天然气龙卷风式超音速旋流分离装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种天然气龙卷风式超音速旋流分离装置。其技术方案是：主要由节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统组成，所述的节流加速系统采用拉瓦尔喷管，所述的龙卷风式旋流系统的夹套的外壁连接拉瓦尔喷管，内部固定圆柱形的旋流腔，旋流腔的外壁上安装多组矩形喷嘴，且旋流腔的顶部与溢流段连通，底部通过大锥段连接小锥段，小锥段的下端通过底流段连接集液箱。有益效果是：过节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统的结合，将相变冷凝和旋流分离技术完美的结合在一起，使其操作更简单，结构更紧密，体积小，分离效率高，处理量大，可将10μm以上的液滴全部被分离下来，能在加大处理量的同时，使天然气的净化效果更好。
【专利说明】天然气龙卷风式超音速旋流分离装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种天然气开采处理装置，特别涉及一种天然气龙卷风式超音速旋流分离装置。
【背景技术】
[0002]现今，加大海上油气田的勘探开采，对我国天然气的储量具有重大的发展机遇。但是从海上油气田开采出来的天然气水蒸气和重烃的含量很高，需对天然气进行净化分离。天然气低温分离是天然气处理站常用的一种手段，通过节流膨胀将天然气降温至_35°C左右。在此温度下，天然气中所含有的凝析水及烃类会液化，然后采用旋流分离器将液相分离出去，现有的分离器无法满足要求。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种天然气龙卷风式超音速旋流分离装置。
[0004]其技术方案是:主要由节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统组成，所述的节流加速系统采用拉瓦尔喷管，所述的龙卷风式旋流系统包括夹套、矩形喷嘴、旋流腔、溢流段、大椎段、小椎段、底流段、集液箱，所述夹套的外壁连接拉瓦尔喷管，内部固定圆柱形的旋流腔，旋流腔的外壁上安装多组矩形喷嘴，且旋流腔的顶部与溢流段连通，底部通过大锥段连接小锥段，小锥段的下端通过底流段连接集液箱；含杂天然气经过拉瓦尔喷管绝热膨胀后速度达到超音速，进入龙卷风式旋流系统就行气液分离。
[0005]上述的节流加速系统采用切向对称的双入口拉瓦尔喷管组成，且都与夹套切向连接。
[0006]上述的旋流腔的两侧各有六个矩形喷嘴，各个喷嘴的气流相互衔接，在旋流腔内产生强烈的旋转流场。
[0007]上述的溢流段的外壁设有多个宽度为2mm的侧缝。
[0008]本实用新型的有益效果是:过节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统的结合，将相变冷凝和旋流分离技术完美的结合在一起，使其操作更简单，结构更紧密，体积小，分离效率高，处理量大，可将10 μ m以上的液滴全部被分离下来，能在加大处理量的同时，使天然气的净化效果更好，具有广阔的发展前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]附图1是本实用新型的结构示意图；
[0010]附图2是本实用新型的A-A结构图；
[0011]附图3是本实用新型的B-B结构图；
[0012]上图中:溢流段侧缝1、旋流腔2、拉瓦尔喷管3、大锥段4、小锥段5、集液箱6、溢流段7、夹套8、矩形喷嘴9、底流段10。
【具体实施方式】
[0013]结合附图1-3，对本实用新型作进一步的描述:
[0014]本实用新型主要由节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统组成，所述的节流加速系统采用拉瓦尔喷管3，所述的龙卷风式旋流系统包括夹套8、矩形喷嘴9、旋流腔2、溢流段7、大椎段4、小椎段5、底流段10、集液箱6，所述夹套8的外壁连接拉瓦尔喷管3，内部固定圆柱形的旋流腔2，旋流腔2的外壁上安装多组矩形喷嘴9，且旋流腔2的顶部与溢流段7连通，底部通过大锥段4连接小锥段5，小锥段5的下端通过底流段10连接集液箱6 ；含杂天然气经过拉瓦尔喷管3绝热膨胀后速度达到超音速，进入龙卷风式旋流系统就行气液分离。
[0015]含杂天然气经过节流加速系统的拉瓦尔喷管3绝热膨胀后速度达到超音速，压力由1MPa降低为3MPa左右，温度由20°C降低为至_35°C左右，从而天然气中的水蒸气和重烃类物质开始凝结，形成气液混合物，气液混合物再通过龙卷风式旋流系统就行气液分离，从而达到净化天然气的目的。
[0016]龙卷风式旋流系统结构主要由8部分组成:夹套8、矩形喷嘴9、圆柱段的旋流腔2、溢流段7、大椎段4、小椎段5、底流段10、集液箱6。其工作原理是气液混合物从进气管进入夹套，再分别从顶部的矩形喷嘴9和侧面的矩形喷嘴9高速射入，在旋流腔内产生强烈的旋转流场，气液混合物在沿着旋流腔和大、小锥段向下运行过程中，在离心力作用下，密度较大的液滴被甩至器壁上，最终由底流口排出，由集液箱收集，同时密度较小的气体则由溢流口排出。
[0017]天然气龙卷风式超音速旋流分离装置中的节流加速系统采用切向对称的双入口拉瓦尔喷管3组成，其与夹套8切向连接的方式是相同的，这样很容易将混合介质的直线运动变成圆周运动，同时保证了装置的稳定性，并使处理量大大增加。
[0018]龙卷风旋流系统中在圆柱段旋流腔的两侧各有六个矩形喷嘴9，各个矩形喷嘴的气流相互衔接，在旋流腔内2产生强烈的旋转流场。矩形喷嘴的结构形式可以最大限度的抑制短路流的发生；大锥段4的设计是为了进一步加速旋转的程度，使离心力进一步增强，小锥段5和底流段10旋转加速度趋于缓和，使流场稳定；溢流段设有多个宽度为2mm的侧缝1，这样可以进一步分离由于短路流而欲从溢流口 7跑出的大液滴，提高分离效率。
【权利要求】
1.一种天然气龙卷风式超音速旋流分离装置，其特征是:主要由节流加速系统和龙卷风式旋流系统两大系统组成，所述的节流加速系统采用拉瓦尔喷管(3)，所述的龙卷风式旋流系统包括夹套(8)、矩形喷嘴(9)、旋流腔(2)、溢流段(7)、大椎段(4)、小椎段(5)、底流段(10)、集液箱(6)，所述夹套(8)的外壁连接拉瓦尔喷管(3)，内部固定圆柱形的旋流腔(2)，旋流腔(2)的外壁上安装多组矩形喷嘴(9)，且旋流腔(2)的顶部与溢流段(7)连通，底部通过大锥段(4 )连接小锥段(5 )，小锥段(5 )的下端通过底流段(10 )连接集液箱(6 );含杂天然气经过拉瓦尔喷管(3)绝热膨胀后速度达到超音速，进入龙卷风式旋流系统就行气液分离。
2.根据权利要求1所述的天然气龙卷风式超音速旋流分离装置，其特征是:所述的节流加速系统采用切向对称的双入口拉瓦尔喷管(3)组成，且都与夹套(8)切向连接。
3.根据权利要求1所述的天然气龙卷风式超音速旋流分离装置，其特征是:所述的旋流腔(2)的两侧各有六个矩形喷嘴(9)，各个喷嘴的气流相互衔接，在旋流腔内(2)产生强烈的旋转流场。
4.根据权利要求1所述的天然气龙卷风式超音速旋流分离装置，其特征是:所述的溢流段(7)的外壁设有多个宽度为2mm的侧缝(I)。
【文档编号】C10L3/10GK204122261SQ201420592300
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】崔岩, 谢绪扬, 王建军, 金有海 申请人:中国石油大学(华东)