一種天然氣組合脫水系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣組合脫水系統(tǒng)，尤其涉及一種通過一級(jí)離心脫水裝置、二級(jí)超音速脫水裝置及三級(jí)旋流脫水裝置來實(shí)現(xiàn)天然氣的深度脫水，屬于天然氣脫水技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)高效的清潔能源，具有單位熱值高、排氣污染小、供應(yīng)可靠、價(jià)格低的特點(diǎn)，其排放的二氧化碳和氮氧化物分別約為煤炭的50%和20%，二氧化硫幾乎為零，因此其開發(fā)和利用越來越受到人們的重視。
[0003]但自地層開采出來的天然氣中含有水蒸氣，水蒸氣的存在，不僅會(huì)形成水合物，弓丨起整個(gè)管道系統(tǒng)的堵塞，降低天然氣的流速，而且與天然氣中的CO2或H2S等酸性氣體接觸易形成具有腐蝕性的酸液，引起管道設(shè)備的腐蝕。為提高設(shè)備的使用壽命及管道的輸送能力，需對(duì)開采出來的天然氣進(jìn)行凈化處理。
[0004]現(xiàn)如今對(duì)天然氣的脫水技術(shù)的研究雖取得了一定成果，但仍存在一些問題。如專利(CN 201220270427.X)中，只是解決了天然氣脫水設(shè)備對(duì)物料前期分離和后期回收與排放功效較差的問題，但對(duì)天然氣脫水效率的提高并未涉及。專利(CN 200520020118.7)和CN 201120072632.0)中只是將罐式分離器或塔式處理設(shè)備簡單的在數(shù)量上增加，而專利(CN 201220559915.2)雖通過流體的切向流入實(shí)現(xiàn)螺旋運(yùn)動(dòng)進(jìn)行氣液分離，而切向流大小影響分離力及分離效果，其缺點(diǎn)是切向流入的流速只是被動(dòng)輸入，無法主動(dòng)控制。而由于海洋氣田開采出來的天然氣壓力大、水蒸氣及鹽離子含量高，造成使用現(xiàn)有的脫水設(shè)備時(shí)出現(xiàn)了脫水不徹底、進(jìn)而結(jié)鹽等問題。針對(duì)天然氣脫水系統(tǒng)脫水不徹底、結(jié)鹽以及旋轉(zhuǎn)流速無法控制等問題，可結(jié)合海洋氣田中天然氣的特點(diǎn)，采用新的方法脫去天然氣的水蒸氣，設(shè)計(jì)適合海洋氣田的天然氣脫水系統(tǒng)及方法，以便能可控旋轉(zhuǎn)流速，進(jìn)而脫水徹底，消除結(jié)鹽現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有天然氣脫水存在的旋轉(zhuǎn)流速被動(dòng)輸入、脫水不徹底問題，提供一種可有效凈化天然氣中的水蒸氣，進(jìn)而消除結(jié)鹽的天然氣組合脫水系統(tǒng)及方法。
[0006]本發(fā)明的天然氣組合脫水系統(tǒng)及方法采用以下技術(shù)方案:
天然氣組合脫水系統(tǒng)，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。
[0007]所述的離心脫水裝置作為一級(jí)脫水，主要包括旋流生成器、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。
[0008]所述的超音速脫水裝置作為二級(jí)脫水，主要包括膨脹段、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。
[0009]所述的旋流脫水裝置作為三級(jí)脫水，主要包括旋流發(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。
[0010]本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用離心脫水裝置作為一級(jí)脫水，通過離心脫水裝置中的旋流生成器帶動(dòng)旋流葉片旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心旋流；通過控制旋流葉片的轉(zhuǎn)速來控制離心力的大?。煌ㄟ^旋流筒實(shí)現(xiàn)氣液分離；通過分離水出口實(shí)現(xiàn)分離水蒸氣初次排出；通過擴(kuò)散器再次產(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。
[0011]本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用超音速脫水裝置作為二級(jí)脫水，通過超音速脫水裝置中的固定的超音速翼產(chǎn)生帶高離心力的旋流流體；通過拉瓦爾管實(shí)現(xiàn)離心力和流速激增，通過錐形增速管實(shí)現(xiàn)氣液分離；通過分離水出口實(shí)現(xiàn)水蒸氣的二次排出。通過擴(kuò)壓管實(shí)現(xiàn)流體排出。
[0012]本發(fā)明在組合脫水系統(tǒng)中采用旋流脫水裝置作為三級(jí)脫水，通過造旋器產(chǎn)生切向離心旋流；通過旋流筒和錐筒實(shí)現(xiàn)氣液分離；通過底流口實(shí)現(xiàn)水蒸氣的排出；通過中心管和溢流口實(shí)現(xiàn)天然氣的排出。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:通過離心脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的初級(jí)脫水，即通過離心脫水裝置中的旋流生成器產(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；通過旋流筒中的分離水出口，實(shí)現(xiàn)分離水蒸氣初次排出；通過擴(kuò)散器再次產(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。通過超音速脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的二次脫水，即通過固定的超音速翼，產(chǎn)生帶高離心力的旋流流體；通過拉瓦爾管實(shí)現(xiàn)流體加速；通過錐形增速管和分離水出口，實(shí)現(xiàn)氣液分離及水蒸氣的二次排出；通過旋流脫水裝置，實(shí)現(xiàn)天然氣的三級(jí)脫水，即通過造旋器產(chǎn)生切向離心旋流；通過旋流筒和錐筒實(shí)現(xiàn)氣液分離；通過底流口和溢流口分別實(shí)現(xiàn)水蒸氣和天然氣的排出。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)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明組合脫水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中離心脫水裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明中超音速脫水裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明中旋流脫水裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1、天然氣采集設(shè)備，2、離心脫水裝置，3、超音速脫水裝置，4、旋流脫水裝置，
5、天然氣儲(chǔ)存設(shè)備，6、水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備，7、離心脫水?dāng)U散器，8、離心脫水旋流筒，9、離心脫水旋流生成器，10、離心脫水旋流葉片，11、離心脫水分離水出口，12、離心脫水?dāng)U散葉片，13、超音速脫水壓縮段，14、超音速脫水旋流分離段，15、超音速脫水膨脹段，16、超音速脫水超音速翼，17、超音速脫水拉瓦爾管，18、超音速脫水錐形增速管，19、超音速脫水分離出水口，20、超音速脫水?dāng)U壓管，21、旋流脫水底流口，22、旋流脫水錐筒，23、旋流脫水旋流筒，24、旋流脫水旋流發(fā)生器，25、旋流脫水造旋器，26、旋流脫水中心管，27、溢流口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
如圖1所示，本發(fā)明的天然氣組合脫水系統(tǒng)主要由天然氣采集設(shè)備1、離心脫水裝置2、超音速脫水裝置3、旋流脫水裝置4、天然氣儲(chǔ)存設(shè)備5和水蒸氣儲(chǔ)存設(shè)備6組成，其中的天然氣采集設(shè)備1、離心脫水