一种天然气超音速脱水方法技术

一种天然气超音速脱水方法，其特征在于用天然气自身能量进行换热脱水，稳压沉降脱水，超音速脱水，旋流脱水，湿气分离脱水五步法提高天然气干度直接达到外输的目的。未脱水的天然气从气源逐序进入换热器、稳压罐、过滤器、超音速分离装置、并通过旋流装置将气液分离。分离出的“干气”直接进入外输管线，而“湿气”进入二次分离罐，沉降分离出游离水后的气体与“干气”汇合进入外输管线。稳压罐及二次分离器分离出的水和轻烃进入轻烃回收装置，实现了轻烃回收。此脱水过程不需外部能源动力，无需注入任何药剂即可脱出天然气中的水分，避免了外输过程中水合物的形成同时又避免了环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种天然气超音速脱水方法一、
本专利技术涉及一种天然气超音速脱水方法及超音速脱水装置，该方法利用超音速Laval喷管将含水天然气气流速度提高到超音速，并伴随降温冷却从而析出液态水，利用旋流装置将水分离，经过气液分离结构将气液分开，达到脱水目的。二、
技术介绍
从地下采出的天然气并不是洁净的单相气体，而是含有水分、碳氢化合物及沙子等的多相流体。这种多相流体如果未加处理就进入输送管路系统，会带来非常严重的后果，例如，沙子会阻塞阀门、管道等关键部件，冲蚀输送管道，造成管道的磨损；以液滴形式存在的水分会造成输送管道的冲蚀和磨损，在气温较低时，以气体形式存在的水分还会结冰，堵塞管路，甚至冻坏阀门等关键部件；另外，还会引起水合物的生成，尤其是有毒的水合物的生成会造成对环境的污染。因此，出井后的天然气在进入输送管道系统之前必须经过有效的处理，除去天然气中的水分等有害物质。目前，常用的天然气除湿与净化分离技术主要有：化学吸附再生法、物理吸附再生法、绝热节流法、机械制冷法和透平膨胀机制冷法等。这些常规方法有一系列的优点，如分离效果好、除湿深度大、可以达到较低的露点温度等。但这些方法也存在许多缺点，如广泛应用的在系统中加入乙二醇的除湿方法(TEG)会形成有毒的水合物质BTX，造成对环境的污染；透平机膨胀法由于设施庞大，占地面积大，又要消耗一定的动力，其维护、操作运行费用同样也会增大成本的总额。化学吸附再生法、-->物理吸附—再生法投资、操作、维护运行费用高。因此开发体积小、投资少、脱水效率高、适合天然气脱水处理的脱水方法有利于解决天然气脱水问题。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种天然气超音速脱水的方法，解决上述已有技术存在的天然气脱水投资大、成本高和化学脱水易污染环境的问题。本专利技术的技术方案是通过以下方式实现的：采用超音速脱水方法脱水，其关键是采用超音速脱水装置等设备提高脱水深度。本专利技术由螺旋板换热器1、稳压罐2、过滤器3、超音速脱水装置4、二次分离器5等组成。用气井来的含水天然气的自身能量进行换热脱水、稳压沉降脱水、超音速旋流脱水和二次沉降脱水，提高天然气干度达到直接外输的目的。天然气经换热器换热，再经稳压罐进行稳压，将天然气中游离水及液态轻烃沉降出来。分离出的液体进行回收轻烃，气体由稳压罐出口进入过滤器，过滤出粒径大于100μm的杂志颗粒，进入超音速分离装置。天然气初步沉降脱水并过滤后，在超音速分离装置内达到超音速，即马赫数达到1.3～1.5，压力降低并伴随温度降低，将天然气中的水分凝析出来。通过旋流部件使气液混合物形成旋流，将水分及液态轻烃分离出来，将“干气”和“湿气”分开。湿气排入二次分离罐进行二次分离，二次分离后的气体与超音速脱水装置出口“干气”汇合，经过螺旋板换热器与入口天然气换热后，直接进入外输管线；稳压罐及二次分离罐中-->沉降的液体进行处理回收轻烃。超音速脱水装置由换热器、稳压罐、过滤器、超音速分离装置和二次分离器组成，所有容积及设备均安装在同一个撬块上。换热器、稳压罐、过滤器、超音速分离装置和二次分离器在撬块上逐序从左至右或从右至左排列。稳压罐和二次分离罐侧面均有气体进口一个，顶部有一个气体出口及底部有一个排液口。螺旋板换热器与来气管线相连，换热器出口与稳压罐侧面入口相连，稳压罐天然气出口与过滤器相连，底部液体出口与液体回收管线相连。天然气超音速脱水装置水平安装，进口与过滤器出口相连，“湿气”出口和二次分离器上部侧面进口相连。二次分离器顶部气体出口和超音速脱水装置干气出口相连，汇合后与螺旋板换热器相连，与进气进行换热并与外输管线相连。液体出口与稳压罐液体出口相连，并与轻烃回收管线相连。通过管线对各个部件的连接构成天然气超音速脱水工艺。经国内外检索，尚未发现与本专利技术相同的脱水工艺，本专利技术提高了井口或边远地区天然气脱水效率，降低了工程造价，方便了生产管理。本专利技术与已有技术相比具有以下优点：(1)天然气超音速脱水系统比较简单，需要的设备少，易形成橇装系统；由于天然气高速通过脱水系统，因此在相同处理能力下，其体积较小；(2)天然气超音速脱水系统没有大的转动部件和化学处理系统，其可靠性很高，日常维护很少，允许在最苛刻环境中运转，易实现无人职守；-->(3)天然气超音速脱水技术利用天然气本身的压力工作，能够在瞬间启动和停止工作，并且不需要大量的外部能源供应；(4)工艺工程中不添加化学药剂，如甲醇、乙二醇、三甘醇，避免了化学品对环境的危害；(5)天然气超音速脱水系统投资少，操作方便，可靠性高，不需外加动力，故其运行费用低。四、附图说明图1-本专利技术的工艺流程图。图中序号说明：1-螺旋板换热器、2-稳压罐、3-过滤器、4-超音速脱水装置、5-二次分离罐五、实施例为进一步公开本专利技术的技术方案，下面结合说明书附图，通过实施例作详细说明；本专利技术由螺旋板换热器1、稳压罐2、过滤器3、超音速脱水装置4、二次分离罐5组成，超音速脱水系统所有容积及设备均安装在同一个撬座上。稳压罐和二次分离罐侧面均有气体进口一个，顶部有一个气体出口及底部有一个排液口。螺旋板换热器与来气管线相连，换热器出口与稳压罐侧面入口相连，稳压罐天然气出口与过滤器相连，底部液体出口与液体回收管线相连。天然气超音速脱水装置水平安装，进口与过滤器出口相连，“湿气”出口和二次分离罐侧面进口相连。二次分离罐气体出口和超音速脱水装置干气出口相连，汇合后与螺旋板换热器相连，与进气进行换热并与外输管线相连。液体出口与稳压罐液体出口相连，并-->与液体回收管线相连。通过管线对各个部件的连接构成天然气超音速脱水工艺。从气井来的含水天然气，进入稳压罐进行稳压，并且经过稳压罐的作用将天然气中游离水及液态轻烃沉降出来，实现第一次气液分离。分离出的液体进行回收轻烃，气体由稳压罐出口进入过滤器，过滤出粒径大于100μm的杂志颗粒，进入超音速分离装置。天然气初步沉降脱水并过滤后，在超音速分离装置内达到流动速度超音速(马赫数达到1.3～1.5)，压力降低并伴随温度降低，将天然气中的水分凝析出来。然后通过内部的旋流部件使气液混合物形成旋流，将水及液态轻烃分离出来，通过分离装置将“干气”和“湿气”分开。湿气排入二次分离罐进行二次分离，二次分离后的气体与超音速脱水装置出口“干气”汇合，经过螺旋板换热器与入口天然气换热后，直接进入外输管线。稳压罐及二次分离罐中沉降的液体进行处理回收轻烃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气超音速脱水方法，其特征在于用天然气自身能量进行换热脱水，稳压沉降脱水，超音速脱水，旋流脱水，湿气分离脱水五步法提高天然气干度直接达到外输的目的；天然气先经换热器换热，再经稳压罐进行初步沉降脱水，分离出水后的天然气经过滤器过滤出杂质后进入超音速脱水装置将气流速度提高到超音速，即马赫数达到１．３～１．５，大幅降低天然气温度，气体中的水分在低温下析出，经过旋流器使析出的游离水产生自身重力３０～５０万倍的离心力，将气体与液体分开；分离出的“湿气”进入二次分离器进行沉降脱水，脱水后的干气与超音速脱水装置出口的干气汇合与进气进行换热后，直接进入外输管线；二次分离器沉降出的液体和稳压罐沉降出的液体混合，进入轻烃回收装置。

【技术特征摘要】
1.一种天然气超音速脱水方法，其特征在于用天然气自身能量进行换热脱水，稳压沉降脱水，超音速脱水，旋流脱水，湿气分离脱水五步法提高天然气干度直接达到外输的目的；天然气先经换热器换热，再经稳压罐进行初步沉降脱水，分离出水后的天然气经过滤器过滤出杂质后进入超音速脱水装置将气流速度提高到超音速，即马赫数达到1.3～1.5，大幅降低天然气温度，气体中的水分在低温下析出，经过旋流器使析出的游离水产生自身重力30～50万倍的离心力，将气体与液体分开；分离出的“湿气”进入二次分离器进行沉降脱水，脱水后的干气与超音速脱水装置出口的干气汇合与进气进行换热后，直接进入外输管线；二次分离器沉降出的液体和稳压罐沉降出的液体混合，进入轻烃回收装置。2.一种超音速脱水装置，由换热器、稳压罐、过滤器、超音速分离装置和二次分离器组成，其特征在于超音速脱水装置所有容器及设备均安装在同一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建，张新军，李清方，朱幸，顾柯宇，宋辉，祝威，于殿强，鲁树东，刘中良，赵海培，颜廷敏，张宁宁，
申请(专利权)人：胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]