Газожидкостный сепаратор

Газожидкостный сепаратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области очистки газа от жидкости и примесей на объектах газовой, нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано на газовых и нефтяных промыслах, а также на компрессорных станциях магистральных газопроводов.

Известен сепаратор (патент РФ на изобретение №2321442, МПК B01D 45/12, В04С 5/28, 23.06.2006), содержащий корпус с патрубками входа и выхода газа и дренажа, верхнюю и нижнюю решетки, между которыми монтируются циклонные элементы. Под нижней решеткой размещена тарелка с проходом в осевой зоне, кромки которой герметично соединены обечайкой с кромками прохода нижней решетки, а полость между нижней решеткой и тарелкой соединена с патрубком выхода примесей. У патрубка входа газа установлено устройство для предварительной очистки газа. Над сборником примесей в нижней части аппарата смонтирован защитный лист, образуя полость для дополнительной очистки газа.

В таком сепараторе защитный лист предотвращает вторичный срыв жидкости с ее поверхности в сборнике жидкости. Отсепарированная жидкость выводится из сепаратора через патрубок дренажа.

Недостатком такого сепаратора является накопление примесей на нижнем днище, что приводит к закупориванию штуцера дренажа. Отсепарированные за счет действия центробежных сил от потока газа жидкость и примеси дренируются в кубовую часть по внутренней стенке сепаратора. Присутствие в газожидкостном потоке значительного количества примесей способствует их накапливанию на нижнем днище в пристеночной области кубовой части и последующему закупориванию отверстий штуцеров с установленной на них регулирующей арматурой, штуцера отвода жидкости и примесей. Это препятствует освобождению сепаратора от примесей и выводит аппарат из эффективной работы.

Для восстановления работы требуется проведение внеплановой остановки сепаратора, его ревизии и очистки. Это приводит к снижению надежности и эффективности работы сепаратора.

Известен газожидкостный сепаратор (патент РФ на полезную модель №87100, МПК B01D 45/12, 20.04.2009), содержащий корпус с патрубками входа газожидкостной смеси и выхода газа и жидкости и каплеотбойник. В нижней части корпуса установлен гаситель кинетической энергии, выполненный в виде перфорированного конуса, обращенного вершиной к нижнему днищу, кроме того, нижняя часть корпуса снабжена измерителем уровня жидкости. Профиль отверстий на поверхности перфорированного конуса, выполнен с отбортовкой, обращенной к верхнему днищу, и в виде усеченных конусов, обращенных большим основанием к верхнему днищу.

У основания перфорированного конуса установлены направляющие лопатки.

Размещение в нижней части сепаратора гасителя кинетической энергии позволяет погасить кинетическую энергию стекающей вниз жидкости, перевести ее в пленочный режим течения, интенсифицируя при этом процесс разгазирования и время пребывания жидкости в зоне разгазирования, в результате организуя плавную подачу жидкости в кубовую часть аппарата.

Выполнение профиля отверстий в виде отбортовки или в виде усеченного конуса позволяет порционно отбирать жидкость из потока и плавно отводить ее в нижнюю часть аппарата, а снабжение перфорированного конуса направляющими лопатками позволяет придать потоку вращательное движение, тем самым организуя плавный вход жидкости в кубовую часть аппарата.

Недостатком газожидкостного сепаратора является то, что отсепарированные за счет действия центробежной силы от потока газа жидкость и мехпримеси дренируются в кубовую часть сепаратора, проходя через конический гаситель кинетической энергии, который имеет перфорацию по всей площади поверхности. Такая конструкция не исключает возможности течения отсепарированной жидкости и мехпримесей по внутренней стенке сепаратора в кубовую часть аппарата. Это способствует закупориванию штуцеров с установленной на них измерительной и регулирующей арматурой, а также штуцера дренажа накапливающимися твердыми продуктами сепарации. Закупоривание штуцеров КИПиА и штуцера дренажа приводит к снижению надежности и эффективности аппарата в целом.

Таким образом, целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы газожидкостного сепаратора при очистке от жидкости и мехпримесей.

Поставленная цель достигается тем, что в газожидкостном сепараторе, содержащем корпус с патрубками входа и выхода газа, верхнюю и нижнюю решетки, между которыми монтируются циклонные элементы, узел безгидрозатворного отвода жидкости и сборник мехпримесей, над сборником мехпримесей в нижней части аппарата смонтирован защитный лист. Защитный лист выполнен в виде усеченного конуса с осевым отверстием, вершина конуса, с центральным отверстием, направлена в сторону нижнего днища. Наружная кромка защитного листа плотно соединена с внутренней стенкой газожидкостного сепаратора, а входное отверстие патрубка отвода жидкости и мехпримесей размещено в нижней точке днища в осевой зоне газожидкостного сепаратора, что позволяет отводить от внутренней стенки газожидкостного сепаратора отделенные при входе в сепаратор жидкость и мехпримеси и исключить возможность закупоривания штуцеров в сборнике жидкости и механических примесей с установленной на них регулирующей арматурой КИПиА.

Центральное отверстие усеченного конуса защитного листа:

0,2D_вн≤D₀≤0,35D_вн, где D_вн - внутренний диаметр газожидкостного сепаратора.

Центральное отверстие усеченного конуса защитного листа:

D₀≥0,2D_вн для беспрепятственного отвода отсепарированных из газа частиц и механических примесей из аппарата.

Центральное отверстие усеченного конуса защитного листа:

D₀≤0,35D_вн для исключения возможности стекания механических примесей по внутренней стенке сборника жидкости и механических примесей аппарата.

Заявителю не известны газожидкостные сепараторы, в которых повышение надежности и эффективности работы при очистке газа от жидкости и механических примесей осуществлялось бы с помощью аналогичной конструкции защитного листа, установленного подобным образом.

На фиг.1 изображен эскиз газожидкостного сепаратора,

На фиг.2 - сечение по A-A.

Газожидкостный сепаратор включает в себя корпус 1, патрубки входа и выхода газа, верхнюю 7 и нижнюю 8 решетки, между которыми монтируются циклонные элементы 6. Верхняя решетка 7 может быть снабжена лазом 9 для обслуживания верхней части аппарата. Под нижней решеткой 8 с углом наклона в сторону патрубка выхода примесей смонтирована тарелка 5 с осевым проходом, кромки которой соединены герметично с обечайкой 11 и с кромками прохода в нижней решетке 8, при этом образовавшаяся полость 10 (бункер сбора механических примесей) между нижней решеткой 8 и тарелкой 5 в нижней точке соединена с патрубком узла безгидрозатворного отвода жидкости и механических примесей 4.

В аппарате у патрубка входа газа смонтировано устройство 12 для предварительной очистки газа от жидкости и механических примесей.

Над сборником примесей в нижней части аппарата смонтирован защитный лист 2 в виде усеченного конуса, основание которого прикреплено к внутренней поверхности корпуса сепаратора, а вершина с центральным отверстием 3 направлена в сторону нижнего днища.

Газожидкостный сепаратор работает следующим образом. Газ через штуцер входа газа вводится внутрь корпуса 1 сепаратора, где попадает в устройство предварительной очистки газа 12. Узел 12 одновременно обеспечивает организацию вращательного движения в полости 13 сепаратора между тарелкой 5 и защитным листом 2. В полости 13 происходит дополнительная очистка газа.

Предварительно очищенный газ во вращательном движении поступает в обечайку 11 и далее в пространство между решетками 7 и 8, где распределяется между циклонными элементами 6, на которых происходит окончательная очистка газа. Выделенные в минициклонах 6 из газа жидкость и механические примеси поступают в полость 10 между нижней решеткой 8 и тарелкой 5, откуда выводятся через патрубок узла безгидрозатворного отвода жидкости и механические примесей 4 в узел 12.

Отделенные во входном устройстве 12 примеси поступают в полость 13, где под действием центробежной силы переносятся к внутренней стенке аппарата и далее перетекают на защитный лист 2. За счет конструкции защитного листа 2 в виде усеченного конуса попадающие на него примеси стекают к центральному отверстию 3, откуда поступают в осевую зону сборника примесей 14.

Таким образом, установка в газожидкостном сепараторе защитного листа в виде усеченного конуса позволяет отводить от внутренней стенки сепаратора отделенные при входе в сепаратор жидкость и механические примеси, исключая возможность закупоривания штуцеров в сборнике жидкости и механических примесей с установленной на них регулирующей арматурой КИПиА. А расположением входного отверстия патрубка отвода жидкости и механических примесей в нижней осевой зоне сепаратора обеспечивается стабильный отвод примесей из сепаратора и исключается их накапливание в сборнике.

1. Газожидкостный сепаратор, содержащий корпус, патрубки входа и выхода газа, верхнюю и нижнюю решетки, между которыми монтируются циклонные элементы, узел безгидрозатворного отвода жидкости, сборник механических примесей, защитный лист, отличающийся тем, что защитный лист выполнен в виде усеченного конуса с осевым отверстием, вершина конуса с центральным отверстием направлена в сторону нижнего днища, наружная кромка защитного листа плотно соединена с внутренней стенкой газожидкостного сепаратора, а входное отверстие патрубка отвода жидкости и механических примесей размещено в нижней точке днища в осевой зоне сепаратора.

2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что центральное отверстие усеченного конуса защитного листа выполнено диаметром D₀=0,2÷0,35D_вн, где D_вн - внутренний диаметр сепаратора.

3. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что D₀≥0,2D_вн для беспрепятственного отвода отсепарированных из газа частиц и механических примесей из аппарата.

4. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что D₀≤0,35D_вн для исключения возможности стекания механических примесей по внутренней стенке сборника жидкости и механических примесей аппарата.