涡流气体净化分离装置制造方法及图纸

涡流气体净化分离装置属于热工节能装置，有气体分离和净化部分，它包括有拉伐尔喷管１，旋流器２及与旋流器连接的分离管３，扩压管４，及将喷管与旋流器连接的外壳体５、与分离管连接的扩压管壳体６。装置的中间部分为旋流器及分离管，旋流器固定在与喷管一端相连的旋流器壳体的内腔，喷管的另一端为气体进口１０，分离管连通扩压管，扩压管的另一端为干气出口１１，扩压管壳体的下端部设有从气体中分离出来的液体出口１２。本实用新型专利技术中气体增速、降温过程及气体减速、增压过程分别在喷管和扩压管内完成，气体净化、分离过程在旋流器及分离管内完成，所有过程无需消耗任何机械功。本实用新型专利技术具有净化分离效果好、综合成本低等特点，可适用偏远或环境恶劣地区。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的涡流气体净化分离装置属于热工节能装置，主要是对输送到管道系统前的气体进行分离净化。
技术介绍
为了防止在管道输送中天然气的水分及重组份液体对压缩机和管道等设施造成腐蚀或冲蚀，防止因固体物质(如冰)的析出而造成阀门等输送系统中的关键部件堵塞，必须在进入管道系统前将天然气中这些有害的水分及重组份分离出去。所以，天然气水分离等处理技术一直是人们研究的热点问题。目前，常用的分离或除湿天然气的处理技术主要有化学吸附一再生法、物理吸附一再生法、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，所以这些常规方法在一定程度上都得到了广泛的应有。但是，这些方法也存在许多缺点，如设施庞大、工程投资大、一般要消耗比较多的功，并且对环境还会造成一定程度的污染. 图9为目前国内外普遍采用的甘醇法除湿、净化天然气的工艺流程示意图湿天然气首先进入原料气分离器23，分离出游离液体和固体杂质，分离后的气体进入吸收塔24与塔内甘醇溶液逆向接触，气体中的水蒸气被甘醇溶液吸收，离开吸收塔24的干气经过气体/贫甘醇换热器(贫甘醇冷却器)25，以冷却进入吸收塔的甘醇溶液(贫甘醇)，然后，进入管道外输。经过气体/贫甘醇换热器25后的贫甘醇进入吸收塔24后，吸收湿天然气中的水蒸气成为富甘醇，然后，从吸收塔24中流出，再与再生好的热甘醇贫液(热贫甘醇)换热后进入闪蒸罐28，经过低压闪蒸分离，分离出被甘醇溶液吸收的烃类气体。从闪蒸罐28排出的富甘醇依次经过固体过滤器(纤维过滤器)29和活性炭过滤器30，除去甘醇溶液在吸收塔中吸收与携带过来的少量固体、烃类化学剂与其它杂质。由固体过滤器(纤维过滤器)29和活性炭过滤器30过来的富甘醇经过贫/富甘醇换热器31预热后，进入再生塔26，富甘醇中的水蒸气被脱除掉，成为浓度为99％(ω)以上的贫甘醇。由再生塔26出来的贫甘醇先进入缓冲罐27，再流经贫/富甘醇换热器31进行冷却，然后由甘醇泵32加压后进入吸收塔24循环使用。由以上流程可以看出，甘醇法除湿、净化天然气系统中的再生系统非常复杂，这势必会增加设备初投资，使设备的运行和维护费用升高，操作也不方便，占地面积增大；另外，在海上平台由于波浪起伏会影响吸收塔内甘醇溶液正常流动，因此，不宜使用甘醇法处理天然气；甘醇受污染或分解后具有腐蚀性，会腐蚀管道等设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术及结构上的不足，研制出一种结构简单、操作方便、环境友好、综合成本低且具有良好工作性能的涡流气体净化分离装置。本专利技术的技术方案参见图1，本专利技术设有气体分离和气体净化部分，特征在于它包括有用于气体增速、降温装置的拉伐尔喷管1，用于气体净化分离的旋流器2，及与旋流器2连接的分离管3，用于气体增压和减速的扩压管4，及将拉伐尔喷管1与旋流器2连接的外壳体5、与分离管3连接的扩压管壳体6；装置结构的中间部分为旋流器2及分离管3，旋流器2插入与拉伐尔喷管1的一端相连的旋流器壳体5的内腔，拉伐尔喷管1的另一端为天然气气体进口10，分离管3连通扩压管4，扩压管4的另一端为干气出口11，扩压管壳体6的下端部设有从气体中分离出来液体出口12。本专利技术中的旋流器2由旋流器定位板7固定，扩压管4由扩压管定位板8固定；拉伐尔喷管1与旋流器外壳体5之间、旋流器外壳体5与分离管3之间、分离管3与扩压管壳体6之间采用常规技术连接。本专利技术在分离管3与扩压管4之间有一个环形槽道14，扩压管壳体6的下端部设有的液体出口12与其相通，该环形槽道14的尺寸大小由扩压管壳体6与扩压管定位板8之间的调整垫圈9调整。本专利技术旋流器至少设有1对相互对称的切向进气口13；当对气体净化、分离的深度要求相对较低，而又希望本专利技术装置的能耗尽量小时，可采用不同切向进气口数目的旋流器，以获得不同的静化、分离效果。本专利技术旋流器还可以采用如下两种结构形式图6(a)中的三角翼型旋流器19，三角翼型旋流器19采用常规技术横向嵌入到三角翼型旋流器壳体20中，翼尖指向与气流方向垂直。这种三角翼型旋流器能够产生较旋流器2旋流强度高的旋流、装置能耗却较采用旋流器2时的装置能耗小；图8(b)中的螺旋板旋流器21，螺旋板旋流器21与螺旋板旋流器壳体22之间采用常规技术连接；螺旋板旋流器21至少有一个螺距，要增大旋流强度，可适当增加螺距的数目。这种螺旋板旋流器能够产生较三角翼型旋流器19旋流强度高的旋流、装置能耗却较采用三角翼型旋流器19时的装置能耗小。使用本专利技术的装置使气体增速、降温过程及气体减速、增压过程分别在拉伐尔喷管1和扩压管4内完成，气体净化、分离过程在旋流器2及分离管3内完成，所有过程无需消耗任何机械功。从气体中分离出来的物质以液体形式由液体出口12流出，干气则从干气出口11流出。具体工作流程如下首先，天然气由气体进口10进入拉伐尔喷管1，其温度和压力降低，速度升高，由于温度的降低，气体中的水分或部分露点在当地压力下饱和温度以上的气体凝结形成液体，然后，高速流动的气、液混合物流经旋流器2，产生高速旋流，接着，高速旋流进入分离管3，由于所受离心力的不同，从气体中凝结出的液体被“甩“到管壁上形成一层特别薄的液膜，然后，这些液体通过分离管3与扩压管4之间的环形槽道14流出分离管，由液体出口12流出。最后，除去水分的干气接着进入扩压管4，气流的速度降低，温度、压力升高，气体由干气出口11流出分离装置。本专利技术的主要技术效果如下1.本装置由拉伐尔喷管1、旋流器2、分离管3、扩压管4组成，无运动部件、结构简单、可以实现无人操作、免维护，这使得本专利技术能够在偏远或环境恶劣的地方应用。2.本装置无需动力设备，节省了能源，减少了运行成本。3.用本装置进行气体净化分离，无需加入化学药品，同时也不会产生有毒物质，既节省了原料成本，又保护了环境。4.装置中采用扩压管4可以恢复一部分气体压力，使得气体在流经本装置后压降不会很大，同时，不需要消耗任何的机械功。5.采用拉伐尔喷管作为加速、降温装置，在不消耗任何机械功的同时获得较高的气流速度和较低的温度。6.可采用多个装置并联的方式，通过常规技术实现气体流量改变时的运行要求。附图说明图1涡流气体净化分离装置结构示意图；图2本专利技术装置旋流器结构示意图；(a)旋流器部分主视图，(b)旋流器部分右视图；图3本专利技术装置扩压管与分离管连接处环形槽道图；图4本专利技术装置旋流器、旋流器壳体、旋流器定位板装配图；图5本专利技术装置实施例系统图；图6实施例二中三角翼型旋流器结构示意图；(a)三角翼型旋流器主视图(b)三角翼型旋流器左视图 (b)三角翼型旋流器俯视图图7三角翼型旋流器装配图；(a)三角翼型旋流器装配剖视图(b)A-A剖视图图8实施例二中螺旋板旋流器装配图；图9现有技术中甘醇法天然气净化、分离工艺流程示意图；附图1-9中标号为1-拉伐尔喷管 2-旋流器 3-分离管 4-扩压管 5-旋流器壳体6-扩压管壳体 7-旋流器定位板 8-扩压管定位板 9-调整垫圈10-气体进口 11-干气出口 12-液体出口 13-切向进气口14-环形槽道 15-冷凝器 16-气-液分离器 17-液-液分离器18-涡流气体净化分离装置 19-三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
涡流气体净化分离装置，设有气体分离和气体净化部分，其特征在于它包括有用于气体增速、降温装置的拉伐尔喷管（１），用于气体净化分离的旋流器（２），及与旋流器（２）连接的分离管（３），用于气体增压和减速的扩压管（４），及将拉伐尔喷管（１）与旋流器（２）连接的外壳体（５）、与分离管（３）连接的扩压管壳体（６）；装置结构的中间部分为旋流器（２）及分离管（３），旋流器（２）插入与拉伐尔喷管（１）的一端相连的旋流器壳体（５）的内腔，拉伐尔喷管（１）的另一端为天然气气体进口（１０），分离管（３）连通扩压管（４），扩压管（４）的另一端为干气出口（１１），扩压管壳体（６）的下端部设有从气体中分离出来液体出口（１２）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：顾克宇，刘中良，刘恒伟，刘火得，颜廷敏，王翀，
申请(专利权)人：胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司，北京工业大学，
类型：实用新型
国别省市：37[中国|山东]