CN110452749A - 一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法，该方法在气井出口或一级节流阀连接三相旋流分离罐，实现天然气和液固混合物的分离，同时在净化工艺段入口设置旁路，当需要检修或者更换设备及零件时，不影响下游连续生产。通过将净化工艺设置在集输系统前，在源头进行气液固三相分离，大幅度降低进入集输系统的杂质，降低利硫等杂质在集输管道的沉积的风险，该方法采用气液固旋流分离罐可以灵活布置内部旋流管，具有良好的工况适应性，可以在宽的操作范围保证分离效率且降低流动阻力。

Description

一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法

技术领域

本发明涉及固体颗粒脱除技术领域，具体为一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法。

背景技术

随着经济的发展，对清洁能源的需求越来越旺盛，天然气是一种重要的清洁能源，已在发电、化工、餐饮、汽车等行业作为能量来源得到了广泛应用。天然气在开采的过程中，流出井口时往往夹带利水和硫等杂质，是复杂的气液固多相流问题。以我国建设开发规模最大的普光气田为例，由于地质条件复杂，井口天然气含硫量高，出水问题突出，在地面集输系统容易产生硫沉积，导致管路堵塞。因此对天然气进行净化是对天然气的稳定生产具有重要作用。当前气田采用的净化技术设计在集输系统，这样天然气在净化时可以运行在较低的工作压力下，但是地面集输系统中堵塞最为严重的地方分别是节流阀、分酸分液器的捕雾网和排液管线、计量分离器的捕雾网等狭窄位置，净化装置往往难以发挥作用，由此带来一系列难以解决的问题：

1）增加利地面集输系统的工艺流程，集气后再净化导致过多的热耗并增加了净化设备的体积和占地面积；

2）净化系统连续生产必须建立在严格的操作范围，操作的复杂性导致难以保证分离效率最大化；

3）净化装置分离出的水和硫等杂质难以处理。

发明内容

本发明的目的在于提出一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法，工艺具体为：对气井出口直接连接或者通过一级节流阀连接阀门，通过阀门后天然气、水和硫杂质的气液固三相混合物进入三相旋流分离罐，分离后的净化气体经旋流罐顶部排出进入下游地面集输系统，分离后的水和硫等杂质混合不进入储罐存储，进一步通过降压段进入沉降转鼓分离装置，在沉降转鼓装置中，液固混合物压力进一步下降为常压并实现液固分离，分离后的硫颗粒等杂质进入储罐，分离后的水进入下游污水处理。同时在净化工艺段入口设置旁路，当需要检修或者更换设备及零件时，不影响下游连续生产；内部设置多组可拆式旋流管，来自井口或一级节流阀的高压天然气混合流体从设备上部侧面入口进入罐体，沿筒壁下落至集液室；旋转下降的外旋气流在到达旋流管锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，从导气管排入设备上部气腔，再从旋流罐气口流出，分离出的液体、硫等颗粒杂质从凝液出口流出进入储罐；上游来的液固混合物在储料装置中进行沉降，真空转鼓过滤机转鼓浸入在沉降的料浆中，由电机驱动带动转鼓旋转，转鼓内饰过滤腔，过滤腔与真空源相通，进入下游储罐。

进一步地，折流后向下旋流进入旋流管。

进一步地，转鼓表面布置滤布，而硫单质被截留在滤布外表面形成硫单质饼，通过刮刀将硫单质饼卸料。

本发明的有点与积极效果主要在于：

1）将净化工艺流程段设置在井口和集输系统之间，简化了原来复杂的净化工艺流程，在源头进行气液固三相分离，大幅度降低进入集输系统的杂质，降低利硫等杂质在集输管道的沉积的风险；

2）利用气液固旋流分离罐及真空转鼓的良好的工况适应性，可以在宽的操作范围内有效降低井口产气量、携液量等条件不稳定导致的分离困难，提升分离效率且降低流动阻力；

3）该净化方法可同时处理气液、气固及气液固三相混合物，具有结构紧凑、占地面积小的优点，通过设置旁路，可在不停工的情况下，进行分段检修，便于维护。

附图说明

图1为本发明涉及的带压旋流技术中分离装置剖视图；

图2为本发明涉及的三相旋流罐结构示意图。

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做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。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图，本发明提供一种技术方案：该方法工艺具体为：对气井出口直接连接或者通过一级节流阀连接阀门1，通过阀门1后天然气、水和硫杂质等的气液固三相混合物进入三相旋流分离罐2，分离后的净化气体3经旋流罐顶部排出进入下游地面集输系统，分离后的水和硫等杂质混合不进入储罐4存储，进一步通过降压段5进入沉降转鼓分离装置6，在沉降转鼓装置中，液固混合物压力进一步下降为常压并实现液固分离，分离后的硫颗粒等杂质进入储罐7，分离后的水8进入下游污水处理。同时在净化工艺段入口设置旁路9，当需要检修或者更换设备及零件时，不影响下游连续生产。

本方法所采的三相旋流罐2，如图2所示，内部设置多组可拆式旋流管10，旋流管的直径根据处理气量进行调整，具有良好的液体和固体颗粒分离效率、宽参数适应范围、无活动部件、高机械强度、抗磨损能力等优点。工作时来自井口或一级节流阀的高压天然气混合流体从设备上部侧面入口11进入罐体，折流后向下旋流进入旋流管，此时气体流速大大降低，因此大颗粒杂质和液滴由于沉降效应被分离出来；当含杂质气体轴向进入各个旋流分离管后，气流受旋流罐壁面导流作用而产生旋转，颗粒和液滴在旋转过程中产生离心力，将密度大于气体的颗粒和液滴甩向器壁而失去惯性，在重力作用下，沿筒壁下落至集液室12。旋转下降的外旋气流在到达旋流管锥体13时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，同时其切向速度不断增加，当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的方向从旋流分离器中部由下反转向上，继续做螺旋运动，形成内旋气流，从导气管排入设备上部气腔，再从旋流罐气口14流出，分离出的液体、硫等颗粒杂质从凝液出口流出进入储罐3。

本方法所采用的沉降转鼓6，首先将上游来的液固混合物在储料装置15中进行沉降，真空转鼓过滤机转鼓16浸入在沉降的料浆中，由电机17驱动带动转鼓16旋转，转鼓16表面布置滤布18，转鼓16内饰过滤腔18，过滤腔18与真空源19相通，滤液便透过滤布17，而硫单质被截留在滤布17外表面形成硫单质饼，通过刮刀将硫单质饼卸料，进入下游储罐7。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法，其特征在于：工艺具体为：对气井出口直接连接或者通过一级节流阀连接阀门（1），通过阀门（1）后天然气、水和硫杂质的气液固三相混合物进入三相旋流分离罐（2），分离后的净化气体（3）经旋流罐顶部排出进入下游地面集输系统，分离后的水和硫等杂质混合不进入储罐（4）存储，进一步通过降压段（5）进入沉降转鼓分离装置（6），在沉降转鼓装置中，液固混合物压力进一步下降为常压并实现液固分离，分离后的硫颗粒等杂质进入储罐（7），分离后的水（8）进入下游污水处理；同时在净化工艺段入口设置旁路（9），当需要检修或者更换设备及零件时，不影响下游连续生产；内部设置多组可拆式旋流管（10），来自井口或一级节流阀的高压天然气混合流体从设备上部侧面入口（11）进入罐体，沿筒壁下落至集液室（12）；旋转下降的外旋气流在到达旋流管锥体（13）时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢，从导气管排入设备上部气腔，再从旋流罐气口（14）流出，分离出的液体、硫等颗粒杂质从凝液出口流出进入储罐（3）；上游来的液固混合物在储料装置（15）中进行沉降，真空转鼓过滤机转鼓（16）浸入在沉降的料浆中，由电机17驱动带动转鼓（16）旋转，转鼓（16）内饰过滤腔（18），过滤腔（18）与真空源（19）相通，进入下游储罐（7）。

2.根据权利要求1所述的一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法，其特征在于：来自井口或一级节流阀的高压天然气混合流体从设备上部侧面入口（11）进入罐体后折流后向下旋流进入旋流管。

3.根据权利要求1所述的一种低阻旋流井口高含硫天然气净化方法，其特征在于：转鼓（16）表面布置滤布（18），而硫单质被截留在滤布（17）外表面形成硫单质饼，通过刮刀将硫单质饼卸料。