裝置2、超音速脫水裝置3、旋流脫水裝置4和天然氣儲(chǔ)存設(shè)備5依次相連，離心脫水裝置2、超音速脫水裝置3和旋流脫水裝置4與水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備6相連。
[0017]如圖2所示，本發(fā)明的離心脫水裝置2主要包括旋流生成器9、旋流筒8和擴(kuò)散器7，其中的旋流生成器9上安裝有旋流葉片10，旋流筒8上設(shè)有分離水出口 11，擴(kuò)散器7上安裝有擴(kuò)散葉片12。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用離心脫水裝置2作為一級(jí)脫水，離心脫水是根據(jù)離心分離原理來實(shí)現(xiàn)天然氣和水蒸氣的分離，以此達(dá)到天然氣的初級(jí)脫水。首先，利用離心脫水裝置2中的旋流生成器9帶動(dòng)旋流葉片10旋轉(zhuǎn)，使進(jìn)入離心脫水裝置2中的濕天然氣產(chǎn)生離心旋流，通過控制旋流葉片10的轉(zhuǎn)速，可控制離心力的大小。然后，旋流的濕天然氣進(jìn)入旋流筒8，由于水蒸氣較天然氣的比重大，因此，在慣性的作用下，水蒸氣被離心力甩在沿旋流筒8內(nèi)壁，并經(jīng)分離水出口流出，防止分離水蒸氣對(duì)后續(xù)脫水效果的影響。最后，天然氣經(jīng)擴(kuò)散器7上的擴(kuò)散葉片12流出，旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散葉片12可使天然氣再次產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)離心力，為后續(xù)的超音速脫水裝置3提供初始的高流速、高旋轉(zhuǎn)離心力。
[0019]如圖3所示，本發(fā)明的超音速脫水裝置3主要包括膨脹段15、旋流分離段14和壓縮段13，其中的膨脹段15上設(shè)有超音速翼16和拉瓦爾管17，旋流分離段14上設(shè)有錐形增速管18和分尚水出口 19,壓縮段13上設(shè)有擴(kuò)壓管20。
[0020]如圖3所示，本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用超音速脫水裝置3作為二級(jí)脫水，超音速脫水利用天然氣在超音速噴管內(nèi)絕熱膨脹降溫，實(shí)現(xiàn)天然氣和水蒸氣的分離，以此達(dá)到天然氣的二次脫水。首先，由離心脫水裝置2中擴(kuò)散器7上的擴(kuò)散葉片12產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下天然氣進(jìn)入膨脹段15，經(jīng)固定的超音速翼16再次旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生帶高離心力的旋流流體，并進(jìn)入拉瓦爾管17，由于此管段截面積急劇減小，則此處的流體的離心力和流速激增。然后，流體之后進(jìn)入旋流分離段14，此處有錐形增速管18，因水蒸氣和天然氣的密度的差異，在高離心力和高轉(zhuǎn)度下，水蒸氣在離心力作用下逐漸甩向錐形增速管18內(nèi)壁，并由分離水出口 19排出。最后天然氣進(jìn)入壓縮段13，在擴(kuò)壓管20的作用下，流速降低，并由此處排出天然氣。
[0021]如圖4所示，本發(fā)明的旋流脫水裝置4主要包括旋流發(fā)生器24、旋流筒23和錐筒22，其中的旋流發(fā)生器24上設(shè)有造旋器25，旋流筒23上設(shè)有中心管26，并且中心管26與溢流口 27相連，錐筒22上設(shè)有底流口 21。
[0022]如圖4所示，本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用旋流脫水裝置4作為三級(jí)脫水，旋流脫水利用流體切向流入產(chǎn)生離心旋流，通過密度差實(shí)現(xiàn)氣水分離，以此達(dá)到天然氣的三級(jí)脫水，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)深度脫水的目的。首先由超音速脫水裝置3出來的天然氣進(jìn)入旋流脫水裝置4中，經(jīng)旋流發(fā)生器24中的造旋器25，使得天然氣產(chǎn)生切向離心旋流。然后，經(jīng)過旋流筒23并在其內(nèi)處于旋流狀態(tài)，此時(shí)，比重大的水蒸氣被離心力甩向外層。最后，在上游壓力及重力的雙重作用下，天然氣旋轉(zhuǎn)進(jìn)入錐筒22，由于錐筒22內(nèi)徑逐漸減小而使其流速增加，被甩到錐筒22壁面的水蒸氣沿錐筒22壁下滑，并經(jīng)底流口 21流出，而脫水后的天然氣在壓力作用下，經(jīng)中心管26及溢流口 27排出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.天然氣組合脫水，其特征在于:包括天然氣采集設(shè)備、離心脫水裝置、超音速脫水裝置、旋流脫水裝置、天然氣儲(chǔ)存設(shè)備和水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備，所述的天然氣采集設(shè)備、離心脫水裝置、超音速脫水裝置、旋流脫水裝置和天然氣儲(chǔ)存設(shè)備依次相連，所述的離心脫水裝置、超音速脫水裝置和旋流脫水裝置與水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備相連。
2.如權(quán)利要求1所述的天然氣組合脫水，其特征在于:所述的離心脫水裝置包括旋流生成器、旋流筒和擴(kuò)散器，所述的旋流生成器上安裝有旋流葉片，所述的旋流筒上設(shè)有分離水出口，所述的擴(kuò)散器上安裝有擴(kuò)散葉片。
3.如權(quán)利要求1所述的天然氣組合脫水，其特征在于:所述的超音速脫水裝置包括膨脹段、旋流分離段和壓縮段，所述的膨脹段上設(shè)有超音速翼和拉瓦爾管，所述的旋流分離段上設(shè)有錐形增速管和分離水出口，所述的壓縮段上設(shè)有擴(kuò)壓管。
4.如權(quán)利要求1所述的天然氣組合脫水，其特征在于:所述的旋流脫水裝置包括旋流發(fā)生器、旋流筒和錐筒，所述的旋流發(fā)生器上設(shè)有造旋器，所述的旋流筒上設(shè)有中心管，并且中心管與溢流口相連，所述的錐筒上設(shè)有底流口。
5.如權(quán)利要求2所述的離心脫水裝置，其特征在于:所述的離心脫水裝置中的旋流生成器可產(chǎn)生離心旋流，并且離心力的大小可由旋流葉片的轉(zhuǎn)速來控制；所述的離心脫水裝置中的旋流筒中的分離水出口，可實(shí)現(xiàn)分離水蒸氣初次排出；所述的離心脫水裝置中的擴(kuò)散器可通過擴(kuò)散葉片再次產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)離心力，為后續(xù)的超音速脫水裝置提供初始的流速及離心力。
6.如權(quán)利要求3所述的超音速脫水裝置，其特征在于:所述的超音速脫水裝置中的超音速翼可產(chǎn)生帶高離心力的旋流流體；所述的超音速脫水裝置中的拉瓦爾管可實(shí)現(xiàn)流體加速；所述的超音速脫水裝置中的錐形增速管可實(shí)現(xiàn)氣液分離；所述的超音速脫水裝置中的離水出口可實(shí)現(xiàn)水蒸氣的二次排出。
7.如權(quán)利要求4所述的旋流脫水裝置，其特征在于:所述的旋流脫水裝置中的造旋器可產(chǎn)生切向離心旋流；所述的旋流脫水裝置中的旋流筒和錐筒實(shí)現(xiàn)氣液分離；所述的旋流脫水裝置中的底流口可實(shí)現(xiàn)水蒸氣的排出；所述的旋流脫水裝置中的溢流口可實(shí)現(xiàn)天然氣的排出。
【專利摘要】本發(fā)明具體公開了一種天然氣組合脫水系統(tǒng)及方法，包括天然氣采集設(shè)備、離心脫水裝置、超音速脫水裝置、旋流脫水裝置、天然氣儲(chǔ)存設(shè)備和水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備，所述的天然氣采集設(shè)備、離心脫水裝置、超音速脫水裝置、旋流脫水裝置和天然氣儲(chǔ)存設(shè)備依次相連，所述的離心脫水裝置、超音速脫水裝置和旋流脫水裝置與水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備相連。本發(fā)明的有益效果是：通過離心脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的一級(jí)脫水，通過超音速脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的二級(jí)脫水，通過旋流脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的三級(jí)脫水，該組合脫水系統(tǒng)具有控制參數(shù)可調(diào)、技術(shù)先進(jìn)、整體結(jié)構(gòu)緊湊及脫水效率高的特點(diǎn)。
【IPC分類】C10L3-10
【公開號(hào)】CN104774664
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410015834
【發(fā)明人】安延濤, 馬汝建, 高兆棟, 李月
【申請(qǐng)人】濟(jì)南大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2014年1月14日