本技術涉及天然氣處理設備領域，具體涉及一種立式天然氣精確分離旋流分離器。

背景技術：

1、本節中的陳述僅提供與本公開相關的背景信息，并且可能不構成現有技術。

2、在油氣田的開發、生產過程中，液相與天然氣(液相，即凝析油、天然氣凝液、采出氣等；天然氣，主要指天然氣、閃蒸汽和凝析氣)分離器是一種常見且不可或缺的分離設備，主要作用是將液相和天然氣混合物進行分離，用于后續的一系列處理。根據分離原理不同，油田和氣田中的油氣分離器大多采用重力分離器和離心分離器2種形式。其中，重力分離器應用普遍，利用被分離的液相和天然氣的密度差，在重力的作用下實現分離。其優點在于結構簡單、制造難度低、運行穩定、阻力小，缺點是設備規格尺寸大、制造成本高、占地面積大等。離心分離器也是利用液相和天然氣的密度差，需要有一定的流速，在離心力和重力的雙重作用下達到液相和天然氣分離的目的。目前，大部分離心分離器均采用立式的、沒有內部分離元件的空筒結構。與重力分離器相比，離心分離器的優點在于設備體積比重力分離器小、占地小、投資省，主要缺點是分離效率不高，抗流量波動能力較差。特別是當處理量超過設計的流量后，分離效率急劇下降。目前，大部分離心分離器采用的是沒有分離元件的空筒結構，其液相與天然氣的分離過程如下：

3、氣、液混合物通過離心分離器的入口管，以與離心分離器內壁的切線方向，水平或者傾斜向下進入離心分離器的內部，在離心力和重力的雙重作用下，液相與天然氣的混合物沿著離心分離器內壁做向下的螺旋旋轉流動。密度較大的液相緊貼離心分離器的內壁做向下的螺旋旋轉流動，最后落入到離心分離器底部的液相空間，從離心分離器底部的液相排出口排出；而天然氣則由于密度相對較小，在離心分離器內部垂直的中心部分做向上的螺旋旋轉流動，并最終從離心分離器頂部的天然氣排出口排出。

4、可以看出，離心分離器內部有2個螺旋旋轉的流動：一個是在分離器內壁向下螺旋旋轉的液流，另一個是在分離器內部垂直中心向上螺旋旋轉的天然氣氣流。由于目前大部分離心分離器采用的是內部空筒結構，在實際的使用過程中，主要有以下幾個不足或弊端：

5、(1)沒有明確的氣液界面，致使液相與天然氣互混、界面不清、分離效率不高；

6、從上述的液相與天然氣混合物在離心分離器中的分離過程中可知，氣液混合物在離心分離器內部的旋轉分離過程中，液相和天然氣始終處于連續的接觸中，由于沒有合適的物理隔離和合適的約束設施，特別時在液相與天然氣混合物在進入到離心分離器的初始階段，油氣混合物在沒有經過充分分離的情況下，一部分液滴會被向上流動的天然氣攜帶出去，致使分離效率不高。

7、(2)液相與天然氣混合物利用離心力分離時間短，使分離效率不高；

8、由于目前的離心分離器是內部空筒結構，沒有有效的分離元件，液相與天然氣混合物進入到離心分離器內部后，經過仿真分析計算，幾乎經過不到1秒的時間，也只是經過不到360°一周的路徑便到達了離心分離器底部的液相空間，利用離心力的分離時間短，氣液混合物沒有充分分離后便落入離心分離器底部的液相空間，此處液相中仍含有較多的天然氣而排出離心分離器，導致離心分離器的分離效率不高。

9、(3)離心分離器內部上下2個反向的流動，降低分離效率；

10、從前面的介紹知道，離心分離器內部有2個流動：向上的天然氣氣流和向下的液流，正因為這2個流動，導致了2個不利的影響。

11、一個不利的影響：高速旋轉向上的天然氣氣流會形成一個類似龍卷風一樣的低氣壓，將底部液相空間的液滴攜帶向上而排出離心分離器，導致分離效率降低。特別是在入口液相與天然氣混合物流量波動較大的情況下，這種情況更容易發生。

12、另一個不利的影響：由于目前離心分離器內的旋轉流動，離心分離器底部的液相空間的液面不是一個相對穩定的水平液面，而是一個有著倒錐形的旋轉液面，這個倒錐形旋轉液面的中心距離離心分離器底部的距離變小，使得氣液混合物在離心分離器底部液相空間再次利用重力分離的垂直高度不足，液相中攜帶出來不及應該利用重力分離出去的天然氣，造成分離效率不高。也由于沒有穩定且足夠的液封高度，也可能造成天然氣從出口液相中帶出。

13、(4)目前離心分離器的空筒結構，導致分離器的抗液相與天然氣混合物流量負荷波動的能力差；

14、由于目前離心分離器的容積相對小且內部的空筒結構，因為內部有2個一個向上、一個向下的螺旋旋轉流動，且離心分離器底部的倒錐形液相界面，雖然目前的離心分離器設置有相對完善的液位控制系統等，仍然會有一旦出現氣、液混合物的流量變化，離心分離器難以適應，較大可能出現天然氣中帶液、液中攜帶天然氣的情況，也導致目前離心分離器的抗氣液混合物流量負荷波動的能力差。

技術實現思路

1、本實用新型的目的在于：針對上述現有技術中存在的問題，提供了一種立式天然氣精確分離旋流分離器，能夠改進目前離心分離器的不足，以達到在不增加太多投資的情況下，使和天然氣達到高效、精確分離，并提高目前離心分離器的抗流量負荷波動的能力。

2、本實用新型的技術方案如下：

3、一種立式天然氣精確分離旋流分離器，包括：分離器殼體，所述分離器殼體內設有分離組件，所述分離組件將分離器殼體上下分為兩個腔體，分別為：天然氣流出腔和液相腔；所述天然氣流出腔上方連接有天然氣排出口，所述液相腔下方連接有液相排出口；所述分離器殼體上設置有入口管，所述分離組件與入口管連接；所述液相腔內設置有液面穩定器。

4、進一步地，所述分離組件，包括：外筒、中筒和內筒；

5、所述外筒緊貼分離器殼體內壁，所述中筒緊貼外筒內壁，所述中筒和外筒上方設置有外筒封板；

6、所述內筒設置在中筒內，且位于中筒上方，將中筒內部空間分割為進料整流腔和氣液流通通道；所述內筒外壁上設置有螺旋板。

7、進一步地，所述內筒，包括：第一內筒和第二內筒，所述第一內筒設置在第二內筒上方，所述第一內筒和第二內筒內設置有供天然氣流動的溢流通道；所述第一內筒貫穿外筒封板，延伸至天然氣流出腔；所述第二內筒外壁上設置有螺旋板。

8、進一步地，所述第一內筒外壁、第二內筒上方、外筒封板內壁和中筒內壁共同形成進料整流腔。

9、進一步地，所述第二內筒外壁與中筒內壁形成氣液流通通道。

10、進一步地，所述入口管貫穿外筒、中筒與進料整流腔連通。

11、進一步地，所述第一內筒和第二內筒內部中空；所述第一內筒兩端開口；所述第二內筒下端開口，上端與第一內筒連接處開口，形成溢流通道。

12、進一步地，所述第二內筒下端設置有支撐板。

13、進一步地，所述螺旋板的圈數為1.5圈。

14、進一步地，所述液面穩定器為倒扣在液相腔內的圓筒形液面穩定器。

15、與現有的技術相比本實用新型的有益效果是：

16、1、一種立式天然氣精確分離旋流分離器，包括：分離器殼體，所述分離器殼體內設有分離組件，所述分離組件將分離器殼體上下分為兩個腔體，分別為：天然氣流出腔和液相腔；所述天然氣流出腔上方連接有天然氣排出口，所述液相腔下方連接有液相排出口；所述分離器殼體上設置有入口管，所述分離組件與入口管連接；所述液相腔內設置有液面穩定器；能夠改進目前離心分離器的不足，以達到在不增加太多投資的情況下，使和天然氣達到高效、精確分離，并提高目前離心分離器的抗流量負荷波動的能力。

17、2、一種立式天然氣精確分離旋流分離器，通過增加進料整流腔來整流、穩定入口管來的和天然氣混合物的流場。

18、3、一種立式天然氣精確分離旋流分離器，通過增加氣液流通通道延長油氣混合物的接觸和分離時間且穩定內部旋流流場狀態。

19、4、一種立式天然氣精確分離旋流分離器，通過增加液面穩定器以穩定液相界面以更好的利用重力再次分離且提供更好的液封等有效措施，在較少的投資、較小的占地面積的情況下，達到油氣混合物的高效與精確的分離，也大幅提高本旋流分離器的抗負荷波動能力。