CN218608671U - 一种天然气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及天然气净化除杂技术领域，具体而言，涉及一种天然气净化装置，包括净化箱，净化箱内设有依次连通的一级净化腔、二级净化腔和三级净化腔，一级净化腔外设有进气管，三级净化腔外设有出气管，一级净化腔内设有一级分离组件，二级净化腔内设有二级过滤组件，三级净化腔内设有三级分离组件，天然气通过进气管进入一级净化腔内，在一级分离组件的作用下，将天然气中的大部分固体颗粒和液体微粒分离去除，分离后的天然气再经过二级净化腔，在二级过滤组件的过滤作用下，对液体及粉尘颗粒杂质过滤，过滤后的天然气进入三级净化腔，被三级分离组件将剩余的固体颗粒和液体微粒分离净化，最终净化得到高品质的天然气。

Description

一种天然气净化装置

技术领域

本实用新型涉及天然气净化除杂技术领域，具体而言，涉及一种天然气净化装置。

背景技术

目前，石油天然气在开采运输过程中随着温度和压力的变化，天然气中会含油凝析液、沙粒、焊渣、锈蚀等固体颗粒和液体微粒，会对天然气生产、输送工艺流程中输送管道上阀门的密封、流量计的测量精度和大型压缩机组的稳定运行产生重大影响伤害，过多的液体也会严重影响管道对天然气的输送能力。

因此天然气进入压缩机前必须要有除尘净化系统，利用各种分离器尽量多的去除天然气中的液滴和粉尘，以保证天然气的气质以及下游设备的安全运行，随着生产技术进步，以及压缩机组要求入口天然气含杂质尽可能小以保证压缩机组长周期安全运行的需要，传统净化器独立使用已经很难满足现在的生产工艺需求，而且天然气停留时间长、气液分离效率不高，天然气携带大量固体颗粒和液体微粒进入下级流程，严重影响正常生产和安全，为此，特设计了本申请的装置，很好的解决了现有技术中净化效果不好的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种天然气净化装置，用以实现提高天然气过滤分离固体颗粒和液体微粒的技术效果。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种天然气净化装置，包括净化箱，净化箱内设有依次连通的一级净化腔、二级净化腔和三级净化腔，一级净化腔外设有进气管，三级净化腔外设有出气管，一级净化腔内设有一级分离组件，二级净化腔内设有二级过滤组件，三级净化腔内设有三级分离组件。

通过以上技术方案，天然气通过进气管进入一级净化腔内，在一级分离组件的作用下，将天然气中的大部分固体颗粒和液体微粒分离去除，分离后的天然气再经过二级净化腔，在二级过滤组件的过滤作用下，对液体及粉尘颗粒杂质过滤，过滤后的天然气进入三级净化腔，被三级分离组件将剩余的固体颗粒和液体微粒分离净化，最终净化得到高品质的天然气。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，一级净化腔内设有分配管，分配管与进气管连通，一级分离组件包括多个在一级净化腔内的旋风子，在旋风子顶部两侧设有与分配管连通的进气端，在旋风子顶端设有延伸出分配管的出气端。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，旋风子包括旋流管和分流型芯管，分流型芯管外壁设有导向叶片，旋流管底部设有排尘单锥。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，一级净化腔与二级净化腔之间设有向二级净化腔倾斜的沉降通道。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，二级过滤组件包括多个聚结滤芯，多个聚结滤芯层叠安装在二级净化腔内，聚结滤芯的材质为PEM。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，三级分离组件包括多个层叠的挡板，挡板之间有一定间隙通道，挡板的形状为鳍型。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，挡板的弯折凹陷处交替设有第一褶槽和第二褶槽，第一褶槽和第二褶槽均包括三个相连的圆弧。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，一级净化腔底部设有集砂室，集砂室设有排污口，二级净化腔底部设有第一集液室，第一集液室设有第一排液口，三级净化腔底部设有第二集液室，第二集液设有第二排液口。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，一级净化腔、二级净化腔和三级净化腔均设计有磁翻板液位计。

为了更好的实现本实用新型，进一步的，二级净化腔还设有滤芯差压仪表，净化箱一端铰接设有快开盲板，净化箱设有安全泄放口，安全泄放口设有安全阀。

本实用新型的有益效果是：

1、天然气通过进气管进入一级净化腔内，在一级分离组件的作用下，将天然气中的大部分固体颗粒和液体微粒分离去除，分离后的天然气再经过二级净化腔，在二级过滤组件的过滤作用下，对液体及粉尘颗粒杂质过滤，过滤后的天然气进入三级净化腔，被三级分离组件将剩余的固体颗粒和液体微粒分离净化，最终净化得到高品质的天然气。

2、本申请采用高效低阻型导叶式旋流器，在一级净化腔除去大部分固体颗粒和液体微粒，极大地减小了后面的过滤分离负荷；先进的“饱和凝聚”滤芯，采用最新而且最先进的技术，取代了传统的厚度型和褶皱型的凝聚滤芯，能高效去除液体及粉尘颗粒杂质；鳍型挡板是分离液体的非常有效的设备，有较高的液体通过率和储污量，实现滤芯和挡板的最佳匹配，可以最大程度的提高本装置的净化品质。

3、本申请多级分离过滤能有效除去天然气中携带的固体颗粒和液体微粒杂质，保证管道系统及设备正常运行，采用多级分离设计，可实现优良的气、固、液分离要求，性能优越，可完成具有密度差的相或颗粒的分离，解决了油气田及长输管道站场的需求，可用于天然气的生产和输送。

4、本申请的一级分离组件中优化导向叶片入口尺寸，解决入口气流分布不匀问题，提高负荷强度，压降低和处理能力大，分流型芯管能够消除短路流，可减阻增效，排尘单锥使旋风子具有良好的抗返混夹带与窜流返混能力。

5、本申请的一级分离组件操作弹性宽，在单管气量75～120％间波动时，效率变化较小，可根据需要的天然气处理量，在一级净化腔长度方向增加或减少旋流管数量，不改变设备主筒体直径，优于立式旋风分离器，当处理量改变时，因为旋风子数量的增减，可能导致设备直径大小的改变。

6、装置产品结构紧凑，安装方便，易损件少，便于维护保养，需检修工作量最小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型提供的一种天然气净化装置示意图；

图2为本实用新型提供的旋风子示意图；

图3为本实用新型提供的聚结滤芯示意图；

图4为本实用新型提供的挡板示意图。

图标：1-净化箱，2-进气管，3-出气管，4-一级净化腔，41-集砂室，42-排污口，43-沉降通道，10-一级分离组件，11-分配管，12-旋风子，121-进气端，122-出气端，123-旋流管，124-分流型芯管，125-导向叶片，126-排尘单锥，5-二级净化腔，51-第一集液室，52-第一排液口，20-二级过滤组件，21-聚结滤芯，6-三级净化腔，61-第二集液室，62-第二排液口，30-三级分离组件，31-挡板，32-第一褶槽，33-第二褶槽，7-快开盲板，8-安全泄放口，9-滤芯差压仪表。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参看图1-4，图1为本实用新型提供的一种天然气净化装置示意图。

该天然气净化装置包括净化箱1，净化箱1内设有依次连通的一级净化腔4、二级净化腔5和三级净化腔6，一级净化腔4设有进气管2，三级净化腔6设有出气管3，一级净化腔4内设有一级分离组件10，二级净化腔5内设有二级过滤组件20，三级净化腔6内设有三级分离组件30。

天然气通过进气管2进入一级净化腔4内，在一级分离组件10的作用下，将天然气中的大部分固体颗粒和液体微粒分离去除，分离后的天然气再经过二级净化腔5，在二级过滤组件20的过滤作用下，对液体及粉尘颗粒杂质过滤，过滤后的天然气进入三级净化腔6，被三级分离组件30将剩余的固体颗粒和液体微粒分离净化，最终净化得到高品质的天然气。

如图2所示，一级净化腔4内设有分配管11，分配管11与进气管2连通，一级分离组件10包括多个在一级净化腔4内的旋风子12，旋风子12包括在顶部两侧的进气端121和在顶端的出气端122，进气端121与分配管11连通，出气端122延伸出分配管11，旋风子12包括旋流管123和底部插入旋流管123内的分流型芯管124，分流型芯管124延伸出分配管11为出气端122，分流型芯管124底部外壁与旋流管123之间设有导向叶片125，旋流管123底部设有排尘单锥126，旋风子12截面为锥形，排尘单锥126上有多个竖缝。

天然气从进气管2进入后经过分配管11均匀分配，从进气端121进入到每个旋流管123，进入旋流管123后经过导向叶片125在分离空间产生旋流运动，在旋流的外部(外漩涡)，气体向下运动，在中心处向上运动(内漩涡)，在离心力作用下，大量液体或固体颗粒被甩向下部旋流管123的壁面，然后再沿管壁向下运动到排尘单锥126，而净化后的气体沿分流型芯管124出气端122从顶部排出，从而实现气液或气固分离。

一级净化腔4底部设有集砂室41，分离出来的颗粒杂质和液滴从一级净化腔4底部进入集砂室41，集砂室41设有排污口42，将堆积的颗粒和液滴排出。

一级净化腔4与二级净化腔5之间设有沉降通道43，优选的，沉降通道43为倾斜的，靠近一级净化腔4一端高于靠近二级净化腔5的一端，从出气端122出来的天然气，进入沉降通道43进行重力自然沉降，沉降通道43设置有一定斜度，便于沉降分离后的液体流入二级净化腔5。

二级过滤组件20包括多个聚结滤芯21，多个聚结滤芯21层叠安装在二级净化腔5内，聚结滤芯21是由多种复合材料经特殊工艺加工而成，具有亲水特性，它不仅能滤除介质中的机械杂质，而且还能通过破乳、聚结，使乳化状态的水从介质中分离出来，并聚结为较大的水滴，以利于进一步实现天然气的净化。

优选的，聚结滤芯21的材质为PEM，本申请优化的滤芯，技术核心是能对组成凝聚形滤芯的每一层网格进行特别的设计，利用各种不同尺寸的纤维和每层不同密度的设计，精密组合而成，通过控制每层的密度和将每层放置在滤芯材料里不同的位置，制造出的滤芯能以特别的方式工作并具有很高的性能，组成一个完整滤芯的每一层都由许多薄片组成，以确保去除不同尺寸污染物的三种方法都能使用，同时每一层的密度渐减，结合了厚度式和褶皱式两种技术的优点，也比传统的凝聚滤芯技术具有低初始压降和更大储污能力的优点。

纤维间距是经精心确定的，这样固体颗粒在经过滤芯时就会撞击到滤芯的纤维。随着颗粒与滤芯纤维的撞击而降低动能，最终会吸附在滤芯内部的纤维上。

将聚酯材料通过分子吸引作用凝聚液体污染物的方法和PEM技术结合起来，创出了先进的“饱和凝聚”滤芯，具有非常高的效率，可以完全取代传统的厚度型和褶皱型的凝聚滤芯。能有效去除液体及粉尘颗粒杂质。

经一级净化腔4旋流分离后的气体进入二级净化腔5的过滤分离，当天然气由外向内通过聚结滤芯21时，滤芯具备凝聚气流中的细微液体成较大的液滴的作用，聚结到一定尺寸大小的液滴流入二级净化腔5底部，二级净化腔5底部设有第一集液室51，第一集液室51设有第一排液口52，排出收集的液体。

三级分离组件30包括多个层叠的挡板31，挡板31之间有一定间隙通道，挡板31的形状为鳍型，如图4所示，具体的，挡板31的弯折凹陷处交替设有第一褶槽32和第二褶槽33，第一褶槽32包括三个连接的圆弧，第二褶槽33包括三个相连接的圆弧，经过多次实践，优选的，第一褶槽32的三个圆弧半径分别为2.5cm、1.5cm和2.5cm，第二褶槽33的三个圆弧半径分别是4cm，1.5cm，4cm，挡板31的厚度为0.8cm，两个第一褶槽32和第二褶槽33之间形成的挡板31夹角为134°。

三级净化腔6底部设有第二集液室61，第二集液设有第二排液口62，第二排液口62，排出收集的液体，鳍型挡板31的设计可以实现免维护，叶片的用材，为保证使用寿命，挡板31采用304不锈钢板制作。

三级分离组件30用于去除天然气中的液体杂质，它由一系列的特殊结构的板材组成，气体和液体从挡板31组成的通道通过，每块挡板31都有一些波浪状的结构，气体从挡板31内部流过它们时就会改变方向，随着气体流动方向的改变，比气体重的液滴会撞击并且吸附在这些板的表面，因此这些褶皱就像“口袋”一样留住液体，气流也会将这些粘附在挡板31上的液滴最终推入到“口袋”里去从气流中分离出来，液滴和挡板31之间的表面张力使得这些液体留在了这些区域内，随着液滴不断的聚积在里面，当重力大于表面张力时，液体就从挡板31内流下来并从第二集液室61排出去，净化后的天然气从出气管3排出。

优选的，在每个净化腔均设计有磁翻板液位计(图中未示出)，当液体液位达到一定高度时可通过第一排液口52、第二排液口62和排污口42进行排放，也可选用带远传功能的液位计，利用PLC控制系统，连锁控制阀进行自动排放，净化箱1一端铰接设有快开盲板7，用于打开更换净化箱1内的设备，另外二级净化腔5还设有滤芯差压仪表9用于检测滤芯的堵塞情况，当滤芯差压达到设计规定值时，通过快开盲板7更换新的滤芯，净化箱1设有安全泄放口8，安全泄放口8设有安全阀，当设备出现超压时通过安全阀进行自动泄放，确保设备安全使用，净化箱1底部设有支撑柱，对整个净化箱1起到支撑作用。

工作原理：含固体颗粒和液体微粒杂质的天然气从进气管2进入净化箱1后，在一级净化腔4内进行气体分配后，进入旋流管123进行旋流分离，从旋流管123进气端121进入的气体沿管壁旋转下降，向着导向叶片125顶点流动，然后又从导向叶片125顶点逆转轴向流动方向，以逐渐扩大的螺旋线上升，在气流旋转下降和旋转上升的过程中，沿着旋流分离管的外螺旋到内螺旋，夹带在气流中的粒子受离心力的作用甩到壁上，颗粒杂质和液滴被分离出来，进入一级净化腔4底部的集砂室41从排污口42排出，分离后的气体上升从出气端122流出.然后进入沉降通道43进行自然沉降，沉降通道43设置有一定斜度，便于沉降分离后的液体流入二级净化腔5，经旋流分离后的气体进入二级净化腔5，当气体由外向内通过聚结滤芯21时，滤芯具备凝聚气流中的细微液体成较大的液滴的作用，聚结到一定尺寸大小的液滴被气体带到滤芯中心收集在第一集液室51，而气体进入三级净化腔6，被鳍形挡板31过滤，过滤去除的液体聚集在第二集液室61经第二排液口62排出，过滤分离后的天然气从出气管3排出。

在一级净化腔4净化后的天然气经多次试验测试得到其净化结果为：

分离精度：固体5μm，液体10μm，分离效率：固体颗粒≥98％，液体≥98％，压力降：压降≦20kPa。

而依次经过一级净化腔4、二级净化腔5和三级净化腔6，净化后的天然气经多次试验测试得到其净化结果为：

分离精度：固体1μm，液体1μm，分离效率：固体颗粒99.98％，液体99.50％，初始压力降＜0.02MPa，环境及安全指标达到国家相关标准，装置至生产区域外1米处的噪音不超过85dB[A]，设备设计处理量有20％～120％的操作弹性，使用寿命：≥15年(滤芯除外)。

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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天然气净化装置，其特征在于，包括净化箱(1)，所述净化箱(1)内设有依次连通的一级净化腔(4)、二级净化腔(5)和三级净化腔(6)，所述一级净化腔(4)设有进气管(2)，所述三级净化腔(6)设有出气管(3)，所述一级净化腔(4)内设有一级分离组件(10)，所述二级净化腔(5)内设有二级过滤组件(20)，所述三级净化腔(6)内设有三级分离组件(30)。

2.根据权利要求1所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述一级净化腔(4)内设有分配管(11)，所述分配管(11)与所述进气管(2)连通，所述一级分离组件(10)包括多个在所述一级净化腔(4)内的旋风子(12)，在所述旋风子(12)顶部两侧设有与所述分配管(11)连通的进气端(121)，在所述旋风子(12)顶端设有延伸出所述分配管(11)的出气端(122)。

3.根据权利要求2所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述旋风子(12)包括旋流管(123)和插入所述旋流管(123)内的分流型芯管(124)，所述分流型芯管(124)底部外壁设有导向叶片(125)，所述旋流管(123)底部设有排尘单锥(126)。

4.根据权利要求1或3所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述一级净化腔(4)与所述二级净化腔(5)之间设有向所述二级净化腔(5)倾斜的沉降通道(43)。

5.根据权利要求4所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述二级过滤组件(20)包括多个聚结滤芯(21)，多个所述聚结滤芯(21)安装在所述二级净化腔(5)内，所述聚结滤芯(21)的材质为PEM。

6.根据权利要求5所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述三级分离组件(30)包括多个层叠的挡板(31)，所述挡板(31)之间有一定间隙通道，所述挡板(31)的形状为鳍型。

7.根据权利要求6所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述挡板(31)的弯折凹陷处交替设有第一褶槽(32)和第二褶槽(33)，所述第一褶槽(32)和所述第二褶槽(33)均设有三个相连的圆弧。

8.根据权利要求7所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述一级净化腔(4)底部设有集砂室(41)，所述集砂室(41)设有排污口(42)，所述二级净化腔(5)底部设有第一集液室(51)，所述第一集液室(51)设有第一排液口(52)，所述三级净化腔(6)底部设有第二集液室(61)，所述第二集液设有第二排液口(62)。

9.根据权利要求1所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述一级净化腔(4)、所述二级净化腔(5)和所述三级净化腔(6)均设计有磁翻板液位计。

10.根据权利要求1所述的一种天然气净化装置，其特征在于，所述二级净化腔(5)还设有滤芯差压仪表(9)，所述净化箱(1)一端铰接设有快开盲板(7)，所述净化箱(1)设有安全泄放口(8)，所述安全泄放口(8)设有安全阀。

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