[发明专利]整流式超音速旋流分离器

说明书

技术领域

本发明涉及含湿天然气脱水领域，特别涉及整流式超音速旋流分离器。

背景技术

从井口开采出来的天然气是一种含有水蒸气、硫化物和二氧化碳等杂质的混合气体，在天然气管道输送过程中，混合气体中的水蒸气将遇冷发生凝结，使得天然气中含有液态水。而液态水的存在不仅会降低天然气管道的有效输送能力，而且在严重时还会形成水合物，使得天然气管道发生堵塞，从而造成重大事故，因此，含湿天然气必须进行脱水处理。

目前，常规的天然气脱水方法有三甘醇法、分子筛法和膜分离法。但是上述三种处理方法均需要庞大的系统处理设备，例如醇类再生设备等，这样不但造成前期投资大，而且以后的运行费用相当高，同时在使用上述三种方法的过程中均需要采用化学原料，从而增加了污染处理程序以及相应的处理成本。有鉴于此，一种高效、紧凑、环保的新型天然气脱水装置应运而生。

壳牌公司最先开始对超音速旋流分离技术进行研究，并于1997年取得了重大突破，即开发出了Twister系列分离器，并先后申请了诸多国际专利，例如专利公开号为US6513345B1、US2002/0194988A1和WO03/092850A1的专利，这些分离器主要适用于高压气源，这是由于重量体积小、无活动部件、可无人操作，在海上应用有很大优势。而中国石油大学申请的专利公开了一种超音速涡流管气体脱水脱烃的方法(公开号为CN102389690A)，该方法利用多级降温加速处理，并充分利用了压力能产生的能量，实现了高效率的脱水脱烃。

但是，以上各种超音速冷凝分离器和上述方法均不管其采用的方式为先旋流再凝结还是先凝结再旋流，这些技术都没有考虑从扩压器出来的天然气的管道输送问题，即来自于扩压器的天然气为具有切向旋流的天然气，而该具有切向旋流的天然气在管道输送的过程中，将会与管道的内壁壁面产生很大的摩擦效应，从而使得输送极不稳定，进而造成不可估量的损失。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本发明提供了一种整流式超音速旋流分离器。所述技术方案如下：

本发明的一个目的是提供了一种整流式超音速旋流分离器。

根据本发明的一个方面，提供了一种整流式超音速旋流分离器，其中，

所述整流式超音速旋流分离器包括依次连接的旋流器、分离器和扩压器，所述扩压器中设置有整流器，

在使用时，含湿天然气通过所述旋流器旋流之后进入所述分离器中进行气液分离以形成旋流干燥天然气，所述旋流干燥天然气通过所述整流器整流之后流出所述整流式超音速旋流分离器。

具体地，所述整流器包括多个整流叶栅、第一环形密封圈和第二环形密封圈，所述第二环形密封圈容纳在所述第一环形密封圈内且与所述第一环形密封圈彼此围绕形成整流环形腔。

进一步地，所述多个整流叶栅中所有的整流叶栅的一端均沿所述第一环形密封圈的径向方向穿过所述第一环形密封圈之后与第二环形密封圈连接，所述多个整流叶栅中所有的整流叶栅的另一端均设置在所述第一环形密封圈的外侧。

具体地，所述整流叶栅包括彼此固定连接的第一整流主体和第二整流主体，所述第一整流主体的一端沿所述第一环形密封圈的径向方向依次穿过所述第一和第二环形密封圈，所述第二整流主体容纳在所述整流环形腔中。

进一步地，所述第二整流主体与所述第一整流主体彼此垂直设置，且所述第二整流主体的中部与所述第一整流主体固定连接。

进一步地，在所述第一整流主体的远离所述第二环形密封圈的端部设置有用于调节所述整流叶栅与所述干燥天然气的来流方向之间的夹角的调节阀。

具体地，所述多个整流叶栅沿所述第一环形密封圈和第二环形密封圈的周长方向布置。

进一步地，所述多个整流叶栅彼此间隔设置，且所述多个整流叶栅均与所述第一环形密封圈和第二环形密封圈彼此活动连接。

进一步地，所述多个整流叶栅中的所有的整流叶栅均设置为整流叶片，且所述整流叶片的形状设置为直面形叶片或者曲面形叶片。

进一步地，所述分离器包括拉伐尔喷管、分离构件和喷管中心体，所述分离构件的两端分别与所述拉伐尔喷管的出口端和扩压器连接，所述喷管中心体容纳在所述拉伐尔喷管的内腔中，且所述喷管中心体的一端与所述旋流器10连接。

具体地，所述分离构件的形状设置为空心圆台形，所述分离构件的液相入口设置在所述分离构件的上表面上，且所述液相入口与所述拉伐尔喷管的出口端连接，所述分离构件的液相出口设置在所述分离构件的侧面上，且所述液相出口与所述分离构件的内腔连通。