集低温制冷及气液分离于一体的新技术

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　　超音速分离器(Super Sonic Separator,简称3S)是基于天然气旋流在超音速喷管内绝热膨胀降温，以分离天然气中的水分和液烃(NGL)组分的新型高效设备(见图1)。

　　图1 3S 分离器外观图(处理能力为180×104m3/d)

　　目前3S 技术可用于：天然气脱水、脱烃;分离天然气中的高含量H2S 和CO2。
　　根据不同用途，"3S"可以使用亚音速或超音速喷管、不同型号的旋流器和扩散器，也可在工作段的管壁上进行特殊打孔，以便回收液体。
　　超音速分离器由旋流器、超音速喷管、工作段、气液两相分离器、扩散器和导向叶片组成，其结构如图2 所示。

　　图2 超音速分离器结构示意图

　　天然气首先进入旋流器旋转，产生加速度为1×106m/s2的旋流，该旋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，并在喷管内膨胀降压、降温和增速。由于天然气温度降低，其中的水蒸气和NGL凝结成液滴，在旋转产生的切向速度和离心力的作用下被“甩”到管壁上，从而实现气液分离。由于在喷管后半部经过扩散器的减速、增压、升温作用，天然气经3S装置喷管损失的压力能大部分得以恢复，从而大大减少了天然气的压力损失。
　　由于天然气在喷管后半部至扩散器内的压力回升，使3S装置设备的进出口压差远小于超音速喷管的压差。因此，与传统的J-T阀和膨胀机制冷设备相比，在相同压差情况下，3S 装置可使天然气产生更大的温降。不同膨胀制冷设备进出口压比与温差关系如图3 所示。

　　图3 不同膨胀制冷设备进出口压比与温差关系图

　　虽然3S 装置可使天然气产生更大的温降，并同时脱出水和NGL，但是由于天然气气流在3S 内的流动速度可超过550m/s，停留时间很短，因此，在3S 内部不会生成天然气水合物。

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