[实用新型]天然气超音速脱水除液净化分离撬装装置

说明书

技术领域

本实用新型装置属于热工节能净化装置，主要应用于天然气脱水除液净化分离领域。

背景技术

从井口采出的天然气并不是洁净的单相气体，而是含有水分、重组分碳氢化合物等的多相流体。这种多相流体如果未加处理就进入输送管道系统，会带来非常严重的后果。尤其是水分的存在，降低了天然气的热值和输气管道的输送能力；当条件适宜时，天然气中的水分会析出以液态水的形态出现，同时形成重组分碳氢化合物冷凝液在管道或设备中造成积液。这不仅会增加流动压降，甚至形成段塞流，还会加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀。液态水不仅在冰点时会结冰，而且，即使在天然气的温度高于水的冰点时，还会与天然气中的一些气体组分形成水合物，严重时会堵塞井筒、阀门、管道和设备，影响输气管道的平稳供气和生产装置的正常运行。所以，在天然气进入输送管道系统前，必须除去其中的水分、重组分碳氢化合物等物质。

目前，常规的、主要用于陆地的天然气除湿与净化分离技术主要有：化学吸附-再生法、物理吸附-再生法、机械制冷法和透平膨胀机制冷法等。这些常规方法虽然有一系列的优点，但也存在许多缺点，如40多年前就广泛应用的在系统中加入乙二醇的除湿方法(TEG)，以及25年前开始得到广泛应用的透平机-膨胀法等处理技术都有它们致命的缺点：前者由于乙二醇的加入会形成有毒的水合物质BTEX(芳烃)，造成对环境的污染。在环境保护越来越受到关注的今天，此项技术的应用必然会受到各国越来越严格的环保政策的限制，甚至严厉禁止。并且，由于该处理技术要加入乙二醇，就必然会造成成本的增大：它既包括乙二醇原料的费用，又包括该原料的运输、库存、管理等各方面的支出。透平机膨胀法由于设施庞大，占地面积大，又要消耗一定的动力，其维护、操作运行费用同样也会增大成本的总额。因此，有必要开发一种新的天然气除湿与净化分离技术，以满足当前市场需求。

常规的、主要用于陆地的天然气脱水除液系统为TEG处理系统，该系统非常庞大，不适合海上平台系统使用。同时该方法需要人工加入乙二醇以达到除湿与分离净化的目的，这势必要增大成本及造成对环境的污染。在输送管道中加入乙二醇还会造成水合物的产生、结垢、流体乳化、腐蚀管道等严重后果。这也是目前石油天然气产业面临的急需解决的难题之一。在TEG系统中，防止腐蚀及水合物产生的系统必须非常可靠，否则，由于管道缺陷造成的后果会非常严重。为了防止管道腐蚀通常要采用防腐合金(CRA)管道，其造价非常高。同时，为了防止有毒水合物对环境造成的污染，必须采用价格昂贵的真空脱盐装置，并支付随之而来的维护和运行费用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述缺陷，研制天然气超音速脱水除液净化分离撬装装置。本实用新型装置无需添加任何化学药物和动力装置，高效地从天然气中分离出水和重烃类液体，节能环保，结构紧凑，处理量大，占地面积小，减少了运行成本，可以实现无人操作、免维护，这使得本实用新型装置能够在偏远或环境恶劣的陆地和海上平台应用。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括超音速分离管和水合物分离器。超音速分离管的入口与气源供气管相连通，超音速分离管的出口与水合物分离器入口的入口相连通，超音速分离管的个数与水合物分离的入口个数相同；

所述的每个超音速分离管包括沿气体的流动方向依次设置的超音速分离管入口、直管段、渐缩段、渐扩段和超音速分离管出口；

所述的水合物分离器包括水合物分离器上筒体、水合物分离器下筒体、水合物分离器入口、干气出口、圆筒型折流壁、半球型折流壁、分隔室圆筒壁、排水口、排冷凝液口和加热器。其中：

超音速分离管的出口和水合物分离器入口相连通，圆筒型折流壁同心固定连接在水合物分离器上筒体的顶部，并与干气出口相连通，圆筒型折流壁的直径和高度均小于水合物分离器上筒体的直径和高度；

水合物分离器上筒体和下筒体之间设置有一半球型折流壁，半球型折流壁通过四个固定支架同心焊接在分离器筒体内壁面上，并与筒体内壁面留有间隙；

分隔室圆筒壁同心固定连接在水合物分离器底部内壁面，分隔室圆筒壁的直径大于水合物分离器上筒体直径但小于水合物分离器下筒体直径，同时分隔室圆筒壁的高度小于水合物分离器下筒体的高度，分隔室圆筒壁把水合物分离器下筒体同心分隔成两个空间，一个是内部圆筒型的分隔室，另一个是外部圆环型的集冷凝液室；分隔室底部与排水口相连通，集冷凝液室底部与排冷凝液口相连通。