CN207667356U - 卧式多功能天然气除砂器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及卧式多功能天然气除砂器，该设备包括旋风分离元件、过滤叶片分离元件、丝网除雾元件、快开盲板/设备法兰。本实用新型集成了旋流分离器和卧式叶片分离器的特点，具有同时脱除游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质的功能，同时过滤精度也较高。本实用新型分段脱除不同粒径的砂粒、煤粉等固体杂质和液滴，脱除效率高，精度高，安全可靠；设备体积小，液体及砂粒容量相对较大，工程量低，投资低，安装方便；不需要消耗仪表风及电力；无转动设备，运行平稳，能保证装置长期平稳运行；经济效益明显。
Description
技术领域
应用于天然气集输及加工处量过程中固体、液体杂质的脱除。特别是煤层气及页岩气中的砂粒或煤粉等固体、液体杂质的脱除。
背景技术
部分天然气从天然气气井出来可能携带有小量砂粒或其它固体杂质(如煤层气还可能含有煤粉)，砂粒即有地层本身含的砂粒也可能是打井过程中注入的压裂砂。固体杂质在集输或天然气处理系统中的设备、管道、管阀件等部位会因流速的降低而沉降、聚集，从而影响集输或天然气处理系统的正常、安全生产运行。特别是在分离器中聚集后，当分离器排污时，由于排污的压差较大，砂粒会同排污液体一起高速排放到污水处理系统。高速排出的砂粒会产生类似水切割的效果，排污管道特别是弯头处很快会被砂粒切割产生裂缝，发生爆管事故及二次事故，从而危及整个集输或天然气处理系统的正常、安全生产运行。
目前我国煤层气及页岩气加速发展，特别是页岩气处于爆发式提速发展过程中，煤层气及页岩气中的砂粒或煤粉等固体、液体杂质的脱除处理急需高效、安全、操作维护方便、投资低的分离设备来保证集输或天然气处理系统的正常、安全生产运行。与其它天然气除砂设备相比，本发明提高了除砂的精度和效率，降低了设备投资，提高了操作维护方便性，降低了操作维护工作量和运行成本。
现有技术对天然气中砂粒或煤粉等固体杂质的脱除处理主要有三种方案：1)卧式滤筒式除砂器；2)旋风或旋流分离器；3)过滤分离器。三种方案有的存在天然气处理量较小，容砂量较小，现场操作维护工作量较大的缺点；有的存在分离精度较低或压降较高、操作维护工作量大、运行成本高、投资高等缺点。现有技术三种方案描述如下：
1)卧式滤筒式除砂器，具有设计压力高、体积小、投资低等优点。缺点是天然气需从滤筒中穿过，天然气使已被脱除的砂粒反复扰动，砂粒易在滤筒上的除砂缝上卡住，当卡住砂粒较多时，除砂器压降增大后除砂缝会被局部胀开，部分较大的砂粒会通过除砂缝，使除砂器达不到除砂的精度和效率，脱除砂粒的精度只能达到100μm。另一方面，卧式滤筒式除砂器的滤筒较小，单台设备天然气处理量较小，容砂量较小，仅适用于高压单井站，集气站使用需多台并联，现场操作维护工作量较大。只能除砂或固体杂质
2)旋风或旋流分离器，具有容砂量大、占地面积小、投资较低、同时脱除游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质，压降低，操作维护工作量小等优点。缺点是分离精度较低，脱除砂粒的精度只能达到60μm左右。
3)过滤分离器具有砂粒的精度高(可达20μm或更低，精度越高更换滤芯频率越高)、效率高、能同时脱除游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质、操作维护方便等优点。缺点是各种粒径的固体杂质均滤除在滤芯中，滤芯体积较小，容砂量较小、压降较高、操作维护工作量大、运行成本高、投资高。
发明内容
1、本发明集成了旋流分离器和卧式叶片分离器的特点，具有同时脱除游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质的功能，同时过滤精度也较高，液体及砂粒容量相对较大。卧式多功能天然气除砂器主要由4部分组成：
1)旋风分离元件
2)叶片分离元件
3)丝网除雾元件
4)快开盲板/设备法兰
2、本发明技术方案各组成部分功能及作用
1)旋风分离元件
当含游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质的天然气通过旋风分离元件时，天然气在旋风分离元件内产生旋流，液滴及固体杂质在离心力的作用下被甩到旋风分离元件的壁上并在重力作用下落到旋风分离元件下部并聚集到多功能天然气除砂器底部，脱除砂粒的精度可达到40μm左右。旋风分离元件隔板将分离器分隔成三个独立的腔体，中部为进气部分，下部为旋流分离部分，上部为除砂后天然气汇集部分(详见附图)。在旋风分离元件中被脱除的砂粒及液滴大部分在重力作用下落入卧式多功能天然气除砂器下部收集段。
2)叶片分离元件
天然气通过旋风分离元件后从旋风分离元件上部出来的天然气通过连接管随即进入叶片分离元件，叶片分离元件为多层波纹板状结构，元件材质为不锈钢。叶片分离元件主要用于脱除天然气中的液滴，对天然气中携带的砂粒进一步脱除。在叶片分离元件中被脱除的砂粒及液滴在重力作用下落入多功能天然气除砂器下部收集段。旋风分离元件下部收集段与叶片分离元件下部收集段间用隔板隔开，隔下部有液体流通孔。正常工作时，流通孔处于最低液位以下，旋风分离腔体与叶片分离腔体气相被分隔开来。
3)丝网除雾元件
天然气通过叶片分离元件后进入丝网除雾元件，丝网除雾元件采用高效捕雾丝网，元件材质为不锈钢。丝网除雾元件主要用于脱除聚集脱除天然气中携带的还未被叶片分离元件分离出来的小直径雾滴。在丝网除雾元件中被脱除的小直径雾滴在重力作用下落入多功能天然气除砂器下部收集段。
4)快开盲板/设备法兰
长期运行后，各分离元件上可能吸附的固体杂质，当卧式多功能天然气除砂器压降上升较快，则需要更打开快开盲板冲洗内部元件或更换分离元件；也可检查下部旋风分离元件磨损程度或更换旋风分离元件，方便维护检修。
3、本发明的用途
本发明可广泛用于含游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质的煤层气及页岩气的预处理。设备高效、安全、操作维护方便、投资低。多功除砂器可保证集输系统或天然气处理系统不会因砂粒或煤粉影响而产生的非正常、不安全的生产运行。已建集输系统或天然气处理系统均可使用该设备。本发明比现有技术方案装置投资低、节能环保(不需要消耗仪表风及电力)、可靠性高(无转动设备)、占地面积小、能保证装置长期平稳运行，经济效益明显。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型的一种实施例结构示意图；
图中1-设备法兰；2-原料气进口；3-旋流分离元件支撑板；4-旋风分离元件；5-连接管； 6-手孔；7-集砂包；8-排液口；9-人孔；10-丝网除雾元件；11-产品气出口；12-叶片分离元件；13-气体分布器；14-隔板；15-旋流分离元件隔板。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
实施例一
卧式多功能天然气除砂器，参见附图1所示，该系统包括设备法兰1；原料气进口2；旋流分离元件支撑板3；旋风分离元件4；连接管5；手孔6；集砂包7；排液口8；人孔9；丝网除雾元件10；产品气出口11；叶片分离元件12；气体分布器13；隔板14；旋流分离元件隔板15。
当含游离水等液体杂质及砂粒/煤粉等固体杂质的天然气通过所述原料气进口2进入多功能天然气除砂器由所述旋流分离元件支撑板3；旋流分离元件隔板15所组成的腔体后在所述旋风分离元件4内产生旋流，液滴及固体杂质在离心力的作用下被甩到旋风分离元件的壁上并在重力作用下落到旋风分离元件下部，并聚集到卧式多功能天然气除砂器底部集砂包7 中，脱除砂粒的精度可达到40μm左右，脱除效率99％。两至三天通过集砂包7下部排砂口排砂。
液体通过排液口8排出，如排砂管线堵塞可打开手孔6冲洗清掏。天然气通过所述旋风分离元件4中部连接管5进入叶片分离段，经过气体分布器13均匀分布气相后天然气穿过叶片分离元件12及丝网除雾元件10，分离掉20μm以上的固、液颗粒，总脱除效率大于99％。经三级分离后的产品气从产品气出口11排出卧式多功能天然气除砂器，完成除砂除液功能。
当卧式多功能天然气除砂器压差达到高限时，可暂停分离器，降压后，打开设备法兰1、手孔6、人孔9，使用冲洗水冲洗掉吸附在分离元件上的杂质，延长分离元件使用寿命，减少停工时间，降低操作费用。也可检查旋风分离元件磨损程度或更换旋风分离元件。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：包括旋风分离元件、过滤叶片分离元件、丝网除雾元件、快开盲板/设备法兰；旋风分离元件位于设备上部垂直筒体内、过滤叶片分离元件位于水平筒体中部、丝网除雾元件位于水平筒体的集气包内；天然气在旋风分离元件内产生旋流，液滴及固体杂质在离心力的作用下被甩到旋风分离元件的壁上并在重力作用下落到旋风分离元件下部并聚集到卧式多功能天然气除砂器底部；天然气通过旋风分离元件后随即进入叶片分离元件，叶片分离元件为多层波纹板状结构，主要用于脱除天然气中的液滴，及对天然气中携带的砂粒进一步脱除；天然气通过叶片分离元件后进入丝网除雾元件，丝网除雾元件采用高效捕雾丝网，主要用于脱除聚集脱除天然气中携带的还未被叶片分离元件分离出来的小直径雾滴。
2.根据权利要求1所述的卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：所述分离元件包括旋风分离元件，所述旋风分离元件通过下部支撑板和上部隔板形成旋风分离元件进气腔体。
3.根据权利要求2所述的卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：所述旋风分离元件内部产生旋流，液滴及固体杂质在离心力的作用下被甩到旋风分离元件的壁上并在重力作用下落到旋风分离元件下部并聚集到卧式多功能天然气除砂器底部，天然气通过旋风分离元件后从旋风分离元件上部出来的天然气通过连接管随即进入所述叶片分离元件。
4.根据权利要求1所述的卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：所述分离元件包括叶片分离元件，叶片分离元件为多层波纹板状结构，主要用于脱除天然气中的液滴，对天然气中携带的砂粒进一步脱除。
5.根据权利要求1所述的卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：所述分离元件包括丝网除雾元件，丝网除雾元件采用高效捕雾丝网，主要用于脱除聚集脱除天然气中携带的还未被叶片分离元件分离出来的小直径雾滴。
6.根据权利要求1所述的卧式多功能天然气除砂器，其特征在于：长期运行后，各分离元件上可能吸附的固体杂质，当卧式多功能天然气除砂器压降上升较快，则可打开设备法兰、快开盲板及手孔冲洗内部元件或更换分离元件，也可检查下部旋风分离元件磨损程度或更换旋风分离元件，方便维护检修。
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