[实用新型]冷凝分离器、湿气直吹天然气低温脱水脱烃装置

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型涉及天然气脱水脱烃技术领域，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。

背景技术

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