CN110170187A - 一种用于地热流体的汽水分离装置及气体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于地热流体的汽水分离装置及气体处理方法，汽水分离装置包括壳体，壳体内的上侧设置有倾斜向下的分隔板，分隔板下侧的壳体侧壁上设置有进水管，分隔板上侧的壳体内为出气室，出气室上设置有排气管，分隔板的下端设置有与出气室相通的出气管，出气管的外侧壁上设置有螺旋叶片，出气管下方的壳体内设置有水平的分流板，分流板上转动设置有竖向的旋转杆，分流板上端的旋转杆上沿周向均布有刮板，分流板下端的旋转杆上设置有搅拌桨，分流板下方的壳体上设置有出水管，出水管上设置有疏水阀。本发明的汽水分离装置可有效避免进水口、分流板以及出水口结垢堵塞，气体处理方法，工艺流程简单，设备投资少，获得CO2气体纯度为99％以上。

Description

一种用于地热流体的汽水分离装置及气体处理方法
技术领域
本发明涉及地热流体中气液分离及气体分离净化技术领域，特别是指一种用于地热流体的汽水分离装置及气体处理方法。
背景技术
地下水在开采前由于溶解有大量CO2等气体，CO2存在是Ca(HCO3)2形式溶解于热水中，在开采至地面后，由于压力变化，Ca(HCO3)2发生分解，生产难溶的CaCO3，并释放大量CO2气体，CaCO3在输送管道中沉积下来，结垢后，堵塞管道与管件，因此在地热流体开发的过程中，需要进行汽水分离。
分离后的主要气体为CO2和H2S两种，为了避免对环境造成不良影响，因此在地热流体开发的过程中，必须对产生的大量气体进行处理，存在利用价值的气体可以进一步进行分离纯化，并加以回收利用。
CN106621474A公开了一种地热水中可燃气体及硫化氢的去除工艺，含气地热流体通过管道进入汽水分离器，经汽水分离器进行汽水分离。而现有的汽水分离器在进水口、分流板以及出水口都容易结垢造成堵塞。
发明内容
本发明提出一种用于地热流体的汽水分离装置及气体处理方法，可有效避免进水口、分流板以及出水口结垢堵塞，气体处理方法，工艺流程简单，设备投资少，获得CO2气体纯度为99％以上。
本发明的技术方案是这样实现的：一种用于地热流体的汽水分离装置，包括壳体，壳体内的上侧设置有倾斜向下的分隔板，分隔板下侧的壳体侧壁上设置有进水管，分隔板上侧的壳体内为出气室，出气室上设置有排气管，分隔板的下端设置有与出气室相通的出气管，出气管的外侧壁上设置有螺旋叶片，出气管下方的壳体内设置有水平的分流板，分流板上转动设置有竖向的旋转杆，分流板上端的旋转杆上沿周向均布有刮板，分流板下端的旋转杆上设置有搅拌桨，分流板下方的壳体上设置有出水管，出水管上设置有疏水阀。
进一步地，刮板为三角形板，刮板的下端设置有第一刮刷，第一刮刷的下端置于分流板的上表面。
进一步地，壳体内转动设置有旋转机构，旋转机构包括设置于进水管出水口的支撑杆，支撑杆上转动套装有转动筒，转动筒的外侧壁沿周向均布有多个半圆形的旋转板，旋转板远离转动筒的一端设置有第二刮刷，第二刮刷与进水管的管壁相抵。
进一步地，壳体包括上壳体和下壳体，下壳体的下端和上壳体的上端通过法兰固定相连，上壳体和下壳体之间设置有用于定位出气管的支撑板。
一种地热流体中的气体处理方法，采用上述的汽水分离装置为一级汽水分离器，包括以下步骤：
(1)地热流体经一级汽水分离器分离后获得热水和混合气体；
(2)将混合气体经第一冷凝器进行降温，使混合气体中含有的水蒸气液化，然后输送至二级汽水分离器中，脱除混合气体中存有的水蒸气；
(3)将步骤(2)中处理后的混合气体送至压缩机，增压至2.5-3.0MPa，然后送至第二冷凝器中冷却至35-45℃，使H2S液化，并送至三级汽水分离器中进行气液分离，获得液态H2S；
(4)将步骤(3)中分离的气体采用聚乙二醇二甲醚溶液进行吸附，脱除气体中夹杂的H2S，获得纯化的CO2气体，含有H2S的聚乙二醇二甲醚富集液经减压、闪蒸、升温至135-145℃进行解析，释放出H2S气体；
(5)回收步骤(3)中的H2S液体和步骤(4)中的H2S气体。
本发明的有益效果：本发明的汽水分离器可有效避免进水口、分流板以及出水口结垢堵塞；地热流体沿螺旋叶片流至出气管的下端时作用于刮板上，从而带动刮板旋转，刮板带动旋转杆旋转，旋转杆带动搅拌桨旋转，刮板的转动用于防止分流板上结垢和形成较厚的水层；搅拌桨的转动用于搅拌分流板下方的分离出来的水，使难溶物处于悬浮状态，避免在壳体内壁上结垢，从而避免出水口结垢堵塞。
将旋转机构设置于进水管的出水口，地热流体沿进水管进入壳体时流动的作用力使旋转机构旋转，一方面旋转板和第二刮刷扰动地热流体，避免在进水管的出水口结垢堵塞，另一方面有利于将地热流体打散开，提高汽水分离的效率。
高含量的CO2和H2S不易直接进行物理吸附，本发明利用两者的临界温度相差较大，H2S的临界温度为100℃，CO2的临界温度为31.1℃，采用加压、降温的方式液化H2S，然后进行气液分离，分离出液化的H2S，剩余的气相中主要成分为CO2，夹杂少量的H2S气体，然后用聚乙二醇二甲醚溶液吸附，获得纯化的CO2，本发明的气体处理方法，工艺流程简单，设备投资少，获得CO2气体纯度为99％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为分流板的结构示意图；
图3为旋转机构的结构示意图；
图4为本发明气体处理方法的工艺流程图。
壳体1，分隔板2，进水管3，排气管4，出气管5，螺旋叶片6，分流板7，旋转杆8，刮板9，第一刮刷10，搅拌桨11，出水管12，疏水阀13，支撑杆14，转动筒15，旋转板16，第二刮刷17，上壳体18，下壳体19，支撑板20。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-3所示，一种用于地热流体的汽水分离装置，包括壳体1，壳体1内的上侧固定有倾斜向下的分隔板2，分隔板2下侧的壳体1侧壁上设置有进水管3，分隔板2上侧的壳体1内为出气室，出气室上设置有排气管4，分隔板2的下端竖向设置有与出气室相通的出气管5，出气管5的外侧壁上固定有向下旋转的螺旋叶片6，出气管5下方的壳体1内固定有水平的分流板7，分流板7上通过轴承转动设置有竖向的旋转杆8，分流板7上端的旋转杆8上沿周向均布有多个刮板9，刮板9为三角形板，刮板9的下端固定有第一刮刷10，第一刮刷10的下端置于分流板7的上表面。分流板7下端的旋转杆8上设置有搅拌桨11，分流板7下方的壳体1上设置有出水管12，出水管12上设置有疏水阀13。
壳体1内转动安装有旋转机构，旋转机构包括固定于进水管3出水口的支撑杆14，支撑杆14上转动套装有转动筒15，转动筒15的外侧壁沿周向均布有多个半圆形的旋转板16，旋转板16远离转动筒15的一端固定有第二刮刷17，第二刮刷17与进水管3的管壁相抵。
壳体1包括上壳体18和下壳体19，下壳体19的下端和上壳体18的上端通过法兰密封固定相连，上壳体18和下壳体19之间设置有用于固定出气管5的支撑板20，支撑板20用于固定出气管5，避免出气管5晃动，影响汽水分离的效果；壳体1分为上壳体18和下壳体19，便于后期的清理维修。
实施例二
如图4所示，一种地热流体中的气体处理方法，采用实施例一所述的汽水分离装置为一级汽水分离器，包括以下步骤：
(1)地热流体经一级汽水分离器分离后获得热水和混合气体；
(2)将混合气体经第一冷凝器进行降温，使混合气体中含有的水蒸气液化，然后输送至二级汽水分离器中，脱除混合气体中存有的水蒸气；
(3)将步骤(2)中处理后的混合气体送至压缩机，增压至2.5-3.0MPa，然后送至第二冷凝器中冷却至35-45℃，使H2S液化，并送至三级汽水分离器中进行气液分离，获得液态H2S；
(4)将步骤(3)中分离的气体采用聚乙二醇二甲醚溶液进行物理吸附，吸附条件为压力3MPa、温度40℃，脱除气体中夹杂的H2S，获得纯化的CO2气体，含有H2S的聚乙二醇二甲醚富集液经减压、闪蒸、升温至135-145℃进行解析，释放出H2S；
(5)回收步骤(3)中的H2S液体和步骤(4)中的H2S气体，如采用克劳斯硫回收法回收硫磺或生产硫碱等。
步骤(1)中，地热流体经进水管3进入壳体1时，流动的作用力使旋转机构旋转，旋转板16和第二刮刷17扰动地热流体，避免进水管3的出水口结垢堵塞，然后地热流体沿螺旋叶片6螺旋向下，经重力和离心力作用下进行分离，分离出的热水流至分液板的下方经疏水阀13流出，气体经出气管5进入出气室，然后经排气管4排出；地热流体沿螺旋叶片6流至出气管5的下端时作用于刮板9上，推动刮板9旋转，刮板9带动旋转杆8旋转，旋转杆8带动搅拌桨11旋转，刮板9的转动用于防止分流板7上结垢和形成较厚的水层；搅拌桨11的转动用于搅拌分流板7下方的分离出来的水，使难溶物处于悬浮状态，避免在壳体1内壁上结垢，从而避免出水口结垢堵塞。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于地热流体的汽水分离装置，其特征在于：包括壳体(1)，壳体(1)内的上侧设置有倾斜向下的分隔板(2)，分隔板(2)下侧的壳体(1)侧壁上设置有进水管(3)，分隔板(2)上侧的壳体(1)内为出气室，出气室上设置有排气管(4)，分隔板(2)的下端设置有与出气室相通的出气管(5)，出气管(5)的外侧壁上设置有螺旋叶片(6)，出气管(5)下方的壳体(1)内设置有水平的分流板(7)，分流板(7)上转动设置有竖向的旋转杆(8)，分流板(7)上端的旋转杆(8)上沿周向均布有多个刮板(9)，分流板(7)下端的旋转杆(8)上设置有搅拌桨(11)，分流板(7)下方的壳体(1)上设置有出水管(12)，出水管(12)上设置有疏水阀(13)。
2.根据权利要求1所述的一种用于地热流体的汽水分离装置，其特征在于：刮板(9)为三角形板，刮板(9)的下端设置有第一刮刷(10)，第一刮刷(10)的下端置于分流板(7)的上表面。
3.根据权利要求1所述的一种用于地热流体的汽水分离装置，其特征在于：壳体(1)内转动设置有旋转机构，旋转机构包括设置于进水管(3)出水口的支撑杆(14)，支撑杆(14)上转动套装有转动筒(15)，转动筒(15)的外侧壁沿周向均布有多个半圆形的旋转板(16)，旋转板(16)远离转动筒(15)的一端设置有第二刮刷(17)，第二刮刷(17)与进水管(3)的管壁相抵。
4.根据权利要求1所述的一种用于地热流体的汽水分离装置，其特征在于：壳体(1)包括上壳体(18)和下壳体(19)，下壳体(19)的下端和上壳体(18)的上端通过法兰固定相连，上壳体(18)和下壳体(19)之间设置有用于定位出气管(5)的支撑板(20)。
5.一种地热流体中的气体处理方法，其特征在于，采用权利要求1-4之一所述的汽水分离装置为一级汽水分离器，包括以下步骤：
(1)地热流体经一级汽水分离器分离后获得热水和混合气体；
(2)将混合气体经第一冷凝器进行降温，使混合气体中含有的水蒸气液化，然后输送至二级汽水分离器中，脱除混合气体中存有的水蒸气；
(3)将步骤(2)中处理后的混合气体送至压缩机，增压至2.5-3.0MPa，然后送至第二冷凝器中冷却至35-45℃，使H2S液化，并送至三级汽水分离器中进行气液分离，获得液态H2S；
(4)将步骤(3)中分离的气体采用聚乙二醇二甲醚溶液进行吸附，脱除气体中夹杂的H2S，获得纯化的CO2气体，含有H2S的聚乙二醇二甲醚富集液经减压、闪蒸、升温至135-145℃进行解析，释放出H2S气体；
(5)回收步骤(3)中的液态H2S和步骤(4)中的H2S气体。
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