文档介绍：3
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北京石油化工学院学报
第 18 卷第 1 期 Vol. 18 No. 1
Journal of Beijing Instit ute of
2010 年 3 月 Mar. 2010
Petro chemical Technology
喷管超音速分离技术在天然气
脱水中的应用研究
2 2 1 ,2 2 2 2
3 宋婧王丽陈家庆陈志明
(1. 北京化工大学, 北京 100029 ; 2. 北京石油化工学院, 北京 102617)
摘要喷管超音速旋流分离技术是天然气处理工艺技术的一大创新技术,是一种集气体
动力学、热力学和流体力学理论为一体的新型气体干燥处理技术,是超音速冷凝与离心分离技术的有机
结合。喷管超音速分离器由喷管、超音速翼段、分离段和扩压段四部分组成,它依靠喷管膨胀形成低温、
低压超音速流动,并通过超音速翼形成旋流,从而实现冷凝水及重烃的分离。现有研究表明,喷管超音
速分离器具有分离效率高,体积小,可实现无人操作,并且不需要使用任何化学药剂等优点,因此该项技
术在天然气净化脱水领域具有广阔的应用前景。
关键词喷管; 超音速; 脱水技术; 超音速翼
中图法分类号 TE868
天然气开发和利用是未来我国能源工程中使流体通过该膜的渗透作用,并借助外部能量
新的课题。据专家预测,在不久的将来,我国对的推压,使多组分流体发生分离[1 ] 。但膜分离
石油的需求以年 4 %的速度增长,对天然气的法具有一定的局限性,用于脱除天然气中的酸
需求则以年 15 %的速度增长,这意味着更大的性气体时,隔膜很容易被气体腐蚀,在使用过程
天然气工程需求。通常天然气中含有饱和水蒸中需要较高的压力,并且这种技术造价很高[2 ] 。
汽、H2 S、固体颗粒物等杂质,在天然气输送和(2) 冷凝分离法。此方法是借助多组分混
处理过程中水蒸汽易凝结形成液态水,而液态合气体凝结为液体的温度差,在一定压力下,将
水容易溶解酸性气体形成具有强腐蚀性的酸液混合气体的温度降至露点温度以下,使混合气
腐蚀设备。液态水也容易与烃结合形成天然气体轻重组分凝结为液体。然后根据混合气体轻
水合物,水合物的形成、腐蚀、高压降, 其结果重组分的相对密度差和互不溶解的特点,实现
会引起管线、节流阀、各种阀门以及仪表堵塞继轻重组分分离。因此要实现气体轻重组分的分
而降低传输效率,很难达到管道输送的要求,因离,就必须保持低温,配置制冷设施,而要配置
此需要建立有关的净化装置。其中天然气脱水制冷设施,一方面增加投资,另一方面也增加了
是天然气输送过程中的一个重要环节,它的目操作费用[3 ] 。
的就是脱除天然气中的水蒸汽,避免水合物的(3) 溶剂吸收法。此方法是根据混合气体
形成。各组分在液体中溶解度的不同,用适当的溶剂
来处理混合气体从而达到混合气体各组分的
1 天然气脱水技术概况,
分离。目前普遍采用的溶剂是三甘醇,但采用
天然气脱水技术有膜分离技术、冷凝分离三甘醇脱去天然气中的水,其工艺技术复杂,设
法、溶剂吸收法、固体吸附法等等。备装置繁多, 系统庞大, 并且投资费用也
(l) 膜分离技术。该方法是采用特定的膜, 很高[4 ] 。

(4) 固体吸附法。固体吸