[实用新型]湿气再循环超音速气体净化分离装置

说明书

技术领域

本实用新型是一种湿气再循环超音速气体净化分离装置，属于热工节能净化装置，主要应用于湿气循环脱水除液净化分离领域。

背景技术

从油、气井流出的天然气，一般都含有H₂S、水、重组分碳氢化合物等物质。在集输过程中，一个相对较高的温度(接近或高于20℃)下，水份很容易同分子较小的烃类物质结合形成水合物，或者在更低的温度条件下形成液态水滴或固态的冰，致使管线、阀门及各种仪表堵塞，流通面积减小，管道压力降增大。此外，液态水容易溶解CO₂、H₂S等酸性气体，形成具有腐蚀性的酸液，引起管线和设备的腐蚀。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。只有将天然气中的水汽含量控制在合适的范围内，才能保证气体输送或冷凝分离法轻烃回收工艺的实施。

天然气脱水的方法有吸收法、吸附法和冷却法等。

吸收法：吸收法脱水是采用一种亲水液体与天然气逆流接触，通过液体对水分的吸收作用来脱除天然气中水分的方法。常用的吸收剂是三甘醇。其原理是根据天然气和水在三甘醇中的溶解度不同，利用三甘醇吸收天然气的水分，使湿天然气脱出水汽，达到干燥天然气的目的。其缺点主要为：三甘醇损耗量较大；部件出现腐蚀现象，三甘醇受污染或分解后具有腐蚀性；设施庞大，占地面积大，其维护、操作运行费用同样也会增大成本的总额。

吸附法：吸附法脱水是指采用固体吸附剂脱除天然气所含水分的方法。目前常用的天然气脱水干燥剂有活性氧化铝、硅胶和分子筛等。其缺点：整体技术成熟水平不高；对于大型的装置，设备庞大，设备投资和操作费用高。

冷却法：冷却法就是采用降低温度的方法使天然气中的水凝结成液体然后进行脱除的方法。冷却法一般适用于低压伴生气的露点控制，大多采用蒸汽压缩制冷的方法获得低温，在脱水的同时还可以回收部分液烃。其缺点主要为：天然气的温度偏低，则容易形成天然气水合物，为了抑制水合物形成，通常需要注入乙二醇或二甘醇。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。由此可知，大多情况下，冷却法都和其它方法联合使用。

这些常规方法有一系列的优点，如分离效果好，除湿深度大，可以达到较低的露点温度等，所以这些常规方法在一定程度上都得到了广泛的应用。但是，这些方法也存在许多缺点，并且对环境会造成一定程度的污染，在环境保护越来越受到关注的今天，这些常规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。因此，有必要开发一种环保型的湿气再循环超音速气体净化分离技术，以满足当前市场需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述缺陷，研制出一种节能环保、能够实现湿气再循环分离净化分离的装置。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本装置包括拉伐尔喷管渐缩段2、拉伐尔喷管渐扩段3、直管段4、再循环口7、再循环分离腔8和扩压管15；所述的直管段包括直管段内壳体5和直管段外壳体6，所述的扩压管15包括扩压管内壳体16和扩压管外壳体17。其中：拉伐尔喷管渐缩段2左端为湿气入口1，拉伐尔喷管渐缩段2右端与拉伐尔喷管渐扩段3左端相连接，拉伐尔喷管渐扩段3右端与直管段中的内壳体5左端相连接，在直管段内壳体5靠近左端设置有一台阶，旋流器11通过右端的旋流器固定套筒14顶在该台阶上，旋流器固定套筒14通过螺钉12与直管段内壳体5固定。旋流器固定套筒14内部中空，左端与旋流器11出口相连通，右端与扩压管15中的扩压管内壳体16相连通，在旋流器固定套筒14右端和扩压管内壳体16左端之间形成一个环形槽道23，扩压管内壳体16右端为干气出口18。直管段外壳体6和扩压管外壳体17通过法兰固定连接，直管段外壳体6、扩压管外壳体17、直管段内壳体5、旋流器固定套筒14及扩压管内壳体16之间围成了一个再循环分离腔8，再循环分离腔8的下端与液体储存室9相连通，在液体储存室9的底部设有液体出口10，在再循环分离腔8内的旋流器11左端的直管段内壳体5的壁面上开有再循环口7，再循环分离腔8和直管段内壳体内部5的空间通过再循环口7相连通。

所述的再循环口7在直管段内壳体5壁面沿圆周方向均匀分布，个数为2-8个。

所述的拉法尔喷管渐缩段2的轮廓线满足如下曲线方程：