一种天然气涡流管全流量预处理系统及工作方法与流程

本发明属于天然气集输，具体而言，尤其涉及一种天然气涡流管全流量预处理方法。

背景技术：

1、天然气气井节流后温度范围亦不相同，节流后若为高温则会管线膨胀位移，增加腐蚀几率，增加运输成本，若为常温或者低温，则会在运输过程中形成水合物，增加输送难度。为了防止管线冻堵则需要增设加热炉，提高了天然气集输的成本。故天然气在集输前增加脱水脱烃单元操作，将天然气露点减低，降低天然气运输成本。近年来，涡流管技术逐步应用于天然气脱水脱烃单元操作，其具有结构简单，无转动件，运行稳定性，适应恶劣条件等优点，其制冷效率相对于节流阀较高，有广阔应用前景。现有涡流管气体脱水脱烃专利如cn201110071111.8串联两个涡流管，采用级间换热与分离过程，提升烃水露点高和堵塞。该方案由于涡流管出口冷热点温度不同，二者混合必然造成冷量损失，需要增加制冷膨胀比，消耗更多天然气压力能才能降低天然气露点。cn202211307214.4是利用旋流发生器，实现冷凝和液滴分离功能，提升湿气脱液效果，也并非天然气全流量脱水脱烃。涡流管将高压气体分成冷热两股低压气体，故现有的涡流管制冷流程仅能处理一部分天然气或者将二者掺混外输，造成冷量损失，故基于涡流管技术的天然气全流量预处理方法是本领域研究人员需要解决的技术问题，同样也是本发明需要解决的关键问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种天然气涡流管全流量预处理系统及工作方法，能够有效解决天然气全流量脱水脱烃技术问题，提升涡流管天然气脱水脱烃的适用性。

2、本发明的技术方案：一种天然气涡流管全流量预处理系统，它包括高压天然气入口、水合物排液口和天然气集输口，所述高压天然气入口经过一级分离器后连接至一级换热器的内层，再经过二级分离器后连接至涡流管的涡流管高压入口；

3、所述涡流管的涡流管高温出口连接至二级换热器的内层，再经过三级分离器后连接至混合产品气管；涡流管的涡流管低温出口经过低温分离器后连接至二级换热器的外层，二级换热器的出口连接至混合产品气管；混合产品气管连接一级换热器的外层，一级换热器的出口连接天然气集输口；

4、所述一级分离器、二级分离器和低温分离器的底部出液口连接至水合物排液口。

5、所述涡流管采用返流型结构时，涡流管低温出口与涡流管高温出口分别位于涡流管的两端；

6、涡流管采用通流型结构时，涡流管低温出口与涡流管高温出口位于涡流管的同侧。

7、一种天然气涡流管全流量预处理系统的工作方法，包括以下步骤：

8、含液原料气从高压天然气入口流入系统，通过一级分离器分离后，进入一级换热器内层获得冷量，原料气温度降低析出凝结水，然后进入二级分离器；

9、在二级分离器将凝结水分离，不带液的原料气从涡流管高压入口进入涡流管；原料气在涡流管内部发生总温分离，形成“冷/热”两股气；

10、相对冷的气体从涡流管低温出口排出，在低温分离器进行冷凝液分离后，进入二级换热器的外层，将冷量交换给从涡流管高温出口排出的气体后，进入混合产品气管；

11、相对热的气体从涡流管高温口排出，进入二级换热器内层进一步获得冷量降温；再经过三级分离器后，进入混合产品气管；混合产品气进入一级换热器的外层，将混合产品气的冷量回收，最终从天然气集输端口外输；

12、一级分离器、二级分离器和低温分离器的冷凝液从水合物排液口排出。

13、本发明的有益效果为：该系统包括涡流管、分离器和换热器等，构造了两级冷量回收过程以及三级气液分离过程。利用涡流管总温分离特性，获得一股低温产品气以及另一股相对“高温”气。在二级换热器内回收低温产品气冷量进一步降低“高温”气温度，降低其露点。待两股气体露点均满足指标后，二者混合，在一级换热器内回收冷量，完成天然气全流量的预处理；提高系统能量利用率，提升系统脱水脱烃能力。

技术特征：

1.一种天然气涡流管全流量预处理系统，它包括高压天然气入口（11）、水合物排液口（20）和天然气集输口（19），其特征在于：所述高压天然气入口（11）经过一级分离器（12）后连接至一级换热器（13）的内层，再经过二级分离器（14）后连接至涡流管（15）的涡流管高压入口（15-1）；

2.根据权利要求1所述的一种天然气涡流管全流量预处理系统，其特征在于：所述涡流管（15）采用返流型结构时，涡流管低温出口（15-3）与涡流管高温出口（15-2）分别位于涡流管（15）的两端；

3.根据权利要求1或2所述的一种天然气涡流管全流量预处理系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结一种天然气涡流管全流量预处理系统及工作方法，其属于天然气集输技术领域。该系统包括涡流管、分离器和换热器等，构造了两级冷量回收过程以及三级气液分离过程。该方法利用涡流管总温分离特性，获得一股低温产品气以及另一股相对“高温”气。在二级换热器内回收低温产品气冷量进一步降低“高温”气温度，降低其露点。待两股气体露点均满足指标后，二者混合，在一级换热器内回收冷量，完成天然气全流量的预处理；提高系统能量利用率，提升系统脱水脱烃能力。技术研发人员：胡大鹏,于洋,刘凤霞受保护的技术使用者：大连弘科理工机电设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23