CN117887497A - 一种低温分离装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气液分离装置技术领域，更具体地，涉及一种低温分离设备，其特征在于，包括罐体、分离器、丝网以及入口分布器，分离器、丝网以及入口分布器安装于罐体内，罐体顶部设置有出料口，分离器设置于出料口下方，丝网设置于分离器下方，入口分布器设置于所述丝网下方，入口分布器具有相互连通的进气口与出气口，罐体的侧壁上设置有入料口，入料口与入口分布器的入口对齐。本发明结构简单，实现了将天然气中的液体轻烃分离出来的效果，提高了分离的效率与除烃效果。

Description

一种低温分离装置

技术领域

本发明涉及气液分离装置技术领域，更具体地，涉及一种低温分离设备。

背景技术

低温分离器是深水气田开发技术的重要组成部分，天然气生产平台需设置一套烃露点控制系统除去天然气以中的重烃组分，以保证销售气烃露点满足质量指标要求，为使烃露点能够满足指标要求，要求低温分离设备分离效果为直径大于10μm液滴去除率达100％。具体工艺流程为：天然气经过脱水处理后的干气分别经干气、低温气换热器和干气、低温凝析油换热器换热后汇合，经J-T阀节流降温后进入低温分离器进行气液分离脱除重烃，脱烃后的低温合格气与脱水后的部分干气经干气/低温气换热器换热后，进入外输干气增压系统。

国内常见低温分离器有：普通丝网分离器直径最大，壁厚也最厚，聚结分离器次之，旋流分离器直径最小，壁厚最薄。从09MnNiDR超厚钢板加工制造和焊接冲击工艺难度上来看，丝网分离器因壁厚大，焊接冲击良品率低。聚结分离器和旋流分离器钢板厚度低于90mm，主流厂家可以生产，焊接冲击合格率更高。从重量来看，因旋流分离器尺寸小和钢板厚度薄，其设备重量仅为26t，远低于丝网分离器，大大降低了设备布置空间和重量。旋流分离器既解决了该低温分离器遇到的09MnNiDR超厚钢板加工制造和焊接冲击合格率低的问题，又大大降低了布置空间、设备重量和平台承重。

低温分离器原设计形式为入口分布器+丝网+折流板，除烃效率在丝网分离器和旋流分离器之间，不同的是，深海一号低温分离器只有一个，直径1.8m，高4m，容积约11.8m³，结合其他平台低温分离器参数以及烃露点处理效果对比，判定深海一号低温分离器与实际生产不符。基于气田目前生产现状：为稳住外输烃露点，低温分离器操作压力低至6500KPa，同时深度研究气田天然气相态特征，表明目前低温分离器生产参数下存在温度和压力反凝析现象，烃露点反向变化。最后，借助于模拟软件核算，最终确认是低温分离器的性能无法满足气田生产所需。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种低温分离装置，天然气进入低温分离器后被入口分布器均匀分散，向上流动，在丝网以及分离器的作用下将随着天然气流动的液态轻烃分离开来，将其汇集于罐体底部。入口分布器底部设置有阻挡结构，将天然气与汇集的液烃分离开来，防止二者接触使得天然气带动更多的液烃流动，影响分离效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种低温分离设备，其特征在于，包括罐体、分离器、丝网以及入口分布器，所述分离器、所述丝网以及所述入口分布器安装于所述罐体内，所述罐体顶部设置有出料口，所述分离器设置于所述出料口下方，所述丝网设置于所述分离器下方，所述入口分布器设置于所述丝网下方，所述入口分布器具有相互连通的进气口与出气口，所述罐体的侧壁上设置有入料口，所述入料口与所述入口分布器的入口对齐。

在本技术方案中，未处理的天然气从入料口进入入口分布器中。在入口分布器的导流作用下，天然气被均匀的分布在罐体中，避免了由于天然气过于集中分布于部分空间导致分离轻烃效率与效果的降低。在天然气通过入口分布器后，继续向上流动，首先经过丝网，处于气态的天然气可顺利通过丝网，处于液态的轻烃则被丝网吸附。经过丝网第一次分离后，天然气进入分离器，进行第二次分离。分离出的油液被排入罐体的下部，天然气经过分离器后由出料口输出。入口分布器底部设置有阻挡结构以分隔罐体内部上下部的空间，防止进入低温分离器中的天然气与汇集于罐体下部空间的液烃接触，使得天然气带动更多的液烃流动。

优选地，所述入口分布器包括若干导流板、底部封板以及顶板，所述底部封板安装在所述罐体内并封闭所述罐体的内部的横截面，各所述导流板呈两列安装在所述底部封板上方，两列导流板之间形成有气体进入的流道，所述进气口形成在所述流道上，同列的相邻的两个所述导流板之间形成所述的出气口，所述顶板安装于所述导流板上方。

优选地，所述流道的宽度沿着气体流动方向逐步减小直至所述流道被所述导流板完全封闭。

优选地，所述导流板为弧形的片状结构。

优选地，所述底部封板的边缘处设置有漏液孔。

优选地，所述分离器为旋风分离器，所述旋风分离器设置有多个，各所述旋风分离器均匀布置于所述罐体内部的横截面上。

优选地，所述旋风分离器的下端设置有排料口，所述排料口处设置有降凝管，所述降凝管上端与所述排料口相连接，所述降凝管穿设入口分布器并位于所述罐体的底部。

优选地，所述降凝管的直径不小于6寸。

优选地，所述罐体底部还设置有用于排出烃液的出液口。

优选地，所述丝网的边缘连接在所述罐体的内壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在本发明中，在入口分布器的底部设置有底部封板，将通入低温分离装置的天然气与分离出的液态轻烃分离开来，减小气体对液烃的携带，利于下游的分离器工作，增加除液效率。分离器为旋风分离器，提高低温分离装置处理能力，解决烃露点持续升高问题。设置有降凝管将分离器分离出的液态轻烃导流至罐体底部，将降凝管的尺寸由2寸扩大至6寸以上，防止了脱出的烃液不能及时下降至罐体底部而被带至下游，造成烃露点升高。

附图说明

图1是本发明低温分离装置的剖面结构示意图；

图2是本发明低温分离装置的入口分布器的立体图；

图3是本发明低温分离装置的入口分布器除去顶板后的俯视图。

附图中：1、罐体；2、分离器；3、丝网；4、入口分布器；5、降凝管；11、出料口；12、入料口；13、出液口；41、导流板；42、底部封板；43、顶板；421、进气孔。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1所示，一种低温分离设备，包括罐体1、分离器2、丝网3以及入口分布器4，分离器2、丝网3以及入口分布器4安装于罐体1内，罐体1顶部设置有出料口11，分离器2设置于出料口11下方，丝网3设置于分离器2下方，入口分布器4设置于丝网3下方，入口分布器4具有相互连通的进气口与出气口，罐体1的侧壁上设置有入料口12，入料口12与入口分布器4的入口对齐。入口分布器4设置有隔断罐体1内的阻挡结构。将未处理的天然气从入料口12通入罐体1后，进入入口分布器4中。在入口分布器4的导流作用下，天然气被均匀的分布在罐体1中，避免了由于天然气过于集中分布于部分空间导致分离液态轻烃效率与效果的降低。在天然气通过入口分布器4后，继续向上流动，首先经过丝网3，处于气态的天然气可顺利通过丝网3，处于液态的轻烃则被丝网3吸附。经过丝网3第一次分离后，天然气进入分离器2，进行第二次分离。分离出的油液被排入罐体1的下部，天然气经过分离器2后由出料口12输出。入口分布器4底部设置有阻挡结构以分隔罐体内部上下部的空间，防止进入低温分离器中的天然气与汇集于罐体1下部空间的液烃接触，使得天然气带动更多的液态烃流动。

如图2所示，入口分布器4包括若干导流板41、底部封板42以及顶板43，阻挡结构为底部封板42，底部封板42安装在罐体1内并封闭罐体1的内部的横截面，各导流板41呈两列安装在底部封板42上方，两列导流板41之间形成有气体进入的流道，进气口形成在流道上，同列的相邻的两个导流板41之间形成的出气口，顶板43安装于导流板41上方。底部封板42将进入入口分布器4的天然气与位于罐体1底部的液态轻烃接触，避免天然气中混入更多液态轻烃，影响分离效果。入口分布器4增加底部封板42，在有效缓冲气体的同时，让进入的天然气均匀上行，减小不平衡和紊流度，减小气体对底部液烃的携带，利于下游的分离器2工作，增加除液效率。进入低温分离设备的天然气如果气速过小，会导致分离器2的气液分离效率不高；但气速过高，易产生涡流和返混现象严重，同样会降低分离效率。底部封板42将分离出的气液分隔，有效的减小了液相可能产生的涡流效应，降低了分离器2和丝网3的工作负荷。导流板41、底部封板42与顶板43共同构成了半封闭的奇特通路，使得进入入口分布器4的天然气只得从进气口进入，出气口流出。出气口沿着流道均匀排列，从而实现天然气的均匀分布。

如图3所示，流道的宽度沿着气体流动方向逐步减小直至流道被导流板41完全封闭。沿流道两边长度方向上线性排列有导流板41，不同的导流板41将进入入口分布器4的天然气导向不同的出气口。流道的宽度沿着气体流动方向逐步减小，使得各个导流板41均有一部分没有阻挡的朝向进气口，保证了各个导流板41均能接触从进气口进入的天然气进而实现导向功能，使得各个出气口均能工作。最终，流道被导流板41完全封闭，保证了所有在流道上流动的天然气均可别被导流板41导流。

如图3所示，导流板41为弧形的片状结构。当气体流动至导流板41处时，气体流动的方向随着导流板41的弧形逐渐改变，符合流体流动规律，避免了天然气直接冲击在导流板41表面使得天然气被反弹回流。导流板41为片状结构，在实现导流功能的同时并节省了导流板41占据的空间。

如图3所示，底部封板42的边缘处设置有漏液孔421。当天然气从入口分布器4中流出后，继续向上流动。此时，天然气不可避免的会与罐体1的罐壁发生碰撞，天然气中蕴含的液态轻烃也将随着碰撞附着于罐体1的罐壁。在自身重力的作用下，液态轻烃沿着罐体1的罐壁向下流动。由于底部封板42封闭罐体1的内部的横截面，液态轻烃无法直接穿过底部封板42，使得液态轻烃汇集于底部封板42上，导致液态轻烃再次融入天然气中，影响分离效果。因此，底部封板42的边缘处设置有漏液孔421。当液态轻烃流动到底部封板42处时，可通过漏液孔421流至底部封板42下方，避免了上述情况的发生。

实施例2

本实施例与上述实施例1相类似，不同之处在于，如图1所示，分离器2为旋风分离器，旋风分离器2设置有多个，各旋风分离器2均匀布置于罐体1内部的横截面上。含液态轻烃的天然气进入旋风分离器2后，气流沿筒体呈螺旋形气旋，液态轻烃在离心力作用下被甩向旋风分离器2的器壁，并在重力作用下沿旋风分离器2的器壁下落，而天然气则由顶部气相通道排出。旋风分离器2设置有多个，各旋风分离器2均匀布置于罐体1内部的横截面上，保证了每个旋风分离器2都能与天然气充分接触，提高了旋风分离器2的工作效率。

实施例3

本实施例与上述实施例1相类似，不同之处在于，如图1所示，旋风分离器2的下端设置有排料口，排料口处设置有降凝管5，降凝管5上端与排料口相连接，降凝管5穿过入口分布器4并位于罐体1的底部。旋风分离器2分离的液态轻烃经排料口进入降凝管5中，降凝管5穿过入口分布器4并位于罐体1的底部，保证了液态轻烃在被旋风分离器2分离后不会再与未分离的天然气相接触，避免了其再度融入天然气中，影响分离效率。

如图1所示，降凝管4的直径不小于6寸。降凝管4的直径在6寸以上，使其能够快速的排放收集到的液态轻烃，防止脱出的液态轻烃不能及时下降至底部而被带至下游，造成烃露点升高。

如图1所示，罐体1底部还设置有用于排出烃液的出液口13。出液口13用于排放汇集于罐体1底部的液态轻烃。

如图1所示，丝网3的边缘连接在罐体1的内壁上。含有液态轻烃的天然气通过丝网3时，部分液态轻烃会被丝网3吸附，在丝网3上聚集形成大液滴后沿着罐体1的罐壁落于底部封板42上，而后通过底部封板42上的漏液口421排至罐体1的底部。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低温分离设备，其特征在于，包括罐体(1)、分离器(2)、丝网(3)以及入口分布器(4)，所述分离器(2)、所述丝网(3)以及所述入口分布器(4)安装于所述罐体(1)内，所述罐体(1)顶部设置有出料口(11)，所述分离器(2)设置于所述出料口(11)下方，所述丝网(3)设置于所述分离器(2)下方，所述入口分布器(4)设置于所述丝网(3)下方，所述入口分布器(4)具有相互连通的进气口与出气口，所述罐体(1)的侧壁上设置有入料口(12)，所述入料口(12)与所述入口分布器(4)的入口对齐，所述入口分布器(4)底部设置有隔断所述罐体(1)内部的阻挡结构。

2.根据权利要求1所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述入口分布器(4)包括若干导流板(41)、底部封板(42)以及顶板(43)，所述阻挡结构为底部封板(42)，所述底部封板(42)安装在所述罐体(1)内并封闭所述罐体(1)的内部的横截面，各所述导流板(41)呈两列安装在所述底部封板(42)上方，两列导流板(41)之间形成有气体进入的流道，所述进气口形成在所述流道上，同列的相邻的两个所述导流板(41)之间形成所述的出气口，所述顶板(43)安装于所述导流板(41)上方。

3.根据权利要求2所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述流道的宽度沿着气体流动方向逐步减小直至所述流道被所述导流板(41)完全封闭。

4.根据权利要求2所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述导流板(41)为弧形的片状结构。

5.根据权利要求2所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述底部封板(42)的边缘处设置有漏液孔(421)。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述分离器(2)为旋风分离器，所述旋风分离器设置有多个，各所述旋风分离器均匀布置于所述罐体(1)内部的横截面上。

7.根据权利要求6所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述旋风分离器(2)的下端设置有排料口，所述排料口处设置有降凝管(5)，所述降凝管(5)上端与所述排料口相连接，所述降凝管(5)穿过入口分布器(4)并位于所述罐体(1)的底部。

8.根据权利要求7所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述降凝管(4)的直径不小于6寸。

9.根据权利要求8所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述罐体(1)底部还设置有用于排出烃液的出液口(13)。

10.根据权利要求1所述的一种低温分离设备，其特征在于，所述丝网(3)的边缘连接在所述罐体(1)的内壁上。