一种管道式气液固分离装置及集气系统的制作方法

1.本实用新型属于气液固分离技术领域，具体涉及一种管道式气液固分离装置及集气系统。


背景技术：

2.随着工业的发展，能源的需求量也越来越大，生活中所使用到的油气能源大多产自油气田中。
3.现有的气田总体采用“井下节流、井口计量、串联进站、常温分离、二级增压、集中脱水、降压防堵”的低压集输工艺。该工艺中，集气站的流程为：来气经总机关后，进入集气橇分离出部分水和砂，再经压缩机增压后外输，其中，关键设备是集气橇，集气橇的“气-固-液”分离是靠多功能合一的双筒分离器实现的，主要由分离腔、中部隔板、闪蒸腔和储液腔构成。然而，现有集气撬的设计处理量过小，无法处理较大的实际来气量，加之集气橇的分离腔容积无法满足“段塞”处理及集气橇内部分离元件设置不够合理等因素影响，致使集气橇超负荷运行，大量泡沫、水和砂来不及分离而直接涌入到压缩机系统，从而引起压缩机频繁高液位停机，进口锥形过滤网堵塞、损坏，进气阀、阀座不同程度损伤，造成压缩机组频繁故障停机。同时增加了运行管理成本。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种管道式气液固分离装置及集气系统。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
5.本实用新型实施例提供了一种管道式气液固分离装置，包括：进气管、分离管、聚结器、降液管、出气管和积砂水总管，其中，
6.所述进气管连接所述分离管的进气端，所述分离管的出气端连接所述聚结器的进气端，所述分离管的出液端连接所述积砂水总管，所述聚结器的出液端通过所述降液管连接所述积砂水总管，所述聚结器的出气端连接所述出气管。
7.在本实用新型的一个实施例中，所述进气管垂直连接在所述分离管的侧壁上，所述分离管与所述聚结器垂直设置，所述降液管垂直连接在所述聚结器和所述积砂水总管之间，所述分离管与所述积砂水总管垂直设置。
8.在本实用新型的一个实施例中，所述分离管包括管柱式分离管。
9.在本实用新型的一个实施例中，所述管柱式分离管中流体的流速为15～25m/s，离心力大于或等于500g。
10.在本实用新型的一个实施例中，所述聚结器中填充有多孔板和规整填料，所述多孔板和所述规整填料交替堆叠设置。
11.在本实用新型的一个实施例中，还包括液位计，所述液位计设置在所述分离管和所述积砂水总管之间。
12.在本实用新型的一个实施例中，还包括压力计，所述压力计设置在所述分离管和
所述聚结器之间。
13.本实用新型的另一个实施例提供了一种集气系统，包括：总机关、除砂装置、集气撬、除砂分水装置和压缩机，其中，所述总机关、所述除砂装置、所述集气撬、所述除砂分水装置和所述压缩机依次连接，所述除砂分水装置采用如上述实施例所述的管道式气液固分离装置。
14.在本实用新型的一个实施例中，所述除砂装置用于分离出流体中的固体颗粒，所述固体颗粒的粒径大于或等于100μm。
15.在本实用新型的一个实施例中，所述除砂分水装置用于分离出流体中的固体杂质和液滴，其中，所述液滴的粒径为10～100μm；所述除砂分水装置分离效率大于或等于98％。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
17.本实用新型的气液固分离装置设置分离管，使得进入的流体进行气液固快速分离，之后通过聚结器对分离后的气体进行进一步分离，从而可以去除原料气中98％以上固体杂质和10μm以上大粒径的液滴，具有分离效率高、聚结器不易堵塞、结构简单、占用空间少、成本较低的优点，保证了压缩机系统的正常运行，有效延长了压缩机易损件的寿命，延长了设备维护周期，降低了运行成本和运行安全风险。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例提供的一种管道式气液固分离装置的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例提供的一种集气系统的流程示意图。
具体实施方式
20.下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
21.实施例一
22.请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种管道式气液固分离装置的结构示意图。
23.该管道式气液固分离装置包括进气管1、分离管2、聚结器3、降液管4、出气管5和积砂水总管6。其中，进气管1连接分离管2的进气端，分离管2的出气端连接聚结器3的进气端，分离管2的出液端连接积砂水总管6，聚结器3的出液端通过降液管4连接积砂水总管6，聚结器3的出气端连接出气管5。
24.具体的，上述管道式气液固分离装置适用的工况条件为：介质为含泡沫天然气，游离水去除率达99％，固体颗粒粒径小于或等于100μm；温度为5～25℃；最大工作压力为4.0mpa；压缩机运行时的工作压力为1.0～1.3mpa；气体流量为30
×
104nm3/d～50
×
104nm3/d；工况下密度为液体1000kg/m3，气体最小7kg/m3，最大28kg/m3；介质为气中不含或微含酸性的流体。
25.具体的，待分离流体通过进气管1进入分离管2；在分离管2中气液固得以分离，液体和固体排入积砂水总管6，气体进入聚结器3；在聚结器3中，气体中的液滴经聚结变大形成液体，聚结的液体沿着降液管4流入积砂水总管6，经聚结器3分离后的气体通过出气管5进入下级工序的压缩机中。
26.具体的，进气管1与分离器2的侧壁之间可以垂直，也可以倾斜；聚结器3与分离器2之间可以垂直设置，也可以倾斜设置；降液管4可以垂直于聚结器3和积砂水总管6，也可以倾斜于聚结器3和积砂水总管6中的任一个或2个；分离器2可以垂直于积砂水总管6，也可以倾斜于积砂水总管6。在一个优选实施例中，进气管1垂直连接在分离管2的侧壁上，分离管2与聚结器3垂直设置，降液管4垂直连接在聚结器3和积砂水总管6之间，分离管2与积砂水总管6垂直设置。
27.进一步的，为了便于检查和维修，进气管1、分离管2、聚结器3、降液管4、出气管5和积砂水总管6均设置成独立的模块，各个模块之间进行连接组装形成管道式气液固分离装置。
28.在一个具体实施例中，分离管2包括管柱式分离管。可以理解的是，管柱式分离管属于柱形结构，其内部形成柱形旋流管。
29.具体的，管柱式分离管中流体的流速为15～25m/s，离心力大于或等于500g。
30.本实施例中，分离管采用管柱式分离管，进入分离管中的流体流速在15～25m/s之间变化，并且产生500g以上的离心力，使得气液固可以快速分离，分离效率较高。
31.在一个具体实施例中，聚结器3中填充有多孔板和规整填料，多孔板和规整填料交替堆叠在聚结器3中，形成层叠结构。
32.本实施例中，规整填料的作用为对气液进行整流拦截，使得气体中夹带的液滴进一步分离。
33.在一个具体实施例中，该管道式气液固分离装置上还设置有液位计7，液位计7设置在分离管2和积砂水总管6之间。具体的，液位计7可以为磁翻板液位计。
34.本实施例中，液位计7用于检测积砂水总管6中的液位，当液位计7检测到积砂水总管6中的液位达到设定的高液位时，积砂水总管6中的液体通过液位调节自动排放。
35.在一个具体实施例中，该管道式气液固分离装置上还设置有压力计8，压力计8设置在分离管2和聚结器3之间。
36.本实施例中，压力计8用于检测气液固分离装置内的压力，当分离装置内的压力达到预设的高压力时，对积砂水总管6中的液体进行排放以降低分离装置中的压力，保证分离装置的安全性。
37.进一步的，在积砂水总管6上还设置有紧急泄放组件，紧急泄放组件用于当分离装置内的液位或者压力达到高水平时对积砂水总管6中的液体进行紧急泄放，以保证系统的安全性。
38.本实施例的管道式气液固分离装置的工作原理为：进入气液固分离装置的流体，经过进气管1导入柱形分离管2，在分离管2中流体流速在15-25m/s之间变化，产生500g以上的离心力，将气液固进行快速分离，液体和固体排入积砂水总管6；分离后的气体进入聚结器3，聚结器3对气体中的液滴进行聚结，经聚结变大的液体沿着降液管4流入积砂水总管6，经聚结器3分离后的气体送至出气管5进入下级工序的压缩机中；积砂水总管6内的液体定期排放至排污系统。该管道式气液固分离装置的分离方式属于“离心+碰撞”分离，属于“预分离”范畴，理论气液分离效率可达99％，大于10um的理论气固分离效率可达98％以上，从而去除原料气中98％以上固体杂质和10um以上大粒径的液滴，分离效率较高。
39.本实用新型的气液固分离装置设置分离管，使得进入的流体进行气液固快速分
离，之后通过聚结器对分离后的气体进行进一步分离，具有分离效率高、聚结器不易堵塞、结构简单、占用空间少、成本较低的优点，保证了压缩机系统的正常运行，有效延长了压缩机易损件的寿命，延长了设备维护周期，降低了运行成本和运行安全风险。
40.实施例二
41.在实施例一的基础上，请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种集气系统的流程示意图。
42.该集气系统包括：总机关11、除砂装置12、集气撬13、除砂分水装置14和压缩机15。其中，总机关11、除砂装置12、集气撬13、除砂分水装置14和压缩机15依次连接，除砂分水装置14采用实施例一的管道式气液固分离装置。
43.在一个具体实施例中，除砂装置12用于分离出流体中的固体颗粒，分离出的固体颗粒的粒径大于或等于100μm。
44.本实施例的集气系统中设置除砂装置，可以分离出100μm以上的固体颗粒，解决了砂粒对后续设备的运行影响，提高了后续设备的使用寿命，降低了设备的运行和管理成本。
45.在一个具体实施例中，除砂分水装置14用于分离出流体中的固体杂质和液滴，其中，分离出的液滴的粒径为10～100μm，除砂分水装置14的分离效率大于或等于98％。
46.本实施例的除砂分水装置可以有效分离100μm以下的固体颗粒和残余水，保证了保证压缩机正常运行和安全运行，有效延长了压缩机易损件的寿命，延长了设备维护周期，降低了运行成本和运行安全风险。
47.本实施例的集气系统的工作流程为：来气经总机关11后，首先进入除砂装置12进行初步分离，分离出流体中粒径大于或等于100μm以上的固体颗粒，初步分离后的流体进入集气撬13进行再次分离，分离出部分水和砂，再次分离的流体进入除砂分水装置14中进行深度分离，分离出固体杂质和10um以上大粒径的液滴，深度分离后的气体进入压缩机增压后外输。
48.本实施例的集气系统对来气进行三级分离，可以除去流体中的大量泡沫、水和砂，避免泡沫、水和砂涌入压缩机系统造成压缩机组故障停机，降低了对压缩机的冲击，保证了压缩机系统的正常运行，有效延长了压缩机易损件的寿命，延长了设备维护周期，降低了运行成本和运行安全风险。
49.在本实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实施例中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
50.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术
人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。