本实用新型专利技术公开了一种冷凝分离器及应用该冷凝分离器的湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置，所述湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置包括制冷系统、天然气冷却分离系统和检测控制系统；所述制冷系统包括制冷剂压缩机、空冷器、复热器、制冷剂储存罐、电子膨胀阀和蒸发器；所述天然气冷却分离系统包括预冷分离器、第一冷凝分离器、第二冷凝分离器、载冷剂储槽、循环泵和自动排液器；所述检测控制系统包括PLC控制器、显示器、检测器和报警器。本方案采用天然气湿气直吹方式解除工艺冷却过程中发生的冰堵和生成固体水合物，无需添加抑制剂防止冰堵和水合物生成，无需设置加热解冻系统，实现能量转化高效利用及连续的天然气脱水脱烃工作。
Condensate separator, wet gas direct blow natural gas low temperature dehydration and dehydrocarbon unit
【技术实现步骤摘要】
冷凝分离器、湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置
本技术涉及天然气脱水脱烃
，具体涉及一种冷凝分离器及应用该冷凝分离器的湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置烃装置。
技术介绍
天然气从地层开采出来后都含有一定量的游离水和气态水，有的地层开采出的天然气还含较多的凝析油(主要成分是C5以上的烃类混合物)。游离的水和凝析油可以通过聚结过滤分离设备实现有效分离，但气态水和烃通常以饱和状态存在于天然气中，采用聚结过滤分离设备不能实现分离。在一定的条件下，这些气态的水和烃可能析出，形成液体水和烃，在集输气管道中这些液态的水和烃造成天然气输送困难、管道腐蚀、还可能结冰或生成水合物造成管道冻堵等。因此，在管输前必须适当脱除天然气中水和重烃，防止管输过程中凝液产生，保证天然气在管道输送过程中集输设施及工艺安全。进行管道输送的天然气水烃含量需要达到什么指标，中国国家标准《天然气》GB17820-2012明确要求，即：在外输交接点压力下，水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃；在外输交接点的压力和温度下，天然气中应不存在液态烃。目前，管输天然气脱水脱烃的技术方法有低温冷凝法、吸收脱水法和吸附脱水法三大类。1)低温冷凝法低温冷凝法也称为低温分离法，即通过适当的方式获得低温冷量，将天然气降低到一定温度，达到冷凝分离天然气中的水和烃的目的。管输天然气的脱水处理中常采用膨胀制冷获得低温冷量方法，这种方法是利用天然气自身的压力降许可通过节流膨胀或透平机膨胀制冷使天然气温度降低，天然气中一部分气态水烃冷凝析出并将其分离。该方法能量利用合理，能耗低，但使用范围有限，需要天然气压力较高且需要有足够许可的压力降，同时该法还必须添加抑制剂防止结冰和生成水合物，并配备相关抑制剂回收系统，造成运行消耗、投资费用上升，并带来一定的环保压力。而采用不加抑制剂的低温冷凝法对天然气进行脱水脱烃，天然气在冷凝分离器中进行降温冷却至远低于0℃以下，长时间的运行必然出现冷凝分离器的换热管内及冷凝分离器下部产生结冰和生成天然气固体水合物而导致堵塞，造成天然气无法通过冷凝分离器。而现有技术采用的是间接解冻法进行解冻，使用经加热至较高温度的热媒，通过泵送入冷凝分离器上部的换热段，通过换热管间接传热使冷凝分离器天然气侧的空间温度不断上升，当冷凝分离器内冰和水合物全部融化变为液体，解冻工作完成。间接解冻法需要设置热媒循环系统，包括：热媒储槽、热媒循环泵、热媒电加热器、程控阀及相应的管路等，由于间接解冻法仅能对冷凝分离器上部换热段传热，在解冻时冷凝分离器天然气侧的空间无介质流动，传热速度很低，存在以下缺点：1)需要设置热媒解冻系统及热媒介质，投资费用增加；2)热媒循环泵及热媒电加热器需要连续耗电，增加电耗；3)冷凝分离器下部空间升温缓慢，解冻时间较长；4)在冬季运行时，由于原料天然气进入装置温度较低(大约16℃)，会出现解冻工作时间大于冷却工作时间的情况，导致装置无法连续运行。2)吸收脱水法吸收脱水是利用溶剂对天然气中烃类的溶解度低，而对水的溶解度高，且对水蒸气具有较强的吸收能力，使天然气中的水蒸气及液态水被溶剂吸收。吸水后溶剂经过再生后，能够返回系统循环使用。目前，普遍采用的吸收脱水溶剂主要有甲醇、乙二醇、二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)，其中主要是三甘醇。主要原因是，与甲醇、二甘醇相比，三甘醇(TEG)的贫液浓度可以达到99％以上，露点降通常为33～47℃，甚至更高，操作过程中携带损失少，热稳定性较好。三甘醇脱水技术成熟，适合于处理气量较大的天然气脱水，规模越大越经济。其不足之处是：三甘醇脱水不能直接脱除天然气中含有的凝析油；当天然气中存在轻质油时，三甘醇会有一定程度的发泡倾向；天然气含有酸性组分时，易造成设备和管道的腐蚀，并使三甘醇溶液呈酸性；当天然气日处理规模小于30万标方时，规模越小技术经济性越差。3)吸附脱水法吸附脱水法是利用某些多孔性固体吸附剂吸附天然气中的水蒸气。根据气体或液体与固体表面中间的作用力不同，分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是由流体中介质分子与固体吸附剂表面之间的范德华力作用，不发生化学反应，吸附速度快，该过程是可逆，吸附剂可再生；而化学吸附则是吸附质与固体吸附剂表面的未饱和化学键力作用的结果，具有选择性，吸附速度较慢，该过程不可逆，吸附剂不能再生。因此，用于天然气脱水的吸附过程多为物理吸附，如分子筛脱水。分子筛脱水可使天然气中的水露点达到-90℃；可在脱水同时脱除硫醇等硫化物；对于进料气体温度、压力、流量变化不敏感；操作简单，占地面积小；无严重腐蚀和发泡方面的问题。该法主要应用于工艺要求水露点降大以及深度脱水的场合，如下游有采用深冷法回收乙烷或液化石油气的轻烃回收装置系统，避免形成水合物。但是，分子筛脱水法中的设备投资和操作费用较高，气体压降较大；另外分子筛的再生耗热量较高；干燥器下层的吸附剂需要定期更换；同时，当天然气存在轻质油时，对分子筛使用寿命带来严重影响，并不能脱除天然气中含有的凝析油。
技术实现思路
本技术的目的在于：提供一种冷凝分离器及应用该冷凝分离器的湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置，用于解决现有技术需要连续添加抑制剂防止结冰和水合物生成，并配备相关抑制剂回收系统，造成工艺复杂、运行消耗大、投费用高、环保压力大以及不适合含凝析油的天然气直接脱水脱烃的技术问题。本技术采用的技术方案如下：一种冷凝分离器，包括塔体，所述塔体内部从上到下依次被两隔板分隔为密闭的缓冲空间、热交换空间和气液分离空间；所述缓冲空间外壁上设置有预冷气进气口；所述热交换空间外壁上设置有载冷剂进口和载冷剂出口，且换热空间内设置有多个连通缓冲空间和气液分离空间的换热管；所述气液分离空间侧壁上设置有预冷气出气口和湿气直吹进口，底部设置有排液口；所述塔体上设置有检测预冷气进气口与预冷气出气口之间压差的压差表。本方案所述冷凝分离器的工作原理为：含湿天然气或者被预冷后的含湿天然气从预冷气进气口进入缓冲空间，并分布进入热交换空间内的换热管内，同时载冷剂从载冷剂进口进入热交换空间，低温的载冷剂与含湿天然气进行热交换，含湿天然气被低温冷凝脱水脱烃后，从预冷气出气口排出，而载冷剂则从载冷剂出口排出。同时，在低温脱水脱烃的过程中，析出的冷凝液从排液口排出。当出现低温脱水脱烃一段时间后，换热管内出现冻堵且气液分离空间出现结冰现象，则可从湿气直吹进口通入较高温气体进行高效无死角地解冻。一种湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置，包括通过管道连通的制冷系统和天然气冷却分离系统、以及与制冷系统和天然气冷却分离系统电连接的检测控制系统；所述天然气冷却分离系统包括预冷分离器、第一冷凝分离器、第二冷凝分离器、载冷剂储槽、循环泵和自动排液器，其中：所述预冷分离器的含湿天然气进气口上设置有含湿天然气输送管道，预冷分离器的含湿天然气出气口上设置有预冷气输送管道，所述预冷气输送管道分别与第一冷凝分离器和第二冷凝分离器的预冷气进气口连通；所述预冷分离器的干气出气口上设置有干气输送管道本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置，包括通过管道连通的制冷系统(1)和天然气冷却分离系统(2)、以及与制冷系统(1)和天然气冷却分离系统(2)电连接的检测控制系统，其特征在于：所述天然气冷却分离系统(2)包括预冷分离器(21)、第一冷凝分离器(22)、第二冷凝分离器(23)、载冷剂储槽(24)、循环泵(25)和自动排液器(26)，其中：/n所述预冷分离器(21)的含湿天然气进气口(2132)上设置有含湿天然气输送管道(3)，预冷分离器(21)的含湿天然气出气口(2131)上设置有预冷气输送管道(4)，所述预冷气输送管道(4)分别与第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的预冷气进气口(2221)连通；所述预冷分离器(21)的干气出气口(2121)上设置有干气输送管道(6)；/n所述第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的预冷气出气口(2243)上设置有与预冷分离器(21)的低温天然气进气口(2141)连通的低温天然气输送管道(5)；与第一冷凝分离器(22)连接的低温天然气输送管道(5)上设置有第一程控阀(101)，与第二冷凝分离器(23)连接的低温天然气输送管道(5)上设置有第二程控阀(102)；第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的载冷剂出口(2232)上均设置有与载冷剂储槽(24)连通的载冷剂回流管道(8)；/n所述载冷剂储槽(24)通过所述循环泵(25)与制冷系统(1)的蒸发器(16)连通，所述蒸发器(16)通过载冷剂输送管道(7)与第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的载冷剂进口(2231)连通，与第一冷凝分离器(22)连通的载冷剂输送管道(7)上设置有第三程控阀(103)；与第二冷凝分离器(23)连通的载冷剂输送管道(7)上设置有第四程控阀(104)；/n所述预冷分离器(21)、第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的排液口(2242)上均设置有与所述自动排液器(26)连通的排液管道(27)；所述第一冷凝分离器(22)的排液管道(27)上设置有第五程控阀(105)，所述第二冷凝分离器(23)的排液管道(27)上设置有第六程控阀(106)；/n所述含湿天然气输送管道(3)上设置有湿气直吹管道(9)，所述湿气直吹管道(9)分别与第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的湿气直吹进口(2241)连通；与第一冷凝分离器(22)连接的湿气直吹管道(9)上设置有第七程控阀，与第二冷凝分离器(23)连接的湿气直吹管道(9)上设置有第八程控阀(108)；/n所述第一程控阀(101)至第八程控阀(108)均与检测控制系统电连接。/n...
【技术特征摘要】
1.湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置，包括通过管道连通的制冷系统(1)和天然气冷却分离系统(2)、以及与制冷系统(1)和天然气冷却分离系统(2)电连接的检测控制系统，其特征在于：所述天然气冷却分离系统(2)包括预冷分离器(21)、第一冷凝分离器(22)、第二冷凝分离器(23)、载冷剂储槽(24)、循环泵(25)和自动排液器(26)，其中：
所述预冷分离器(21)的含湿天然气进气口(2132)上设置有含湿天然气输送管道(3)，预冷分离器(21)的含湿天然气出气口(2131)上设置有预冷气输送管道(4)，所述预冷气输送管道(4)分别与第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的预冷气进气口(2221)连通；所述预冷分离器(21)的干气出气口(2121)上设置有干气输送管道(6)；
所述第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的预冷气出气口(2243)上设置有与预冷分离器(21)的低温天然气进气口(2141)连通的低温天然气输送管道(5)；与第一冷凝分离器(22)连接的低温天然气输送管道(5)上设置有第一程控阀(101)，与第二冷凝分离器(23)连接的低温天然气输送管道(5)上设置有第二程控阀(102)；第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的载冷剂出口(2232)上均设置有与载冷剂储槽(24)连通的载冷剂回流管道(8)；
所述载冷剂储槽(24)通过所述循环泵(25)与制冷系统(1)的蒸发器(16)连通，所述蒸发器(16)通过载冷剂输送管道(7)与第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的载冷剂进口(2231)连通，与第一冷凝分离器(22)连通的载冷剂输送管道(7)上设置有第三程控阀(103)；与第二冷凝分离器(23)连通的载冷剂输送管道(7)上设置有第四程控阀(104)；
所述预冷分离器(21)、第一冷凝分离器(22)和第二冷凝分离器(23)的排液口(2242)上均设置有与所述自动排液器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王强，刘海峰，刘奇林，杜诚，罗召钱，刘鹏，
申请(专利权)人：四川贵源石油化工工程有限公司，中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司川西北气矿，
类型：新型
国别省市：四川;51
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