CN110540881A - 井口气源净化器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种井口气源净化器及方法。其技术方案是：包括气源进口、旋流脱水管、脱硫除尘管、净化气出口和底板座，其中，旋流脱水管和脱硫除尘管安装在底板座上，所述旋流脱水管的下半部分设有气源进口，旋流脱水管的顶部设有净化气出口，旋流脱水管的内腔设有凝水帽，所述旋流脱水管的下侧通过脱水气出口连接到两根或两根以上的脱硫除尘管的脱硫进气口，脱硫除尘管内腔设有套筒式滤网，所述脱硫除尘管的顶部通过脱硫出气口连接到旋流脱水管的顶部的净化气储腔，并通过净化气出口排出。有益效果是：本发明集脱硫、脱湿、脱尘为一体，功能齐全，体积小、结构简单，易于安装，在油田单井上实现了套管天然气脱硫、脱水、脱尘净化。
Description
技术领域
本发明涉及一种油田脱硫脱水净化专用设备及方法，特别涉及一种井口气源净化器及方法。
背景技术
油田井场加热炉或储油罐加热用燃料，现阶段多为油井套管天然气（即没有加工过的天然湿气），含有少量水气及微量的硫化氢(H2S)，硫化氢燃烧后生成二氧化硫，腐蚀烟道烟囱；天然气含水会造成燃烧不完全、烟尘黑度增加，环保不达标，影响人的身体健康。把套管天然湿气统一集中处理后再使用，无论铺设管网或者运输，都是一笔不小投资，而环保要求又刻不容缓。加之现有脱硫设备，体积大，设计和管理都采用压力容器标准，安装、年检及管理麻烦；由于井场客观条件，考虑到经济性，实际很难实现。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种适宜于单井上用的，小型的，既可以给天然气脱硫，又可以干燥脱水的井口气源净化器及方法。
本发明提到的一种井口气源净化器，其技术方案是：包括气源进口（1）、一根或一根以上的旋流脱水管（2）、两根或两根以上的脱硫除尘管（6）、净化气出口（10）和底板座（11），其中，旋流脱水管（2）和脱硫除尘管（6）安装在底板座（11）上，所述旋流脱水管（2）的下半部分设有气源进口（1），旋流脱水管（2）的顶部设有净化气出口（10），旋流脱水管（2）的内腔设有凝水帽，所述旋流脱水管（2）的下侧通过脱水气出口（4）连接到两根或两根以上的脱硫除尘管（6）的脱硫进气口（5），脱硫除尘管（6）内腔设有套筒式滤网，所述脱硫除尘管（6）的顶部通过脱硫出气口（7）连接到旋流脱水管（2）的顶部的净化气储腔，并通过净化气出口（10）排出。
优选的，上述旋流脱水管（2）包括管本体（2.1）、脱水气导管（2.2）、净化气储腔（2.3）、堵板（2.4）、凝水帽（2.5）、隔板（2.6）和封头（2.7），所述管本体（2.1）的底部设有堵板（2.4），顶部设有封头（2.7），在封头（2.7）的下方设有隔板（2.6），使隔板（2.6）与封头（2.7）之间形成净化气储腔（2.3），净化气储腔（2.3）外侧设有净化气进口（9）和净化气出口（10）；在隔板（2.6）的下方设有脱水气导管（2.2）和多个凝水帽（2.5），在管本体（2.1）的下侧设有第一排污口（3）。
优选的，上述脱水气导管（2.2）安设在管本体（2.1）的内腔，位于隔板（2.6）的下方，且穿过多个凝水帽（2.5）的中心，脱水气导管（2.2）的底部通过脱水气出口（4）连通到脱硫除尘管（6）。
优选的，上述脱水气导管（2.2）安设在管本体（2.1）的外侧，脱水气导管（2.2）的上端连接在管本体（2.1）内的隔板（2.6）的下方位置，脱水气导管（2.2）的下端连通到脱硫除尘管（6）。
优选的，上述脱硫除尘管（6）包括脱硫除尘管本体（6.1）、套筒式滤网（6.2）、横支架（6.3）、第二堵板（6.4）、第二隔板（6.5）、装料口（6.6）、出料口（6.8），所述脱硫除尘管本体（6.1）的顶部连接装料口法兰盲板（13），装料口法兰盲板（13）的下方设有第二隔板（6.5），第二隔板（6.5）的下侧设有装料口（6.6），在脱硫除尘管本体（6.1）下侧内腔设有套筒式滤网（6.2）和横支架（6.3），套筒式滤网（6.2）设置在横支架（6.3）的上表面，在横支架（6.3）的下方设有脱硫进气口（5），脱硫进气口（5）的下方设有第二排污口（14）和第二堵板（6.4），在套筒式滤网（6.2）的外侧位置设有出料口（6.8）。
优选的，上述脱硫除尘管（6）的顶部通过脱硫出气口（7）连接到旋流脱水管（2）顶部的净化气进口（9）。
优选的，上述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用立式布局。
优选的，上述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用卧式布局。
优选的，上述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用圆形立式布局。
本发明提到的井口气源净化器的使用方法，包括以下过程：
井口套管天然气通过气源进口（1）内切进入旋流脱水管（2），以螺旋状上升，天然气中的水分在离心力作用下，贴服于管内壁，凝聚成水珠沉流到管底部；同时上升的天然气碰撞到凝水帽（2.5），进一步使漂浮的游离水析出，凝聚成水珠沉到管底部；管底部的凝聚水可定期通过第一排污口（3）放掉；上升到顶部的脱水天然气通过脱水气导管（2.2）向下从脱水气出口离开旋流脱水管（2），然后经脱硫进气口（5）进入脱硫除尘管（6）的底部；天然气在脱硫除尘管内继续向上，经过套筒式滤网（6.2），天然气中的硫化氢成分与套筒式滤网（6.2）内的脱硫药剂反应，脱硫后的天然气最终从脱硫出气口（4）离开，经串联阀门（8）、净化气进口（9）进入旋流脱水管（2）壳内顶部净化气储腔（2.3），再通过净化气出口（10）外输应用。
本发明的有益效果是：本发明集脱硫、脱湿、脱尘为一体，功能齐全，体积小、结构简单，易于安装，在油田单井上实现了套管天然气脱硫、脱水、脱尘净化；由于该设备管式结构(且DN≤150mm)、小型化，所以安全稳定，安装和使用无需注册和年检；另外，由于该设备模块化，所以数量（功率大小）可根据需要任意增减，布局可根据需要任意组合；由于是管式结构，流径小，天然气与脱硫剂能充分接触，不留死角，所以利用率高，脱硫彻底，可达精脱水平（H2S﹤10PPm）。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是本发明的俯视图；
附图3是旋流脱水管的结构示意图；
附图4是旋流脱水管的俯视图；
附图5是旋流脱水管的另一种结构示意图；
附图6是脱硫除尘管的结构示意图；
附图7是脱硫除尘管的另一种结构示意图；
附图8是本发明的实施例3的卧式结构示意图；
附图9是本发明的实施例3的A向示意图；
附图10是本发明的实施例3的B向示意图；
附图11是本发明的实施例4的圆形布局的俯视图；
附图12是本发明的实施例5的方形布局的俯视图；
上图中：气源进口1、旋流脱水管2、第一排污口3、脱水气出口4、脱硫进气口5、脱硫除尘管6、脱硫出气口7、串联阀门8、净化气进口9、净化气出口10、底板座11、测压口12、装料口法兰盲板13、第二排污口14，脱水气汇管15、净化气汇管16，
管本体2.1、脱水气导管2.2、净化气储腔2.3、堵板2.4、凝水帽2.5、隔板2.6和封头2.7，脱硫除尘管本体6.1、套筒式滤网6.2、横支架6.3、第二堵板6.4、第二隔板6.5、装料口6.6、第二封头6.7、出料口6.8。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的一种井口气源净化器，包括气源进口1、一根旋流脱水管2、两根脱硫除尘管6、净化气出口10和底板座11，其中，旋流脱水管2和脱硫除尘管6安装在底板座11上，脱硫除尘管6采用立式结构的，组成三角形布局；所述旋流脱水管2的下半部分设有气源进口1，旋流脱水管2的顶部设有净化气出口10，旋流脱水管2的内腔设有凝水帽，所述旋流脱水管2的下侧通过脱水气出口4连接到两根或两根以上的脱硫除尘管6的脱硫进气口5，脱硫除尘管6内腔设有套筒式滤网，所述脱硫除尘管6的顶部通过脱硫出气口7连接到旋流脱水管2的顶部的净化气储腔，并通过净化气出口10排出。
参照附图3-4，旋流脱水管2包括管本体2.1、脱水气导管2.2、净化气储腔2.3、堵板2.4、凝水帽2.5、隔板2.6和封头2.7，所述管本体2.1的底部设有堵板2.4，顶部设有封头2.7，在封头2.7的下方设有隔板2.6，使隔板2.6与封头2.7之间形成净化气储腔2.3，净化气储腔2.3外侧设有净化气进口9和净化气出口10；在隔板2.6的下方设有脱水气导管2.2和多个凝水帽2.5，在管本体2.1的下侧设有第一排污口3。
其中，凝水帽可以采用伞形结构，另外，旋流脱水管2还可以同步实现湿法脱硫辅助（具体是向旋流脱水管内注入液体脱硫剂，这样就可以在脱水的同时，实现湿法脱硫），这样，本方案可以配合后续的干法脱硫除尘管实现干湿法脱硫同时进行，使脱硫效果更好。
脱水气导管2.2安设在管本体2.1的内腔，位于隔板2.6的下方，且穿过多个凝水帽2.5的中心，脱水气导管2.2的底部通过脱水气出口4连通到脱硫除尘管6，从使用方的角度来讲，外露一个气源进口和净化气出口，没有太多管路，使用时，简单明了，不容易出现工作失误。
参照附图6，脱硫除尘管6包括脱硫除尘管本体6.1、套筒式滤网6.2、横支架6.3、第二堵板6.4、第二隔板6.5、装料口6.6、出料口6.8，所述脱硫除尘管本体6.1的顶部连接装料口法兰盲板13，装料口法兰盲板13的下方设有第二隔板6.5，第二隔板6.5的下侧设有装料口6.6，在脱硫除尘管本体6.1下侧内腔设有套筒式滤网6.2和横支架6.3，套筒式滤网6.2设置在横支架6.3的上表面，在横支架6.3的下方设有脱硫进气口5，脱硫进气口5的下方设有第二排污口14和第二堵板6.4，在套筒式滤网6.2的外侧位置设有出料口6.8。
优选的，上述脱硫除尘管6的顶部通过脱硫出气口7连接到旋流脱水管2顶部的净化气进口9。
本发明提到的井口气源净化器的使用方法，包括以下过程：
井口套管天然气通过气源进口1内切进入旋流脱水管2，以螺旋状上升，天然气中的水分在离心力作用下，贴服于管内壁，凝聚成水珠沉流到管底部；同时上升的天然气碰撞到凝水帽2.5，进一步使漂浮的游离水析出，凝聚成水珠沉到管底部；管底部的凝聚水可定期通过第一排污口3放掉；上升到顶部的脱水天然气通过脱水气导管2.2向下从脱水气出口离开旋流脱水管2，然后经脱硫进气口5进入脱硫除尘管6的底部；天然气在脱硫除尘管内继续向上，经过套筒式滤网6.2，天然气中的硫化氢成分与套筒式滤网6.2内的脱硫药剂反应，脱硫后的天然气最终从脱硫出气口4离开，经串联阀门8、净化气进口9进入旋流脱水管2壳内顶部净化气储腔2.3，再通过净化气出口10外输应用。
实施例2，本发明与实施例1不同之处是：
脱水气导管2.2还可以安设在管本体2.1的外侧，脱水气导管2.2的上端连接在管本体2.1内的隔板2.6的下方位置，脱水气导管2.2的下端连通到脱硫除尘管6，只是这样的结构显得整体装置管路稍微凌乱一些，外露的管路多出一条，不如实施例1的结构简洁，从使用方的角度来讲，装置外露一个气源进口和净化气出口，还有一根脱水气导管2.2，但是从整体功能来讲，二者是一样的，都可以满足现场需要。
实施例3，本发明与实施例1不同之处是：
本发明的旋流脱水管2采用一根，为立式结构，脱硫除尘管6采用多根，且多根脱硫除尘管6采用卧式布局，并通过脱水气汇管15连通一端，另一端通过净化气汇管16连通。
参照附图8-10，旋流脱水管2采用一根，脱硫除尘管6采用8根为例，具体结构如下：
其中，旋流脱水管2的底部安装在底板座11上，脱硫除尘管6两两一组，横向卧式依次排列，使旋流脱水管2的两侧分别为四根脱硫除尘管6；所述旋流脱水管2的下半部分设有气源进口1，旋流脱水管2的顶部设有净化气出口10，旋流脱水管2的内腔设有凝水帽，所述旋流脱水管2的下侧通过脱水气出口4连接到卧式放置的脱硫除尘管6，并通过脱水气汇管15连接到每一根脱硫除尘管6的一端，每一根脱硫除尘管6内腔设有套筒式滤网，八根脱硫除尘管6通过脱硫出气口7和净化气汇管16连接到旋流脱水管2的顶部的净化气储腔，并通过净化气出口10排出。
当然，需要说明的是，也可以根据现场的需要，采用多根旋流脱水管2，或者4根、6根、10根脱硫除尘管6，具体数量不限，本实施例强调的是脱硫除尘管6的安装可以设计为横向的卧式结构。
实施例4，本发明与实施例1不同之处是：
本发明的旋流脱水管2采用一根，采用立式结构，脱硫除尘管6采用多根，且多根脱硫除尘管6采用立式结构，旋流脱水管2和脱硫除尘管6组成圆形布局，且以旋流脱水管2为圆心。
参照附图11，脱硫除尘管6采用六根，将旋流脱水管2包围起来组成圆形布局，也是本发明可以应用于现场的一种结构的变形。
实施例5，本发明与实施例1不同之处是：
本发明的旋流脱水管2采用2根，采用立式结构，脱硫除尘管6采用多根，且多根脱硫除尘管6采用立式结构，旋流脱水管2和脱硫除尘管6组成方形布局。
参照附图12，脱硫除尘管6采用十根，将旋流脱水管2包围起来组成方形布局，通过汇管连通，也是本发明可以应用于现场的一种结构的变形。
总之，本发明提到的“井口气源净化器”为脱硫、脱水、脱尘三合一的撬块结构，既可以给天然气脱硫，又可以干燥脱水脱尘。功能齐全，体积小、结构简单，易于安装。
“井口气源净化器”为管式结构(DN≤150mm)，可立式也可卧式结构。脱硫管和脱水管根据需要可任意设定各自数量及高度，布局方式根据需要可任意组合。布局方式可以是圆形均布，也可以方形并列均布；
脱硫除尘管相互之间为并联结构，脱硫除尘管和旋流脱水管之间为窜联结构。所以脱硫除尘管可分开依次使用，待第一组脱硫除尘管使用至完全失效后，再开启第二组脱硫除尘管使用，以此类推，直到用完为止。
由于是管式结构，流径小，天然气与脱硫剂能充分接触，不留死角，所以利用率高，脱硫彻底，可达精脱水平（H2S﹤10PPm）。
由于是管式结构(且DN≤150mm)，没有安全附件，按常压设备安装和使用，无需备案年检。
旋流脱水管部件采用旋流离心式和撞击凝聚式结合技术，脱水干净效率高。
干法脱硫，采用内置套筒式滤网，更换脱硫剂安全方便（或外置法兰进出换料口）；本装置还可以实现干湿法脱硫，效果更好。
脱硫管和脱水管端口根据需要，可选择使用封头、法兰盲板、或焊接盲板封堵。
本发明也可用于其它需要工况，比如沼气脱硫脱水。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本发明加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种井口气源净化器，其特征是：包括气源进口（1）、一根或一根以上的旋流脱水管（2）、两根或两根以上的脱硫除尘管（6）、净化气出口（10）和底板座（11），其中，旋流脱水管（2）和脱硫除尘管（6）安装在底板座（11）上，所述旋流脱水管（2）的下半部分设有气源进口（1），旋流脱水管（2）的顶部设有净化气出口（10），旋流脱水管（2）的内腔设有凝水帽，所述旋流脱水管（2）的下侧通过脱水气出口（4）连接到两根或两根以上的脱硫除尘管（6）的脱硫进气口（5），脱硫除尘管（6）内腔设有套筒式滤网，所述脱硫除尘管（6）的顶部通过脱硫出气口（7）连接到旋流脱水管（2）的顶部的净化气储腔，并通过净化气出口（10）排出。
2.根据权利要求1所述的井口气源净化器，其特征是：所述旋流脱水管（2）包括管本体（2.1）、脱水气导管（2.2）、净化气储腔（2.3）、堵板（2.4）、凝水帽（2.5）、隔板（2.6）和封头（2.7），所述管本体（2.1）的底部设有堵板（2.4），顶部设有封头（2.7），在封头（2.7）的下方设有隔板（2.6），使隔板（2.6）与封头（2.7）之间形成净化气储腔（2.3），净化气储腔（2.3）外侧设有净化气进口（9）和净化气出口（10）；在隔板（2.6）的下方设有脱水气导管（2.2）和多个凝水帽（2.5），在管本体（2.1）的下侧设有第一排污口（3）。
3.根据权利要求2所述的井口气源净化器，其特征是：所述脱水气导管（2.2）安设在管本体（2.1）的内腔，位于隔板（2.6）的下方，且穿过多个凝水帽（2.5）的中心，脱水气导管（2.2）的底部通过脱水气出口（4）连通到脱硫除尘管（6）。
4.根据权利要求2所述的井口气源净化器，其特征是：所述脱水气导管（2.2）安设在管本体（2.1）的外侧，脱水气导管（2.2）的上端连接在管本体（2.1）内的隔板（2.6）的下方位置，脱水气导管（2.2）的下端连通到脱硫除尘管（6）。
5.根据权利要求2所述的井口气源净化器，其特征是：所述脱硫除尘管（6）包括脱硫除尘管本体（6.1）、套筒式滤网（6.2）、横支架（6.3）、第二堵板（6.4）、第二隔板（6.5）、装料口（6.6）、出料口（6.8），所述脱硫除尘管本体（6.1）的顶部连接装料口法兰盲板（13），装料口法兰盲板（13）的下方设有第二隔板（6.5），第二隔板（6.5）的下侧设有装料口（6.6），在脱硫除尘管本体（6.1）下侧内腔设有套筒式滤网（6.2）和横支架（6.3），套筒式滤网（6.2）设置在横支架（6.3）的上表面，在横支架（6.3）的下方设有脱硫进气口（5），脱硫进气口（5）的下方设有第二排污口（14）和第二堵板（6.4），在套筒式滤网（6.2）的外侧位置设有出料口（6.8）。
6.根据权利要求5所述的井口气源净化器，其特征是：所述脱硫除尘管（6）的顶部通过脱硫出气口（7）连接到旋流脱水管（2）顶部的净化气进口（9）。
7.根据权利要求1所述的井口气源净化器，其特征是：所述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用立式布局。
8.根据权利要求1所述的井口气源净化器，其特征是：所述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用卧式布局。
9.根据权利要求1所述的井口气源净化器，其特征是：所述旋流脱水管（2）采用一根，脱硫除尘管（6）采用多组，且多组脱硫除尘管（6）采用圆形立式布局。
10.一种如权利要求1-6中任一项所述的井口气源净化器的使用方法，其特征是包括以下过程：
井口套管天然气通过气源进口（1）内切进入旋流脱水管（2），以螺旋状上升，天然气中的水分在离心力作用下，贴服于管内壁，凝聚成水珠沉流到管底部；同时上升的天然气碰撞到凝水帽（2.5），进一步使漂浮的游离水析出，凝聚成水珠沉到管底部；管底部的凝聚水可定期通过第一排污口（3）放掉；上升到顶部的脱水天然气通过脱水气导管（2.2）向下从脱水气出口离开旋流脱水管（2），然后经脱硫进气口（5）进入脱硫除尘管（6）的底部；天然气在脱硫除尘管内继续向上，经过套筒式滤网（6.2），天然气中的硫化氢成分与套筒式滤网（6.2）内的脱硫药剂反应，脱硫后的天然气最终从脱硫出气口（4）离开，经串联阀门（8）、净化气进口（9）进入旋流脱水管（2）壳内顶部净化气储腔（2.3），再通过净化气出口（10）外输应用。
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