一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種制冷、天然氣、石油化工等行業(yè)的脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一 種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】：
[0002] 水是天然氣從采出至消費(fèi)過程中，在各個(gè)處理或加工步驟中最常見的雜質(zhì)，而且 其含量經(jīng)常達(dá)到飽和狀態(tài)。水汽的存在，不僅減少了管線的有效輸送能力，還降低單位氣體 體積的熱值。天然氣中含水量達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，當(dāng)輸送量和其它參數(shù)變化時(shí)，還可能引起水 汽從天然氣流中析出，形成液態(tài)水或與天然氣中分子量較小的烴類生成水化物，從而減少 管線截面積，增加管路壓降，嚴(yán)重時(shí)堵塞管道。因此天然氣脫水是進(jìn)行長距離管道安全輸送 或進(jìn)行輕烴回收前必不可少的環(huán)節(jié)。只有將天然氣中的水汽含量控制在工藝流程要求的范 圍內(nèi)，才能保證氣體輸送或冷凝分離法輕烴回收工藝的實(shí)施。
[0003] 目前天然氣工業(yè)常用的脫水方法主要有固體吸附法、溶液吸收法和冷卻分離法。 固體吸附法主要利用氣體在固體表面上積聚的特性，使某些氣體組分吸附在分子篩、硅膠 等吸附劑上達(dá)到脫水的目的。此法常用于氣體或溶液的脫濕和深度干燥，由于吸附劑的吸 附飽和周期很短，切換操作頻繁，雖能滿足天然氣脫水的露點(diǎn)要求，但其再生干燥劑要消耗 大量的熱能，使用壽命也有限，是不經(jīng)濟(jì)的。另外，由于投資高，運(yùn)行費(fèi)用昂貴也使其應(yīng)用受 到限制。
[0004] 溶劑吸收法是利用溶劑與水的親和力來達(dá)到脫水的目的。吸收溶劑一般采用相對 分子質(zhì)量較高的醇類，如三甘醇（TEG)、二甘醇（DEG)和乙二醇（EG)等。其中三甘醇溶液具 有熱溫度性好、易于再生、吸濕性很高、蒸汽壓低、攜帶損失量小、運(yùn)行可靠、達(dá)到的露點(diǎn)降 大、濃溶液不會固化等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上應(yīng)用最為廣泛的天然氣脫水技術(shù)。三甘醇脫水適 用于較大規(guī)模的天然氣脫水，主要應(yīng)用在集氣站或集中脫水凈化廠。該技術(shù)露點(diǎn)降要求較 低時(shí)（22?28°C )較經(jīng)濟(jì)，露點(diǎn)降較高時(shí)，要求甘醇濃度較高。一般脫除Ikg水需甘醇循環(huán) 量約25?60L，脫水過程中存在甘醇損失。吸收劑再生時(shí)會產(chǎn)生苯、甲苯等物質(zhì)，對環(huán)境造 成污染。當(dāng)天然氣中含有輕烴液體時(shí)，還會引起甘醇起泡、乳化等。
[0005] 冷卻分離法常采用膨脹降溫使天然氣中的水氣冷凝并分離。利用氣源壓力降使能 量得到充分的利用。傳統(tǒng)的膨脹脫水方法如節(jié)流膨脹、透平機(jī)膨脹等方法或適用范圍窄，或 造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜，應(yīng)用具有較大的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0006] 本發(fā)明的目的是解決目前天然氣工業(yè)中應(yīng)用的各種脫水方法存在的問題，提供了 一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，包括變截面膨脹管以及設(shè)置在變截面膨 脹管左右兩端的膨脹管進(jìn)口法蘭和膨脹管出口法蘭；其中，變截面膨脹管的內(nèi)部從左至右 依次為過渡段、膨脹段和穩(wěn)定段；過渡段的側(cè)壁上從左至右依次設(shè)置有注醇管道、來流溫度 傳感器接頭和前側(cè)引壓管接頭，穩(wěn)定段的側(cè)壁上從左至右依次設(shè)置有后側(cè)引壓管接頭和去 流溫度傳感器接頭；
[0009] 來流溫度傳感器設(shè)置在來流溫度傳感器接頭處，去流溫度傳感器設(shè)置在去流溫度 傳感器接頭處；
[0010] 三閥組通過其頂部設(shè)置的引壓管分別連接至前側(cè)引壓管接頭和后側(cè)引壓管接頭， 三閥組的底端連接有差壓傳感器；
[0011] 來流溫度傳感器、去流溫度傳感器和差壓傳感器的輸出端分別連接至儀表箱的輸 入端。
[0012] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：儀表箱上設(shè)置有24V的外接電源接口。
[0013] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：該實(shí)驗(yàn)裝置的工作流量為250000m3/day，工作溫度 為-8°C，工作壓力為6. 4MPa。
[0014] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：變截面膨脹管從膨脹管進(jìn)口法蘭的進(jìn)口到膨脹管出口 法蘭的出口總長度為IOOOmm ;其中，過渡段的管道內(nèi)徑為57_，長度為521_ ;膨脹段（14) 的長度為l〇6mm，管道內(nèi)經(jīng)由57mm逐漸縮小為21mm ;穩(wěn)定段的管道內(nèi)徑為21mm，長度為 215mm〇
[0015] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：變截面膨脹管材質(zhì)選用20#碳鋼，設(shè)計(jì)壓力為lOMPa， 設(shè)計(jì)溫度為_20°C。
[0016] 本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于：三閥組包括左側(cè)閥門、中央閥門和右側(cè)閥門；且三閥 組頂部設(shè)有引壓管接口，底部設(shè)有差壓傳感器接口。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0018] 本實(shí)驗(yàn)裝置原理是以有限的變截面技術(shù)，使得流體流經(jīng)通道時(shí)符合壓強(qiáng)和密度的 變化規(guī)律，流體的壓力和溫度能夠有效地得到控制，即在有限的壓力降和溫度差內(nèi)，提高天 然氣中水分和重?zé)N的凝聚與霧化。
[0019] 1、與現(xiàn)有的固體吸附技術(shù)相比具有操作簡單、投資少、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)；
[0020] 2、與溶液吸收法相比具有環(huán)保方面的優(yōu)勢；
[0021] 3、與針閥節(jié)流相比，其能量損失少，可以在較小的壓降內(nèi)實(shí)現(xiàn)較大溫降。
[0022] 本發(fā)明可以在不改變天然氣企業(yè)現(xiàn)有工業(yè)流程的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)天然氣的脫水脫 烴。我方于2006年在長慶油田榆13號站進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，平均壓降為 0? 76MPa，平均溫降為4. 1°C。
【附圖說明】：
[0023] 圖1為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中變截面膨脹管正向剖視圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中三閥組結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 其中：1.膨脹管進(jìn)口法蘭；2.變截面膨脹管；3.注醇管道；4.儀表箱；5.來流溫 度傳感器；6.引壓管；7.三閥組；8.差壓傳感器；9.去流溫度傳感器；10.膨脹管出口法 蘭；11.過渡段；12.來流溫度傳感器接頭；13.前側(cè)引壓管接頭；14.膨脹段；15.后側(cè)引壓 管接頭；16.去流溫度傳感器接頭；17.穩(wěn)定段；18.左側(cè)閥門；19.引壓管接口；20.中央閥 門；21.差壓傳感器接口；22.右側(cè)閥門；a代表24V的外接電源；b.代表天然氣在實(shí)驗(yàn)裝置 中的流動方向。
【具體實(shí)施方式】：
[0027] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028] 如圖1至3所示，一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，包括變截面膨脹管2以 及設(shè)置在變截面膨脹管2左右兩端的膨脹管進(jìn)口法蘭1和膨脹管出口法蘭10 ;其中，變截 面膨脹管2的內(nèi)部包括從左至右依次為過渡段11、膨脹段14和穩(wěn)定段17 ;過渡段11的側(cè) 壁上從左至右依次設(shè)置有注醇管道3、來流溫度傳感器接頭12和前側(cè)引壓管接頭13,穩(wěn)定 段17的側(cè)壁上從左至右依次設(shè)置有后側(cè)引壓管接頭15和去流溫度傳感器接頭16 ;
[0029] 來流溫度傳感器5設(shè)置在來流溫度傳感器接頭12處，去流溫度傳感器9設(shè)置在去 流溫度傳感器接頭16處；
[0030] 三閥組7通過其頂部設(shè)置的引壓管6分別連接至前側(cè)引壓管接頭13和后側(cè)引壓 管接頭15,三閥組7的底端連接有差壓傳感器8 ;
[0031] 來流溫度傳感器5、去流溫度傳感器9和差壓傳感器8的輸出端分別連接至儀表箱 4的輸入端。
[0032] 為了對本發(fā)明進(jìn)一步的了解，現(xiàn)對其工作原理做一說明。
[0033] 在任意流道上穩(wěn)定流動的天然氣體，服從穩(wěn)定流動的能量方程，即：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括變截面膨脹管（2)以及 設(shè)置在變截面膨脹管（2)左右兩端的膨脹管進(jìn)口法蘭（1)和膨脹管出口法蘭（10);其中， 變截面膨脹管（2)的內(nèi)部從左至右依次為過渡段（11)、膨脹段（14)和穩(wěn)定段（17);過渡段 (11)的側(cè)壁上從左至右依次設(shè)置有注醇管道（3)、來流溫度傳感器接頭（12)和前側(cè)引壓管 接頭（13)，穩(wěn)定段（17)的側(cè)壁上從左至右依次設(shè)置有后側(cè)引壓管接頭（15)和去流溫度傳 感器接頭（16); 來流溫度傳感器（5)設(shè)置在來流溫度傳感器接頭（12)處，去流溫度傳感器（9)設(shè)置在 去流溫度傳感器接頭（16)處； 三閥組（7)通過其頂部設(shè)置的引壓管（6)分別連接至前側(cè)引壓管接頭（13)和后側(cè)引 壓管接頭（15)，三閥組（7)的底端連接有差壓傳感器⑶； 來流溫度傳感器（5)、去流溫度傳感器（9)和差壓傳感器（8)的輸出端分別連接至儀表 箱⑷的輸入端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：儀表箱（4) 上設(shè)置有24V的外接電源接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：該實(shí)驗(yàn)裝 置的工作流量為250000m3/day，工作溫度為-8°C，工作壓力為6. 4MPa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：變截面膨 脹管⑵從膨脹管進(jìn)口法蘭⑴的進(jìn)口到膨脹管出口法蘭（10)的出口總長度為1000mm; 其中，過渡段（11)的管道內(nèi)徑為57mm，長度為521mm;膨脹段（14)的長度為106mm，管道內(nèi) 經(jīng)由57mm逐漸縮小為21mm ;穩(wěn)定段（17)的管道內(nèi)徑為21mm，長度為215mm〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：變截面膨 脹管（2)材質(zhì)選用20#碳鋼，設(shè)計(jì)壓力為lOMPa，設(shè)計(jì)溫度為-20°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：三閥組（7) 包括左側(cè)閥門（19)、中央閥門（21)和右側(cè)閥門（23);且三閥組（7)頂部設(shè)有引壓管接口 (20)，底部設(shè)有差壓傳感器接口（22)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣膨脹制冷脫水脫烴實(shí)驗(yàn)裝置，其通過漸縮管道使天然氣溫度降低，提高天然氣中水分和重?zé)N的凝聚和霧化，達(dá)到脫水脫烴的目的。本發(fā)明包括膨脹管進(jìn)口法蘭、變截面膨脹管、儀表箱、三閥組、差壓傳感器、引壓管、來流溫度傳感器、去流溫度傳感器、注醇管道和膨脹管出口法蘭。儀表箱與差壓傳感器、溫度傳感器及外接電源通過導(dǎo)線相連，膨脹管與天然氣管道、引壓管、注醇管道通過管道和法蘭相連，三閥組和差壓傳感器通過螺釘相連。天然氣流過膨脹管即可從儀表箱上讀出膨脹前后的壓降和溫降。
【IPC分類】F25B9-06, C10L3-10
【公開號】CN104611081
【申請?zhí)枴緾N201510036038
【發(fā)明人】王躍社, 王天靖, 尚靜
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月23日