[发明专利]气体超声速旋流分离实验系统

说明书

技术领域

本发明属于天然气脱水和重烃分离领域，具体地，涉及一种气体超声速旋流分离实验系统，应用于气体净化。

背景技术

从井口流出的天然气通常被水蒸气所饱和，并含有一些重烃组分，为了满足天然气外输和使用要求，就必需将水蒸气和重烃组分分离出来。但传统的天然气分离工艺，例如冷却法、吸收法、吸附法及膜分离法，难以适应环境恶劣地区天然气开采的要求，因此迫切需要开发出一套新型的天然气分离技术，完善和发展天然气集输工艺。超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大创新，该技术结合了气体动力学、工程热力学和流体力学的理论，将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在一个密闭紧凑的装置中完成，具有简单可靠、密闭无泄漏、无需化学药剂和支持无人值守等优点。

国外的Twister BV公司和ENGO石油公司对超声速旋流分离技术进行了相关的研究工作，Twister BV公司开发了“TwisterI”和“TwisterII”两种型式的超声速旋流分离器，ENGO公司开发出了名为“3S”的超声速旋流分离器。

国内的中国石油大学(华东)、北京工业大学、大连理工大学、西安交通大学和北京航空航天大学对超声速旋流分离技术进行了相关的研究工作。国外代表性的专利主要有的US6513345B1、US6524368B2、EP1131588B1、US6372019B1、WO2003/092850A1、WO2004/020074A1和国内代表性的专利主要有的ZL200410074338.8、ZL200810011258.6、ZL200910023458.8等。

在研究超声速旋流分离技术的过程中，需要不断地对超声速分离装置进行实验研究，因此需要研发相关的超声速旋流分离实验系统，进行装置性能测试等工作。

发明内容

为克服现有技术的不足，针对超声速旋流分离工艺的要求，本发明提供一种气体超声速旋流分离实验系统，该系统能实现对超声速分离装置进行实验研究，测试和分析装置露点降。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

气体超声速旋流分离实验系统，包括：压缩机、缓冲罐、加湿器、加湿罐、超声速旋流分离器、二次分离罐、气体缓冲罐；压缩机的出口与缓冲罐的入口相连，缓冲罐的出口连接换热器的入口；换热器的出口连接加湿罐的干气入口；加湿器通过管线与加湿罐的湿气入口相连，加湿器与加湿罐相连的管线上安装有调节阀；加湿罐上设有加湿罐湿气入口、加湿罐干气入口和加湿罐湿气出口；超声速旋流分离器设有超声速旋流分离器入口、超声速旋流分离器液体出口和超声速旋流分离器干气出口；加湿罐的湿气出口通过不锈钢管线与超声速旋流分离器入口相连，由加湿罐至超声速旋流分离器方向不锈钢管线上依次安装电动调节阀、阀后调节型自力式压力调节阀、第一气体旋涡流量计、第一温湿度传感器、第一压力传感器；超声速旋流分离器液体出口通过管线与二次分离罐的入口相连，管线上安装有第二压力传感器；二次分离罐设有入口、滑脱气出口和滑脱液体出口；滑脱液体出口设有不锈钢管线，不锈钢管线上设有球阀；滑脱气出口通过管线与第一阀前调节型自力式压力调节阀相连；超声速旋流分离器干气出口通过管线与气体缓冲罐相连，由超声速旋流分离器干气出口至气体缓冲罐方向管线上依次安装有第三压力传感器、第二温湿度传感器、第二气体旋涡流量计；气体缓冲罐的出口通过管线与第二阀前调节型自力式压力调节阀相连；第一阀前调节型自力式压力调节阀出口和第二阀前调节型自力式压力调节阀出口通过管线汇合经过换热器后形成干气出口。

相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：气体超声速旋流分离实验系统为超声速旋流分离装置提供了一套稳定可靠的实验测试系统，为分离器结构优化设计、分离性能评价提供了一套完善的实验分析平台；该系统是一种密闭的分离实验系统，可以实现对超声速旋流分离装置性能进行连续测试，保障装置的稳定运行，提高工作效率；采用两个缓冲罐设计，有利于保证系统的压力稳定；超声速旋流分离器入口、干气出口和液体出口安装有自力式压力调节阀，有利于保证装置压力稳定，实现多工况条件下分离器性能的实验研究；采用二次分离罐设计不仅可以有效地减少液体出口的滑脱气，还可以保证分离器液体出口压力的稳定。

附图说明

图1是气体超声速旋流分离实验系结构示意图。