CN104059707A

CN104059707A - 撬块式超声速旋流分离装置

Info

Publication number: CN104059707A
Application number: CN201410284942.7A
Authority: CN
Inventors: 文闯; 杨燕; 王树立
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2014-09-24

Abstract

本发明属于天然气脱水和重烃分离领域，具体地，涉及一种撬块式超声速旋流分离装置；撬块式超声速旋流分离装置包括底座，冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐共同安装在底座上；冷却器的出口管线通过换热器进行热交换后与入口分离器入口相连；入口分离器气体出口通过管道和超声速旋流分离器入口相连，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连；入口分离器液体出口、二次分离罐液体出口通过管线汇集形成液体出口；超声速旋流分离器干气出口、二次分离罐气体出口通过管线汇集在一起，通过换热器进行热交换后形成干气出口。本发明占地空间小，特别适用于边际油气田、沙漠油气田及海洋油气田的开发。

Description

撬块式超声速旋流分离装置

技术领域

本发明属于天然气脱水和重烃分离领域，具体地，涉及一种撬块式超声速旋流分离装置，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。国外的代表性的专利主要有US6513345B1、US6524368B2、EP1131588B1、US6372019B1、WO2003/092850A1、WO2004/020074A1和国内的代表性的专利主要有ZL200410074338.8、ZL200810011258.6、ZL200910023458.8等。

天然气超声速旋流分离技术的应用场所主要包括沙漠油气田、边际油气田和海洋油气田，因此，通过撬块式的工艺设计一方面可以降低超声速旋流分离技术的投资费用和维护成本，另一方面也可以为超声速旋流分离技术的标准化设计提供参考，提高装置的设计和使用效率。

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，本发明提供一种撬块式超声速旋流分离装置，该撬块式超声速旋流分离装置能够较好地降低投资费用，并且维护简单、成本低，而且还为超声速旋流分离技术的标准化设计提供参考，提高装置的设计和使用效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种撬块式超声速旋流分离装置，包括：冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐、底座；冷却器设有天然气入口，冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐共同安装在底座上；入口分离器设置入口分离器入口、入口分离器气体出口和入口分离器液体出口；超声速旋流分离器设置超声速旋流分离器入口、超声速旋流分离器干气出口和超声速旋流分离器液体出口；二次分离罐设有二次分离罐入口、二次分离罐气体出口和二次分离罐液体出口；冷却器的出口管线通过换热器进行热交换后与入口分离器入口相连；入口分离器气体出口通过管道和超声速旋流分离器入口相连，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连；入口分离器液体出口、二次分离罐液体出口通过管线汇集形成液体出口，作为液体出口通路；超声速旋流分离器干气出口、二次分离罐气体出口通过管线汇集在一起，通过换热器进行热交换后形成干气出口，作为干气出口通路。

相对于现有技术，本发明具有如下的有益效果：撬块式超声速旋流分离工艺将冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐等装置集中在一个撬块上，有利于工艺安装和运输，占地空间小，特别适用于边际油气田、沙漠油气田及海洋油气田的开发；撬块化的设计还可以降低超声速旋流分离技术的投资费用，并且维护简单、成本低；本发明还为超声速旋流分离技术的标准化设计提供参考，提高装置的设计和使用效率。

附图说明

图1是撬块式超声速旋流分离装置俯视示意图；

图2是撬块式超声速旋流分离装置主视示意图；

图中：1、天然气入口，2、冷却器，3、干气出口，4、换热器，5、入口分离器，6、超声速旋流分离器，7、二次分离罐，8、液体出口，9、底座，501、入口分离器入口，502、入口分离器气体出口，503、入口分离器液体出口，601、超声速旋流分离器入口，602、超声速旋流分离器干气出口，603、超声速旋流分离器液体出口，701、二次分离罐入口，702、二次分离罐气体出口，703、二次分离罐液体出口，901、底座第一长边，902、底座第一宽边，903、底座第二长边，904、底座第二宽边。

具体实施方式

如图1和2所示，撬块式超声速旋流分离装置，包括：冷却器2、换热器4、入口分离器5、超声速旋流分离器6、二次分离罐7、底座9；

冷却器2、换热器4、入口分离器5、超声速旋流分离器6、二次分离罐7共同安装在底座9上，底座9为长方体钢体撬块，长为4.2m～7m，宽为2.4m～4m，底座9具有底座第一长边901、底座第一宽边902、底座第二长边903和底座第二宽边904；

冷却器2、换热器4和二次分离罐7安装在底座第一长边901一侧，冷却器2、换热器4和二次分离罐7的中心位于与底座第一长边901相平行的同一直线上；

入口分离器5和超声速旋流分离器6安装在底座第二长边903一侧，入口分离器5和超声速旋流分离器6的中心位于与底座第二长边903相平行的同一直线上；

冷却器2为圆柱型壳体，竖直安装在底座9上，直径为0.6m～1.2m，冷却器2的中心距离底座第一长边901的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边902距离为1.9m～2.8m；

换热器4为圆柱型壳体，竖直安装在底座9上，直径为0.6m～1.2m；换热器4的中心距离底座第一长边901的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边902距离为0.9m～1.2m；

冷却器2和和换热器4均通过螺栓与底座9固定连接，该设计有利于两个装置的拆卸和维修，可以降低投资和维修成本，提高工作效率；

入口分离器5为旋风分离器，直径为0.6m～1.8m，垂直安装在底座9上并通过螺栓与底座9固定连接；

入口分离器5设置入口分离器入口501、入口分离器气体出口502和入口分离器液体出口503；入口分离器5的中心距离底座第二长边903的距离为0.5m～1.1m，距离底座第一宽边902距离为0.5m～1.1m；

超声速旋流分离器6垂直安装在底座9上；超声速旋流分离器6采用不锈钢壳体，装置的工作压力为0.4～20MPa，流量为1×10⁴～1000×10⁴Nm³/d；

超声速旋流分离器6设置超声速旋流分离器入口601、超声速旋流分离器干气出口602和超声速旋流分离器液体出口603；超声速旋流分离器6的入口直径为0.2m～0.8m，干气出口直径为0.2m～0.8m，液体出口直径为0.2m～0.8m；超声速旋流分离器6的中心距离底座第二长边903的距离为0.3m～0.6m，距离底座第二宽边904距离为0.3m～0.6m；

二次分离罐7为旋风分离器，直径为0.2m～0.8m，垂直安装在底座9上并通过螺栓与底座9固定连接；二次分离罐7设有二次分离罐入口701、二次分离罐气体出口702和二次分离罐液体出口703；二次分离罐7的中心距离底座第一长边901的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边902距离为0.3m～0.6m；

冷却器2设有天然气入口1，来流从天然气入口1进入冷却器2，冷却器2的出口管线通过换热器4进行热交换后与入口分离器入口501相连；

入口分离器气体出口502通过管道和超声速旋流分离器入口601相连，超声速旋流分离器液体出口603通过管道和二次分离罐入口701相连；

入口分离器液体出口503、二次分离罐液体出口703通过管线汇集形成液体出口8，作为液体出口通路；

超声速旋流分离器干气出口602、二次分离罐气体出口702通过管线汇集在一起，通过换热器4进行热交换后形成干气出口3，作为干气出口通路。

撬块式超声速旋流分离装置，有利于方便地在边际油气田、沙漠油气田及海洋油气田开采中使用。

本发明的具体工作流程为：来流从天然气入口1进入冷却器2和换热器4冷却换热，降温后的天然气进入入口分离器5去除液体和杂质，净化后的湿天然气进入超声速旋流分离器6进行分离和脱水，从超声速分离器出来的液体(包含部分滑脱气)从液体出口603进入二次分离罐7，从二次分离罐7出来的干气与从超声速旋流分离器6出来的干气混合后经换热器4换热后从干气出口3流出，从二次分离罐7出来的液体和从入口分离器5出来的液体一起从液体出口8流出。

Claims

1.一种撬块式超声速旋流分离装置，包括：冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐、底座；其特征在于：冷却器设有天然气入口，冷却器、换热器、入口分离器、超声速旋流分离器、二次分离罐共同安装在底座上；入口分离器设置入口分离器入口、入口分离器气体出口和入口分离器液体出口；超声速旋流分离器设置超声速旋流分离器入口、超声速旋流分离器干气出口和超声速旋流分离器液体出口；二次分离罐设有二次分离罐入口、二次分离罐气体出口和二次分离罐液体出口；冷却器的出口管线通过换热器进行热交换后与入口分离器入口相连；入口分离器气体出口通过管道和超声速旋流分离器入口相连，超声速旋流分离器液体出口通过管道和二次分离罐入口相连；入口分离器液体出口、二次分离罐液体出口通过管线汇集形成液体出口，作为液体出口通路；超声速旋流分离器干气出口、二次分离罐气体出口通过管线汇集在一起，通过换热器进行热交换后形成干气出口，作为干气出口通路。

2.根据权利要求1所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：底座为长方体钢体撬块，长为4.2m～7m，宽为2.4m～4m，底座具有底座第一长边、底座第一宽边、底座第二长边和底座第二宽边。

3.根据权利要求1-2所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：冷却器、换热器和二次分离罐安装在底座第一长边一侧，冷却器、换热器和二次分离罐的中心位于与底座第一长边相平行的同一直线上。

4.根据权利要求1-3所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：入口分离器和超声速旋流分离器安装在底座第二长边一侧，入口分离器和超声速旋流分离器的中心位于与底座第二长边相平行的同一直线上。

5.根据权利要求1-4所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：冷却器为圆柱型壳体，竖直安装在底座上，直径为0.6m～1.2m，冷却器的中心距离底座第一长边的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边距离为1.9m～2.8m。

6.根据权利要求1-5所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：换热器为圆柱型壳体，竖直安装在底座上，直径为0.6m～1.2m；换热器的中心距离底座第一长边的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边距离为0.9m～1.2m。

7.根据权利要求1-5所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：冷却器和和换热器均通过螺栓与底座固定连接。

8.根据权利要求1-7所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：入口分离器为旋风分离器，直径为0.6m～1.8m，垂直安装在底座上并通过螺栓与底座固定连接；入口分离器的中心距离底座第二长边的距离为0.5m～1.1m，距离底座第一宽边距离为0.5m～1.1m。

9.根据权利要求1-8所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：超声速旋流分离器垂直安装在底座上；超声速旋流分离器采用不锈钢壳体，装置的工作压力为0.4～20MPa，流量为1×10⁴～1000×10⁴Nm³/d；超声速旋流分离器的入口直径为0.2m～0.8m，干气出口直径为0.2m～0.8m，液体出口直径为0.2m～0.8m；超声速旋流分离器的中心距离底座第二长边的距离为0.3m～0.6m，距离底座第二宽边距离为0.3m～0.6m。

10.根据权利要求1-9所述的撬块式超声速旋流分离装置，其特征在于：二次分离罐为旋风分离器，直径为0.2m～0.8m，垂直安装在底座上并通过螺栓与底座固定连接；二次分离罐的中心距离底座第一长边的距离为0.5m～0.8m，距离底座第一宽边距离为0.3m～0.6m。