专利名称：一种天然气油、水、固多相分离器的制作方法
技术领域：
本实用新型油气田分离专用设-备，特别是一种适合于气、液和气、固 混合物的高效分离天然气油、水、固多相分离器。
背景技术：
天然气是在不同的地质条件下生成、运移，并以一定压力储集在地下 构造中的气体。它们埋藏在深度不同的地层中，通过井筒将气体引至地面。 众所周知，多数天然气是可燃气体，主要成分是气体烃类，还含有少量非 烃气体。纯气田天然气主要成分是甲垸，还有少量的乙、丙、丁烷和非烃
气体；凝析气田天然气除含有甲烷、乙烷外，还含有一定数量的丙丁垸以 及戊烷以上烃类气体、芳香烃、天然气汽油、柴油等。这些天然气中的凝 析油、水、固体颗粒的分离， 一直以来在国内都没有得到解决。
现有天然气处理的工艺流程如下气井来气一加热炉一旋风分离器一 双筒气水分离器一PALL精细过滤器一三甘醇脱水装置一外输。流程，中旋 风分离能去除直径10um以上的固体颗粒、直径100um以上的水。由于这 种设备受工况影响大，分离水和固相不是很有效；双筒气、水分离它主要 是靠重力沉降，只能去除直径30um以上的水；PALL精细过滤器它是以膜 过滤+特制的聚结层为主，能去除气中直径2um以上的水、凝析油，lum 以上固体颗粒。上述流程长，占地面积大，投资高(其中PALL精细过滤 器是进口的)，维护不方便。由于流程中旋风分离和双筒气水分离对天然 气中的固体颗粒和水去除有限，大量处理负荷被强加到PALL精细过滤器 上，这样就造成PALL精细过滤器的聚结滤芯运行寿命大大縮短，约在3 4 个月。设备每段都有需要清理的东西，操作管理难度大。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种占地面积少、投资低、维护方便，既能 简化流程、又能实现较深度脱水目的的天然气油、水、固多相分离器。
本实用新型的目的是这样实现的，一种天然气油、水、固多相分离器， 其特征是壳体为卧式罐体结构，壳体包括封头、筒体和支座，壳体分为 四段，分别是进气水洗区、旋流分离区、聚结分离区、末端捕雾区，在进气水洗区有气体再分布板，在旋流分离区有旋流器，在聚结分离区有聚结 器，在末端捕雾区有弦丝捕集器，末端捕雾区顶部的有出气口。
所述的卧式罐体分别在四个区罐体的底部分布有四个排污口末端 捕雾区排污口、聚结分离区排污口、旋流分离区排污口、进气水洗区排污 □。
所述的卧式罐体上设有压差表口 A 、压差表口 B用于测定前后段压差。
所述的上进气水洗区卧式罐体的顶部设有安全阔口 ，在末端捕雾区卧 式罐体顶部出气口一侧设有压力表口；排油口在卧式罐体下方。
本实用新型的特点是来气先进入水洗段，气体在水中由紊流转变为 层流模型，在气体再分布板的作用下，能快速分离出气中的固相和油相； 含有大量饱和水的气体在旋流分离段借助于旋流器内部的特殊结构加速 后分离出来；油、水聚结段是采用先进的聚结技术，将气中残余的饱和水 雾、油雾重新聚结变大，借助于重力分离和末端捕集器的高效捕集，使气 中的凝析油、水雾达到完全去除，从而实现净化外输。
本实用新型与现有工艺流程"旋风分离一双筒气水分离一PALL精细 过滤器一三甘醇脱水"相比较体现在如下几方面
(1) 浓縮了 "旋风分离一双筒气水分离一PALL精细过滤器"等数个 设备功能于一体，简化了传统工艺，给出了新的工艺流程。
(2) 处理后的气体中含液低于0.003ppmw，相当于水露点达到-5'C以 下，符合SY/T0076《天然气脱水设'计规范》中"管输天然气水露点在起点 输送压力下，应比输送条件下最低环境温度低5°C"的相关要求；在客户 没有特定要求的情况下，气体不需再用三甘醇装置进一步脱水。
(3) 把水洗、旋流分离、聚结分离和末端捕集等几种完全不同的技 术融为一体，既充分发挥了机械分离(寿命长、但效率低)与聚结分离(效 率高、但寿命短)各自的优势、又避免了各自的缺点，不仅适用性强、寿 命长，而且效率极高，成为适合于各种油气生产的实用技术。
(4) 使一台新设备同时具备机械分离和聚结分离的功能，替代了常 规的作用不同、需相互串联的多台分离器，结构紧凑，所需空间极少，极 大降低了新设备制造成本。 ，
(5) 对工作压力1-15MPa、气体流量0. 5xl04-100xl04NmVd、温度10—50 'C范围内的各种工艺气、原料气进行超高效除油、除水、除尘净化。 同时也适用于电子、医药和军工等许多行业的各种流体的超高效净化。
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。 图1是本实用新型实施例结构示意图； 图2是图1的A-A图； 图3是图1的B-B图； 图4是图1的C-C图； 图5是聚结器的原理图。
图中1、进气分配管；2、气体再分布板；3、封头；4、旋流器；5、 聚结器；6、筒体；7、弦丝捕集器；8、末端捕雾区排污口； 9、聚结分离 区排污口； 10、旋流分离区排污口； 11、进气水洗区排污口； 12、支座； 13、压差表口 A; 14、压差表口 B; 15、安全阀口； 16、出气口； 17、压 力表口； 18、排油口； 19、进气水洗区；20、旋流分离区；21、聚结分离 区；22、末端捕雾区。
具体实施方式
如图1所示，设备壳体包括左右封头3、筒体6和支座12，左右封头 3将筒体6左右端密封连接形成卧式罐体结构，卧式罐体分为四个区，，分 别是进气水洗区19、旋流分离区20、聚结分离区21、末端捕雾区22，通
过四个区完成进气一水洗一旋流分离一油、水聚结一(重力沉降)一末端 捕雾一出气(外输)的天然气油、水、固多相分离工艺。
在进气水洗区19有气体再分布板2，气井产出流体通过井口及集气流
程，并经过加热炉加热后，通过多相分离器的进气分配管1进入到水洗段，
气体在水中由紊流转变为层流模型，在气体再分布板2的作用下，能快速 分离出气中的固相和油相；在旋流分离区20有旋流器4，而含有大量饱和 水侧进入气体旋流分离区20，在旋流分离区20借助于旋流器4内部的加 速、压缩储能、快速释放后分离出夭量的饱和水；在聚结分离区21有聚 结器5，油、水聚结段利用聚结器5将气中残余的饱和水雾、油雾重新聚 结变大；而在末端捕雾区22有弦丝捕集器7借助于重力分离和末端弦丝 捕集器7的高效捕集，使气中的凝析油、水雾达到完全去除，最后从末端 捕雾区22顶部的出气口 16外输。卧式罐体分别在四个区罐体的底部设有四个排污口分别是末端捕雾 区排污口 8、聚结分离区排污口 9、旋流分离区排污口 10、进气水洗区排
污口 11。
如图4所示，卧式罐体上设有压差表口A 13、压差表口B 14用于测 定前后段压差。在进气水洗区卧式罐体顶部设有安全阀口 15，在末端'捕雾 区卧式罐体顶部出气口 16 —侧设有压力表口 17。图2是图1的A-A图； 图3是图1的B-B图；如图2所示，排油口 18在卧式罐体下方。另外流 程中各区均设有液位计口。
以下通过四个区进一步说明本实用新型的工作过程
进气水洗区，设备从封头左上部进气，通过管道将天然气引入水层， 气体通过水层的分枝式气体分布结构均匀地分布，并冲击水层。气体在水 洗的上升途中穿过气体再分布孔板，让气体分布更均匀，从而实现从紊流 到层流的转换，达到水洗尘埃、并去除部分凝析油的目的。
旋流分离区，水洗后的气体，通过上部导流管进入旋流分离段。，旋流 段是借助离心分离原理，利用特殊的流道结构设计，使气体在通过流'道过 程中将气体加速到要求的速度后迅速扩散、并进行能量释放，将气体中98% 以上的饱和水分离掉。本旋流分离结构的进气不受水洗段来气速度影响。 旋流分离技术被普遍认为是一种高效节能分离技术，其关键部件是旋流分 离器，简称旋流器。旋流器是在常规旋风分离器的基础上发展起来的，可 用于液/液、固/液、气/液、固/气、液/气以及固個等非均相混合物的澄清、 增浓或脱水、分级、洗涤等分离过程，甚至还可集强化传热传质和分离于 一身。
聚结分离区，在石油和天然气的传统生产中，因操作压力和条件的变 化以及分离元件选择不当，常常造成雾沫夹带。雾沫夹带是因分离器^^率 低下而发生在气/液操作中的一种不正常伴生现象。例如油田站场的油 气分离器中气体产生严重的油雾夹带；甲醇回收中甲醇液雾夹带轻烃回 收中的重组分夹带；天然气中的水雾和重烃夹带等等。夹带的油雾会使原 料气因有机物含量增高导致油污和悬浮物堵塞分离元件，影响分离效率， 造成液泛；严重者直接影响正常操作引发重大事故；甲醇雾夹带不仅危害 下游催化剂，而且造成甲醇流失，造成经济损失。有效地消除雾沫夹带就 更显得特别重要。造成雾沫夹带的原因是传统工艺设计中使用的重力、离心、波纹板及 除沬丝网等分离元件分离效率低所致。这些分离元件受分离原理限制，仅
能去除气体中夹带的粒径大于5—10 u m以上的大液粒。但气体中尤其是 外输天然气中，由于下游处理和输送需要，必须把气体中夹带大量粒径在 0.1-5um之间、由冷凝雾化、压力雾化等产生的悬浮气溶微粒(即雾沫) 去除。对这些粒径在5um以下的雾沬，传统分离元件完全束手无策。由 此，提出了聚结分离。
聚结分离是起源于国外的超高效相分离技术，采用特制聚结滤材，借 助流体界面张力、比重、粘度等物理性质的差异，先使流体中分散相聚结 长大，再由多孔介质进行两相分离，可用于气/液浮化物和液/液悬浮液的 分离。 '
聚结分离元件的聚结滤床由不同性质的超细纤维在特殊条件下制成， 孔径逐层递增。气体穿过此滤床时，夹带的液雾微粒(分散相)等先被捕 集、然后在逐层流动中渐渐聚结长大、最终因重力脱离气体主体而分离。 由于聚结床层特殊的微米级纤细结构、化学适配性及碰撞、拦截、热运动 等综合效能，可极为有效的捕集细微至0.1um的各种微粒，从而彻底消 除雾沬夹带，极大地弥补了传统分离器效率低下的缺陷。
聚结元件对固体颗粒的过滤精度为0.3um(去除率达99.97%)。聚结元 件下游的气中含水可低于0.003ppmw。
如图5所示，由于聚结器的结构原因，从内向外每层的平均孔径逐渐 增大，气体在压力作用下穿过多层过滤膜，把小的液滴聚结为大的液滴。 当液滴由小孔向大开孔方向流动时，它们就聚结形成了大的液滴，因这个 过程连续进行，不断聚结而形成的更大的液滴排入到收集槽中。
末端捕雾区，气体通过聚结区聚结后，99.99%的饱和水被聚结，且沉 降到集液区。部分未聚结完的饱和液体仍残留在气体中，从聚结段到捕集 段因路径作用而重新凝聚、变大，凝聚成10Mm左右或更小一些的雾沫随 气体进入捕雾区被末端捕雾拦截，从而达到更深度脱水。末端捕雾的主要 原理是惯性碰撞。当然，拦截也起了重要作用。
权利要求1、一种天然气油、水、固多相分离器，其特征是壳体为卧式罐体结构，壳体包括封头(3)、筒体(6)和支座(12)，壳体分为四段，分别是进气水洗区(19)、旋流分离区(20)、聚结分离区(21)、末端捕雾区(22)，在进气水洗区(19)有气体再分布板(2)，在旋流分离区(20)有旋流器(4)，在聚结分离区(21)有聚结器(5)，在末端捕雾区(22)有弦丝捕集器(7)，末端捕雾区(22)顶部的有出气口(16)。
2、 根据权利要求l所述的一种天然气油、水、固多相分离器，其特征 是所述的卧式罐体分别在四个区罐体的底部分布有四个排污口末端捕 雾区排污口 (8)、聚结分离区排污口 (9)、旋流分离区排污口 (10)、进 气水洗区排污口 (11)。
3、 根据权利要求l所述的一种天然气油、水、固多相分离器，其特征 是所述的卧式罐体上设有压差表口 A (13)、压差表口B (14)用于邻!l定 前后段压差。
4、 根据权利要求l所述的一种天然气油、水、固多相分离器，其特征 是所述的上进气水洗区(19)卧式罐体的顶部设有安全阀口(15)，在末 端捕雾区(22)卧式罐体顶部出气口 (16) —侧设有压力表口 (17);排 油口 (18)在卧式罐体下方。
专利摘要本实用新型是一种天然气油、水、固多相分离器，其特征是壳体为卧式罐体结构，壳体包括封头(3)、筒体(6)和支座(12)，壳体分为四段，分别是进气水洗区(19)、旋流分离区(20)、聚结分离区(21)、末端捕雾区(22)，在进气水洗区(19)有气体再分布板(2)，在旋流分离区(20)有旋流器(4)，在聚结分离区(21)有聚结器(5)，在末端捕雾区(22)有弦丝捕集器(7)，末端捕雾区(22)顶部的有出气口(16)。它占地面积少、投资低、维护方便，既能简化流程、又能实现较深度脱水目的。
文档编号B01D19/00GK201324568SQ200820222228
公开日2009年10月14日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者杨利方, 谢娅莉 申请人:西安天相能源科技有限公司