专利名称：一种天然气的气液分离装置及方法
技术领域：
本发明涉及气液分离领域，具体说是一种天然气的气液分离装置及方法。
背景技术：
天然气从地下被采出时，会携带少量水和凝析油，在进入天然气输送管道前，需要增压到一定压力。目前已有的方法是在天然气输送管上设置增压泵，天然气进入增压泵前，进入分离器需要将水和油分离掉，以免影响增压泵的工作。已有的天然气分离器是卧式容器，依靠重力分离，体积非常庞大，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种天然气的气液分离装置及方法，它分离效率高；而且体积小，能够撬装，移动。本发明的技术方案为:一种天然气的气液分离方法，其特征是:它采用气液旋流分离和重力气液分离器对采出的天然气进行两级分离，将天然气先从气液旋流分离器的入口引入进行第一级分离，经气液旋流分离器形成的旋涡产生离心力和浮力，其离心加速度比重力加速度高，将天然气的气体和液体分离开，液体向下由液体出口排出；而气体则向上由气体出口的管道流入重力气液分离器进行第二次分离，分离后的气体进入输送管路，液体从排液管排出。一种天然气的气液分离装置，其特征在于:它包括一个管柱式气液旋流分离器和一个重力卧式气液分离器，管柱式气液旋流分离器的入口与天然气输入管连通，管柱式气液旋流分离器下部的液体出口通过阀门与排液管连通，管柱式气液旋流分离器上部的气体出口与卧式气液分离器联通，卧式气液分离器下部的出水口也与排液管连通。所述的管柱式气液旋流分离装有第一液位传感器，卧式气液分离器装有第二液位传感器。所述卧式气液分离器的气体进口和气体出口处安装有网栅装置和雾滴捕集器以提高分离效果。所述管柱式气液旋流分离器的入口是倾斜切向入口，倾斜切向的角度为65 ° —75。。所述倾斜切向入口的角度为68°。天然气的气液分离方法，它包含如下步骤:
步骤I]将天然气由倾斜切向入口进入管柱式气液旋流分离器内；
步骤2]管柱式气液旋流分离器将分离的液体经液体出口通过阀门进入排液管排出，同时将分离的天然气经管柱式气液旋流分离器顶部的气体出口(10)通过管道流入卧式气液分离器；
步骤3]在卧式气液分离器内进行重力分离；
步骤4]分离后的天然气经卧式分离器顶部的输出管道输送出去，同时残余液体经排液管排出。本发明的技术效果为:由于这种天然气的气液分离装置及方法，采用气液旋流分离和重力气液分离器对采出的天然气进行两级分离，它可使天然气的分离效果达到99%以上，分离效率高，能够撬装，移动，适用于无人值守天然气增压站的需要。可广泛用于天然气输送增压站的气液分离。以旋流分离和重力分离相结合，旋流分离为第一级分离，可以分离90-97%的液体，卧式容器为二级分离，依靠重力分离微小雾滴状态液体，是分离效果达到98-99%ο旋流分离依靠流体速度进行离心分离,重力分离依靠重力实现自然分离。而且进行一级分离的气液旋流分离器2是管柱式，二级分离采用体积较小的卧式气液分离器6所以体积小能够撬装，移动。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明:
图1为实施例1结构示意图。附图标记如下:
1.入口、2.管柱式气液旋流分离器、3.第一液位传感器、4.阀门、5.管道、6.卧式气液分离器、7.排液管、8.输出管道、9.第二液位传感器、10.气体出口、11.液体出口。
具体实施例方式本发明实施例涉及这种天然气的气液分离方法,它采用气液旋流分离和重力气液分离器对采出的天然气进行两级分离，将天然气先从气液旋流分离器的入口弓I入进行第一级分离，经气液旋流分离器形成的旋涡产生离心力和浮力，其离心加速度比重力加速度高，将天然气的气体和液体分离开，液体向下由液体出口排出；而气体则向上由气体出口的管道流入重力气液分离器进行第二次分离，分离后的气体进入输送管路，液体从排液管排出。实施例1:如图1所示:这种天然气的气液分离装置，它包括一个管柱式气液旋流分离器2和一个重力卧式气液分离器6，管柱式气液旋流分离器2的入口 I与天然气输入管连通，管柱式气液旋流分离器2下部的液体出口 11通过阀门4与排液管7连通，管柱式气液旋流分离器2上部的气体出口 10与卧式气液分离器6联通，卧式气液分离器6下部的出水口也与排液管7连通。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。实施例2:如图1所示，在上述实施例的基础上，这种天然气的气液分离装置，包括一个管柱式气液旋流分离器2和一个卧式气液分离器6，该管柱式气液旋流分离器2带有倾斜切向入口 I和气体出口 10及液体出口 11。上述气体出口 10通过管道5连接卧式气液分离器6的进口端，液体出口 11连接有阀门4 ;在管柱式气液旋流分离器2内装有用于测量液位高度的第一液位传感器3，卧式气液分离器6上有用于气体的输出管道8和排液管7，在卧式气液分离器6内也装有用于测量液位高度的第二液位传感器9。其中，第一液位传感器3和第二液位传感器9分别用于测量管柱式气液旋流分离器2和卧式气液分离器6内的液位，并且给出液位信号，以控制阀门4排液。上述卧式气液分离器6的气体进口和气体出口处可安装网栅装置和雾滴捕集器以提高分离效果。上述倾斜切向入口 I的角度可选择为65° — 75°，其中最佳角度为68°。利用本发明涉及的上述天然气的气液分离装置进行工作的过程如下:
一种天然气的气液分离方法，包含如下步骤:
步骤I]将天然气由倾斜切向入口 I进入管柱式气液旋流分离器2内；
步骤2]管柱式气液旋流分离器2将分离的液体经液体出口 11从阀门4排出，同时将分离的天然气经气体出口 10输送出去。另一种天然气的气液分离方法，包含如下步骤:
步骤I]将天然气由倾斜切向入口 I进入管柱式气液旋流分离器2内；
步骤2]管柱式气液旋流分离器2将分离的液体经液体出口 11从阀门4排出，同时将分离的天然气经气体出口 10通过管柱式气液旋流分离器2顶部的管道5流入卧式气液分离器6 ;
步骤3]在卧式气液分离器6内进行重力分离；
步骤4]分离后的天然气经卧式分离器(6)顶部的输出管道(8)输送出去，同时残余液体经排液管(7 )排出。本实施例采用的管柱式气液旋流分离器2是一种新型的气液旋流分离器，天然气沿管壁切向进入管柱式气液旋流分离器2后形成的旋涡产生了离心加速度比重力加速度要高出许多倍的离心力、重力和浮力，在重力、离心力和浮力联合作用下将天然气的气体和液体分离开，其中，液体沿径向向下由液体出口 11排出，而气体则向上由气体出口 10排出，管柱式气液旋流分离器2完全可以满足气液的完全分离(可以达到气液分离90%以上)。管柱式气液旋流分离器2的操作受到两个因素的限制，即顶部气流中的含液量及底部液流中的含气量。气流中出现液体的迹象表明气流中开始携带有液体；同样，底部液流中气泡的出现表示液流中开始携带有气体。消除天然气中携带液体和液体中携带天然气是由气流速度和管柱式气液旋流分离器2高度决定。管柱式气液旋流分离器2内的平衡液面(在工作时，旋流分离后，液体向下流，气体向上流，在分离器中间有个动态平衡的液面，太低会使气体向下流，太高会使液体向上流)由气体出口 10和液体出口 11之间的压差决定(由阀门4的开启程度决定，开启度小，液体路径阻力大，液体流动慢，气体路径相对阻力小，气体流动快)。由于管柱式气液旋流分离器2的工作动力依靠自身压头，压头损失量在5%以下，管柱式气液旋流分离器2内部的摩擦压力和局部压力降都很小(压头就是压力，旋流和一般流动都会引起压力降低，也就是造成能量损失，分离器管径大，流动阻力就小，压力损失量就小)。因此平衡液面需要调整天然气的压力降，可通过开启阀门4大小来改变压差，从而使得气体出口 10和液体出口 11之间达到平衡(阀门4是用来排液，也用来平衡压差，调节好了，可以连续排液，也不会让天然气流过)。天然气在管柱式气液旋流分离器2第一级分离后，进入卧式气液分离器6进行第二级分离，卧式气液分离器6的尺寸根据分离量大小来定，大致为长2— 4米，直径为0.5-1.5米。卧式气液分离器6主要是重力分离，可在气体进口和气体出口处安装网栅装置和雾滴捕集器以提高分离效果。采用本发明的方法其天然气的分离效果能够达到99%以上。因此，采用管柱式气液旋流分离器可以极大地降低成本及设备重量，尤其适用于撬装设备。以管柱式气液旋流分离器作为天然气进入输送管道之前进行气液分离，具有体积小，效率高的优点，可以满足撬装的空间大小要求。
权利要求
1.一种天然气的气液分离方法，其特征是:它采用气液旋流分离和重力气液分离器对采出的天然气进行两级分离，将天然气先从气液旋流分离器的入口引入进行第一级分离，经气液旋流分离器形成的旋涡产生离心力和浮力，其离心加速度比重力加速度高，将天然气的气体和液体分离开，液体向下由液体出口排出；而气体则向上由气体出口的管道流入重力气液分离器进行第二次分离，分离后的气体进入输送管路，液体从排液管排出。
2.一种天然气的气液分离装置，其特征在于:它包括一个管柱式气液旋流分离器(2)和一个重力卧式气液分离器(6 )，管柱式气液旋流分离器(2 )的入口( I)与天然气输入管连通，管柱式气液旋流分离器(2)下部的液体出口(11)通过阀门(4)与排液管(7)连通，管柱式气液旋流分离器(2)上部的气体出口(10)与卧式气液分离器(6)联通，卧式气液分离器(6)下部的出水口也与排液管(7)连通。
3.根据权利要求2所述的一种天然气的气液分离装置，其特征在于:所述管柱式气液旋流分离(2 )装有第一液位传感器(3 )，卧式气液分离器(6 )装有第二液位传感器(9 )。
4.根据权利要求2所述一种天然气的气液分离装置，其特征在于:所述卧式气液分离器(6)的气体进口和气体出口处安装有网栅装置和雾滴捕集器以提高分离效果。
5.根据权利要求2—种天然气的气液分离装置，其特征在于:所述管柱式气液旋流分离器(2)的入口(I)是倾斜切向入口(1)，倾斜切向的角度为65° —75。。
6.根据权利要求5所述一种天然气的气液分离装置，其特征在于:所述倾斜切向入口(I)的角度为68°。
7.按权利要求1所述装置的天然气的气液分离方法，其特征在于，它包含如下步骤: 步骤I]将天然气由倾斜切向入口(I)进入管柱式气液旋流分离器(2)内； 步骤2]管柱式气液旋流分离器(2)将分离的液体经液体出口( 11)通过阀门(4)进入排液管(7)排出，同时将分离的天然气经管柱式气液旋流分离器(2)顶部的气体出口(10)通过管道(5)流入卧式气液分离器(6)； 步骤3]在卧式气液分离器(6)内进行重力分离； 步骤4]分离后的天然气经卧式分离器(6 )顶部的输出管道(8 )输送出去，同时残余液体经排液管(7)排出。
全文摘要
本发明涉及气液分离领域，具体说是一种天然气的气液分离装置及方法，它采用气液旋流分离和重力气液分离器对采出的天然气进行两级分离，将天然气先从气液旋流分离器的入口引入进行第一级分离，经气液旋流分离器形成的旋涡产生离心力和浮力，其离心加速度比重力加速度高，将天然气的气体和液体分离开，液体向下由液体出口排出；而气体则向上由气体出口的管道流入重力气液分离器进行第二次分离，分离后的气体进入输送管路，液体从排液管排出。它分离效率高；而且体积小，能够撬装，移动。
文档编号B04C9/00GK103084285SQ20111034345
公开日2013年5月8日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者刘祎, 徐广军, 郑欣, 张凤喜 申请人:西安长庆科技工程有限责任公司