CN113308284A - 一种自动排液装置及自动排液方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动排液装置及自动排液方法，所述自动排液装置包括筒体和伸入所述筒体的排液管，气液混合物进入所述筒体，发生气液分离，积液在筒体底部积聚，气体向积液施压，将积液挤入所述排液管并排出筒体。所述的自动排液装置还包括与测液位装置电性连接的控制模块，利用所述测液位装置测量积液液位，将实时液位信息传输至控制模块，控制模块经过逻辑判断后控制电动排液阀的开关状态。本发明提供的自动排液装置实现了管道不停输自动排液，杜绝了寒冷地区管道因积液引起的冻堵，降低了生产安全事故，且自动排液装置体积小、结构紧凑、投资较低，可进行埋地安装，减少地上安装空间。

Description

一种自动排液装置及自动排液方法

技术领域

本发明属于气液混合物处理领域，涉及气液分离，尤其涉及一种油田伴生气管道自动排液装置及自动排液方法。

背景技术

随着石油和天然气消费需求的不断增加，我国石油和天然气的开采量也不断增加。油田伴生气是天然气资源的一种，它是一种混合物，主要成分为甲烷和乙烷等低分子烷烃，同时还含有水分、CO₂、H₂S、氮、氦、机械杂质等物质，如直接排放，会严重污染环境。

目前，油田产出伴生气均在集中处理站进行分离后供加热炉燃烧为站场提供热量，或为发电机提供气源进行发电。为了降低投资和运行费用，大部分油田站场内伴生气只经过简单的气液分离和空冷分离，未进行有效的干燥，属于湿气的范畴。此部分湿气在通过管道在站场内输送时存在以下问题：(1)湿气在管道输送过程中由于温度下降，逐渐有小液滴分离出来，长时间运行后会在伴生气管道底部进行积液，在寒冷地区，会对伴生气管道冻堵，造成生产安全事故；(2)管道积液后，在伴生气输送至加热炉或者燃气发电机的过程中，会将积液一起带入，造成加热炉和发电机熄火，从而引起生产安全事故。因此，在油田伴生气的处理过程中去除水分，以此避免安全问题是很重要的。

为解决上述问题，目前许多研究都致力于提供可以有效解决油田伴生气管网冬季气液分离困难、容易冻堵的问题，最大限度的提高液体分离效率，保证供气管网顺畅运行的气液分离装置。

CN204447634U提供了一种用于油田伴生气管道气液分离的装置，包括罐体，该罐体的顶部设有气体出口，罐体的底部设有液体出口，罐体的上端设有气体进口，罐体的底部设有固定罐体的支架，所述的罐体分别设有集液槽和导液槽，集液槽和导液槽把罐体从上到下分为二次分离部分、一次分离部分、储液箱三部分。

CN208130740U公开了一种气液分离器，包括气液分离器本体，所述气液分离器本体上下两侧设有封头，所述气液分离器本体内部设有分离管道，所述分离管道上方设有B制冷剂出口，所述分离管道下方设有A制冷剂出口，所述气液分离器本体外圆周面上方设有开关，所述开关下方设有出气口，所述分离管道内部设有捕雾网，所述捕雾网上下两侧设有分层室，所述捕雾网外圆周面设有A，B混合制冷剂入口，所述气液分离器本体下方设有底座。

CN101053723A提供了一种自控高效气液分离器，其通过弹簧罩下端联接所述气体调节单元的气阀体，弹簧罩内设有支架，支架垂直悬挂液位变送控制单元，并且由上至下依次贯穿所述的气体调节单元和气液分离单元；所述的气液分离单元由旋流分离单元、气液入口管及喷嘴、连通管、辅助分离单元、重力分离体构成；所述的气体调节单元由气阀体、出口管、气阀座、气阀定位件、气阀芯杆、气阀座密封圈、气阀扶正件构成；所述的液位变送控制单元由调整杆、弹性元件、支架、连接杆、浮子构成。

以上报道的气液分离器均是以重力沉降为主要原理进行气液分离，将积液从筒体底部排出。由于重力沉降进行气液分离需要气体流速较慢，相对设备体积较大、结构复杂，因此占地面积大，降低了经济效益。

因此，如何在减小气液分离器设备体积，简化设备结构的同时，增加分离效果，实现自动排液，已成为目前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动排液装置及自动排液方法，实现自动气液分离，解决管道中的积液冻堵及因管道内物料带液引起的加热炉和发电机熄火问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种自动排液装置，所述自动排液装置包括筒体和伸入所述筒体的排液管，气液混合物进入所述筒体，经气液分离，气体将积液挤入所述排液管并排出所述筒体。

本发明提供的自动排液装置实现了油田伴生气管道不停输自动排液，杜绝了寒冷地区伴生气管道因积液引起的冻堵，降低了生产安全事故。并且，本发明提供的自动排液装置还防止了由于伴生气带液而造成的加热炉、发电机熄火问题。

另外，本发明提供的自动排液装置可以进行埋地安装，不用采取伴热措施，减少地上安装空间，降低了装置危险性。并且，本发明提供的自动排液装置体积小，结构紧凑，投资较低，各个组成部分可在工厂内预制，并且在预制时完成所有焊接工作，避免现场安装时进行焊接操作，缩短施工周期。

本发明提供的自动排液装置对于处理的气液混合物不进行具体要求和特殊限定，所述的自动排液装置可安装在气体压缩机的出入口用于气液分离，分馏塔顶冷凝冷却器后气相除雾，以及各种气体水洗塔、吸收塔及解析塔的气相除雾等。尤其的，本发明提供的自动排液装置更适合用于油田伴生气管道的气液分离。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的筒体顶部开设有液位测量口，可以通过液位测量口将测液位装置伸入所述筒体内。

优选地，所述的测液位装置为液位计。

优选地，所述的测液位装置为远传液位计。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的排液管上沿积液流向依次设置有手动排液阀和电动排液阀。

所述排液管道上设置的手动阀排液阀在整个气液分离过程中保持常开，待排液口管道电动排液阀检修和更换时，关闭手动排液阀后再拆卸电动排液阀进行检修和更换。本发明对于排液阀的材质和连接形式不作具体要求和特殊限定，示例性地，排液阀的材质可选铸铁、铸钢、锻钢、不锈钢、陶瓷和UPVC等；根据其连接形式，所述排液阀可以是内螺纹、法兰阀和对夹等。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的自动排液装置还包括与所述测液位装置电性连接的控制模块，所述的控制模块与所述电动排液阀反馈控制，所述的测液位装置将检测到的实时液位信息传输至控制模块，所述的控制模块根据预设值进行逻辑判断，当实时液位超出预设值时，控制所述的电动排液阀开启，当实时液位未超过预设值时，所述的电动排液阀保持关闭。

本发明提供的一种自动排液装置中气液混合物通过进气管进入自动排液装置，通过进气管旋流作用加速气液分离，液体在装置筒体底部积聚，筒体上测液位装置和排液口电动排液阀联锁，提前设定预设联锁值，待液位到达设定值后，排液口电动阀开启，装置筒体内积液由于气体压力进入排液管道排出，当液位未达到预设值液位时，排液管道上的电动排液阀关闭。

所述筒体上的测液位装置和排液管上的电动排液阀进行联锁，根据实时液位信息自动开启电动排液阀，及时的将桶内积液自动不停输的排出筒外。

本发明对于测液位装置与电动排液阀之间的联锁方式不作具体要求和特殊限定，示例性地，联锁方式可选为程序锁，通过下述方式实现控制电动排液阀的开启：在控制模块加装程序锁，设定步骤，首先设置预设值，然后将测液位装置测量到的实时液位数值与预设值进行比较，当液位数值超过预设值时，控制模块按照程序开启电动排液阀，使所述筒体内的积液顺利通过排液管道排出筒体外；当测量到的液位数值在没有超过预设值时，控制模块不触动电动排液阀，使其保持关闭状态，将所述筒体内的积液滞留在筒体内不断累积。当然能够理解的是，能够实现控制电动排液阀开关这一功能的其他电性联动形式同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的电性联动形式同样可以用于本发明中。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的筒体外周壁连接进气管和出气管。

优选地，所述进气管通过弯头对接所述筒体，弯头用于气体旋流。

优选地，所述弯头的角度范围为45°～60°，例如可以是45°、46°、47°、48°、49°、50°、51°、52°、53°、54°、55°、56°、57°、58°、59°、60°。

需要说明的是，本发明对弯头的样式、材质以及与管道的联结方式等相关结构特征和材料特征不作具体要求和特殊限定。示例性地，弯头材料可选为铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等；弯头与管道的联结方式可以是直接焊接、法兰联结、热熔联结、电容联结、螺丝联结和承插式联结等。当然能够理解的是，能够促进气体旋流的其他样式的装置同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的弯头同样可以用于本发明中。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的排液管上还设有测压装置。

优选地，所述的测压装置位于所述手动排液阀和所述电动排液阀之间。

优选地，所述的测压装置为压力表。

优选地，所述的测压装置为远传压力表。

本发明对测压装置类型、安装方式和材料等结构特征不作具体要求和特殊限定。示例性地，可选为指针指示型或数字型测量装置；按照安装结构形式可以是直接安装式、径向嵌装式、轴向嵌装式和凸装式；按照材料可选择合金钢、碳钢和不锈钢等。所述排液管道上设置的测压装置可以对所述排液管内的压力进行检测和报警。示例性地，压力表的报警功能可用下述方式实现：在一般的压力表上面配置特殊的电气装置，压力表的指针和设定针上分别装配相应的触头，在压力表外线加一个蜂鸣器，把仪表的上限和下限设定针调节至要求的压力范围，当管道内压力达到上限设定值或者下限设定值的时候，仪表指针上面的触头和上、下限设定针的触头相接触，然后再借助电气线路使指示灯发出报警信号，触动蜂鸣器。当然能够理解的是，能够实现检测和报警功能的其他样式的电性连接装置同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的电性连接装置同样可以用于本发明中。

作为本发明一种优选的技术方案，所述筒体底部设有支撑装置。

需要说明的是，本发明对支撑装置的形状、样式、材质和尺寸等相关的结构特征及材料特征不作具体要求和特殊限定，示例性地，可选为裙座与地脚螺栓的结合；当然能够理解的是，能够实现支撑筒体这一功能的其他样式的支撑装置同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的支撑装置同样可以用于本发明中。

优选地，所述的支撑装置包括裙座和设置于所述裙座上的地脚螺栓。

优选地，所述筒体内壁设有固定件，所述固定件连接所述排液管，所述固定件用于固定所述排液管。

本发明中对所述的排液管的固定件样式和材料等结构不作具体要求和特殊限定。示例性地，固定件可选为固定环、支撑件、托架、支撑环、加强环和角钢等；固定件的材质需要根据设备或管道材质确定，可以是不锈钢、碳钢或铝合金等；当然能够理解的是，能够实现固定排液管这一功能的其他样式的固定装置同样落入本发明的保护范围和公开范围之内，因此现有技术中已公开或新技术中未公开的其他形式的固定装置同样可以用于本发明中。

优选地，所述的固定件为角钢。

第二方面，本发明提供了一种自动排液方法，所述方法采用自动排液装置对气液混合物进行气液分离，所述的自动排液方法包括：

气液混合物进入筒体，发生气液分离，积液在筒体底部积聚，气体向积液施压，将积液挤入排液管并排出筒体。

优选地，所述气液混合物经过进气管弯头时产生旋流作用加速气液分离。

本发明提供的自动排液方法，以重力分离为主，旋流分离为辅的工艺，能够降低气体流速对分离效率的影响。

作为本发明一种优选的技术方案，所述自动排液的方法还包括：利用测液位装置测量积液液位，将实时液位信息传输至控制模块，所述控制模块经过逻辑判断后控制所述电动排液阀的开关状态。

作为本发明一种优选的技术方案，当所述测液位装置测量到的积液液位值超出所述预设值时，所述电动排液阀自动开启，积液在气体的施压下挤入所述排液管并排出所述筒体，当所述测液位装置测量到的液位值未超出预设值时，所述电动排液阀保持关闭状态。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的自动排液装置实现了油田伴生气管道不停输自动排液，杜绝了寒冷地区伴生气管道因积液引起的冻堵，降低了生产安全事故。自动排液装置防止了由于伴生气带液而造成的加热炉、发电机熄火问题。可以将本发明提供的自动排液装置进行埋地安装，不用采取伴热措施，减少地上安装空间，降低了装置危险性。本发明提供的自动排液装置体积小，结构紧凑，投资较低，各个组成部分可在工厂内预制，并且在预制时完成所有焊接工作，避免现场安装时进行焊接操作，缩短施工周期。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式提供的自动排液装置工艺流程示意图；

图2是本发明一个具体实施方式提供的自动排液装置结构外观图；

图3是本发明一个具体实施方式提供的自动排液装置结构俯视图。

其中：1-进气管；2-出气管；3-排液管；4-手动排液阀；5-电动排液阀；6-筒体；7-液位计；8-压力表；9-液位测量口；10-角钢；11-裙座；12-地脚螺栓；13-弯头。

具体实施方式

需要理解的是，在本发明的描述中，术语“上’’、“下’’、“’前’、“后”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外’’等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种自动排液装置，如图1所示，自动排液装置包括筒体6和伸入筒体6的排液管3，气液混合物进入筒体6，经气液分离，气体将积液挤入排液管3并排出筒体6。

如图2所示，自动排液装置筒体6顶部开设有液位测量口9，液位计7可以通过液位测量口9伸入筒体6内。液位测量口9为开口，且液位计7可以选择远传液位计。

排液管3上沿积液流向依次设置有手动排液阀4和电动排液阀5。其中手动阀排液阀4在整个气液分离过程中保持常开，待排液口管道的电动排液阀5检修和更换时，关闭手动排液阀4后可拆卸电动排液阀5进行检修和更换。本发明对于排液阀的材质和连接形式不作具体要求和特殊限定，排液阀的材质可选铸铁、铸钢、锻钢、不锈钢、陶瓷和UPVC等，根据连接形式，所述排液阀可以是内螺纹、法兰阀和对夹等。

自动排液装置还包括与液位计7电性连接的控制模块。控制模块与电动排液阀5反馈控制，液位计7将检测到的实时液位信息传输至控制模块，然后根据预设值进行逻辑判断，当实时液位超出预设值时，控制电动排液阀5开启，当实时液位未超过预设值时，电动排液阀5保持关闭。筒体6上的液位计7和排液管3上的电动排液阀5进行联锁，根据实时液位信息自动开启电动排液阀，及时的将桶内积液自动不停输的排出筒外。

如图3所示，自动排液装置筒体6外周壁连接进气管1和出气管2，其中进气管1通过弯头13对接筒体6，用于气体旋流。弯头的角度范围选择为45°～60°，弯头材料可选为铸铁、不锈钢、合金钢、可锻铸铁、碳钢、有色金属及塑料等；弯头与管道的联结方式可以是直接焊接、法兰联结、热熔联结、电容联结、螺丝联结和承插式联结等。

自动排液装置的排液管3上还设有压力表8，位于手动排液阀4和电动排液阀5之间。压力表可选为指针指示型或数字型测量装置；其安装结构形式可以是直接安装式、径向嵌装式、轴向嵌装式和凸装式。压力表材料可选择合金钢、碳钢和不锈钢等。排液管3上设置的压力表8可以对装置内的气体压力进行检测和报警。可在一般的压力表上面配置特殊的电气装置，压力表的指针和设定针上分别装配相应的触头，在压力表外线加一个蜂鸣器，把仪表的上限和下限设定针调节至要求的压力范围，当管道内压力达到上限设定值或者下限设定值的时候，仪表指针上面的触头和上、下限设定针的触头相接触，然后再借助电气线路使指示灯发出报警信号，触动蜂鸣器。

自动排液装置的筒体6底部设有支撑装置，包括裙座11和设置于裙座上的地脚螺栓12。并且在筒体6内壁设有固定件用于固定排液管3。本发明中对固定件样式和材料等结构不作具体要求和特殊限定。固定件可选为固定环、支撑件、托架、支撑环、加强环和角钢等；固定件的材质需要根据设备或管道材质确定，可以是不锈钢、碳钢或铝合金等，具体实施方式中的固定件为角钢10。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种自动排液方法，采用上述自动排液装置对气液混合物进行气液分离。其主要过程有：气液混合物进入筒体6，发生气液分离，积液在筒体6底部积聚，气体向积液施压，将积液挤入排液管3并排出筒体6。其中气液混合物经过进气管1上对接筒体6的弯头时产生旋流作用加速气液分离。利用液位计7测量积液液位，将实时液位信息传输至控制模块，控制模块经过逻辑判断后控制电动排液阀5的开关状态。

当液位计7测量到的积液液位值超出预设值时，电动排液阀5自动开启，积液在气体的施压下挤入排液3管并排出筒体6，当液位计7测量到的液位值未超出预设值时，电动排液阀5保持关闭状态。

应用例

本应用例提供了一种采用一个具体实施方式中提供的一种自动排液装置及自动排液方法，所述的排液方法具体包括以下步骤：

气液混合物进入筒体6，发生气液分离，积液在筒体6底部积聚，气体向积液施压，将积液挤入排液管3并排出筒体6。其中气液混合物经过进气管1上对接筒体6的弯头13时产生旋流作用加速气液分离。利用液位计7测量积液液位，将实时液位信息传输至控制模块，当液位到达设定高液位时(一般为筒体高度的1/3～1/2)，控制模块经过逻辑判断后控制电动排液阀5开启；当液位到达设定低液位时(一般为筒体高度的1/6～1/5)，控制模块经过逻辑判断后控制电动排液阀5关闭。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种自动排液装置，其特征在于，所述自动排液装置包括筒体和伸入所述筒体的排液管，气液混合物进入所述筒体，经气液分离，气体将积液挤入所述排液管并排出所述筒体。

2.根据权利要求1所述的自动排液装置，其特征在于，所述的筒体顶部开设有液位测量口；

优选地，所述自动排液装置还包括通过液位测量口伸入所述筒体内的测液位装置；

优选地，所述的测液位装置为液位计；

优选地，所述的测液位装置为远传液位计。

3.根据权利要求1或2所述的自动排液装置，其特征在于，所述的排液管上沿积液流向依次设置有手动排液阀和电动排液阀。

4.根据权利要求3所述的自动排液装置，其特征在于，所述的自动排液装置还包括与所述测液位装置电性连接的控制模块，所述的控制模块与所述电动排液阀反馈控制，所述的测液位装置将检测到的实时液位信息传输至控制模块，所述的控制模块根据预设值进行逻辑判断，当实时液位超出预设值时，控制所述的电动排液阀开启，当实时液位未超过预设值时，所述的电动排液阀保持关闭。

5.根据权利要求1-4任一项所述的自动排液装置，其特征在于，所述的筒体外周壁连接进气管和出气管；

优选地，所述进气管通过弯头对接所述筒体，所述弯头用于气体旋流；

优选地，所述弯头的角度范围为45°～60°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的自动排液装置，其特征在于，所述的排液管上还设有测压装置；

优选地，所述的测压装置位于手动排液阀和电动排液阀之间；

优选地，所述的测压装置为压力表；

优选地，所述的测压装置为远传压力表。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自动排液装置，其特征在于，所述筒体底部设有支撑装置；

优选地，所述的支撑装置包括裙座和设置于所述裙座上的地脚螺栓；

优选地，所述筒体内壁设有固定件，所述固定件连接所述排液管，用于固定所述排液管；

优选地，所述的固定件为角钢。

8.一种自动排液方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的自动排液装置对气液混合物进行气液分离，所述的自动排液方法包括：

气液混合物进入筒体，发生气液分离，积液在筒体底部积聚，气体向积液施压，将积液挤入排液管并排出筒体；

优选地，所述气液混合物经过进气管弯头时产生旋流作用加速气液分离。

9.根据权利要求8所述的自动排液方法，其特征在于，所述自动排液的方法还包括：

利用测液位装置测量积液液位，将实时液位信息传输至控制模块，所述控制模块经过逻辑判断后控制电动排液阀的开关状态。

10.根据权利要求9所述的自动排液方法，其特征在于，当所述测液位装置测量到的积液液位值超出预设值时，所述电动排液阀自动开启，积液在气体的施压下挤入所述排液管并排出所述筒体，当所述测液位装置测量到的液位值未超出预设值时，所述电动排液阀保持关闭状态。

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