[實用新型]一種低流動阻力超音速氣體凈化分離裝置

有效

• 申請號: 200820123045.8
• 申請日: 2008-10-17
• 公開（公告）號: CN201295569Y
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 劉中良;龐會中;蔣文明;孫俊芳;鮑玲玲
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D45/12
• 分類號: B01D45/12;B01D53/26;C10L3/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張 慧

技術領域

本實用新型涉及一種低流動阻力超音速氣體凈化分離裝置，主要應用于天然氣脫水等氣體分離凈化領域。

背景技術

天然氣脫水是天然氣進入輸送管路以前進行集中處理的一個非常重要的環節。天然氣中含有水份，會降低天然氣的熱值，增大燃燒過程中的熱量損失；在天然氣高壓輸送系統中，一個相對較高的溫度(接近或高于20℃)下，水份很容易同分子較小的烴類物質結合形成水合物，或者在更低的溫度條件下形成液態水滴或固態的冰，所有這些形成物都會降低管道的有效流通面積，增大管路壓降，甚至堵塞管路閥門，引起安全事故。所以，天然氣水分離等處理技術一直是人們研究的熱點問題。

目前，國內外普遍采用的天然氣脫水的方法為甘醇法天然氣脫水，該方法的流程示意圖如圖6所示：濕天然氣首先進入原料氣分離器20，分離出游離液體和固體雜質，分離后的氣體進入吸收塔21與塔內甘醇溶液逆向接觸，氣體中的水蒸氣被甘醇溶液吸收，離開吸收塔21的干氣經過氣體/貧甘醇換熱器(貧甘醇冷卻器)22，以冷卻進入吸收塔的甘醇溶液(貧甘醇)，然后進入管道外輸。

經過氣體/貧甘醇換熱器22后的貧甘醇進入吸收塔21后，吸收濕天然氣中的水蒸氣成為富甘醇，然后從吸收塔21中流出，再與再生好的熱甘醇貧液(熱貧甘醇)換熱后進入閃蒸罐25，經過低壓閃蒸分離，分離出被甘醇溶液吸收的烴類氣體。

從閃蒸罐25排出的富甘醇依次經過固體過濾器(纖維過濾器)26和活性炭過濾器27，除去甘醇溶液在吸收塔中吸收與攜帶過來的少量固體、烴類化學劑與其它雜質。

由固體過濾器(纖維過濾器)26和活性炭過濾器27過來的富甘醇經過貧/富甘醇換熱器28預熱后，進入再生塔23，富甘醇中的水蒸氣被脫除掉，成為濃度為99％(ω)以上的貧甘醇。

由再生塔23出來的貧甘醇先進入緩沖罐24，再流經貧/富甘醇換熱器28進行冷卻，然后由甘醇泵29加壓后進入吸收塔21循環使用。

三甘醇脫水技術主要存在的問題有：在海上平臺應用時，三甘醇流動受波浪起伏影響；三甘醇溶液發泡，主要是由于三甘醇被鹽、碳氫化合物、污物及腐蝕抑制劑污染造成；三甘醇循環管路鹽結晶堵塞；三甘醇損耗量較大；部件出現腐蝕現象，三甘醇受污染或分解后具有腐蝕性；

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服了現有的甘醇法天然氣脫水的上述缺陷，提供了一種低流動阻力超音速氣體凈化分離裝置，該裝置具有便于加工、節能環保等優點。

為了實現上述目的，本實用新型采取了如下方案。本裝置包括法蘭、拉伐爾噴管、分離管、擴壓管殼體、擴壓管、濕氣出口和干氣出口。所述的拉伐爾噴管包括殼體、設置在殼體內的內部實體和設置在內部實體表面的旋流葉片。其中：殼體和內部實體的左端均與法蘭固定連接，在殼體和內部實體之間留有用于氣體流過的間隙，該間隙通過法蘭與天然氣氣體進口相連通，殼體的右端與分離管的左端固定連接，分離管的右端與擴壓管殼體的左端固定連接，擴壓管設置在擴壓管殼體內并且二者之間形成一環形空腔，擴壓管的右端與擴壓管殼體固定連接，擴壓管的左端和擴壓管殼體的側面之間留有用于濕氣流過的環形槽道，環形槽道與擴壓管和擴壓管殼體之間的空腔相連通，在擴壓管殼體的下部的側壁上還設置有與上述空腔相連通的濕氣出口。

所述的法蘭的內部沿圓周方向均勻布置有三個支撐架，拉伐爾噴管中的內部實體的左端放置在三個支撐架形成的圓形通道內，三個支撐架之間為用于氣體流過的通道。

所述的旋流葉片的個數大于等于1。

所述的旋流葉片沿內部實體的圓周方向均勻分布。

所述的支撐架左端部和拉伐爾噴管中的內部實體的左端部被削尖以減小氣體入口阻力。

本實用新型具有如下優點：

1)本裝置中無運動部件、結構簡單、可以實現無人操作、免維護，這使得本實用新型能夠在偏遠或環境惡劣的地方應用；

2)本裝置無需動力設備，節省了能源，減少了運行成本；

3)用本裝置進行氣體凈化分離，無需加入化學藥品，同時也不會產生有毒物質，既節省了原料成本，又保護了環境；

4)本裝置中采用擴壓管可以恢復一部分氣體壓力，使得氣體在流經本裝置后壓降不會很大，同時，不需要消耗任何的機械功。

5)采用拉伐爾噴管作為加速、降溫裝置，在不消耗任何機械功的同時獲得較高的氣流速度和較低的溫度，

6)本裝置中拉伐爾噴管由內部實體和殼體組成，流通橫截面積為環形面，普通拉伐爾噴管橫截面積為圓面，二者沿軸向的變化規律相同，因此流動規律相似，此外，本實用新型中的拉伐爾噴管的結構比較容易加工。