CN201250217Y - 涡流管天然气分离装置 - Google Patents

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张丹
吴俊君
郭雪岩
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Abstract

本实用新型涉及一种涡流管天然气分离装置，包括气液分离单元，其特点是：还包括涡流管降温单元，涡流管降温单元通过其渐缩形冷端管与气液分离单元中的旋流分离器相连接。该装置将涡流管可以产生低温冷气流的技术与现有的旋流分离器技术相结合，并且在此基础上通过加设超音速喷嘴，避免了在管道中生成水合物；通过在壁面上打孔的方式，利用离心力回收液体；并且在扩散段通过添加导向叶片，使出口气流成为轴向气流，有利于气体的收集。该装置能够对天然气中的水蒸气和烃类进行最大程度地分离，同时极大地提高烃类的回收效率。

Description

涡流管天然气分离装置
技术领域
本实用新型涉及一种油田输运采油气领域必须用的天然气分离设备，特别是一种利用涡流管和旋流分离器进行气液分离的装置。
背景技术
目前，在天然气气井中采集出来并经过粗分离的天然气，里面都含有一定量的水蒸气和烃类，需要对其进行回收，否则在管道输运时，水蒸气和部分烃类(主要是重烃和部分露点高的轻烃)就会在遇到低于其露点温度时凝结，进而冻结，造成管线、设备的损坏，严重的话会引起天然气泄漏，发生重大事故，同时也浪费了烃类资源。所以需要对天热气中的水蒸气和烃类进行分离。目前所采用的分离设备主要是利用旋流分离器依靠环境温度进行冷却、分离，有时候环境温度会比较高，这种方法将导致对水蒸气和烃的分离不彻底。
发明内容
本实用新型是要提供一种涡流管天然气分离装置，用于解决现有技术仅用旋流分离器对天然气分离不彻底，留下安全隐患的技术问题，
本实用新型通过如下的技术方案来实现的：
一种涡流管天然气分离装置，包括气液分离单元，其特点是：还包括涡流管降温单元，涡流管降温单元通过其渐缩形冷端管与气液分离单元中的旋流分离器相连接。
涡流管降温单元包括压缩天然气室，分离孔板，涡流室，热端管，热端调节阀，热气流出口，渐缩形冷端管，需加热部件，其中，压缩天然气室中设置分离孔板，分离孔板右端为涡流室，涡流室与热端管相连，分离孔板上连接有穿过压缩天然气室的渐缩形冷端管，并与热端管相连通，热端管后端设有热气流出口及热端调节阀，并与需加热部件相连。
气液分离单元包括旋流分离器，气液两相分离工作段，液体临时存储罐，气流导向叶片，扩散段，其中，旋流分离器与液体临时存储罐之间连接有用作超音速喷管的拉阀尔喷管，避免了在管道中生成水合物。
本实用新型与现有技术相比具有有益效果是：因为采用了涡流管降温单元，进入旋流分离器的冷气流具有更低的温度，其中的水蒸气和烃类更容易凝结成液滴而被分离，因而分离效率也提高了，分离得也更彻底了，被分离之后的天然气也具有更低的露点，更安全了，同时也提高了烃类的回收率。并且由于添加了超音速喷管，气体不会在分离元件和运输中生成水合物。同时通过涡流管进行能量分离操作过程非常简单，没有任何运动部件，也不需要任何外加能源给它提供动力，所以选用涡流管来进行第一步的降温是非常经济的。而且由于涡流管产生冷气流的同时附带产生了热气流，该热气流可用于给本装置需要加热的部件提供热源。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型运用的涡流管的能量分离，产生冷热流示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1，2所示，涡流管天然气分离装置，包括气液分离单元1，涡流管降温单元2，涡流管降温单元2通过其渐缩形冷端管10与气液分离单元1中的旋流分离器11相连接。
涡流管降温单元2包括压缩天然气室4，分离孔板5，涡流室6，热端管7，热端调节阀8，热气流出口9，渐缩形冷端管10，需加热部件19，其中，压缩天然气室4中设置分离孔板5，分离孔板5右端为涡流室6，涡流室6与热端管7相连，分离孔板5上连接有穿过压缩天然气室4的渐缩形冷端管10，并与热端管7相连通，热端管7后端设有热气流出口9及热端调节阀8，并与需加热部件19相连。
气液分离单元1包括旋流分离器11，气液两相分离工作段13，液体临时存储罐14，气流导向叶片15，扩散16段，其中，旋流分离器11与液体临时存储罐14之间连接有拉阀尔喷管12。
本实用新型的工作过程是：压缩天然气经进口3进入涡流管的天然气室4，通过分离孔板5上的切向型喷嘴进入涡流室6，形成强制涡流并进行能量分层，外部的热气涡流17进入热端管7，而后给需加热部件19提供热源，降温之后重新通过压缩天然气进口3进入涡流管降温单元2进行循环分离。而涡流室6内部的冷气涡流18则通过渐缩形冷端管10进入气液分离单元1，首先是直接进入旋流分离器11进行初步的气液分离；然后进入拉阀尔喷管12，它的作用相当于超音速喷管，进行进一步的加速和降温，其中的水蒸气和烃类进行绝大部分液化，凝结成液滴，同时超音速喷管的作用还可避免天然气气体在管道中生成高分子水合物；接着高速旋转的气液混合物进入气液两相分离工作段13，离心力较大的液相在外圈，较小的在内圈，凝结成的C4以上的重烃及露点高的轻烃(如乙烷等)和水蒸气液体组分因为离心力较大，被甩到壁面上，而壁面上设有液体出流孔，被甩出去的液滴被收集在液体临时存储罐14里，外接一根旁通管，就可连续的收集液体了。而内圈离心力较小的甲烷气体组分则进入扩散段降压，通过气体导向叶片16成为轴向气流流出，便于收集，此时的天然气的水蒸气露点和烃露点非常低，可以直接收集进行管道输运了。
本装置分离的天然气的纯度(CH4的纯度)非常高，拥有非常低的露点温度，其中的水蒸气和其它烃类几乎都被液化分离出去了，由于使用了涡流管，整个装置的分离效率得到了极大地提高，并且非常经济。

Claims (3)

1.一种涡流管天然气分离装置，包括气液分离单元(1)，其特征在于，还包括涡流管降温单元(2)，所述涡流管降温单元(2)通过其渐缩形冷端管(10)与气液分离单元(1)中的旋流分离器(11)相连接。
2.根据权利要求1所述的涡流管天然气分离装置，其特征在于，所述涡流管降温单元(2)包括压缩天然气室(4)，分离孔板(5)，涡流室(6)，热端管(7)，热端调节阀(8)，热气流出口(9)，渐缩形冷端管(10)，需加热部件(19)，其中，压缩天然气室(4)中设置分离孔板(5)，分离孔板(5)右端为涡流室(6)，涡流室(6)与热端管(7)相连，分离孔板(5)上连接有穿过压缩天然气室(4)的渐缩形冷端管(10)，并与热端管(7)相连通，热端管(7)后端设有热气流出口(9)及热端调节阀(8)，并与需加热部件(19)相连。
3.根据权利要求1所述的涡流管天然气分离装置，其特征在于，所述气液分离单元(1)包括旋流分离器(11)，气液两相分离工作段(13)，液体临时存储罐(14)，气流导向叶片(15)，扩散(16)段，其中，旋流分离器(11)与液体临时存储罐(14)之间连接有用作超音速喷管的拉阀尔喷管(12)。
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