[发明专利]一种用于评估超声速旋流分离器性能的实验装置

说明书

本发明公开了一种用于评估超声速旋流分离器性能的实验装置，包括压缩机、引射器、混合器、储气罐、超声速旋流分离器、气瓶组；压缩机的出口与引射器的高速流入口相连，气瓶组的出口与引射器的低速流入口相连；引射器的出口与混合器的入口相连，混合器的出口与储气罐的入口相连，储气罐的出口与超声速旋流分离器的入口相连，超声速旋流分离器的气相出口与气相管线相连，超声速旋流分离器的液相出口与液相管线相连。本发明提供了一套稳定可靠的测试系统，气瓶组的设置能够为压缩空气中增加CO₂，以模拟天然气中CO₂气体的存在，从而能够测试超声速旋流分离器对CO₂杂质气体的分离脱除效果。

技术领域

本发明属于分离技术领域，具体涉及一种用于评估超声速旋流分离器性能的实验装置。

背景技术

从天然气田中开采出的天然气中含有大量水蒸气、CO₂等杂质，必须对其进行净化分离处理。因为水蒸气、CO₂等杂质的存在会降低天然气的热值、降低管道运输能力，同时存在堵塞天然气运输管道和腐蚀设备等风险。因此，除去水蒸气、CO₂等杂质是天然气净化环节中的关键。

目前一种新型的用于除去水蒸气、CO₂等杂质的天然气净化分离装置逐渐得到应用，它就是超声速旋流分离器。超声速旋流分离器主要由拉伐尔喷管、超声速整流管、旋流器、扩压器等构件组成，进入的气体通过拉法尔喷管会产生低温低压环境，从而使得天然气内可凝组分凝结，并通过旋流器产生巨大的离心力而将凝结的液滴分离出来。其具有结构紧凑轻巧、无运动部件、支持无人值守等优点，更适合海上、沙漠和偏远地区的油气田等无人作业。此外，其密闭无泄漏、无需化学试剂的优点使其在天然气净化分离工艺中具有安全可靠、低碳环保的竞争优势。

在研究超声速旋流分离器分离的过程中，需要对水蒸气、CO₂等各种杂质的分离性能进行评价，以作为分离器结构优化的依据，而分离性能的评价都需要不断地对超声速旋流分离器进行实验研究。目前，大部分的超声速旋流分离系统都是用来评估其对水蒸气的分离效果的，例如中国专利CN104056497A。因此亟需研发一种针对CO₂分离性能评估的超声速旋流分离实验系统。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于评估超声速旋流分离器性能的实验装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于评估超声速旋流分离器性能的实验装置，包括压缩机、引射器、混合器、储气罐、超声速旋流分离器、气瓶组；

所述压缩机的出口与引射器的高速流入口相连，所述气瓶组的出口与引射器的低速流入口相连；所述引射器的出口与混合器的入口相连，所述混合器的出口与储气罐的入口相连，所述储气罐的出口与超声速旋流分离器的入口相连，所述超声速旋流分离器的气相出口与气相管线相连，所述超声速旋流分离器的液相出口与液相管线相连；

所述超声速旋流分离器的入口管线上沿介质流动方向依次设置有第一压力传感器、第一温度传感器、第一气体旋涡流量计以及用来测量超声速旋流分离器入口气体中CO₂含量的第一手持式泵吸CO₂检测仪；

所述气相管线上沿介质流动方向依次设置有用来测量超声速旋流分离器气相出口气体中CO₂含量的第二手持式泵吸CO₂检测仪、第二气体旋涡流量计、第二压力传感器、第二温度传感器；

所述液相管线上沿介质流动方向依次设置第三压力传感器和第三温度传感器；