CN205361688U - 一种可调节旋流强度的超音速分离器 - Google Patents

Abstract

一种可调节旋流强度的超音速分离器，它涉及一种超音速分离器。本实用新型为了解决传统天然气脱水脱烃工艺的投资大，运行繁琐，以及现存超音速分离器的分离效率所受局限过大的缺点。本实用新型的稳定段壳体的另一侧与分离器壳体的一侧连通，扩压器的一侧与分离器壳体的另一侧连通，导流椭圆锥心和可调节旋流器依次安装在稳定段壳体内，导流椭圆锥心和可调节旋流器与稳定段壳体内侧壁之间的腔室为稳定段环形流道，变径锥心安装在分离器壳体和扩压器内，阻涡器安装在扩压器内并与变径锥心的另一端连接，分离器壳体的端部设有排液器，排液器的端部设有排液出口。本实用新型用于天然气开采过程中脱水脱烃。

Description

一种可调节旋流强度的超音速分离器

技术领域

本实用新型涉及一种天然气开采过程中脱水脱烃的装置，具体涉及一种可调节旋流强度的超音速分离器，能产生可变旋流强度的旋流效果并经过拉法尔喷管降低天然气的温度及压强，使天然气中的水和烃类析出并分离。

背景技术

众所周知，我国对天然气的需求日益增加，对天然气的生产加工工艺的完善也有了更大的需求，所以本实用新型将在天然气开采领域大有可为。我们知道，天然气从地下开采出来并不是纯净的，其中包含了多种烃化物，水份，沙石颗粒等。如果在将天然气输送到运输管道前不进行处理将会对运输设备造成极大的损害。传统的天然气脱水，脱烃工艺有液体吸收法，固体吸附法，膜分离法，低温冷却法。这些方法无一例外都有着出投资大，工艺繁琐，维修不便的缺点直到近年出现的将超音速分离器应用到天然气分离上。超音速分离器存在如下优点：1无需外部能源。2无可活动部件，加工方便。3工作效率极为可观。然而,目前，国内外已有的天然气超音速旋流分离装置存在两个严重问题:1旋流强度不可控，在装置脱水脱烃过程中旋流强度和经过拉法尔喷管温度，压力降低后在分离段产生的液滴的大小不匹配从而导致分离效率降低。2现存的超音速分离器对入口处压力非常敏感，入口处压力的变化会严重导致分离效率的下降，甚至完全丧失气水分离能力。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决传统天然气脱水脱烃工艺的投资大，运行繁琐，以及现存超音速分离器的分离效率所受局限过大的缺点。进而提供一种可调节旋流强度的超音速分离器。

本实用新型的技术方案是：一种可调节旋流强度的超音速分离器包括稳定段壳体、分离器壳体、导流椭圆锥心、可调节旋流器、变径锥心、扩压器和阻涡器，

稳定段壳体的一侧为天然气入口端，稳定段壳体的另一侧与分离器壳体的一侧连通，扩压器的一侧与分离器壳体的另一侧连通，扩压器的另一侧为干气出口端，导流椭圆锥心和可调节旋流器依次安装在稳定段壳体内，导流椭圆锥心和可调节旋流器与稳定段壳体内侧壁之间的腔室为稳定段环形流道，变径锥心安装在分离器壳体和扩压器内，变径锥心与分离器壳体和扩压器之间形成的腔室为非稳定段环形流道，且变径锥心的一端穿过可调节旋流器并与导流椭圆锥心连接，阻涡器安装在扩压器内并与变径锥心的另一端连接，分离器壳体的端部设有排液器，排液器的端部设有排液出口。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

本实用新型的分离器不仅体积小，易于加工，投资少，而且可以适应于较大压力变化范围的工况减少了在实际生产过程中更换设备所造成的损失。

本实用新型横向分六为部分：1)稳流段，2)减缩段，3)扩张段，4)分离段，5)排液段，6)扩压段。分离器整体由外壳和内部锥体装配而成，形成环形流道，其外壳内径和内部锥体的外径的变化需根据实际天然气的气体参数确定。经过初步处理的天然气流过此环形流道达到脱水脱烃的目的。具体过程如下：天然气首先经过稳流段使气体在经过分离器前形成均匀气流，形成的均匀气流随后进入减缩段以完成加速降压过程，并且在渐缩段内部的旋流叶片的作用下使气体高速旋转，从而在气体到达减缩段出口时速度达到声速，并且存在很大切向速度。值得说明的是再减缩段内部锥体上的旋转导流叶片可根据实际的气液分离效率进行角度等的调整，以符合实际工况的需求。速度为当地声速的天然气在随后的扩张段内速度进一步增大，压力进一步减小，并伴随着温度降低，使天然气中的水蒸气及轻烃成核并凝结。经过以上过程的混合气体进入分离段，其中水蒸气及烃核在分离段中成长变大并在绕锥心旋速度的作用下被甩向壁面，随后进入排液段，被甩向外壳壁面的液滴进入排液口进而被排出，而经过以上步骤处理的干气通过阻涡器降低切向速度后进入扩压段，经过升温升压后进入输气管道。

一、有效节省了初投资和运行成本，并在装置运行过程中无需外部能源。

二、由于旋流其的倒流叶片可调，使设备适用于多种工况作业。

三、装置便于安装操作，且装置占地面积小，天然气的升速，降温，降压，液体析出，排液等都在整体设备中完成，操作简单，安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型的纵剖面构造图。

图2是本实用新型旋流发生器处截面图。

图3是导流椭圆锥心2、可调节旋流器3和变径锥心5的结构示意图。

图中：1.天然气入口，2.导流椭圆锥心，3.可调节旋流器，4.环形流道，5.变径锥心，6.超音速分离器壳体，7.排液器，8.排液出口，9.扩压器，10.阻涡器，11.干气出口，12.变径锥心，13.稳定段环形流道，14.可调节旋流器导流叶片，15.圆形平板，16.稳定段壳体。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种可调节旋流强度的超音速分离器，它包括稳定段壳体16、分离器壳体6、导流椭圆锥心2、可调节旋流器3、变径锥心5、扩压器9和阻涡器10，

稳定段壳体16的一侧为天然气入口端1，稳定段壳体16的另一侧与分离器壳体6的一侧连通，扩压器9的一侧与分离器壳体6的另一侧连通，扩压器9的另一侧为干气出口端11，导流椭圆锥心2和可调节旋流器3依次安装在稳定段壳体16内，导流椭圆锥心2和可调节旋流器3与稳定段壳体16内侧壁之间的腔室为稳定段环形流道13，变径锥心5安装在分离器壳体6和扩压器9内，变径锥心5与分离器壳体6和扩压器9之间形成的腔室为非稳定段环形流道4，且变径锥心5的一端穿过可调节旋流器3并与导流椭圆锥心2连接，阻涡器10安装在扩压器9内并与变径锥心5的另一端连接，分离器壳体6的端部设有排液器7，排液器7的端部设有排液出口8。

具体实施方式二：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的导流椭圆锥心2为半椭球体，包括半椭球体和圆形平板15，可调节旋流器3安装在导流椭圆锥心2的圆形平面15上，变径锥心5的一端安装在导流椭圆锥心2的圆形平面15上。如此设置，可以使天然气在整个装置内的旋转都是以各部分的锥心为中心，从而优化天然气在装置内的气流组织。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的可调节旋流器3包括多个导流叶片，多个导流叶片以顺时针或逆时针旋转的形式环形阵列安装在导流椭圆锥心2的圆形平面15上。如此设置，可以通过调节可调节旋流器3与圆形平板15之间的角度达到调节天然气在整个装置中旋流强度的目的。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的稳定段壳体16、分离器壳体6和扩压器9均回转壳体。如此设置，减少天然气在装置产生无序流动，不致造成更多能量损失。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的分离器壳体6和扩压器9可拆卸安装。如此设置，结构简单，易于实现，安装维修方便。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的分离器壳体6和扩压器9由左至右为变直径回转壳体。如此设置，使天然气经过后温度和压力有所回升，以达到管道输送要求，其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

图1中，导流椭圆锥心2与圆形平面15相连，可调节旋流器导流叶片14与圆形平面15连接，装置内部的变径锥心5与导流椭圆锥心2相连，扩压器9内的阻涡器10安装在变径锥心5上，上述整体构成这个装置的内部新体。

图1中，所示的超音速旋流分离器入口端1与经过粗过滤的天然气管道连接，出口端11接天然气输送天然气管道，其中导流锥心2具体轮廓需根据混合天然气实际参数确定，变径锥心5与分离器壳体6的纵向倾斜角度变化，和其中环形流道4的各断面截面面积需考虑空气动力学理论确定。排液器7排液口角度也需要根据实际分离器内流场参数确定。

图2中，圆形平面15固定在导流锥心2上，其中多个导流叶片多处采用可活动连接，圆形平面15上有多种轨道，可通过旋转多个导流叶片和圆形平面15以达到改变多个导流叶片导流角度的目的。

Claims (6)

1.一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：它包括稳定段壳体(16)、分离器壳体(6)、导流椭球锥心(2)、可调节旋流器(3)、变径锥心(5)、扩压器(9)和阻涡器(10)，

稳定段壳体(16)的一侧为天然气入口端(1)，稳定段壳体(16)的另一侧与分离器壳体(6)的一侧连通，扩压器(9)的一侧与分离器壳体(6)的另一侧连通，扩压器(9)的另一侧为干气出口端(11)，导流椭球锥心(2)和可调节旋流器(3)依次安装在稳定段壳体(16)内，导流椭球锥心(2)和可调节旋流器(3)与稳定段壳体(16)内侧壁之间的腔室为稳定段环形流道(13)，变径锥心(5)安装在分离器壳体(6)和扩压器(9)内，变径锥心(5)与分离器壳体(6)和扩压器(9)之间形成的腔室为非稳定段环形流道(4)，且变径锥心(5)的一端穿过可调节旋流器(3)并与导流椭圆锥心(2)连接，阻涡器(10)安装在扩压器(9)内并与变径锥心(5)的另一端连接，分离器壳体(6)的端部设有排液器(7)，排液器(7)的端部设有排液出口(8)。

2.根据权利要求1所述的一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：导流椭球锥心(2)为半椭球状设置，包括半椭球和圆形平板(15)，可调节旋流器(3)安装在导流椭圆锥心(2)的圆形平板(15)上，变径锥心(5)的一端安装在导流椭圆锥心(2)的圆形平板(15)上。

3.根据权利要求2所述的一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：可调节旋流器(3)包括多个导流叶片，多个导流叶片以顺时针或逆时针旋转的形式环形阵列安装在导流椭圆锥心(2)的圆形平面(15)上。

4.根据权利要求3所述的一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：稳定段壳体(16)、分离器壳体(6)和扩压器(9)均回转壳体。

5.根据权利要求4所述的一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：分离器壳体(6)和扩压器(9)可拆卸安装。

6.根据权利要求5所述的一种可调节旋流强度的超音速分离器，其特征在于：分离器壳体(6)和扩压器(9)由左至右为变直径回转壳体。