CN217961659U - 一种旋流t型管气液分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于气液分离技术领域，公开了一种旋流T型管气液分离装置，气液混合流体经过旋流分离器初步进行气液旋流分离后，气相依次进入气液分离器、聚结器进一步分离气相中夹带的液滴，而后气相通过紧急切断阀、压力调节阀后外输；液相经过T型管逐步分离液相夹带的气体后外输；其中，气液分离器内部设置机械式结构的液位控制装置，用于稳定出口流量并防止段塞工况液相串入气相出口。本实用新型在保证天然气气液分离性能，解决段塞问题的同时，可满足在空间狭小的海上平台使用；并且有效控制液位波动并防止因段塞流导致的液相流体串入气相管道；另外还设置多个仪表传感器，可监测设备自动运行状态，配合控制系统实现完全自动化可控运行。

Description

一种旋流T型管气液分离装置

技术领域

本实用新型属于天然气脱水技术领域，具体的说，是涉及一种旋流T型管气液分离装置。

背景技术

在海上油气田生产过程中存在液相含气、气相含液的生产情况，这种气液共存的情况会影响海上油气田的正常生产，如影响计量流量计的计量精度；气液混输易形成段塞，影响下游生产流程的稳定性和安全性；影响管道输送能力及分离设备的处理能力；影响用气设备的设备性能等等。因此，对液相含气、气相含液的情况需进行气液分离。

常规气液分离设备存在一定问题，如沉降分离装置设备尺寸大，效率低下；旋流分离装置设备对入口流量波动敏感，影响旋流效果及出口指标，设备高度普遍偏高，且针对气液段塞工况额外设置缓冲空间和工艺安全措施，增加设备容积和成本。同时海上平台空间紧凑，对载重量、体积有限制，无法安装空间利用率低、效率低的气液分离装置。

实用新型内容

本实用新型着力于解决海上平台气液分离装置的相关技术问题，提供了一种旋流T型管气液分离装置，在保证天然气气液分离性能，解决段塞问题的同时，装置尺寸小，重量轻，可满足在空间狭小的海上平台使用；并设有液位控制装置，有效控制液位波动并防止因段塞流导致的液相流体串入气相管道，另外还设置多个仪表传感器，可监测设备自动运行状态，配合控制系统实现对整体运转状态控制，使得操作过程人工作业量少，实现完全自动化可控运行。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下的技术方案予以实现：

本实用新型提供了一种旋流T型管气液分离装置，包括第一旋流分离器，第二旋流分离器，第一气液分离器，第二气液分离器，第一T型管，第二T型管，第三T型管，第四T型管，液位控制装置，聚结器，液位变送器，气相汇集管路，液相汇集管路，紧急切断阀，压力调节阀，压力变送器；

所述第一旋流分离器与所述第二旋流分离器的入口均与外部天然气管线相连，所述第一旋流分离器的气相出口分别与所述第一气液分离器的入口和第二气液分离器的入口相连；所述第二旋流分离器的气相出口分别与所述第一气液分离器的入口和所述第二气液分离器的入口相连；

所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的气相出口均与所述聚结器的入口连接；所述聚结器的出口与所述气相汇集管路的一端连接，所述气相汇集管路的另一端用于连接所述外部气相管线；

其中，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器内部均设置有机械式结构的液位控制装置，所述液位控制装置用于在液位升高时减小所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口开度，并在液位达到设计临界值时将所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口完全关闭；

所述第一旋流分离器、所述第二旋流分离器、所述第一气液分离器、所述第二气液分离器的液相出口分别与所述第一T型管、所述第二T型管、所述第三T型管、所述第四T型管的第一接口连接；所述第一T型管、所述第二T型管、所述第三T型管、所述第四T型管以其第二接口和第三接口依次串接，所述第一T型管的第二接口封堵，所述第四T型管的第三接口与所述液相汇集管路的入口连接，所述液相汇集管路的出口用于连接外部液相管线；

其中，所述气相汇集管路由入口至出口方向依次设置所述紧急切断阀、所述压力调节阀、所述压力变送器；所述紧急切断阀、所述压力调节阀、所述压力变送器均与控制系统信号连接；所述控制系统用于根据所述压力变送器反馈的压力信号，调节所述压力调节阀的开度；

其中，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器分别设置有液位变送器，所述液位变送器用于监测所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液位，并且均与所述控制系统信号连接；所述控制系统用于根据液位变送器中的一个反馈的液位高度信号，判断所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液位是否达到设计临界值，若达到设计临界值则所述控制系统控制所述紧急切断阀关闭。

进一步地，所述第一旋流分离器与所述第二旋流分离器的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿斜下方设。

更进一步地，所述入口接头的轴线与所述分离筒体的轴线夹角为25-30°。

进一步地，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿水平方向设置。

进一步地，所述第一T型管，所述第二T型管，所述第三T型管，所述第四T型管均包括第一接口、第二接口和第三接口，且第一接口、第二接口和第三接口相互连通。

进一步地，所述液位控制装置包括上部的浮子和下部的调节阀，所述浮子和所述调节阀通过连杆刚性连接；所述浮子漂浮于所述第一气液分离器和所述第二气液分离器内部的液面，所述调节阀位于所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口处；所述浮子随着液面的升降而上下移动，并带动所述调节阀进行上下移动，实现调节所述液相出口的开度和开闭。

进一步地，所述气相汇集管路设置有支路，并在该支路上设置有安全阀。

进一步地，其用于气液比小于1：1的工况下，所述控制系统根据所述液位变送器中的另一个反馈的液位高度信号，控制所述压力调节阀的开度。

本实用新型的有益效果是：

(一)本实用新型的旋流T型管气液分离装置使得气液混合流体经过旋流分离器初步进行气液旋流分离后，气相依次进入气液分离器、聚结器进一步分离气相中夹带的液滴，而后气相通过紧急切断阀、压力调节阀后外输；液相经过T型管逐级分离液相夹带的气体后外输；在保证气液分离性能的同时，装置重量轻，尺寸小，可满足在空间狭小的海上平台使用；同时装置投资和运行费用低，降低工程建设成本。

(二)本实用新型的液位控制装置包括浮子和与浮子刚性连接的调节阀，浮子随液位波动带动调节阀升降，从而调节阀调节气液分离器的液相出口开度，并在液位达到设计临界值时调节阀直接将液相出口关闭，从而有效控制液位波动并防止因段塞流导致的液相流体串入气相管道。

(三)本实用新型设置与分离器数量相同的T型管，能够实现气液逐级分离，每级入口气液比和分离精度要求都不一致，降低了单级处理负荷和难度；T型管作为连通器，压力液位基本相同，无需另外设置逻辑控制。

(四)本实用新型设置的聚结器可将天然气中的小液滴捕集、聚结，使其长大凝聚成大液滴，从而与天然气分离，保证气相指标满足要求。

(五)本实用新型设置压力变送器、液位变送器等多种仪表传感器，均通过通信电缆与PLC连接，PLC内置控制系统能够监控设备各种自动运行状态；急切断阀、压力控制阀通过通信电缆与PLC连接，PLC内置控制系统能够通过传感器信号控制这些阀门的开关或开度，从而控制装置整体运转状态，实现无需人工操作的全自动运行，减少人工工作量。

附图说明

图1为本实用新型的旋流T型管气液分离装置的工艺流程图；

图2为本实用新型的旋流T型管气液分离装置的结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为图2的侧视图；

图5为图2的俯视图。

上述图中：1-1：第一旋流分离器，1-2：第二旋流分离器，2-1：第一气液分离器，2-2：第二气液分离器，3-1：第一T型管，3-2：第二T型管，3-3：第三T型管，3-4：第四T型管，4：液位控制装置，5：聚结器，6：液位变送器，7：气相汇集管路，8：液相汇集管路，9：紧急切断阀，10：压力调节阀，11：压力变送器，12：安全阀。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图5所示，本实施例提供一种旋流T型管气液分离装置，主要包括第一旋流分离器1-1，第二旋流分离器1-2，第一气液分离器2-1，第二气液分离器2-2，第一T型管3-1，第二T型管3-2，第三T型管3-3，第四T型管3-4，液位控制装置4，聚结器5，液位变送器6，气相汇集管路7，液相汇集管路8，紧急切断阀9，压力调节阀10，压力变送器11。

第一旋流分离器1-1与第二旋流分离器1-2均采用立式气液分离，用于将天然气与小水滴进行初次分离。第一旋流分离器1-1与第二旋流分离器1-2的入口均与外部天然气管线相连。第一旋流分离器1-1的气相出口分别与第一气液分离器2-1的入口和第二气液分离器2-2的入口连接。第二旋流分离器2-1的气相出口分别与第一气液分离器2-1的入口和第二气液分离器2-2的入口连接。第一旋流分离器1-1的液相出口与第一T型管3-1的第一接口连接，第二旋流分离器2-1的液相出口与第二T型管3-2的第一接口连接。

作为一种优选的实施方式，第一旋流分离器1-1与第二旋流分离器1-2的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿斜下方设置，这样能够使天然气中的水滴旋转向下运动，加速天然气中水滴分离。优选地，入口接头的轴线与分离筒体的轴线夹角为25-30°。

第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2均采用立式气液分离，用于将天然气与小水滴进一步分离。第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的气相出口均与聚结器5的入口连接。第一气液分离器2-1的液相出口与第三T型管3-3的第一接口连接，第二气液分离器2-2的液相出口与第四T型管3-4的第一接口连接。

作为一种优选的实施方式，第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿水平方向设置，使入口天然气及水滴产生旋流，加速两种不同密度的物质分离。

第一T型管3-1，第二T型管3-2，第三T型管3-3，第四T型管3-4均包括第一接口、第二接口和第三接口，且第一接口、第二接口和第三接口相互连通。

第一T型管3-1，第二T型管3-2，第三T型管3-3，第四T型管3-4的第一接口分别与第一旋流分离器1-1，第二旋流分离器1-2，第一气液分离器2-1，第二气液分离器2-2的液相出口连接。第一T型管3-1，第二T型管3-2，第三T型管3-3，第四T型管3-4以其第二接口和第三接口依次串连；也就是说，第一T型管3-1的第二接口封堵，第一T型管3-1的第三接口与第二T型管3-2的第二接口连接，第二T型管3-2的第三接口与第三T型管3-3的第二接口连接，第三T型管3-3的第三接口与第四T型管3-4的第二接口连接。这样，多级布置的T型管能够保证液相中的气体逐级分离。

第四T型管3-4的第三接口与旋流T型管气液分离装置的液相汇集管路的入口连接，液相汇集管路的出口用于与外部液相管线相连。

第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2内部均设置有液位控制装置4。液位控制装置4包括上部的浮子和下部的调节阀，浮子和调节阀通过连杆刚性连接。浮子漂浮于第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2内部的液面，调节阀位于第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的液相出口处。浮子随着液面的升降而上下移动，从而带动调节阀上下移动，调节阀上下移动能够液相出口的流道大小，从而调节液相出口的开度。并且，当第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2内部的液面达到设计临界值时，调节阀将液相出口完全关闭，从而有效控制液位波动并防止因段塞流导致的液相流体通过气相出口串入气相汇集管路7。由于液位控制装置4为机械式，结构简单，无需与控制系统连锁即可自动运行，避免信号延迟。

聚结器5的入口与第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的气相出口连接，聚结器5的出口与气相汇集管路7的入口连接，气相汇集管路7的出口用于与外部气相管线相连。

聚结器5为高效折流式结构，利用气液密度差设计流道，可将天然气中的小液滴捕集、聚结、长大凝聚成大液滴从而与天然气分离。

气相汇集管路7设置有紧急切断阀9，压力调节阀10，压力变送器11，紧急切断阀9，压力调节阀10，压力变送器11沿气相汇集管路7的入口到出口方向依次布置。紧急切断阀9，压力调节阀10，压力变送器11均与控制系统信号连接。

第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2上分别设置有液位变送器6，两个液位变送器6用于监测第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的液位，并且均与控制系统信号连接。由于第一气液分离器2-1的入口和第二气液分离器2-2的入口同时与第一气液分离器2-1/第二气液分离器2-2的气相出口连接，第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的液位始终相同，因此两个液位变送器6的功能可以互换。

控制系统根据液位变送器6中的一个反馈的液位高度信号，判断第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的液位是否达到设计临界值，若达到设计临界值则控制系统控制紧急切断阀9关闭，避免液体通过第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2的气相出口，进入气相汇集管路7，从而损坏下游设备。

当旋流T型管气液分离装置用于气液比大于等于1：1的工况下，控制系统根据压力变送器11反馈的气相汇集管路7内的天然气压力信号，控制压力调节阀10的开度，从而调节气相汇集管路7内天然气的压力，避免天然气流量过高。

当旋流T型管气液分离装置用于气液比小于1：1的工况下，控制系统根据液位变送器6中的另一个反馈的液位高度信号，控制压力调节阀10的开度，从而调节第一旋流分离器1-1，第二旋流分离器1-2，第一气液分离器2-1，第二气液分离器2-2中的液位高度。

气相汇集管路7设置有支路，并在该支路上设置有安全阀12，在火灾情况下能够直接将气相汇集管路7内的超压气体排放至放空管线。

本实用新型对气液分离处理步骤为：气液混合流体经过第一旋流分离器1-1和第二旋流分离器1-2初步进行气液旋流分离后，气相进入第一气液分离器2-1和第二气液分离器2-2，以及聚结器5进一步分离气相中夹带的液滴，而后气相通过紧急切断阀9、压力调节阀10后外输；液相经过第一T型管3-1、第二T型管3-2、第三T型管3-3、第四T型管3-4逐步分离液相夹带的气体后外输。其中，第一气液分离器2-1，第二气液分离器2-2内部设置机械式结构的液位控制装置4，可稳定出口流量并防止段塞工况液相串入气相出口。控制系统内置远传模块，通过RS485通信数据传输至总控制系统，调节设备整体运行状态。

经试验验证，本实用新型的旋流T型管气液分离装置比同处理量段塞流分离器体积减小55％～70％，整体重量低70％～80％，分离效率高。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，包括第一旋流分离器，第二旋流分离器，第一气液分离器，第二气液分离器，第一T型管，第二T型管，第三T型管，第四T型管，液位控制装置，聚结器，液位变送器，气相汇集管路，液相汇集管路，紧急切断阀，压力调节阀，压力变送器；

所述第一旋流分离器与所述第二旋流分离器的入口均与外部天然气管线相连，所述第一旋流分离器的气相出口分别与所述第一气液分离器的入口和第二气液分离器的入口相连；所述第二旋流分离器的气相出口分别与所述第一气液分离器的入口和所述第二气液分离器的入口相连；

所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的气相出口均与所述聚结器的入口连接；所述聚结器的出口与所述气相汇集管路的一端连接，所述气相汇集管路的另一端用于连接外部气相管线；

其中，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器内部均设置有机械式结构的液位控制装置，所述液位控制装置用于在液位升高时减小所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口开度，并在液位达到设计临界值时将所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口完全关闭；

所述第一旋流分离器、所述第二旋流分离器、所述第一气液分离器、所述第二气液分离器的液相出口分别与所述第一T型管、所述第二T型管、所述第三T型管、所述第四T型管的第一接口连接；所述第一T型管、所述第二T型管、所述第三T型管、所述第四T型管以其第二接口和第三接口依次串接，所述第一T型管的第二接口封堵，所述第四T型管的第三接口与所述液相汇集管路的入口连接，所述液相汇集管路的出口用于连接外部液相管线；

其中，所述气相汇集管路由入口至出口方向依次设置所述紧急切断阀、所述压力调节阀、所述压力变送器；所述紧急切断阀、所述压力调节阀、所述压力变送器均与控制系统信号连接；所述控制系统用于根据所述压力变送器反馈的压力信号，调节所述压力调节阀的开度；

其中，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器分别设置有液位变送器，所述液位变送器用于监测所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液位，并且均与所述控制系统信号连接；所述控制系统用于根据液位变送器中的一个反馈的液位高度信号，判断所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液位是否达到设计临界值，若达到设计临界值则所述控制系统用于控制所述紧急切断阀关闭。

2.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述第一旋流分离器与所述第二旋流分离器的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿斜下方设置。

3.根据权利要求2所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述入口接头的轴线与所述分离筒体的轴线夹角为25-30°。

4.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的入口接头均与其分离筒体的壁面相切，且入口接头沿水平方向设置。

5.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述第一T型管，所述第二T型管，所述第三T型管，所述第四T型管均包括第一接口、第二接口和第三接口，且第一接口、第二接口和第三接口相互连通。

6.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述液位控制装置包括上部的浮子和下部的调节阀，所述浮子和所述调节阀通过连杆刚性连接；所述浮子漂浮于所述第一气液分离器和所述第二气液分离器内部的液面，所述调节阀位于所述第一气液分离器和所述第二气液分离器的液相出口处；所述浮子随着液面的升降而上下移动，并带动所述调节阀进行上下移动，实现调节所述液相出口的开度和开闭。

7.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，所述气相汇集管路设置有支路，并在该支路上设置有安全阀。

8.根据权利要求1所述的一种旋流T型管气液分离装置，其特征在于，其用于气液比小于1：1的工况下，所述控制系统根据所述液位变送器中的另一个反馈的液位高度信号，控制所述压力调节阀的开度。

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