固体杂质及微量硫化氢。

未净化天然气主要成分为：97％天然气，1％凝析水，0.5％凝析油，1.5％其它气体组分，硫化氢含量50ppm；处理量20000m³/d，操作温度40℃，操作压力2MPa。

实施过程：未净化的天然气进入本发明上述实施例的分离器中，首先在筒体内进行高速切线旋流，固体杂质和较大粒径的液滴在离心力作用下沿筒壁下落至集液室；然后混合气流经外聚结层，小液滴在外聚结层上聚结成大液滴后在重力作用下沿锥形结构下落至集液室，粉尘等微小固体杂物被外聚结层过滤后与聚结的小液滴一同下落；接着混合气体流经装填有活性炭吸附剂和脱硫剂的吸附层，粒径更小的液雾在吸附剂的吸附作用下形成小液滴并在内聚结层上聚结成大液滴后沿锥形结构下落至集液室，硫化氢在脱硫剂上发生化学反应而被脱除；最后，汇集至集液室内的固体和液体杂质经重力沉降分离后，固体杂质由固相出口管排出，液体由液相出口管排出，净化后的天然气从净化气出口管排出。

净化后天然气固体杂质脱除率100％，粒径在1μm以上液滴的脱除率达到99.9％以上，硫化氢含量≤1ppm。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：包括筒体，筒体的上部连接有气体进口管，所述气体进口管切向连接筒体；筒体的下部连接有集液室；集液室的下端连接固相出口管，侧壁连接液相出口管；筒体的内部设有锥形聚结吸附内件，锥形聚结吸附内件上部连接净化气出口管。

2.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述筒体为圆筒，集液室为圆台形，筒体和集液室内壁面为光滑壁面。

3.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述筒体与锥形聚结吸附内件采用螺栓等灵活方式固定，方便拆卸。

4.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述锥形聚结吸附内件由内固定板、内聚结层、吸附层、固定钢丝、外聚结层、上固定板、吸附剂更换口、净化气出口管构成；内固定板开孔率为10～80％；锥形聚结吸附内件底部锥角为10～180°。

5.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述气体进口管为圆形或管形入口结构、或矩形切线入口结构、或蜗壳式入口机构、或导向旋流叶片入口结构。

6.根据权利要求4所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述吸附层是由分子筛、活性炭、硅胶、氧化铝或其它吸附材料中的一种或几种采用分层装填或混合装填而成，可对气体中所含不同液相和微量气体杂质进行物理吸附或化学吸附。

7.根据权利要求4所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述内聚结层和外聚结层为由金属纤维、玻璃纤维、聚四氟乙烯纤维、聚丙烯纤维、经亲水输油或亲油疏水的改性材料中的一种或几种编结而成的合成纤维聚结层，同时起聚结和过滤的作用，内聚结层和外聚结层可以根据需要选用相同或不同的材料。

8.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述高效旋流聚结分离器可以根据实际需要采用多个并联或串联操作。

9.根据权利要求1所述的用于气体净化的高效旋流聚结分离器，其特征在于：所述高效旋流聚结分离器也可以在筒体外壁增加电加热设备或增设再生气管线以对吸附剂进行再生操作。