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1、(10)申请公布号 CN 102653693 A (43)申请公布日 2012.09.05 CN 102653693 A *CN102653693A* (21)申请号 201210149706.5 (22)申请日 2012.05.15 C10L 3/10(2006.01) (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街 9 号中国石油大厦 (72)发明人 何茂林 王文武 李永生 郭亚红 (74)专利代理机构 北京市中实友知识产权代理 有限责任公司 11013 代理人 李玉明 (54) 发明名称 离心式预分离脱水吸收塔 (57) 摘要 离心式预分离脱水吸。
2、收塔， 应用于天然气开 采脱水技术领域。气进管固定在吸收塔体侧壁 中部并沿塔体的塔壁切向伸入吸收塔体内， 中央 升气管的中部固定在隔板上 ； 隔板水平固定在吸 收塔体的腔体内 ； 在中央升气管的下部有锥体结 构 ； 在锥体结构的下面有倾斜的液面稳定板 ； 在 吸收塔体的底部固定有排液口 ； 在中央升气管的 上部有吸附单元 ； 吸附单元的上部有捕雾器 ； 在 吸收塔体的顶部有气出口 ； 在吸收塔体的侧壁上 并在塔盘的上部有三甘醇进口 ； 在吸收塔体的侧 壁上并在隔板的上部有三甘醇出口。效果是 ： 能 去掉 99饱和水， 能拦截气中 99以上的三甘 醇， 从而降低三甘醇损失， 处理合格的天然气进入。
3、 外输系统。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 1/1 页 2 1. 一种离心式预分离脱水吸收塔， 包括吸收塔体 (2)， 吸收塔体 (2) 为立式圆筒结构， 吸收塔体 (2) 座落在裙座 (14) 上， 裙座 (14) 固定在基础上 ； 气进管 (3) 固定在吸收塔体 (2) 的侧壁中部并沿塔体 (2) 的塔壁切向伸入吸收塔体 (2) 内 ； 在吸收塔体 (2) 内并在气 进管 (3) 的上部水平焊接固定有隔板 (9)， 在隔板 (9) 上焊接。
4、固定有中央升气管 (4)， 中央 升气管 (4) 中心线与吸收塔体 (2) 中心线为同一条直线 ； 中央升气管 (4) 垂直并穿过隔板 (9)， 中央升气管 (4) 上段在隔板 (9) 的上部， 中央升气管 (4) 的下段在隔板 (9) 的下部并 且中央升气管(4)的下端口在锥体结构(11)内 ； 在吸收塔体(2)的腔体内固定有锥体结构 (11)， 锥体结构 (11) 为漏斗形钢板焊接成 ； 锥体结构 (11) 的上端焊接在吸收塔体 (2) 的 内壁上并在气进管 (3) 的下部 ； 中央升气管 (4) 的下端口与锥体结构 (11) 的下锥口相对， 在锥体结构 (11) 的下面有向下倾斜的液面稳。
5、定板 (12) ； 液面稳定板 (12) 的上端固定在吸 收塔体 (2) 的内壁上 ； 在吸收塔体 (2) 的底部固定有排液口 (1) ； 在中央升气管 (4) 的上部 有吸附单元 ； 吸附单元的上部有捕雾器 (6) ； 在吸收塔体 (2) 的顶部有气出口 (7) ； 吸附单 元的上端和下端分别有三甘醇进口 (8) 和三甘醇出口 (10)， 三甘醇进口 (8) 和三甘醇出口 (10) 由吸收塔体 (2) 外向内伸入， 三甘醇出口 (10) 在吸附单元的下端， 三甘醇进口 (8) 在 吸附单元的上端。 2. 根据权利要求 1 所述的离心式预分离脱水吸收塔， 其特征是 ： 吸附单元是填料 (15)。
6、 或塔盘 (5)。 3. 根据权利要求 1 所述的离心式预分离脱水吸收塔， 其特征是 ： 在液面稳定板 (12) 的 下部有加热器进出口 (13)， 加热器进出口 (13) 穿过吸收塔体 (2) 的侧壁 ； 加热器进出口 (13) 连接有加热器。 4. 根据权利要求 1 所述的离心式预分离脱水吸收塔， 其特征是 ： 所述的捕雾器 (6) 为 水平式捕雾器， 水平式捕雾器 (6) 的平面与吸收塔体 (2) 中心线垂直。 5. 根据权利要求 1 所述的离心式预分离脱水吸收塔， 其特征是 ： 所述的捕雾器 (6) 为 垂直式捕雾器， 垂直式捕雾器 (6) 的平面与吸收塔体 (2) 中心线平行。 权 。
7、利 要 求 书 CN 102653693 A 2 1/4 页 3 离心式预分离脱水吸收塔 技术领域 0001 本发明涉及油气田天然气开采技术领域， 特别涉及一种天然气进行脱水的装置， 是一种离心式预分离脱水吸收塔。 背景技术 0002 自地层中采出的天然气及脱硫后的净化天然气中， 一般都含有饱和量的水汽， 水 汽是天然气中有害无益的组分。天然气中水汽的存在， 减少了输气管道对其它有效组分的 输送能力， 降低了天然气的热值。并且， 当输气压力和环境温度变化时， 可能引起水汽从天 然气中析出， 形成液态水、 冰或天然气的固体水化物， 这些物质的存在会增加输气压降， 减 少输气管线的通过能力， 减小。
8、输气管线的通过能力， 严重时还会堵塞阀门和管线， 影响平稳 供气。在输送含有酸性组分天然气时， 液态水的存在还会加速酸性组分对管壁、 阀门的腐 蚀， 减少管线寿命。 因此， 天然气必须进行脱水处理， 达到规定的含水露点指标后， 才允许进 入输气干线。 0003 目前， 油田广泛采用三甘醇对天然气进行脱水。传统的三甘醇脱水主要在利用三 甘醇的吸附作用， 对天然气中的水分进一步脱出， 使之达到外输露点要求。传统流程 ： 来气 经双筒过滤器、 三甘醇吸收塔和外输三阶段。 由于来气中含液量波动较大， 双筒过滤器经常 不能有效分离游离水， 加之吸收塔内没有设置再次分离的结构， 从而导致经三甘醇吸收后 的。
9、天然气中的水露点达不到外输要求， 部分三甘醇被气体带入管路系统， 造成三甘醇损失。 0004 钻采工艺 杂志 （第 30 卷， 第 4 期） 发表了 “天然气三甘醇脱水装置的国产化研 究” 中， 有工艺设计和设备设计。天然气从三甘醇吸收塔下部进入， 与从塔上部流下的三甘 醇进行交换， 其中的水分被三甘醇吸收， 达到设计露点后由吸收塔顶流出， 吸收塔分为三部 分 ： 下部预分离段， 中部吸收段， 上部气液捕集段。预分离段主要对进入吸收塔的天然气进 行再分离， 保证气体进入吸收段后达到工艺要求， 吸收段主要借助三甘醇的吸收特性去除 天然气中的饱和水， 气液捕集段设置了特殊的高效捕集器去除其中的三甘。
10、醇， 吸收体内设 计了塔盘， 下部预分离段与中部吸收段之间设置了分隔板。 发明内容 0005 本发明的目的是 ： 提供一种离心式预分离脱水吸收塔， 在不改变流程中双筒分离 器的作用情况下， 通过吸收塔内部结构变化， 适应气中含液变化， 实现多工况下含水露点指 标合格。 0006 本发明采用的技术方案是 ： 离心式预分离脱水吸收塔， 包括吸收塔体， 吸收塔体为 立式圆筒结构， 吸收塔体座落在裙座上， 裙座固定在基础上 ； 气进管固定在吸收塔体的侧壁 中部并沿塔体的塔壁切向伸入吸收塔体内， 进入的天然气能在吸收塔体的腔体内产生旋转 气流。 0007 在吸收塔体内并在气进管的上部水平焊接固定有隔板，。
11、 在隔板上焊接固定有中央 升气管， 中央升气管中心线与吸收塔体中心线为同一条直线 ； 中央升气管垂直并穿过隔板， 说 明 书 CN 102653693 A 3 2/4 页 4 中央升气管上段在隔板的上部， 中央升气管的下段在隔板的下部并且中央升气管的下端口 在锥体结构内 ； 在吸收塔体的腔体内固定有锥体结构， 锥体结构为漏斗形钢板焊接成 ； 锥 体结构的上端焊接在吸收塔体的内壁上并在气进管的下部 ； 中央升气管的下端口与锥体结 构的下锥口相对， 在锥体结构的下面有向下倾斜的液面稳定板 ； 液面稳定板的上端固定在 吸收塔体的内壁上 ； 在吸收塔体的底部固定有排液口 ； 在中央升气管的上部有吸附单。
12、元 ； 吸附单元的上部有捕雾器 ； 在吸收塔体的顶部有气出口 ； 吸附单元的上端和下端分别有三 甘醇进口和三甘醇出口， 三甘醇进口和三甘醇出口由吸收塔体外向内伸入， 三甘醇出口在 吸附单元的下端， 三甘醇进口在吸附单元的上端。 0008 吸附单元是填料或是塔盘。 0009 在液面稳定板的下部有加热器进出口， 加热器进出口穿过吸收塔体的侧壁 ； 加热 器进出口连接的加热器， 对液面稳定板加热和对气进管进入的天然气加热。 0010 所述的捕雾器为水平式捕雾器， 水平式捕雾器平面与吸收塔体中心线垂直。 0011 所述的捕雾器为垂直式捕雾器， 垂直式捕雾器平面与吸收塔体中心线平行。垂直 布置的捕雾器可。
13、以避免大气速下引起的液泛。 0012 简述离心式预分离脱水吸收塔的工作原理。参阅图 1。天然气进入吸收塔体 2 后 经中央升气管 4 侧臂使天然气进行旋转式气液分离， 第一次分离液体沿中央升气管 4 侧臂 向下流入锥体结构 11， 分离液体继续下流到液面稳定板 12 并沉降到吸收塔体 2 底部， 从排 液口 1 排出。气体通过中央升气管 4 内上升 ； 中央升气管 4 的伞顶上端固定有吸附单元， 吸 附单元上下有三甘醇进口 8 和三甘醇出口 10， 三甘醇进口 8 和三甘醇出口 10 由吸收塔体 2 外向内伸入， 三甘醇出口10在吸附单元的下端， 三甘醇进口8在吸附单元的上端， 吸附单元 上部。
14、有捕雾器 6， 通过捕雾器 6 处理后， 天然气从吸收塔体 2 顶部的气出口 7 输出 ； 分离脱 水的液体从排液口 1 排出。锥体结构 11 为漏斗形， 采用钢板焊接成， 上部开口的直径大下 部开口的直径小。 0013 本发明的有益效果 ： 本发明离心式预分离脱水吸收塔， 适应气中含液变化， 实现多 工况下含水露点指标合格。天然气从气进管径向进入吸收塔体内， 气体撞击到折流板后强 制转向并向下运动， 进行气液旋转分离 ； 分离后的气体去掉 99饱和水， 继后进入塔盘， 经 过塔盘气液吸附， 也就是通过三甘醇吸附后， 其中水露点可以远低于外输气露点要求 ； 能拦 截气中 99以上的三甘醇， 从。
15、而降低三甘醇损失， 处理合格的天然气进入外输系统。 附图说明 0014 图1是本发明离心式预分离脱水吸收塔结构剖面示意图 ； 是实施例1结构示意图。 0015 图 2 是实施例 2 结构示意图。 0016 图 3 是实施例 3 结构示意图。 0017 图 4 是实施例 4 结构示意图。 0018 图 5 是实施例 5 结构示意图。 0019 图 6 是实施例 6 结构示意图。 0020 图中， 1- 排液口 ； 2- 吸收塔体 ； 3- 气进管 ； 4- 中央升气管 ； 5- 塔盘 ； 6- 捕雾器 ； 7-气出口 ； 8-三甘醇进口 ； 9-隔板 ； 10-三甘醇出口 ； 11-锥体结构 ；。
16、 12-液面稳定板 ； 13-加 热器进出口 ； 14- 裙座 ； 15- 填料。 说 明 书 CN 102653693 A 4 3/4 页 5 具体实施方式 0021 实施例 1 ： 参阅图 1。离心式预分离脱水吸收塔， 包括吸收塔体 2， 吸收塔体 2 为立 式圆筒结构， 直径 800mm， 总高度为 9500mm， 吸收塔体 2 座落在裙座 14 上， 裙座 14 固定在基 础上。气进管 3 固定在吸收塔体 2 的侧壁中部并沿塔体 2 的塔壁切向伸入吸收塔体 2 内。 在吸收塔体 2 内并在气进管 3 的上部水平焊接固定有隔板 9， 在隔板 9 上焊接固定有中央 升气管 4， 中央升气管。
17、 4 中心线与吸收塔体 2 中心线为同一条直线 ； 中央升气管 4 垂直并穿 过隔板 9， 中央升气管 4 上段在隔板 9 的上部， 中央升气管 4 的上段高度 600mm ； 中央升气管 4 的下段底部距离隔板 9 为 600mm ； 中央升气管 4 的下段在隔板 9 的下部并且中央升气管 4 的下端口在锥体结构 11 内。在吸收塔体 2 的腔体内固定有锥体结构 11， 锥体结构 11 为漏 斗形钢板焊接成， 锥体结构 11 的锥度为 65 度 ； 锥体结构 11 的上端焊接在吸收塔体 2 的内 壁上并在气进管 3 的下部 ； 中央升气管 4 的下端口与锥体结构 11 的下锥口相对， 锥体出。
18、口 为中央升气管 4 直径的 0.8 倍 ； 在锥体结构 11 的下面有向下倾斜的液面稳定板 12， 液面稳 定板 12 的斜度为 3； 液面稳定板 12 的上端固定在吸收塔体 2 的内壁上 ； 在吸收塔体 2 的 底部固定有排液口 1 ； 在中央升气管 4 的上部有吸附单元 ； 吸附单元的上部有捕雾器 6 ； 在 吸收塔体 2 的顶部有气出口 7 ； 吸附单元的上端和下端分别有三甘醇进口 8 和三甘醇出口 10， 三甘醇进口 8 和三甘醇出口 10 由吸收塔体 2 外向内伸入， 三甘醇出口 10 在吸附单元的 下端， 三甘醇进口 8 在吸附单元的上端。液面稳定板 12 的下部是储液腔， 储液。
19、腔设有液位 监测仪。 0022 在液面稳定板 12 的下部有加热器进出口 13， 加热器进出口 13 穿过吸收塔体 2 的 侧壁 ； 加热器进出口 13 连接加热器 （设有加热盘管） 加热器对液面稳定板 12 加热和对气进 管 3 进入的天然气加热。 0023 所述的捕雾器 6 垂直安装， 捕雾器 6 的平面与吸收塔体 2 中心线平行。 0024 工作原理 ： 天然气从气进管3切向进入吸收塔体2内， 气体撞击到中央升气管4的 侧臂后强制转向并向下运动， 进行第一次气液分离 ； 分离后的气体向下经过中央升气管 4 入口再向上， 从中央升气管 4 顶端输出， 进入塔盘 5 的入口， 经塔盘 5 吸。
20、附， 也就是通过三甘 醇吸附后， 其中水露点远低于外输气露点要求 ； 气体继续上升， 进塔第一次气液分离以及经 过捕雾器 6 拦截的液体流入储液腔。 0025 实施例 2 ： 参阅图 2。离心填料式预分离脱水吸收塔的吸收塔体 2 为立筒式结构， 吸收塔体 2 座落在裙座 14 上， 裙座 14 与基础固定。裙座 14 与吸收塔体 2 连接面的上端有 加热器进出口 13， 加热器进出口 13 连接的加热器对其上的液面稳定板 12 和气进管 3 进入 的天然气加热。 0026 气进管3固定在吸收塔体2的侧壁中部并沿塔体2的塔壁切向伸入吸收塔体2内。 在吸收塔体2内并在气进管3的上部水平焊接固定有一。
21、个隔板9， 在隔板9上焊接固定有一 个中央升气管 4， 中央升气管 4 中心线与吸收塔体 2 中心线为同一条直线。中央升气管 4 垂 直并穿过隔板 9， 中央升气管 4 上段在隔板 9 的上部， 中央升气管 4 的下段在隔板 9 的下部 并且中央升气管 4 的下端口在锥体结构 11 内。在吸收塔体 2 的腔体内固定有锥体结构 11， 锥体结构 11 为漏斗形钢板焊接成。锥体结构 11 的上端焊接在吸收塔体 2 的内壁上并在气 进管 3 的下部。中央升气管 4 的下端口与锥体结构 11 的下锥口相对， 在锥体结构 11 的下 说 明 书 CN 102653693 A 5 4/4 页 6 面有向下。
22、倾斜的液面稳定板 12。液面稳定板 12 的上端固定在吸收塔体 2 的内壁上。在吸 收塔体 2 的底部固定有一个排液口 1 ； 在中央升气管 4 的上部有吸附单元， 吸附单元采用的 是填料 15 ； 填料 15 的上部有捕雾器 6 ； 在吸收塔体 2 的顶部有气出口 7 ； 填料 15 的上端和 下端分别有三甘醇进口8和三甘醇出口10， 三甘醇进口8和三甘醇出口10由吸收塔体2外 向内伸入， 三甘醇出口 10 在填料 15 的下端， 三甘醇进口 8 在填料 15 的上端。 0027 工作原理 ： 天然气从气进管3切向进入吸收塔体2内， 气体撞击到中央升气管4的 侧臂后强制转向并向下运动， 进行。
23、第一次气液分离 ； 分离后的气体向下经过中央升气管 4 入口再向上， 从中央升气管 4 顶端输出， 进入填料 15 的入口， 经填料 15 吸附， 也就是通过三 甘醇吸附后， 其中水露点可以远低于外输气露点要求 ； 气体继续上升， 进入捕雾器 6， 去掉 99饱和水， 可以拦截气中 99以上的三甘醇， 从而降低三甘醇损失， 处理合格的天然气进 入外输系统。进塔第一次气液分离以及经过捕雾器 6 拦截的液体流入储液腔。储液腔设有 液位监测。考虑冬季北方寒冷， 在储液腔内设有加热盘管。垂直布置的捕雾器可以避免大 气速下引起的液泛。 0028 实施例 3 ： 参阅图 3。实施例 3 其结构与实施例 1。
24、 基本相同， 其区别之处在于， 裙座 14 与吸收塔体 2 连接面的上端吸收塔体 2 内壁上没有加热器进出口 13。这种结构适应用 温度较高的区域。 0029 实施例 4 ： 参阅图 4。实施例 4 与实施例 2 基本相同， 其区别之处在于， 裙座 14 与 吸收塔体2连接面的上端吸收塔体2内壁上没有加热器进出口13。 这种结构适应用温度较 高的区域。 0030 实施例 5 ： 参阅图 5。实施例 5 其结构与实施例 1 基本相同， 其区别之处在于， 捕雾 器 6 为水平式捕雾器。 0031 实施例 6 ： 参阅图 6。实施例 6 其结构与实施例 2 基本相同， 其区别之处在于， 捕雾 器 6。
25、 为水平式捕雾器。 0032 本发明实施例 5 和实施例 6 中， 第一捕雾器 6 采用垂直结构， 第二捕雾器 6 采用水 平式捕雾器， 能充分去掉 99饱和水， 垂直结构具有较率低、 但工作过程不受影响的特点， 受外来水气动能的影响， 水平结构去掉的饱和水会形成气泡浮在下面表， 使进入的外气受 阻。 而垂直结构去掉的饱和水不会形成气泡浮在下面表， 而直接随侧臂分离脱水， 使进入的 外气不会受到阻力。 说 明 书 CN 102653693 A 6 1/6 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 7 2/6 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 8 3/6 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 9 4/6 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 10 5/6 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 11 6/6 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 102653693 A 12 。