撬塊式超聲速旋流分離裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于天然氣脫水和重?zé)N分離領(lǐng)域，具體地，涉及一種撬塊式超聲速旋流分離裝置；撬塊式超聲速旋流分離裝置包括底座，冷卻器、換熱器、入口分離器、超聲速旋流分離器、二次分離罐共同安裝在底座上；冷卻器的出口管線通過換熱器進(jìn)行熱交換后與入口分離器入口相連；入口分離器氣體出口通過管道和超聲速旋流分離器入口相連，超聲速旋流分離器液體出口通過管道和二次分離罐入口相連；入口分離器液體出口、二次分離罐液體出口通過管線匯集形成液體出口；超聲速旋流分離器干氣出口、二次分離罐氣體出口通過管線匯集在一起，通過換熱器進(jìn)行熱交換后形成干氣出口。本發(fā)明占地空間小，特別適用于邊際油氣田、沙漠油氣田及海洋油氣田的開發(fā)。
【專利說明】撬塊式超聲速旋流分離裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于天然氣脫水和重?zé)N分離領(lǐng)域，具體地，涉及一種撬塊式超聲速旋流分 離裝置，應(yīng)用于氣體凈化。

【背景技術(shù)】
[0002] 從井口流出的天然氣通常被水蒸氣所飽和，并含有一些重?zé)N組分，為了滿足天然 氣外輸和使用要求，就必需將水蒸氣和重?zé)N組分分離出來。但傳統(tǒng)的天然氣分離工藝，例如 冷卻法、吸收法、吸附法及膜分離法，難以適應(yīng)環(huán)境惡劣地區(qū)天然氣開采的要求，因此迫切 需要開發(fā)出一套新型的天然氣分離技術(shù)，完善和發(fā)展天然氣集輸工藝。超聲速旋流分離技 術(shù)是天然氣加工處理領(lǐng)域的一大創(chuàng)新，該技術(shù)結(jié)合了氣體動(dòng)力學(xué)、工程熱力學(xué)和流體力學(xué) 的理論，將膨脹降溫、旋流式氣/液分離、再壓縮等處理過程集中在一個(gè)密閉緊湊的裝置中 完成，具有簡(jiǎn)單可靠、密閉無泄漏、無需化學(xué)藥劑和支持無人值守等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 國(guó)外的Twister BV公司和ENG0石油公司對(duì)超聲速旋流分離技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研 究工作，Twister BV公司開發(fā)了 "Twisterl"和"Twisterll"兩種型式的超聲速旋流分離 器，ENG0公司開發(fā)出了名為"3S"的超聲速旋流分離器。
[0004] 國(guó)內(nèi)的中國(guó)石油大學(xué)（華東）、北京工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和 北京航空航天大學(xué)對(duì)超聲速旋流分離技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)的研究工作。國(guó)外的代表性的專 利主要有 US6513345B1、US6524368B2、EP1131588B1、US6372019B1、TO2003/092850A1、 W02004/020074A1 和國(guó)內(nèi)的代表性的專利主要有 ZL200410074338. 8、ZL200810011258. 6、 ZL200910023458. 8 等。
[0005] 天然氣超聲速旋流分離技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)所主要包括沙漠油氣田、邊際油氣田和海洋 油氣田，因此，通過撬塊式的工藝設(shè)計(jì)一方面可以降低超聲速旋流分離技術(shù)的投資費(fèi)用和 維護(hù)成本，另一方面也可以為超聲速旋流分離技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供參考，提高裝置的設(shè) 計(jì)和使用效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)超聲速旋流分離工藝的要求，本發(fā)明提供一種撬塊 式超聲速旋流分離裝置，該撬塊式超聲速旋流分離裝置能夠較好地降低投資費(fèi)用，并且維 護(hù)簡(jiǎn)單、成本低，而且還為超聲速旋流分離技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供參考，提高裝置的設(shè)計(jì)和 使用效率。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] -種撬塊式超聲速旋流分離裝置，包括：冷卻器、換熱器、入口分離器、超聲速旋流 分離器、二次分離罐、底座；冷卻器設(shè)有天然氣入口，冷卻器、換熱器、入口分離器、超聲速旋 流分離器、二次分離罐共同安裝在底座上；入口分離器設(shè)置入口分離器入口、入口分離器氣 體出口和入口分離器液體出口；超聲速旋流分離器設(shè)置超聲速旋流分離器入口、超聲速旋 流分離器干氣出口和超聲速旋流分離器液體出口；二次分離罐設(shè)有二次分離罐入口、二次 分離罐氣體出口和二次分離罐液體出口；冷卻器的出口管線通過換熱器進(jìn)行熱交換后與入 口分離器入口相連；入口分離器氣體出口通過管道和超聲速旋流分離器入口相連，超聲速 旋流分離器液體出口通過管道和二次分離罐入口相連；入口分離器液體出口、二次分離罐 液體出口通過管線匯集形成液體出口，作為液體出口通路；超聲速旋流分離器干氣出口、二 次分離罐氣體出口通過管線匯集在一起，通過換熱器進(jìn)行熱交換后形成干氣出口，作為干 氣出口通路。
[0009] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的有益效果：撬塊式超聲速旋流分離工藝將冷 卻器、換熱器、入口分離器、超聲速旋流分離器、二次分離罐等裝置集中在一個(gè)撬塊上，有利 于工藝安裝和運(yùn)輸，占地空間小，特別適用于邊際油氣田、沙漠油氣田及海洋油氣田的開 發(fā)；撬塊化的設(shè)計(jì)還可以降低超聲速旋流分離技術(shù)的投資費(fèi)用，并且維護(hù)簡(jiǎn)單、成本低；本 發(fā)明還為超聲速旋流分離技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)提供參考，提高裝置的設(shè)計(jì)和使用效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是撬塊式超聲速旋流分離裝置俯視示意圖；
[0011] 圖2是撬塊式超聲速旋流分離裝置主視示意圖；
[0012] 圖中：1、天然氣入口，2、冷卻器，3、干氣出口，4、換熱器，5、入口分離器，6、超聲速 旋流分離器，7、二次分離罐，8、液體出口，9、底座，501、入口分離器入口，502、入口分離器氣 體出口，503、入口分離器液體出口，601、超聲速旋流分離器入口，602、超聲速旋流分離器干 氣出口，603、超聲速旋流分離器液體出口，701、二次分離罐入口，702、二次分離罐氣體出 口，703、二次分離罐液體出口，901、底座第一長(zhǎng)邊，902、底座第一寬邊，903、底座第二長(zhǎng)邊， 904、底座第二寬邊。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 如圖1和2所示，撬塊式超聲速旋流分離裝置，包括：冷卻器2、換熱器4、入口分離 器5、超聲速旋流分離器6、二次分離罐7、底座9 ;
[0014] 冷卻器2、換熱器4、入口分離器5、超聲速旋流分離器6、二次分離罐7共同安裝在 底座9上，底座9為長(zhǎng)方體鋼體撬塊，長(zhǎng)為4. 2m?7m，寬為2. 4m?4m，底座9具有底座第 一長(zhǎng)邊901、底座第一寬邊902、底座第二長(zhǎng)邊903和底座第二寬邊904 ;
[0015] 冷卻器2、換熱器4和二次分離罐7安裝在底座第一長(zhǎng)邊901 -側(cè)，冷卻器2、換熱 器4和二次分離罐7的中心位于與底座第一長(zhǎng)邊901相平行的同一直線上；
[0016] 入口分離器5和超聲速旋流分離器6安裝在底座第二長(zhǎng)邊903 -側(cè)，入口分離器 5和超聲速旋流分離器6的中心位于與底座第二長(zhǎng)邊903相平行的同一直線上；
[0017] 冷卻器2為圓柱型殼體，堅(jiān)直安裝在底座9上，直徑為0. 6m?1. 2m，冷卻器2的 中心距離底座第一長(zhǎng)邊901的距離為0. 5m?0. 8m,距離底座第一寬邊902距離為1. 9m? 2. 8m ；
[0018] 換熱器4為圓柱型殼體，堅(jiān)直安裝在底座9上，直徑為0.6m?1.2m;換熱器4的 中心距離底座第一長(zhǎng)邊901的距離為0. 5m?0. 8m,距離底座第一寬邊902距離為0. 9m? 1. 2m ；
[0019] 冷卻器2和和換熱器4均通過螺栓與底座9固定連接，該設(shè)計(jì)有利于兩個(gè)裝置的 拆卸和維修，可以降低投資和維修成本，提高工作效率；
[0020] 入口分離器5為旋風(fēng)分離器，直徑為0. 6m?1. 8m，垂直安裝在底座9上并通過螺 栓與底座9固定連接；
[0021] 入口分離器5設(shè)置入口分離器入口 501、入口分離器氣體出口 502和入口分離器液 體出口 503 ;入口分離器5的中心距離底座第二長(zhǎng)邊903的距離為0. 5m?1. lm，距離底座 第一寬邊902距離為0. 5m?1. lm ;
[0022] 超聲速旋流分離器6垂直安裝在底座9上；超聲速旋流分離器6采用不銹鋼殼體， 裝置的工作壓力為〇· 4?20MPa，流量為1X104?1000X 104Nm3/d ;
[0023] 超聲速旋流分離器6設(shè)置超聲速旋流分離器入口 601、超聲速旋流分離器干氣出 口 602和超聲速旋流分離器液體出口 603 ;超聲速旋流分離器6的入口直徑為0. 2m?0. 8m， 干氣出口直徑為〇. 2m?0. 8m，液體出口直徑為0. 2m?0. 8m ;超聲速旋流分離器6的中心距 離底座第二長(zhǎng)邊903的距離為0. 3m?0. 6m,距離底座第二寬邊904距離為0. 3m?0. 6m ;
[0024] 二次分離罐7為旋風(fēng)分離器，直徑為0. 2m?0. 8m，垂直安裝在底座9上并通過螺 栓與底座9固定連接；二次分離罐7設(shè)有二次分離罐入口 701、二次分離罐氣體出口 702和 二次分離罐液體出口 703 ;二次分離罐7的中心距離底座第一長(zhǎng)邊901的距離為0. 5m? 0. 8m，距離底座第一寬邊902距離為0. 3m?0. 6m ;
[0025] 冷卻器2設(shè)有天然氣入口 1，來流從天然氣入口 1進(jìn)入冷卻器2,冷卻器2的出口 管線通過換熱器4進(jìn)行熱交換后與入口分離器入口 501相連；
[0026] 入口分離器氣體出口 502通過管道和超聲速旋流分離器入口 601相連，超聲速旋 流分離器液體出口 603通過管道和二次分離罐入口 701相連；
[0027] 入口分離器液體出口 503、二次分離罐液體出口 703通過管線匯集形成液體出口 8,作為液體出口通路；
[0028] 超聲速旋流分離器干氣出口 602、二次分離罐氣體出口 702通過管線匯集在一起， 通過換熱器4進(jìn)行熱交換后形成干氣出口 3,作為干氣出口通路。
[0029] 撬塊式超聲速旋流分離裝置，有利于方便地在邊際油氣田、沙漠油氣田及海洋油 氣田開采中使用。
[0030] 本發(fā)明的具體工作流程為：來流從天然氣入口 1進(jìn)入冷卻器2和換熱器4冷卻換 熱，降溫后的天然氣進(jìn)入入口分離器5去除液體和雜質(zhì)，凈化后的濕天然氣進(jìn)入超聲速旋 流分離器6進(jìn)行分離和脫水，從超聲速分離器出來的液體（包含部分滑脫氣）從液體出口 603進(jìn)入二次分尚罐7,從二次分尚罐7出來的干氣與從超聲速旋流分尚器6出來的干氣混 合后經(jīng)換熱器4換熱后從干氣出口 3流出，從二次分離罐7出來的液體和從入口分離器5 出來的液體一起從液體出口 8流出。
【權(quán)利要求】
1. 一種撬塊式超聲速旋流分離裝置，包括：冷卻器、換熱器、入口分離器、超聲速旋流 分離器、二次分離罐、底座；其特征在于：冷卻器設(shè)有天然氣入口，冷卻器、換熱器、入口分 離器、超聲速旋流分離器、二次分離罐共同安裝在底座上；入口分離器設(shè)置入口分離器入 口、入口分離器氣體出口和入口分離器液體出口；超聲速旋流分離器設(shè)置超聲速旋流分離 器入口、超聲速旋流分離器干氣出口和超聲速旋流分離器液體出口；二次分離罐設(shè)有二次 分離罐入口、二次分離罐氣體出口和二次分離罐液體出口；冷卻器的出口管線通過換熱器 進(jìn)行熱交換后與入口分離器入口相連；入口分離器氣體出口通過管道和超聲速旋流分離器 入口相連，超聲速旋流分離器液體出口通過管道和二次分離罐入口相連；入口分離器液體 出口、二次分離罐液體出口通過管線匯集形成液體出口，作為液體出口通路；超聲速旋流分 離器干氣出口、二次分離罐氣體出口通過管線匯集在一起，通過換熱器進(jìn)行熱交換后形成 干氣出口，作為干氣出口通路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：底座為長(zhǎng)方體鋼 體撬塊，長(zhǎng)為4. 2m?7m，寬為2. 4m?4m，底座具有底座第一長(zhǎng)邊、底座第一寬邊、底座第二 長(zhǎng)邊和底座第二寬邊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：冷卻器、換熱器 和二次分離罐安裝在底座第一長(zhǎng)邊一側(cè)，冷卻器、換熱器和二次分離罐的中心位于與底座 第一長(zhǎng)邊相平行的同一直線上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：入口分離器和 超聲速旋流分離器安裝在底座第二長(zhǎng)邊一側(cè)，入口分離器和超聲速旋流分離器的中心位于 與底座第二長(zhǎng)邊相平行的同一直線上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：冷卻器為圓柱 型殼體，堅(jiān)直安裝在底座上，直徑為0. 6m?1. 2m，冷卻器的中心距離底座第一長(zhǎng)邊的距離 為0. 5m?0. 8m，距離底座第一寬邊距離為1. 9m?2. 8m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：換熱器為圓柱 型殼體，堅(jiān)直安裝在底座上，直徑為0. 6m?1. 2m ;換熱器的中心距離底座第一長(zhǎng)邊的距離 為0. 5m?0. 8m，距離底座第一寬邊距離為0. 9m?1. 2m。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：冷卻器和和換 熱器均通過螺栓與底座固定連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：入口分離器為 旋風(fēng)分離器，直徑為〇. 6m?1. 8m，垂直安裝在底座上并通過螺栓與底座固定連接；入口分 離器的中心距離底座第二長(zhǎng)邊的距離為0. 5m?1. lm，距離底座第一寬邊距離為0. 5m? 1. lm〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：超聲速旋流 分離器垂直安裝在底座上；超聲速旋流分離器采用不銹鋼殼體，裝置的工作壓力為〇. 4? 20MPa，流量為1 X 104?1000 X 104Nm3/d ;超聲速旋流分離器的入口直徑為0. 2m?0. 8m，干 氣出口直徑為0. 2m?0. 8m，液體出口直徑為0. 2m?0. 8m ;超聲速旋流分離器的中心距離 底座第二長(zhǎng)邊的距離為〇. 3m?0. 6m，距離底座第二寬邊距離為0. 3m?0. 6m。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的撬塊式超聲速旋流分離裝置，其特征在于：二次分離罐 為旋風(fēng)分離器，直徑為〇. 2m?0. 8m，垂直安裝在底座上并通過螺栓與底座固定連接；二次 分離罐的中心距離底座第一長(zhǎng)邊的距離為0. 5m?0. 8m，距離底座第一寬邊距離為0. 3m? 0. 6m。
【文檔編號(hào)】C10L3/10GK104059707SQ201410284942
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】文闖, 楊燕, 王樹立 申請(qǐng)人:常州大學(xué)