油气田天然气脱水、脱烃技术的重大突破--《3S》超音速分离技术(中)

《3S》超音速分离器是基于天然气旋流在超音速喷管内绝热膨胀降温,分离天然气中的水分和天然气液烃(NGL)组分的一种新型、高效分离设备。

    《3S》由旋流器、超音速喷嘴、工作段、两相分离器、扩散器和导向叶片等组成,其结构见示意图1.   

 《3

   S》的工作原理是,天然气首先进入旋流器旋转,产生加速度为106m/sec2的旋流,该旋转气流在超音速喷管入口表面的切线方向产生一个或多个气体射流(这种有选择性的喷射可以对3S进行优化设计),并在喷管内降压、降温和增速。由于天然气温度降低,其中的水蒸汽和NGL组分凝结成液滴,在旋转产生的切向速度和离心力的作用下,液滴被“甩”到管壁上从而实现气液分离。然后,液体通过专门设计的工作段出口流出,气体则进入扩散器,减速、增压、升温后流出。在超音速喷管中不会生成水合物。
天然气流在扩散器内压力回升,使《3S》进出口压差小于超音速喷嘴的进出口压差,因此《3S》与传统的、通过天然气自身压力膨胀降温的制冷设备(J-T阀和膨胀机)相比,在相同压差情况下,《3S》可使天然气产生更大的温降见图2.   
  

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