本發(fā)明涉及一種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置，屬于氣體制冷與氣液分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

天然氣作為一種清潔能源，越來越受到人們的重視。從氣井中開采出來的天然氣經(jīng)過初步處理后，都含有一定的水蒸汽和可凝烴類。這些可凝蒸汽和烴類在天然氣的輸送過程中極易形成液態(tài)水、固態(tài)冰或水合物，嚴(yán)重影響天然氣的輸送和管道的使用壽命。因此，除去天然氣中的這些可凝蒸汽和烴類是不可或缺的環(huán)節(jié)。目前，分離這些可凝蒸汽和烴類的裝置有旋流分離器和超音速分離器。旋流分離器僅依靠旋流效應(yīng)進(jìn)行分離，效果并不理想。而超音速分離器在分離過程中形成的低溫則會(huì)造成設(shè)備的凍堵，難以長時(shí)間持續(xù)運(yùn)行。

渦流管是一種能夠?qū)怏w分成冷熱兩股氣體的裝置，將天然氣通入渦流管的入口，經(jīng)過渦流管切向噴嘴變?yōu)樾?，在渦流管內(nèi)形成內(nèi)外兩股流動(dòng)方向相反的氣體。內(nèi)層氣體溫度較低，從冷端口流出，外層氣體溫度較高，從熱端口流出。在這個(gè)過程中冷凝出的液滴因離心力作用被甩到外層的熱氣中，隨著熱氣從熱端口流出。由于外層氣體溫度會(huì)沿著熱端管越來越高，這些液滴很有可能會(huì)在外層熱氣中吸熱再次蒸發(fā)，返回到中間冷氣層中，從冷端口排出，造成分離效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置，用于解決現(xiàn)有渦流管天然氣分離技術(shù)中已凝結(jié)液滴易再次蒸發(fā)返回到冷干氣的分離效果不佳問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)解決方案是：一種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置，它包括噴嘴體、冷氣出口管、進(jìn)氣管、進(jìn)氣腔、漸縮噴嘴、渦流室、隔熱套、隔熱墊、調(diào)節(jié)墊片、熱端管、熱氣出口、熱端調(diào)節(jié)閥和螺紋結(jié)構(gòu)，它還包括排液結(jié)構(gòu)和分離回收單元，所述排液結(jié)構(gòu)位于噴嘴體與熱端管的結(jié)合部，在噴嘴體上設(shè)有多個(gè)周向均布的漸縮噴嘴和一個(gè)中心圓形管渦流室，在熱端管內(nèi)設(shè)有一個(gè)中心圓錐形擴(kuò)張管，噴嘴體與熱端管為中心同軸對接，在對接端面留有環(huán)狀間隙的排液口，排液腔是在熱端管前端外管壁處設(shè)置的一段獨(dú)立的夾套層，通過排液口將排液腔與熱端管連通，收集在管內(nèi)冷凝后甩到內(nèi)壁、再經(jīng)過排液口流至管外的液滴在排液腔中收集，通過排液管將排液腔中收集的液體導(dǎo)出并送至分離回收單元，所述分離回收單元包含分離回收單元進(jìn)氣管、分離腔、分離回收單元出氣管和控制排放閥門，其中分離回收單元進(jìn)氣管的一端與排液管對接，另一端與分離腔連接，分離回收單元出氣管的一端與分離腔連接，另一端與冷氣出口管連接，把從分離腔分離出的干氣導(dǎo)回渦流管的處理冷氣中，分離腔中分離出的凝液由控制排放閥門排放。

所述排液腔的內(nèi)壁和端面，裝有用于隔熱防止凝液再蒸發(fā)的隔熱套和隔熱墊。

所述排液口采用改變調(diào)節(jié)墊片的厚度，調(diào)節(jié)排液口的寬度。

所述分離腔中裝有捕獲液滴的結(jié)構(gòu)部件，分離腔的前端腔室底部設(shè)有控制排放閥門。

所述熱端管的尾部安裝有熱端調(diào)節(jié)閥，閥芯錐角45-60度角，由螺紋結(jié)構(gòu)將旋擰變?yōu)殚y桿閥芯的前后平移。

采用上述的技術(shù)方案，排液腔的內(nèi)徑為熱端管處內(nèi)徑的1.1-3倍，外徑與內(nèi)徑尺寸比為1：1.2-1：5，長度為內(nèi)徑的0.2-5倍，排液管內(nèi)徑為熱端管處內(nèi)徑的0.1-1.5倍。排液口的寬度為0.3-20毫米，圓形管渦流室內(nèi)徑2-200毫米，長5-200毫米，圓錐形擴(kuò)張管長20-2000毫米，錐角1-30度角。

本發(fā)明的有益效果是：

1.通過增加排液結(jié)構(gòu)，可將降溫冷凝的液滴盡快脫離外層熱氣環(huán)境，防止其再次蒸發(fā)，提高了分離效率。

2.新增的排液結(jié)構(gòu)可以通過拆裝墊片來較大范圍地調(diào)節(jié)排液口的寬度和位置。入口氣體含濕量變化時(shí)，可通過調(diào)節(jié)墊片的厚度增減排液口環(huán)隙寬。

3.利用裝置不同部位處的壓差，使攜帶冷凝液滴的氣體進(jìn)行氣液分離后，再次回到冷氣流中，實(shí)現(xiàn)回收。

附圖說明

圖1是一種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是增設(shè)的排液結(jié)構(gòu)圖。

圖3是漸縮噴嘴為4個(gè)的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖4是圖1中的a-a視圖。

圖中：1、噴嘴體，2、冷氣出口管，3、進(jìn)氣管，4、進(jìn)氣腔，5、漸縮噴嘴，6、渦流室，7、排液口，8、排液腔，9、排液結(jié)構(gòu)，10、熱端管，11、熱氣出口，12、熱端調(diào)節(jié)閥，13、螺紋結(jié)構(gòu)，14、調(diào)節(jié)墊片，15、隔熱墊，16、隔熱套，17排液管，18、分離回收單元進(jìn)氣管，19、控制排放閥門，20、分離腔，21、分離回收單元出氣管，22、分離回收單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但不只局限于此實(shí)施方式。

圖1、2、3、4示出了一種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖中，這種冷凝分離天然氣水分和輕烴的渦流管裝置包括噴嘴體1、冷氣出口管2、進(jìn)氣管3、進(jìn)氣腔4、漸縮噴嘴5、渦流室6、隔熱套16、隔熱墊15、調(diào)節(jié)墊片14、熱端管10、熱氣出口11、熱端調(diào)節(jié)閥12、螺紋結(jié)構(gòu)13、排液結(jié)構(gòu)9和分離回收單元22。排液結(jié)構(gòu)9位于噴嘴體1與熱端管10的結(jié)合部，在噴嘴體1上設(shè)有四個(gè)周向均布的漸縮噴嘴5和一個(gè)中心圓形管渦流室6，在熱端管10內(nèi)設(shè)有一個(gè)中心圓錐形擴(kuò)張管，噴嘴體1與熱端管10為中心同軸對接，在對接端面留有環(huán)狀間隙的排液口7，排液腔8是在熱端管10前端外管壁處設(shè)置的一段獨(dú)立的夾套層，通過排液口7將排液腔8與熱端管10連通，收集在管內(nèi)冷凝后甩到內(nèi)壁、再經(jīng)過排液口7流至管外的液滴在排液腔8中收集，通過排液管17將排液腔8中收集的液體導(dǎo)出并送至分離回收單元22。分離回收單元22包含分離回收單元進(jìn)氣管18、分離腔20、分離回收單元出氣管21和控制排放閥門19，其中分離回收單元進(jìn)氣管18的一端與排液管17對接，另一端與分離腔20連接，分離回收單元出氣管21的一端與分離腔20連接，另一端與冷氣出口管2連接，把從分離腔20分離出的干氣導(dǎo)回渦流管的處理冷氣中，分離腔20中分離出的凝液由控制排放閥門19排放。排液腔8的內(nèi)壁和端面，裝有用于隔熱防止凝液再蒸發(fā)的隔熱套16和隔熱墊15。排液口7采用改變調(diào)節(jié)墊片14的厚度，調(diào)節(jié)排液口7的寬度。分離腔20中裝有捕獲液滴的結(jié)構(gòu)部件，分離腔20的前端腔室底部設(shè)有控制排放閥門19。熱端管10的尾部安裝有熱端調(diào)節(jié)閥12，閥芯錐角45-60度角，由螺紋結(jié)構(gòu)13將旋擰變?yōu)殚y桿閥芯的前后平移。

上述渦流管裝置的工作過程為：壓縮天然氣經(jīng)過進(jìn)氣管3進(jìn)入進(jìn)氣腔4，通過漸縮噴嘴5進(jìn)入渦流室6，氣體降溫形成的液滴會(huì)隨著氣體的旋流被甩到外層氣體中。外層氣體在經(jīng)過排液口7時(shí)，分離出攜帶有大量液滴的部分氣體進(jìn)入排液腔8，并通過排液管17離開排液腔8。未進(jìn)入排液腔8的剩下的氣體繼續(xù)沿著熱端管10旋流，一部分氣體直接從熱氣出口11中流出。另外的氣體在熱端調(diào)節(jié)閥12的作用下回流，形成內(nèi)層氣體，沿著與外層氣體相反的方向流動(dòng)，從冷氣出口管2中流出，從排液管17離開的氣體經(jīng)過分離回收單元進(jìn)氣管18進(jìn)入分離腔20中實(shí)現(xiàn)氣液分離，已經(jīng)脫除液滴分氣體再通過分離回收單元出氣管21返回到冷氣出口管2中，與原冷氣流匯合，實(shí)現(xiàn)回收。

本發(fā)明通過將攜帶大量液滴的氣體立即從主氣體中引出的方法來防止液滴的再次蒸發(fā)，結(jié)構(gòu)簡單，分離效果更好。