一种酸气分离器及酸气分离系统
技术领域
本实用新型属于净化厂含硫化氢天然气中液态水及杂质脱除技术领域，具体涉及一种酸气分离器及酸气分离系统。
背景技术
天然气是清洁、高效、经济的能源和化工原料，是石油和煤炭最好的替代能源，随着天然气工业的发展，其开发和利用越来越受到人们的重视。含硫天然气在集输储运过程中，对设备和管线会造成腐蚀，一旦泄露也会造成人身安全事故，天然气作为燃料燃烧时，其中的硫化物会被转换为硫氧化物排放到大气中，形成酸雨，大气污染，生态环境被破坏，因此，在集输储运过程中必须进行脱硫。
含硫化氢的天然气在净化厂/处理厂进行了脱除，脱硫后的天然气外输至下游，同时形成了浓度较高的酸性尾气。该酸性尾气通过吸收氧化塔，将酸性气体中的硫单质置换出来进行硫磺回收，实现资源利用和环保的双重目的。本酸气分离橇是硫磺回收装置的一个重要流程，前端接上一处理单元的酸气，后端接吸收氧化塔进行硫磺回收。本装置的作用是实现酸气进入吸收氧化塔之前进行分离杂质和水分。
然而，在实际应用中浓度较高的酸气通常含有大量水分和杂质，严重影响了后续吸收氧化塔的硫磺回收效果，因此必须对进入吸收氧化塔的酸气进行脱水和脱除杂质。现有装置目前均为简单的分离缓冲罐，大多数为单级分离缓冲，气液分离效果不好。加上整个装置在接近于常压的状态下运行，难以实现自动排液及连续输送。
实用新型内容
本实用新型提供了一种酸气分离器及酸气分离系统，目的之一在于提供一种集分离、缓冲、排液、放空、计量、在线监测等功能于一体的酸气分离装置；目的之二在于提供一种能够实现独立运行、远程关断、自动排液、安全放空、动态监测、智能报警、精准计量的酸气分离装置；目的之三在于提供一种能够减少设备占地面积的酸气分离装置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种酸气分离器，包括
酸气分离器壳体，酸气分离器壳体顶部开有气相出口，酸气分离器壳体底部开有液相出口，酸气分离器壳体的侧壁开有混合介质切向进口、放空口和人孔；
连接板，连接板设置在混合介质切向进口上部酸气分离器壳体内，将酸气分离器壳体内部分为上下两个腔室；
旋流分离元件，旋流分离元件穿过连接板垂直连接在酸气分离器壳体内，旋流分离元件上端位于上腔室，旋流分离元件下端位于下腔室；
连通管，连通管的一端与旋流分离元件下端口连接，连通管的另一端穿过酸气分离器壳体侧壁与酸气分离器壳体上腔室连通；
丝网捕雾器，丝网捕雾器连接在旋流分离元件上端；
波纹板，波纹板连接在酸气分离器壳体下腔室下部的内侧壁。
所述的丝网捕雾器水平连接在酸气分离器壳体上腔室的内侧壁；波纹板垂直连接在酸气分离器壳体下腔室下部的内侧壁。
一种酸气分离系统，至少包括一种酸气分离器，还包括紧急切断阀、第一止回阀、安全阀、第二止回阀、排污阀、就地显示液位计和第一酸液回流泵；所述的紧急切断阀和第一止回阀串联在酸气分离器的混合介质切向进口；所述的安全阀一端与放空口连接，安全阀的另一端连接有酸气放空至火炬的管路；所述的第二止回阀的一端与气相出口连接，第二止回阀的另一端连接有吸收氧化塔；所述的第一酸液回流泵的一端与液相出口连接，第一酸液回流泵的另一端连接有酸性水输出至其它装置的管路；所述的排污阀连接在第一酸液回流泵和液相出口之间；所述的就地显示液位计连接在酸气分离器下腔室外侧壁上。
还包括第二酸液回流泵；所述第二酸液回流泵与第一酸液回流泵并联在排污阀和酸性水输出之间。
还包括带远传的液位计、带远传的流量计、硫化氢在线监测仪和控制器；所述的带远传液位计连接在酸气分离器下腔室外侧壁上；所述的带远传的流量计连接在第二止回阀与吸收氧化塔之间；所述的硫化氢在线监测仪连接在酸气分离器上腔室外侧壁上；所述的控制器分别与带远传的液位计、带远传的流量计和硫化氢在线监测仪电信号连接。
还包括压力变送器和温度变送器；所述的压力变送器和温度变送器连接在紧急切断阀和第一止回阀之间的管路上；压力变送器和温度变送器分别与控制器电信号连接。
所述的带远传的液位计与就地显示液位计对称设置在酸气分离器下腔室外侧壁上。
还包括橇装框架，所述酸气分离器、急切断阀、第一止回阀、安全阀、第二止回阀、排污阀、带远传的液位计、带远传的流量计、硫化氢在线监测仪、就地显示液位计、第一酸液回流泵和第二酸液回流泵均橇装在橇装框架内。
有益效果：
1、本实用新型采用立式结构，有效实现了两级分离及缓冲；
2、本实用新型中酸液回流泵的采用，能够将分离后的酸液安全的输送到处理单元，有效解决了因分离器压差过小不能靠重力自动排液的问题。
3、本实用新型高低液位连锁排液及泵的启停，实现了操作过程的智能控制。
4、本实用新型含在线监测装置，具有H2S泄露监控报警功能，有效提高了安全性。
5、本实用新型实现了在线计量及远传，实现了后续处理工艺的精准化和智能化。
6、本实用新型采用橇装一体化，减少了占地面积，方便拉运和现场安装。
7、本实用新采用抗硫化氢材质的阀门和管线和压力容器，有效的提高了设备的使用安全性。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
图1是本实用新型结构示意图；
图2是本实用新型中酸气分离器结构示意图。
图中：1-紧急切断阀；2-第一止回阀；3-安全阀；4-第二止回阀；5-排污阀；6-酸气分离器；7-带远传的液位计；8-就地显示液位计；9-硫化氢在线监测仪；10-带远传的流量计；11-第一酸液回流泵；12-第二酸液回流泵；13-混合介质切向进口；14-丝网捕雾器；15-气相出口；16-旋流分离元件；17-波纹板；18-液相出口；19-酸气分离器壳体；20-连接板；21-连通管；22-放空口；23-人孔；24-压力变送器；25-温度变送器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例一：
根据图2所示的一种酸气分离器，包括
酸气分离器壳体19，酸气分离器壳体19顶部开有气相出口15，酸气分离器壳体19底部开有液相出口18，酸气分离器壳体19的侧壁开有混合介质切向进口13、放空口22和人孔23；
连接板20，连接板20设置在混合介质切向进口13上部酸气分离器壳体19内，将酸气分离器壳体19内部分为上下两个腔室；
旋流分离元件16，旋流分离元件16穿过连接板20垂直连接在酸气分离器壳体19内，旋流分离元件16上端位于上腔室，旋流分离元件16下端位于下腔室；
连通管21，连通管21的一端与旋流分离元件16下端口连接，连通管21的另一端穿过酸气分离器壳体19侧壁与酸气分离器壳体19上腔室连通；
丝网捕雾器14，丝网捕雾器14连接在旋流分离元件16上端；
波纹板17，波纹板17连接在酸气分离器壳体19下腔室下部的内侧壁。
在实际使用时，含液酸性气体通过混合介质切向进口13进入分离器中，通过现有技术的旋流分离元件16，将气、液、固分开，液体沿着筒壁向下，气体通过旋流分离元件16的中间通道上升，经过丝网捕雾器14从气相出口15输出，丝网捕雾器14将气体中的细小液滴拦截下来，聚集在连接板20处。经过连通管21导流至分布器再次分离。酸气分离器壳体19下部聚集的液体经过垂直布置的波纹板17，将液体中溶解的大量饱和状态的气体聚结并使之逸出水面，起到气液分离的作用。
该分离器有三次气液分离过程，第一次在气体进入分离器时经过旋流重力分离实现首次气液分离；第二次在液体通过分离器底部波纹板时将饱和状态气体聚结并逸出，实现再次气液分离。第三次在气体通过丝网时有效拦截细小液滴(3um以上直径液滴)，实现第三次气液分离；通过三级分离，分离效率显著提高。
分离器下部侧壁上设置人孔23，方便安装内附件、丝网及波纹板等组件。
酸气分离器接收来自上游管线的含硫化氢和少量水分的天然气，进入酸气分离器进行气液分离，从而脱除天然气中大量的水分和杂质。脱除水分的干天然气(含硫化氢)通过管线去下游吸收氧化塔。含酸污水通过液相出口18进入酸液处理环节；酸气分离器的放空口22，是当系统超压时安全阀3自动打开，系统泄压放空，酸气通过放空管线至站内火炬系统。
本实用新型的技术方案，使含有硫化氢和少量水的天然气进行有效的气液分离，去除了天然气中的液态水和固体杂质，将干的天然气(含硫化氢)输入至下游进行处理。
实施例二：
根据图2所示的一种酸气分离器，与实施例一不同之处在于：所述的丝网捕雾器14水平连接在酸气分离器壳体19上腔室的内侧壁；波纹板17垂直连接在酸气分离器壳体19下腔室下部的内侧壁。
在实际使用时，丝网捕雾器14的设置，使得气体在通过丝网捕雾器14时，能够将气体中的细小液滴(3um以上直径液滴)拦截下来，聚集在连接板20处，经过连通管21导流后再次分离。
波纹板17垂直设置的技术方案，有利于将液体中溶解的大量饱和状态的气体聚结并使之逸出水面，起到气液分离的作用。
实施例三：
根据图1所示的一种酸气分离系统，至少包括一种酸气分离器6，还包括紧急切断阀1、第一止回阀2、安全阀3、第二止回阀4、排污阀5、就地显示液位计8和第一酸液回流泵11；所述的紧急切断阀1和第一止回阀2串联在酸气分离器的混合介质切向进口13；所述的安全阀3一端与放空口22连接，安全阀3的另一端连接有酸气放空至火炬的管路；所述的第二止回阀4的一端与气相出口15连接，第二止回阀4的另一端连接有吸收氧化塔；所述的第一酸液回流泵11的一端与液相出口18连接，第一酸液回流泵11的另一端连接有酸性水输出至其它装置的管路；所述的排污阀5连接在第一酸液回流泵11和液相出口18之间；所述的就地显示液位计8连接在酸气分离器6下腔室外侧壁上。
在实际使用时，酸气分离器的作用是分离来自上游管线的含硫化氢和少量水分的天然气，进入酸气分离器进行气液分离，从而脱除天然气中大量的水分和杂质。酸液回流泵，为现有技术由泵体和电机组成，主要是通过回流泵将含酸污水安全引致下游处理环节。排污阀是将酸气分离器分离出来的液体通过排污阀引致下游管线中，能够通过酸气分离器的液位高度状况，实现较好的控制。安全阀3是实现酸气分离器放空的安全装置。紧急切断阀1是当压力异常时，紧急关断阀门，起到保护下游管线和设备的安全装置。
本实施例中的阀门、管线和压力容器，均采用抗硫化氢的材质，提高设备使用安全性。阀门：阀芯(316L)；压力容器：R245R通过HIC和SSC试验；管线：L245NS，并符合GB/T9711抗酸性气体要求。
所述的吸收氧化塔、火炬均为现有技术。
本实用新型经过如下流程完成气液分离的全过程：
1、分离流程：将紧急切断阀1、第一止回阀2打开，含硫化氢及少量水分的天然气(简称酸气)进入酸气分离器6进行气液分离。
2、排液流程：当液位为高位时，排污阀5打开，酸气分离器自动排液，第一酸液回流泵11连锁启动。当液位为低位时，排污阀5关闭，第一酸液回流泵11连锁关闭，酸气分离器做分离缓冲罐功能使用，待液位上升至高位时，排污阀5打开排液，泵11开启。
3、放空流程：当系统超压时，安全阀3打开，系统泄压至放空管线。
4、酸液回流流程：当排污阀5打开时，第一酸液回流泵11启动，将酸液排至后续处理单元。当排污阀5关闭时，第一酸液回流泵11关停。当进气含水率较高时，泵频繁开启时，可考虑采用变频泵。
5、紧急切断流程：在上游压力有异常时或者超出下游管线及设备设计压力时，紧急切断阀1紧急关断，切断介质进入下游起到保护作用。
6、含硫化氢气体外输：第二止回阀4打开，酸气分离器分离之后的干天然气(含硫化氢)外输。
本实用新型技术方案的采用，保证了本系统的安全使用，从而保证了气液分离操作的持续进行。
实施例四：
根据图1所示的一种酸气分离系统，与实施例三不同之处在于：还包括第二酸液回流泵12；所述第二酸液回流泵12与第一酸液回流泵11并联在排污阀5和酸性水输出管路之间。
在实际使用时，第一酸液回流泵11使用时和第二酸液回流泵12始终处于使用一个，备用一个的状态；第一酸液回流泵11和第二酸液回流泵12并联设置的技术方案，能够实现回流泵的在线更换，保证本实用新型的持续不间断工作。
实施例五：
根据图1所示的一种酸气分离系统，与实施例三不同之处在于：还包括带远传的液位计7、带远传的流量计10、硫化氢在线监测仪9和控制器；所述的带远传液位计7连接在酸气分离器6下腔室外侧壁上；所述的带远传的流量计10连接在第二止回阀4与吸收氧化塔之间；所述的硫化氢在线监测仪9连接在酸气分离器6上腔室外侧壁上；所述的控制器分别与带远传的液位计7、带远传的流量计10和硫化氢在线监测仪9电信号连接。
优选的是还包括压力变送器24和温度变送器25；所述的压力变送器24和温度变送器25连接在紧急切断阀1和第一止回阀2之间的管路上；压力变送器24和温度变送器25分别与控制器电信号连接。
在实际使用时，带远传的液位计7能够实时监控酸气分离器内的液位高低、带远传的流量计10能够实时监控并精确测量流经第二止回阀4的干天然气(含硫化氢)的流量、硫化氢在线监测仪9能够实现硫化氢气体泄漏的在线监测，一旦发生硫化氢气体泄漏可发出报警信号。带远传的液位计7、带远传的流量计10和硫化氢在线监测仪9将获取的信息通过电信号发送给控制器，控制器对相关部件实时控制。本实施例中的控制器采用的是现有技术的计算机。
本技术方案的采用，有力保障了本实用新型使用的安全性、操作的可靠性和计量的精准性，并通过控制系统实现装置自动化运行，实现无人值守。
实施例六：
根据图1所示的一种酸气分离系统，与实施例三不同之处在于：所述的带远传的液位计7与就地显示液位计8对称设置在酸气分离器6下腔室外侧壁上。
在实际使用时，采用本技术方案，就地显示液位计8有利于就地显示和观察液位变化，带远传的液位计7可将液位信号上传至控制系统，并与排污阀和泵连锁，实现自动排液。
实施例七：
根据图1所示的一种酸气分离系统，与实施例三不同之处在于：还包括橇装框架，所述酸气分离器6、急切断阀1、第一止回阀2、安全阀3、第二止回阀4、排污阀5、带远传的液位计7、带远传的流量计10、硫化氢在线监测仪9、就地显示液位计8、第一酸液回流泵11和第二酸液回流泵12均橇装在橇装框架内。
在实际使用时，橇装一体化的设置，使得本实用新型占用的空间更小，方便拉运和现场安装。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
