[发明专利]一种超音速涡流管气体脱水脱烃的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种超音速涡流管气体脱水脱烃方法。

背景技术：

超音速涡流管脱水技术，主要研发公司为Translang和Twister公司。

主要形成的专利如下：

1.《Supersonic separator apparatus and method》

(US6776825B2)

2.《Method of and apparatus for the separation of components of gasmixtures and liquefaction of a gas》

(US6372019B1)

3.《Nozzle for supersonic gas flow and an inertia separator》

(US6513345B1)

国内形成(申请)的主要超音速涡流管的专利如下：

1.《锥芯式超音速冷凝旋流分离器》

(CN200810011258.6)

2.《一种超音速旋流凝结组合喷管》

(CN200610105199.X)

3.《多进气道超音速旋流分离与回压装置》

(CN200610043158.2)

4.《一种低流动阻力超音速气体净化分离装置》

(CN200810224499.9)

5.《超音速高效气液分离器》

(CN200520078930.5)

6.《新型天然气超音速旋流分离器》

(CN200520111901.4)

7.《涡流气体净化分离装置》

(CN200410074338.8)

8.《超声速旋流天然气分离器的超声速扩压器》

(CN200710013703.8)

9.《超声速旋流天然气分离器的超声速喷管》

(CN200810157472.2)

上述国内外专利中所陈述技术的工作原理均是利用压力经拉伐尔喷管加速至超音速降压降温产生冷凝，而在加速前或后设有涡流发生器产生高速涡流。高速旋转的低温流体在离心力的作用下使凝结产生的液体附在管壁，而气体则在管道中心位置，通过不同管径的气、液相收集管实现气液分离。气相部分经扩压管部分恢复压力后外输。

超音速涡流管脱水、脱烃工艺属于冷冻法脱水、脱烃，工艺核心为低温条件下的气液分离过程，即液体在低温时凝结成核、长大并在高速旋转过程中与气体实现分离的过程。天然气采用冷冻法脱水、脱烃，易产生水合物堵塞的问题。

传统的超音速涡流管脱水、脱烃工艺见图1，其工作过程为：含有饱和水及少量游离水的原料气1经过原料气分离器2、原料气过滤分离器3、气气换热器4和精细过滤器5预处理后进入超音速涡流管6脱水、脱烃。分出的混合物进入气液分离器7实现分离。而干气8则进入气气换热器4升温后外输。

从以上工艺流程可以看出，为了避免水合物的形成，进超音速涡流管6前的天然气温度不能低于水合物形成温度，故气气换热器4不能充分换热充分利用冷量。另外，由于出气气换热器4原料气温度不能低于水合物形成温度，要获得更低的露点温度就需要更大的超音速涡流管进出口压差。而进出口压差越大，产生的过冷度也越大，也就越容易产生水合物堵塞。

发明内容：

本发明的目的是利用通过一级(或前级)换热、脱水后可产生低温非饱和含水一级干气的特点，在二级(或次级)换热器中将原料气换热至更低温度进入二级(或次级)超音速涡流管脱水，以达到提高压力能利用效率和降低单级超音速涡流管进出口压降要求的目的，从而最终实现增大露点降和防止管路堵塞的目标。为超音速涡流管在气液分离领域，特别是在天然气脱水、脱烃过程的工程应用提供一种新的方法选择。

本发明申请的专利改变原有超音速涡流管气液分离采用的单一超音速涡流管脱水、脱烃工艺，串联两级(或多级)预旋流预成核(专利申请号：2010101155270.0)超音速涡流管、气气换热器和气液分离器，既保持了超音速涡流管脱水、脱烃技术不添加水合物抑制剂的优点，又能充分利用压力能产生的冷量，防止水合物堵塞，使天然气的水、烃露点降至更低的水平，形成了两级(或多级)超音速涡流管天然气脱水、脱烃工艺。