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超音速涡旋分离火炬气(伴生气)回收装置
发布时间:2014-02-28阅读次数:2069【订购】

 超音速涡旋分离脱水(烃)技术

国内首套实际应用的超音速涡旋分离脱(烃)装置
 
天然气脱水(烃)技术
通常天然气中含有饱和水蒸汽、H2S、固体颗粒物等杂质,在天然气输送和处理过程中水蒸汽易凝结形成液态水,而液态水容易溶解酸性气体形成具有强腐蚀性的酸液,容易腐蚀设备。液态水也容易与烃结合形成天然气水合物,水合物的形成,其结果会引起管线、各种设备、各种阀门以及仪表堵塞,轻则降低传输效率,重则发生安全事故;同时在天然气输送过程中,其中的重组分还会不断凝析形成液烃,同样造成管道输送的安全隐患。为此,必需在管输系统源头,设置脱水、脱烃的有关净化装置,使进入管网的天然气符合国家标准GB17820《天然气》对水(烃)露点的要求
目前常用的天然气脱水技术,包括:
n       冷凝分离法 (JT阀、膨胀机)
n       固体吸附法 (分子筛)
n       溶剂吸收法 (甘醇类化合物)
以上方法存在流程复杂、设备庞大、能耗高、投资和运行费用高等弊端,还往往不符合节能环保要求。因此,寻求一种工艺简化、结构紧凑、操作方便、保障安全、节约成本、节能环保的脱水(烃)先进技术及其设备已势在必行。
因此我公司根据市场发展的需要结合国内外先进技术开发创新研制出了超音速涡旋分离脱水(烃)装置 
超音速涡旋分离器工作原理
超音速涡旋分离器由收缩段、喉部、扩张段、分离段和扩压段五大部分组成,多组分介质气体在一定的进、出口压差作用下会形成气流。它通过合理组织气流的节流、膨胀、分离、复压等热力过程,可在极短时间内实现压力能与动能的相互转换,从而获得其状态参数(压力、温度、流速、密度)的急剧变化,达到分离(或液化)其不同组分的效果。
超音速涡旋分离器结构及工作过程 
 1、进口管段  2、涡旋器3、收缩段 4、喉部喷管5、扩张段 6、分离段 7、分离口 8、扩压段  9、扩压器10、出口端
超音速涡旋分离器工作过程
上图中,首先进口端(1)连接至高压气源;出口端(10)连接至低压气源;进出口之间的压差产生气流,流经该装置的通道。为了产生涡旋流动,在装置内设有涡旋器(2),气流流经涡旋器会产生旋转流动,形成具有切向和径向加速度的涡旋流,在经过喷管节流膨胀的整个过程中,都会将凝析出来的液滴甩向壁面,使气液得到充分分离。装置中间段是喷管部分,包括收缩段(3)、喉部(4)、扩张段(5)以及分离段(6);在喷管内,气体等熵绝热膨胀,加速流动,形成超音速甚至超音速气流,同时气体温度降低,使气体中露点相对高的部分组份冷凝形成液滴。气体随即进入工作段,部分气体继续冷凝,液滴因此继续增加;由于涡旋流动的离心力将液滴抛向工作段的壁面,从而使在工作段的壁面冷凝的液滴被从主气流中分离出来,并通过专门设计的工作段出口(7)流出,由收集器储存和输出。气体则进入扩压段(8),经减速、增压、升温后通过扩压器稳流后从出口端(10)流出进入管网。 
喷管内压力变化图
 
喷管内温度变化图 
 
 
 喷管内马赫数变化图 
超音速涡旋分离脱水装置的工艺流程  
超音速涡旋分离脱水(烃)技术特点:
(1)工艺简单:超音速涡旋分离管能起到脱水和低温分离脱烃双重作用,在瞬间将膨胀、分离和复压等功能集于一个喷管内完成,从而大大简化了脱除天然气中水分和液烃的工艺流程。
(2)效率高:在本装置中,气体在喷管中绝热加速、降压、降温的过程,以及随后在扩压段中减速、升压、升温的过程,均为等熵过程,能量损失很少。
(3)能耗低:在本装置运行过程中不需要太多的外部能耗。
(4)体积小:和三甘醇(或分子筛)脱水设备相比,装置的配套设备少很多,因而尺寸小,占地和空间少,减少了征地和安装费用,节省初期投资。
(5)运行成本低:装置结构简单,基本无易损件和故障率。
(6)安全可靠。装置无任何运动零部件,属静止设备,运行安全可靠,维护简单易行。
(7)施工成本低。本装置的生产方式是工厂整体撬装,减少现场的施工量,既保证了设备质量又节约了施工成本,缩短施工周期。
(8)节能增效。由于本装置运行耗能极低,从运行成本上与三甘醇(或分子筛)脱水作比较,是为企业节省了能源,与此同时就是给企业带来了经济效益。
(9)对天然气的产量大小有一定的要求。
(10)需要有一定的压降空间。
 
超音速涡旋分离装置使用案例
使用地点:新疆库车乔古站
投入运行时间:2012年10月10日
实际运行情况

工况
工况一
工 况 二
工况三
原料气量Nm3/d
15×104
13×104
12×104
进口压力 P1MPa.G
4.22
3.65
3.07
出口压力P2MPa.G
2.52
2.17
1.82
进口温度 T1 
0~-6
0~-6
0~-6
出口温度T2 
-10~-15
-10~-15
-10~-15
分离口流量Nm3/d
2.65×104
2.3×104
1.94×104
水露点
≤ -21
≤ -21
≤ -21
液烃产量 kg/d
7000
6000
5500

超音速涡旋分离装置现场图片