气体处理系统的制作方法

气体或液体的贮存或分配装置的制造及其应用技术1.本公开涉及气体处理系统技术领域，特别涉及一种气体处理系统。背景技术：2.气体处理系统常用于地层采出的天然气的处理，作用是使天然气以合适的温度与压力输出使用。气体处理系统至少包括依次连通的气体源接口、气体冷却器与节流阀，采出的高压高温的原料天然气经过气体源接口进入气体冷却器，通过气体冷却器进行初步降温，再经过节流阀降压至目标压力与目标温度，再对节流阀流出的天然气进行其他处理使气体可进入管网进行供能。3.高压高温的天然气在经过节流阀时会出现节流膨胀效应，节流膨胀效应会导致天然气在经过节流阀后出现降温降压的情况，且在降温降压之后的压力与温度条件下，流出节流阀的天然气容易产生水合物的情况，水合物可能导致节流阀后端管道出现堵塞的情况。为了避免节流阀后端的管道堵塞，在气体进入节流阀之前，会在气体中混入大量水合物抑制剂以抑制水合物的产生。但水合物抑制剂的大量添加，会增加天然气的处理成本。技术实现要素：4.本公开实施例提供了一种气体处理系统，保证天然气的处理效果的同时降低天然气处理所需成本。所述技术方案如下：5.本公开实施例提供了一种气体处理系统，所述气体处理系统包括气体源接口、第一冷却装置、抑制剂注入装置、第二冷却装置与节流阀，6.所述气体源接口与所述第一冷却装置的进气口连通，所述第一冷却装置的出气口、所述抑制剂注入装置的注入口均与所述第二冷却装置的同一进气口连通，所述第二冷却装置的出气口与所述节流阀的进气口连通，7.所述第一冷却装置用于将来自所述气体源的气体冷却至第一温度，所述第一温度高于水合物形成温度，所述抑制剂注入装置用于向来自所述第一冷却装置的气体注入抑制剂，所述第二冷却装置用于将来自所述第一冷却装置的、混合有所述抑制剂的气体冷却至第二温度，所述第二温度低于所述第一温度，所述节流阀用于将来自所述第二冷却装置的气体分别降压降温至目标压力与目标温度，所述目标温度低于所述第二温度。8.可选地，所述第二温度和所述目标温度的差值与所述抑制剂的使用量呈正相关。9.可选地，所述第二温度和所述目标温度的差值与所述抑制剂的使用量线性相关。10.可选地，所述第二温度与所述目标温度的差值大于或等于0℃，且所述第二温度与所述目标温度的差值小于或等于18℃。11.可选地，所述第一温度与所述第二温度的差值为大于或等于0℃，且所述第一温度与所述第二温度的差值小于或等于23℃。12.可选地，所述抑制剂注入装置包括雾化喷头，所述雾化喷头用于向来自所述第一冷却装置的气体喷入抑制剂。13.可选地，所述第二冷却装置包括冷却器与换热腔道，所述冷却器的进气口与所述抑制剂注入装置的注入口连通，所述冷却器的出气口与所述节流阀的进气口连通，所述换热腔道连通所述冷却器的第一壳程与所述第一冷却装置的第二壳程，所述第一壳程指流体沿所述冷却器的换热腔与壳体之间的密封空间，所述第二壳程指流体沿所述第一冷却装置的换热腔与壳体之间的密封空间。14.可选地，气体处理系统还包括过滤分离器与聚结器，所述过滤分离器的进气口与所述气体源接口的出气口连通，所述过滤分离器的出气口与所述聚结器的进气口连通，所述聚结器的出气口与所述第一冷却装置的进气口连通。15.可选地，所述气体处理系统还包括第一气液分离装置，所述第一气液分离装置位于所述第一冷却装置与所述第二冷却装置之间，所述第一气液分离装置的进气口与所述第一冷却装置的出气口连通，所述第一气液分离装置的出气口与所述第二冷却装置的进气口连通。16.可选地，所述气体处理系统还包括第二气液分离装置，所述第二气液分离装置的进气口与所述节流阀的出气口连通。17.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：18.气体处理系统中，采出的气体可以从气体源接口进入第一冷却装置进行第一步降温至第一温度，第一温度高于水合物形成温度，避免气体在降温过程中形成水合物而导致管道堵塞。气体在第一冷却装置中降温到第一温度后，可以通过抑制剂注入装置向气体内掺入防止水合物生成的抑制剂，减小气体在后续处理过程中由于降温降压等情况而产生水合物堵塞管道的可能。气体掺入抑制剂之后，气体进入第二冷却装置中降温至第二温度，且第二温度低于第一温度而大于气体最终需要从节流阀流出的目标温度。由于气体在流出第一冷却装置之后，通过第二冷却装置对气体进一步降温至第二温度，气体流入节流阀之前与流出节流阀之后的目标温度的温差进一步缩小，节流阀处产生的节流膨胀效应相对于相关技术变弱，因此第一冷却装置与第二冷却装置之间，抑制剂注入装置所需要注入的抑制剂也可以对应减少，可以在保证气体的处理效果的同时降低气体处理所需原料，节省成本。附图说明19.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。20.图1是本公开实施例提供的气体处理系统的结构示意图；21.图2是本公开实施例提供的抑制剂注入装置的简化结构示意图；22.图3是本公开实施例提供的第二冷却装置的简化结构示意图；23.图4是本公开实施例提供的气体处理系统的另一结构示意图。具体实施方式24.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步的详细描述。25.图1是本公开实施例提供的气体处理系统的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种气体处理系统，该气体处理系统包括气体源接口1、第一冷却装置2、抑制剂注入装置3、第二冷却装置4与节流阀5。26.气体源接口1与第一冷却装置2的进气口连通，第一冷却装置2的出气口、抑制剂注入装置3的注入口均与第二冷却装置4的同一进气口连通，第二冷却装置4的出气口与节流阀5的进气口连通。27.第一冷却装置2用于将来自气体源的气体冷却至第一温度，第一温度高于水合物形成温度，抑制剂注入装置3用于向来自第一冷却装置2的气体注入抑制剂，第二冷却装置4用于将来自第一冷却装置2的、混合有抑制剂的气体冷却至第二温度，第二温度低于第一温度，节流阀5用于将来自第二冷却装置4的气体分别降压降温至目标压力与目标温度，目标温度低于第二温度。28.气体处理系统中，采出的气体可以从气体源接口1进入第一冷却装置2进行第一步降温至第一温度，第一温度高于水合物形成温度以避免气体在降温过程中形成水合物而导致管道堵塞。气体在第一冷却装置2中降温到第一温度后，可以通过抑制剂注入装置3向气体内掺入防止水合物生成的抑制剂，减小气体在后续处理过程中由于降温降压等情况而产生水合物堵塞管道的可能。气体掺入抑制剂之后，气体进入第二冷却装置4中降温至第二温度，且第二温度低于第一温度而大于气体最终需要从节流阀5流出的目标温度。由于气体在流出第一冷却装置2之后，通过第二冷却装置4对气体进一步降温至第二温度，气体流入节流阀5之前与流出节流阀5之后的目标温度的温差进一步缩小，节流阀5处产生的节流膨胀效应相对现有技术会弱一点，因此第一冷却装置2与第二冷却装置4之间，抑制剂注入装置3所需要注入的抑制剂也可以对应减少，可以保证气体的处理效果的同时降低气体处理所需原料，节省成本。29.在本公开所提供的实现方式中，气体处理系统中处理的气体可为天然气。下文中以气体为天然气的前提对气体处理系统进行陈述。在本公开所提供的其他实现方式中，气体处理系统中处理的气体也可以为需要脱水去杂质的一些废气等，本公开对此不做限制。30.需要说明的是，第一冷却装置2可以对天然气进行初步降温，并保证降温之后的天然气不会生成水合物，因此不会出现水合物造成管道堵塞的情况，同时第一冷却装置2对天然气降温之后，第二冷却装置4与节流阀5对天然气降温至目标温度的压力也可以大大减小，因此可以选用较为常规的第二冷却装置4与节流阀5对天然气进行降温降压，气体处理系统整体所需的设备成本也可大大降低。31.需要说明的是，水合物形成温度可从天然气水合物形成温度预测表得到，水合物形成温度可选取为天然气水合物形成温度预测表中的最高水合物形成温度。天然气水合物形成温度预测表根据天然气产出经验或对天然气原料进行实验得到。32.示例性地，气体源接口1可为管道状。便于实现气体源接口1与第一冷却装置2之间的连通。33.需要说明的是，气体源接口1通常与采出的天然气的输出源连通。可以保证天然气稳定输送至第一冷却装置2中。34.示例性地，第一冷却装置2可为绕管式换热器。35.第一冷却装置2为绕管式换热器，整体结构较为紧凑，且对天然气的降温效率较快，可以实现对天然气的快速降温。36.可选地，第一温度大于或等于8℃且第一温度小于或等于25℃。37.在采出的天然气的自然温度通常为30～45℃的前提下，将天然气经第一冷却装置2冷却之后的第一温度调整为以上范围，可以保证第一冷却装置2的降温负荷不算大，且可以保证天然气在降温后也不会形成水合物，保证天然气可以稳定进行后续处理流程。38.在本公开所提供的其他实现方式中，第一冷却装置2也可为间壁式冷却器、喷淋式冷却器或夹套式冷却器。本公开对此不做限制。39.图2是本公开实施例提供的抑制剂注入装置的简化结构示意图，参考图2可知，抑制剂注入装置3包括雾化喷头301，雾化喷头301用于向来自第一冷却装置2的气体喷入抑制剂。40.雾化喷头301可以将抑制剂更均匀地注入气体内，保证抑制剂与气体的均匀接触，更有效地抑制天然气内水合物的产生。41.可选地，抑制剂注入装置3还包括抑制剂储液容器302、注入泵303与连接管道304，注液泵的进口与抑制剂储液容器302连通，注入泵303的出口与雾化喷头301连通，雾化喷头301插入连接管道304内，且雾化喷头301与连接管道304的外周壁密封配合，连接管道304的两端分别与第一冷却装置2的出气口及第二冷却装置4的进气口连通。42.注入泵303可以将抑制剂储液容器302内的抑制剂稳定抽取并注入雾化喷头301内，抑制剂从雾化喷头301稳定注入连接管道304内，并与进入连接管道304的气体混合，最终得到的气体与抑制剂的混合效果较好，减小天然气内形成水合物的可能性。43.在本公开所提供的其他实现方式中，抑制剂注入装置3也可通过喷管注入连接管道304内，本公开对此不做限制。44.可选地，抑制剂为乙二醇。45.抑制剂为乙二醇，成本较低的同时可以有效抑制天然气内水合物的形成。46.在本公开所提供的其他实现方式中，抑制剂也可为添加水合物抑制剂获三甘醇或二者的混合物，本公开对此不做限制。47.可选地，第二冷却装置4包括冷却器41与换热腔道42，冷却器41的进气口与抑制剂注入装置3的注入口连通，冷却器41的出气口与节流阀5的进气口连通，换热腔道42连通冷却器41的第一壳程s1与第一冷却装置2的第二壳程s2，第一壳程s1指流体沿冷却器41的换热腔与壳体之间的密封空间,第二壳程s2指流体沿第一冷却装置2的换热腔与壳体之间的密封空间。48.第二冷却装置4包括冷却器41与换热腔道42，换热腔道42可以将第二冷却装置4工作时温度较低的气体调整到与温度更高的第一冷却装置2进行换热，可以降低第一冷却装置2的加热压力，并提高气体处理系统给气体降温的效率。49.需要说明的是，第二冷却装置4中换热到第一冷却装置2中的气体不是从气体源接口1进入的气体，而是第二冷却装置4在工作过程中，产生的温度较低的换热气体，换热气体走第二冷却装置4的第一壳程s1，从气体源接口1进入的气体走第二冷却装置4的管程s3。管程s3指冷却器41的换热腔所在的密封空间。50.为便于理解，此处提供图3，图3是本公开实施例提供的第二冷却装置的简化结构示意图，参考图3可知，第二冷却装置4包括冷却器41与换热腔道42。换热腔道42的一端连通冷却器41的第一壳程s1，换热腔道42的另一端连通第一冷却装置2的第二壳程s1。51.可选地，第二冷却装置4中的冷却器可为固定管板式换热器。52.固定管板式换热器可以保证对气体的稳定降温的同时，可以实现与抑制剂注入装置3及节流阀5的稳定连接，便于气体处理系统整体装置的拆装。53.需要说明的是，冷却器41可通过设置温度传感器来监控流经冷却器41的气体的温度，来控制需要与气体进行换热的换热气体本身的温度或换热介质本身的温度，换热气体或换热介质用于与冷却器41的换热腔进行热量交换，换热气体本身的温度或换热介质本身的温度越低，能够使冷却器41内换热腔的温度越低，换热腔内流经的气体的温度越低，最终保证气体可以冷却至所需要冷却的温度。54.可选地，在第二冷却装置4为固定管板式换热器时，雾化喷头301可连接在固定管板式换热器的管板上，且雾化喷头301可正对固定管板式换热器的进气口。保证抑制剂可以与气体有效混合。55.在本公开所提供的其他实现方式中，第二冷却装置4中的冷却器41也可设置为其他形式的冷却器，或者采用与第一冷却装置2相同结构的冷却器。本公开对此不做限制。56.示例性地，第二冷却装置4将来自抑制剂注入装置3的气体降温至第二温度，第二温度大于或等于2℃且第二温度小于或等于12℃。57.第二温度在以上范围内，第二温度与节流阀5出口的目标温度的温差通常较小，在此之前添加的抑制剂的量不会过多，而将气体降低到此温度范围，混入了抑制剂之后的气体内也不会出现水合物的生成，有效控制了最终加入气体中的抑制剂含量。58.可选地，第一温度与第二温度的差值为大于或等于0℃，且第一温度与第二温度的差值小于或等于23℃。59.第一温度与第二温度的差值在以上范围内时，第二冷却装置4相对第一冷却装置2来说，降低气体温度的压力不会很大，也可以在第一温度的基础上，有效缩减气体的温度，以减小节流阀5两端的气体的温差。60.示例性地，第二温度和目标温度的差值与抑制剂的使用量呈正相关。61.第二温度和目标温度的差值与抑制剂的使用量呈正相关，由此可以尽可能缩减第二温度与目标温度之间的差值，以减小抑制剂所需要的使用量，大幅度降低气体处理系统的使用成本。62.可选地，第二温度和目标温度的差值与抑制剂的使用量可线性相关。便于控制抑制剂的使用量。63.示例性地，第二温度低于抑制剂的水露点。64.第二温度低于抑制剂的水露点，可以保证气体在进入第二冷却装置4之后，抑制剂不会由于低温而与气体凝出的水滴一同脱离气体，保证抑制剂在节流阀5之前与气体有效混合，并降低气体在节流阀5之后生成水合物的风险。65.可选地，第二温度与目标温度的差值大于或等于0℃，且第二温度与目标温度的差值小于或等于18℃。66.第二温度与目标温度的差值在以上范围内，节流阀5可以在第二温度的基础上有效降低气体的温度，节流阀5前抑制剂的添加量也较小。67.图4是本公开实施例提供的气体处理系统的另一结构示意图，参考图4可知，气体处理系统还可包括过滤分离器6，过滤分离器6的进气口与气体源接口1的出气口连通，过滤分离器6的出气口与第一冷却装置2连通。68.气体源接口1与第一冷却装置2之间增加的过滤分离器6，可以将天然气中携带的部分游离水以及固体杂质去除，减小天然气中存在的游离水等杂质对后续装置造成腐蚀，保证后续第一冷却装置2等结构可以正常运行。69.可选地，过滤分离器6可为滤芯式过滤器，滤芯式过滤器可为金属网除沫器。70.上一段中所述的过滤分离器6的结构较易获取，且可以去除天然气中存在的较大粒径的固体颗粒与游离水液滴，减小天然气中存在的游离水等杂质对后续装置造成腐蚀的可能。71.示例性地，气体处理系统还可包括聚结器7，聚结器7的进气口与过滤分离器6的出气口连通，聚结器7的出气口与第一冷却装置2的进气口连通。72.过滤分离器6与第一冷却装置2之间增加聚结器7，聚结器7可以将天然气中携带的更小粒径的游离水液滴聚结成较大粒径液滴，然后从聚结器7底部排出，进一步去除天然气中存在的游离水，减小天然气中存在的游离水等杂质对后续装置造成腐蚀的可能。聚结器7与过滤分离器6配合，也可以更有效地减小天然气中存在的固体颗粒，保证进入第一冷却装置2等结构中的气体的洁净度，便于气体的后续处理。73.参考图4可知，气体处理系统还包括第一气液分离装置8，第一气液分离装置8位于第一冷却装置2与第二冷却装置4之间，第一气液分离装置8的进气口与第一冷却装置2的出气口连通，第一气液分离装置8的出气口与第二冷却装置4的进气口连通。74.第一冷却装置2与抑制剂注入装置3之间增加的第一气液分离装置8，可以分离出从第一冷却装置2中流出的气体所携带的液体，提高气体的露点，减小气体进入第二冷却装置4及节流阀5后形成水合物的可能。相应地也可以减小后续抑制剂注入装置3所需要注入的抑制剂的使用量，降低气体处理系统整体的使用成本。75.可选地，第一气液分离装置8可为立式气液分离器。可以便于气体与液体的分离处理。76.示例性地，气体处理系统还包括第二气液分离装置9，第二气液分离装置9的进气口与节流阀5的出气口连通。77.第二气液分离装置9可以对流出节流阀5之后的气体进行气液分离，分离出气体中所混入的抑制剂，保证天然气的洁净度与干燥度，力促胡第二气液分离装置9之后的气体可以进入管网进行处理功能。78.需要说明的是，第二气液分离装置9的出气口可以直接与管网或需要供能的设备连通。79.需要说明的是，气体在流经节流阀5时本身会由于节流膨胀效应而脱出部分液态水及部分与液态水一起析出的抑制剂，因此第二气液分离装置9分离气体中的液滴的压力不会很大。80.可选地，第二气液分离装置9中的换热气体也可通入第一冷却装置2进行换热。降低换热成本。81.示例性地，第二气液分离装置9也可为立式气液分离器。易于获取与实现。82.在本公开所提供的其他实现方式中，第一气液分离装置8与第二气液分离装置9也可为其他结构，本公开对此不做限制。83.需要说明的是，图4中相对图1中所示的气体处理系统，增加了过滤分离器6、聚结器7、第一气液分离装置8与第二气液分离装置9，相对图1中所示的气体处理系统来说，对气体的处理效果更好。图4中所示的气体源接口1、第一冷却装置2、抑制剂注入装置3、第二冷却装置4及节流阀5的结构可与图1中所示的气体源接口1、第一冷却装置2、抑制剂注入装置3、第二冷却装置4及节流阀5分别相同，在此不再赘述。84.在本公开所提供的实现方式中，若气体源接口1所包含的气体的压力可为6.3mpa、气体的温度为25～35℃，气体的总量为40×104nm3/d，目标压力为4.6mpa，目标温度≤0℃。85.气体从气体源接口1先进入过滤分离器6，过滤部分气体中的杂质与液滴。气体从过滤分离器6再进入聚结器7中进一步分离杂质与液滴，气体的温度与压力在经过过滤分离器6以及聚结器7之后保持不变。86.从聚结器7流出的气体进入第一冷却装置2，气体被第一冷却装置2冷却至15℃，气体压力保持不变。气体继续流向抑制剂注入装置3，抑制剂注入装置3向气体中注入3kg/h的抑制剂，抑制气体中水合物的生成，此处的抑制剂为乙二醇。注入了抑制剂的气体先进入第一气液分离装置8中进行初步的气液分离，降低水合物生成概率。气体再进入第二冷却装置4中，被第二冷却装置4进一步冷却至8℃，由于抑制剂的注入，此处降温也不会导致第二冷却装置4中水合物的生成。气体最后从第二冷却装置4中流出，并进入节流阀5被节流阀5以目标压力与目标温度输出。经过节流阀5之后的气体可以进入第二气液分离装置9进一步分离液滴与抑制剂。最后流出第二气液分离装置9的气体进入管网进行供能。87.此种方式中，相对现有技术中总量为40×104nm3/d的气体需要以目标压力为4.6mpa，目标温度≤0℃输出的气体，所添加的抑制剂的使用量少95t/a，可节约72万元/年的经费。88.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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